Hình 5.7: Khố điện
74
Hình 5.9: Hộp cầu chì
Các linh kiện điện tử khác trong mơ hình.
Hình 5.10: Các linh kiện khác
5.2.2 Hốn cải các linh kiện theo u cầu thi cơng
Mơ hình cụm đèn đầu được nhóm thiết kế theo các bước sau:
Bước 1: Từ những thơng số, kích thước được nhóm tính tốn bằng phần mềm mơ phỏng trên tiến hành dùng bút, thước kẻ trên Fomex;
75
Hình 5.11: Đặt vật liệu và cắt trên bìa Fomex
Bước 3: Dùng keo 502 để gắn kết mơ hình thành cụm đèn đầu.
Hình 5.12: Gắn kết cụm đèn
Tiến hành khoan và gắn những bóng đèn pha - cốt, xi nhan, cơ cấu xoay.
- Nhóm nâng cấp từ đèn Halogen sang đèn Led với mục đích giúp cải thiện độ sáng tốt hơn, giảm được hao phí điện năng, tăng t̉i thọ bóng đèn hơn.
+ Sử dụng đèn Led siêu sáng cho đèn pha vì đảm bảo đạt yêu cầu về chiếu sáng nhóm dùng Led loại 6 Led đơn.
76
Hình 5.13: Nâng cấp đèn cốt pha bằng Led
+ Sử dụng Led tấm thay thế cho đèn cốt trên cụm cơ cấu xoay với ưu điểm: tăng độ sáng cao. Vì lượng sáng tỏa ra giúp tăng tầm quan sát. Với kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ dễ gắn trên cơ cấu xoay đáp ứng đúng với mơ hình.
Nhược điểm: Đèn này tỏa nhiệt cao và nhanh nên phải cần có biện pháp cải thiện. Nên nhóm dùng phương án lắp tấm nhôm tản nhiệt sau đèn và dùng keo tản nhiệt bơi giúp giảm nhượng nhiệt tỏa ra.
Hình 5.14: Cụm cơ cấu xoay dùng keo tản nhiệt và nhơm tản nhiệt
+ Thay xi nhan từ dây tóc sang Led tăng độ sáng. Ngồi ra còn trang bị thêm Led để tăng độ rõ tín hiệu, tăng tính thẩm mỹ.
77
Hình 5.15: Nâng cấp đèn xi nhan bằng Led
+ Sử dụng Led để thay thế cho cho hệ thống đèn tail.
78
Hình 5.17: Nâng cấp đèn sương mù bằng Led
Hình 5.18: Cụm đèn đầu của mơ hình hệ thống
5.2.3 Thi cơng, lắp ráp cụm vơ lăng và cơng tắc chiếu sáng
79
Hình 5.19: Xác định chân cơng tắc điều khiển
Nhóm dùng vơ lăng nhựa làm phương án thay thế vì tài chính có hạn để đáp ứng đúng mục đích đề tài tiến hành gắn cảm biến rotary encoder vào trong trục vô lăng đo và tạo 1 đế cố dịnh theo phương dọc gắn trục vô lăng và công tắc chiếu sáng cố định như hình bên dưới. Cố định cụm vô lăng và công tắc điều khiển lại với nhau.
80
5.2.4 Thi công và lắp ráp hệ thống liếc ngang
Chuẩn bị linh kiện, đi dây theo sơ đồ mạch điện ở chế độ liếc ngang của mơ hình.
Hình 5.21: Chuẩn bị linh kiện
81
Hình 5.23: Tiến hành nạp code
5.2.5 Thi công và lắp hệ thống liếc dọc
82
Hình 5.25: Lắp motor và cảm
biến hồng ngoại
Hình 5.26: Bộ giả lập tốc độ
83
Hình 5.28: Kết nối bộ điều khiển với LCD
84
Hình 5.30: Mơ hình tởng thể chế độ liếc dọc của hệ thống
5.2.6 Thi công và lắp các tín hiệu thơng minh cịn lại
85
Hình 5.32: Hệ thống bật/tắt đèn đầu
86
Hình 5.34: Hệ thống bật/tắt đèn sương mù
5.2.7 Đặt linh kiện trên mơ hình tổng thể
Đặt các chi tiết của tồn bộ hệ thống lên bề mặt Fomex độ dày tầm 8mm với kích thước bề mặt 90x60mm ở các vị trí tương ứng như đã mô phỏng.
87
5.3 Chạy thử nghiệm tồn bộ chức năng mơ hình
Mơ hình sau khi hồn thiện có đầy đủ các chức năng của hệ thống chiếu sáng, hoạt động ổn định đúng với ý tưởng nhóm đã đưa ra và có khả năng lắp đặt trên xe thật để sử dụng.
Hình 5.36: Mơ hình chạy thử nghiệm
Chức năng tự động bật tắt đèn đầu:
Chức năng này được điểu khiển bởi Arduino Uno R3 (12), nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng (6), sử dụng relay (7) điều khiển bật/tắt hệ thống chiếu sáng.
Chức năng có 2 trạng thái hoạt động:
+ Khi trời tối hoặc đi vào hầm xe, cảm biến ánh sáng nhận biết tín hiệu ở mức 1 và gửi tín hiệu về arduino, arduino sẽ xử lý tín hiệu. Arduino sẽ hiểu là trời thiếu sáng hoặc khơng đủ sáng kích relay, hệ thống chiếu sáng sẽ được kích hoạt;
+ Khi trời sáng cảm biến ánh sáng nhận biết tín hiệu mức 0 và gửi tín hiệu về arduino, arduino sẽ xử lý tín hiệu. Arduino sẽ hiểu trời đang sáng, hệ thống chiếu sáng khơng được kích hoạt.
88 Chức năng tự động thay đổi chế độ pha - cốt:
Chức năng được điều khiển bởi Arduino Uno R3 (12) nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng (11) và sử dụng relay (7) điều khiển thay đổi chế độ pha - cốt.
Chức năng có 2 trạng thái hoạt động:
+ Khi đi trên đường có xe đi ngược chiều phía trước, cảm biến ánh sáng nhận biết và gửi tín hiệu ở mức 1 về arduino, arduino sẽ xử lý tín hiệu. Arduino sẽ hiểu là đang có xe đi ngược chiều kích relay, giảm độ sáng đèn pha tránh gây chói mắt người phía trước.Và ngược lại…
Chức năng tự động bật/tắt đèn sương mù:
Chức năng được điều khiển bởi Arduino Uno R3 (12) nhận tín hiệu từ cảm biến mưa (13) và sử dụng relay (7) điều khiển thay đổi chế độ bật/tắt đèn sương mù.
Chức năng có 2 trạng thái hoạt động:
+ Khi đi trên đường có mưa hoặc sương mù, cảm biến mưa nhận biết và gửi tín hiệu mức 1 về arduino, arduino sẽ đọc tín hiệu và xử lý điều khiển relay bật đèn sương mù.
+ Khi đi trên đường trời bình thường khơng mưa, sương, cảm biến mưa nhận biết và gửi tín hiệu mức 0 về arduino, arduino sẽ đọc tín hiệu và xử lý điều khiển tắt đèn sương mù.
Chức năng liếc ngang (tự động thay đởi góc chiếu theo góc lái):
Chức năng này sử dụng một cảm biến góc lái rotary encoder (15) được gắn với vô lăng (1) truyền tín hiệu sau đó sử dụng Arduino (16) để điều khiển thay đởi góc của servo cụm cơ cấu xoay (8) một góc cố định là 15º.
Chức năng có 3 trạng thái hoạt động:
+ Khi vơ lăng ở vị trí cân bằng thì servo 2 bên chóa đèn giữ ngun ở góc 90º; + Khi vơ lăng đánh qua phải, servo cơ cấu xoay đèn bên phải xoay 1 góc 105º; + Khi vơ lăng đánh qua trái, servo cơ cấu xoay đèn bên trái xoay 1 góc 105º; Chức năng liếc dọc (tự động thay đởi góc chiếu sáng dựa vào tốc độ):
Chức năng này được điều khiển bởi Arduino (5) lấy tính hiệu từ bộ giả lập tốc độ (3), hiển thị tốc độ lên màn hình LCD, dựa vào tín hiệu này Arduino xử lý tín hiệu và điều khiển cụm cơ cấu xoay hướng đèn lên xuống tầm nhìn ởn định nhất.
89
+ Khi xe đi thằng, khơng có tín hiệu ngắt có nghĩa xe khơng có chuyển động vậy nên bộ điều khiển cụm servo quay vị trí cân bằng đã cài đặt sẵn góc 95º;
+ Khi có tín hiệu ngắt có nghĩa xe chyển động, mỗi lần ngắt sẽ cộng thêm 1 thì vận tốc cũng tăng lên;
Khi xe chạy tốc độ trong khoảng nhỏ hơn 40km/h thì quay góc 115º sẽ hạ trọng tâm xuống với tốc độ xe chạy chậm vùng sáng sẽ được điều khiển gần lại tăng tầm quan sát, an toàn cho người điều khiển;
Khi xe chạy tốc độ trong khoảng từ 40÷80km/h thì quay góc 100º sẽ nâng lên một chút với tốc độ xe chạy trung bình vùng sáng sẽ được điều khiển xa hơn chút tăng tầm quan sát, an toàn cho người điều khiển;
Khi xe chạy tốc độ trong khoảng lớn hơn 80km/h thì quay góc 85º sẽ nâng lên cao với tốc độ xe chạy lớn sẽ được điều khiển xa ra tăng tầm quan sát cho người điều khiển đảm bảo với vận tốc cao;
+ Khi lên cầu hay lên dốc thì mũi xe hướng lên trên với đèn bình thường nhưng với mơ hình hệ thống trên sẽ khắc phục được những nhược điểm chiếu sáng đó, đảm bảo tầm quan sát, hệ thống tự động nâng trong khoảng phù hợp nhất;
+ Khi chạy với tốc độ cao đèn đang tầm sáng chiếu xa khi gặp những vật bị che khuất tầm nhìn bất chợt người điều khiển phương tiện thắng gấp thì khoảng sáng tự động hạ xuống để đảm bảo vùng sáng gần với những gì ta mong muốn.
90
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 6.1 Kết luận
Trong q trình thực hiện đề tài, nhóm đã bỏ khơng ít thời gian, cơng sức nghiên cứu, tìm hiểu tài liệu, thống nhất ý kiến, lập kế hoạch cụ thể và tiến hành thiết kế, chế tạo mơ hình. Mặc dù tình hình dịch bệnh diễn biến khá phức tạp, nhóm gặp khơng ít khó khăn trong q trình chế tạo mơ hình nhưng cơ bản chúng em đã đạt được mục tiêu đã đề ra. Cuối cùng đề tài “Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên ơ tơ. Thiết kế chế tạo
mơ hình hệ thống chiếu sáng điều khiển bằng điện tử” đã được hoàn thành đúng thời
hạn được giao.
Dưới sự dẫn dắt của thầy Th.S Nguyễn Văn Bản thì đề tài của nhóm cơ bản đã đạt được những kết quả sau:
- Thiết kế - chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng - tín hiệu với đầy đủ cơ cấu, bộ phận, chức năng của một hệ thống chiếu sáng - tín hiệu hiện đại;
- Giải quyết được tình trạng quên bật/tắt hệ thống chiếu sáng trên ô tô nhờ vào cảm biến ánh sáng nhận biết từ điều kiện ánh sáng môi trường xung quanh;
- Hạn chế gây lóa mắt tài xế di chuyển ngược chiều nhờ hệ thống chiếu sáng tự động chuyển từ pha sang cốt khi cảm biến ánh sáng nhận biết có ơ tơ đi ngược chiều;
- Giải quyết được tình trạng quên bật/tắt hệ thống đèn sương mù nhờ vào cảm biến nước mưa nhận biết tín hiệu thời tiết xấu hay sương mù;
- Thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động đáp ứng được vùng ánh sáng được mở rộng, thực hiện linh hoạt khi vào cua hoặc đoạn rẽ nhờ các tín hiệu từ góc quay vơ lăng, tăng vùng ánh sáng xa hoặc gần theo tốc độ xe, tín hiệu đèn đầu để điều khiển liếc bằng cụm cơ cấu servo;
- Mơ hình được thiết kế khoa học, nằm trong khả năng, lĩnh vực của nhóm. Về lý thuyết:
+ Cơ bản là đã tổng hợp được các kiến thức về hệ thống chiếu sáng - tín hiệu trên ô tô. Đồng thời bổ sung thêm nhiều kiến thức mới và củng cố thêm nhiều kiến thức cũ; + Hiểu được từng chức năng, bộ phận, cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng - tín hiệu trên ơ tơ;
91
+ Biết cách tìm kiếm, tra cứu, phân tích, chọn lọc tài liệu, chủ động tìm tịi, nghiên cứu một cách khoa học;
+ Giải pháp của nhóm đã giải quyết được nhiều vấn đề, khắc phục được tình trạng thường gặp trên hệ thống chiếu sáng ô tô phổ thông;
+ Sử dụng thành thạo các phần mềm, thiết lập bản vẽ, đo kiểm các chi tiết, tính tốn thiết kế;
+ Biên soạn được đề tài lý thuyết. Về mơ hình:
+ Chế tạo được mơ hình chiếu sáng thơng minh theo phương án thiết kế đã chọn; + Mô phỏng, thiết kế được các cấu tạo, bộ phận của hệ thống chiếu sáng thông minh trên phần mềm Solidwork;
+ Mô phỏng được các mạch điện của hệ thống chiếu sáng thông minh trên phần mềm Fritzing, Autocad;
+ Thiết kế, chế tạo được hệ thống chiếu sáng - tín hiệu cơ bản;
+ Thiết kế, chế tạo được hệ thống chiếu sáng với 5 chức năng thông minh; + Các chức năng trên hệ thống chiếu sáng đã cho chạy thử và hoạt động ổn định; + Bằng phương pháp thay thế nhóm đã thiết kế mơ hình sao cho thực tế và có tính thẩm mỹ;
+ Mơ hình hoạt động ởn định và có thể trang bị trên xe thực tế.
6.2 Đánh giá kết quả
Ưu điểm:
- Để chứng minh cho thành quả nghiên cứu này, chúng em đã nỗ lực, dành hết thời gian, tâm huyết để thiết kế - chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng minh với các chứng năng thông minh sao cho tiếp cận được với các hệ thống chiếu thông minh được trang bị trên các ô tô hạng sang;
- Với mong muốn hệ thống chiếu sáng thơng minh được sử dụng rộng rãi, nhóm em đã chế tạo ra hệ thống chiếu sáng thơng minh với chi phí thấp hơn so với thị trường hiện nay;
- Giúp sinh viên tiếp cận những tính năng thơng minh trên hệ thống chiếu sáng thơng minh ở các dòng xe thực tế.
92 Nhược điểm:
- Do việc di chuyển khó khăn trong mùa dịch và giới hạn về kinh phí nhóm đã chế tạo hộp đèn đầu bằng bìa Fomex;
- Các cụm servo nhiều lúc bị nhiễu tín hiệu khiến đèn liếc hoạt động chưa được uyển chuyển, linh hoạt;
- Chức năng tự động bật/tắt hệ thống chiếu sáng cịn bị hạn chế về các tín hiệu từ môi trường xung quanh, các nguồn ánh sáng thay đổi liên tục hệ thống này chưa đáp ứng được;
- Chức năng tự động chuyển pha - cốt cịn chưa được ởn định, chưa phân biệt được phương tiện, con người và định dạng được các vật khác;
- Mơ hình cịn chưa hồn thiện về tính thẩm mỹ.
6.3 Thuận lợi và khó khăn
Để hồn thành tốt đề tài nhóm đã gặp phải những khó khăn và thuận lợi sau: a) Thuận lợi
- Được sự quan tâm giúp đỡ và góp ý tận tình của thầy Th.S Nguyễn Văn Bản cùng các thầy cô thuộc chuyên ngành ô tô ở những bộ môn khác thuộc Viện Kỹ Thuật Hutech; - Ngoài ra đối tượng nghiên cứu của đề tài “Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng tín
hiệu trên ơ tơ. Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng điều khiển bằng điện tử” được lấy ý tưởng từ hệ thống chiếu sáng chủ động trên ơ tơ vì vậy việc định hướng,
thiết kế thuận lợi hơn nhờ tham khảo, nghiên cứu cơ cấu, hoạt động, chức năng của hệ thống này trong thực tiễn cũng như các nguồn tài liệu liên quan;
- Lĩnh vực điện tử ngày càng phát triển, việc tìm linh kiện điện tử khơng cịn khó khăn, các cảm biến giá thành ởn phù hợp với mơ hình.
b) Khó khăn
Do kinh nghiệm, kiến thức, thời gian cịn chưa nhiều nhóm em có những khó khăn sau đây:
- Tình hình dịch covid diễn biến phức tạp, khó khăn trong việc di chuyển nhóm phải lập ra kế hoạch, thống nhất với nhau thực hiện đồ án theo phương án tiến triển nhất. - Công nghệ chiếu sáng chủ động trên ô tô khá là mới mẻ, khó tìm ra tài liệu, việc nghiên cứu, chọn lọc lại khá mất nhiều thời gian;
93
- Hướng chính của đề tài là mô phỏng hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc cua và tốc độ trong thực tế, nhưng mơ hình khác với thực tế trên ơ tơ, do các tín hiệu điều khiển của ơ tơ ngồi thực tế dựa trên những tín hiệu từ hoạt động cua vịng thực, lực ly tâm xuất hiện khi xe cua vịng, tốc độ xe. Để giải quyết khó khăn nhóm phải tìm ra các phương án giả tín hiệu điều khiển;
- Khó khăn về kinh phí, hiện nay phụ tùng ơ tơ rất cao vì vậy nhóm làm đề tài phải cân nhắc, mất nhiều thời gian cho việc đi tìm, chọn lựa các cơ cấu, bộ phận, linh kiện phù hợp, và có giá thành vừa phải cho mơ hình;
- Khó khăn về thời gian thực hiện đề tài, do mất nhiều thời gian cho việc tìm kiếm,