4.2.1.4.3 Bộ điều khiển
Để thực hiện việc điều khiển tín hiệu từ hệ thống tự động bật/tắt đèn đầu, chúng tơi quyết định chọn mạch Arduino Uno vì dịng mạch phở biến, cơ bản, linh hoạt khi mới bắt đầu làm quen lập trình với arduino thì mạch arduino thường nói tới chính là dịng Arduino Uno R3. Tín hiệu điện áp ở mức cao (5V) hoặc thấp (0V) từ chân DO của cảm biến ánh sáng gửi đến chân A1 của arduino 1, chân A1 này có trách nhiệm đọc tín hiệu gửi đến từ chân DO của cảm biến ánh sáng khi công tắc đèn ở chế độ Auto. Bộ điều khiển sẽ đọc tín hiệu điện áp sau đó đưa ra các lệnh điều khiển relay chân số 2 của arduino 1 để bật/tắt hệ thống đèn chiếu sáng.
Do điện áp khuyên dùng của Arduino dao động từ 9÷10V nên nguồn điện cấp cho arduino sẽ qua mạch giảm áp giảm 12÷5V.
50
Bảng 4.1: Thông số cơ bản của mạch Arduino UNO R3
Vi điều kiển Atmega328P
Điện áp hoạt động 5V
Điện áp đầu vào (khuyên dùng) 7÷12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6÷20V
Chân Digital I/O 14 (Với 6 chân PWM output)
Chân PWM Digital I/O 6
Chân đầu vào Analog 6
Dòng sử dụng I/O Pin 20 mA
Dòng sử dụng 3.3V Pin 52 mA
Bộ nhớ Flash 32 KB (Atmega328P) với 0.5KB dùng
bởi bootloader
SRAM 2 KB (Atmega328P)
EEPROM 1 KB (Atmega328P)
Clock Speed 16 MHz
4.2.1.4.4 Bộ chấp hành
Bộ chấp hành của của hệ thống chính là đèn của hệ thống chiếu sáng. Các cụm đèn chiếu sáng được điều khiển bằng relay đèn chân số 8 trên arduino 1.
Như đã nhắc đến ở phần thiết kế mơ hình cơ bản, hệ thống đèn chiếu sáng thơng minh được điều khiển bằng bộ điều khiển trung tâm arduino với các chân tín hiệu có mức cao/thấp tương ứng với giá trị điện áp 5V/0V. Vì vậy việc điều khiển đóng ngắt mạch điện trực tiếp bằng arduino để kích từ cho relay 12V là không khả thi. Điều này địi hỏi phải có một bộ phận trung gian để tiếp nhận tín hiệu điện áp 5V của arduino đồng thời xuất ra tín hiệu điện áp 12V để kích từ cho relay đèn 12V hoạt động.
51
4.2.1.4.5 Nguyên lý hoạt động của hệ thớng
- Trên hệ thống thì Module cảm biến ánh sáng bật/tắt đèn trời tối được gắn với chân H (Head) trên công tắc sừng trâu .
- Khi trời sáng Module cảm biến xuất ra mức cao. Lúc này relay khơng đóng nên mạch hở đèn không sáng.
- Khi trời không sáng Module cảm biến xuất ra mức thấp. Lúc này relay đóng nên mạch kín đèn đầu sẽ được tự động bật lên cho dù công tắc Head chưa bật.
- Thuận tiện khi xe đi vào đường hầm mà chúng ta quên bật đèn.
Sơ đờ 4.5: Vị trí gắn của Module cảm biến tự động bật đèn
4.2.1.5 Tính tốn và thiết kế hệ thớng tự động chuyển đổi pha cốt
Sơ đồ khối hệ thống tự động chuyển pha – cốt:
Sơ đồ 4.6: Sơ đồ khối hệ thống tự động chuyển pha - cốt.
4.2.1.5.1 Cảm biến ánh sáng
Việc giao thông càng ngày càng nhiều thêm việc sử dụng ánh sáng từ đèn Led cũng như Xenon với cường độ chiếu sáng cao nhằm đảm bảo đủ sáng quan sát nhưng việc sử dụng đèn pha nguồn sáng lớn như vậy gây khó chịu, lóa mắt người lái xe đi ngược chiều
52
gây ra nguy cơ tai nạn cao. Vì vậy nhóm em đã tính tốn và thiết kế hệ thống tự chuyển pha sang cốt khi có xe đi ngược chiều lại. Nhưng chỉ tắt 1 bên đi ngược nên vẫn đảm bảo đủ sáng và tự bật ngay sau khi xe ngược chiều đi qua. Tăng độ an toàn trong lái xe mà vẫn đảm bảo đủ sáng.
Để thực hiện việc nhận tín hiệu với mục đích tự động chuyển pha - cốt thì nhóm quyết định sử dụng mạch cảm biến ánh sáng vì mạch cảm biến này có chức năng nhận ánh sáng phát ra từ các xe đi ngược chiều khi di chuyển vào ban đêm.
Hình 4.17: Cảm biến chuyển pha - cốt [39]
4.2.1.5.2 Bộ điều khiển
Nhằm mục đích tính tốn, điều khiển hệ thống tự động chuyển pha - cốt, hệ thống tự động chuyển pha - cốt cũng sử dụng mạch Arduino Uno R3 được chọn để điều khiển thống tự động chuyển pha - cốt. Tín hiệu điện áp ở mức cao (5V) hoặc thấp (0V) từ chân DO của 2 cảm biến ánh sáng đặt 2 bên của đèn đầu gửi đến chân A1, A2 của arduino 1, chân A1, A2 này có trách nhiệm đọc tín hiệu gửi đến từ chân DO của cảm biến ánh sáng. Bộ điều khiển sẽ đọc tín hiệu điện áp sau đó đưa ra các lệnh điều khiển relay chân số 1, 2 của arduino 1 để bật/tắt hệ thống đèn chiếu sáng.
Do điện áp khuyên dùng của Arduino dao động từ 9÷10V nên nguồn điện cấp cho arduino sẽ được giảm áp từ 12V xuống 5V.
4.2.1.5.3 Bộ chấp hành
Bộ chấp hành của hệ thống tự động chuyển pha - cốt là relay chân 3 trên arduino 1. Sử dụng tính hiệu từ cảm biến ánh sáng đặt phía dưới đèn đầu để đóng ngắt điều khiển chế độ chiếu sáng của hệ thống chiếu sáng.
4.2.1.5.4 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tự động chuyển đổi pha sang cốt
Mạch sử dụng 2 cảm biến ánh sáng đặt ở 2 đầu đèn kết hợp với bộ điều khiển trung tâm. Nhận và tính tốn tín hiệu và đưa ra lệnh điều khiển đóng ngắt relay để chuyển từ
53
pha sang cốt nhằm hạn chế việc gây lóa mắt người đi đường. 2 cảm biến điều khiển 2 relay độc lập tắt mở pha - cốt ở 2 bên đèn khác nhau.
Sơ đồ 4.7: Sơ đồ nguyên lý của hệ thống chuyển pha - cốt
4.2.1.5.5 Sơ đồ giải thuật của hệ thống tự động chuyển pha – cốt
54
Với mạch ngun lí này thì khi hệ thống bắt đầu thì bộ xử lý trung tâm nhận tín hiệu từ 2 Module cảm biến ánh sáng đặt dưới hệ thống đèn đầu.
- Khi khơng có xe thì tín hiệu Module trả về sẽ là mức cao. Lúc này bộ xử lý trung tâm sẽ nhận biết và hiểu rằng không có xe ngược chiều. Lúc này bộ xử lý trung tâm sẽ khơng có tín hiệu đóng relay.
- Khi có xe đi ngược chiều phía bên trái thì Module cảm biến ánh sáng bên trái sẽ nhận tín hiệu và gửi về cho bộ xử lý trung tâm là mức thấp. Lúc này bộ xử lý trung tâm sẽ xuất lệnh điều khiển cho relay đèn pha bên trái đóng. Khi đóng thì đèn bên trái sẽ chuyển từ pha sang cốt. Khi “Có xe đi ngược chiều - Đèn pha trái tắt” và ngược lại.
- Khi có xe đi ngược chiều phía bên phải thì Module cảm biến ánh sáng bên phải sẽ nhận tín hiệu và gửi về cho ECU CB là mức thấp. Lúc này ECU CB sẽ xuất lệnh điều khiển cho relay đèn pha bên phải đóng. Khi đóng thì đèn bên phải sẽ chuyển từ pha sang cốt. Khi “Có xe đi ngược chiều - Đèn pha phải tắt”.
4.2.1.6 Thiết kế hệ thống trợ sáng khi trời mưa
Khi trời mưa thì tầm quan sát sẽ giảm rõ rệt lượng chiếu sáng, khoảng sáng cũng thu hẹp dần. Mưa là tinh thể của nước nên nó gây ra hiện tượng tản sáng làm giảm lượng sáng đi khá nhiều vì vậy cần phải bù sáng.
Khi mưa thì 2 bên đường rất có nhiều sinh vật lạ ven đường mà khó thể quan sát được nhất ở đường nơng thơn. Vì vậy việc bật đèn liếc tĩnh ở cả 2 bên là nhu cầu thiết yếu.
Sơ đồ 4.9: Sơ đồ khối bật/tắt đèn sương mù khi mưa, sương
4.2.1.6.1 Cảm biến mưa
Để thực hiện việc tự động bật/tắt đèn sương mù với mục đích lấy tín hiệu thì chúng em sử dụng cảm biến mưa. Cảm biến này có chức năng phát hiện độ ẩm, nước mưa để tự động bật/tắt đèn sương mù. Chân tín hiệu của cảm biến sẽ được nối với chân A2 trên arduino 2. Nguồn cấp cho cảm biến này cũng được lấy từ mạch hạ áp 12V÷5V.
55