Hệ thống chiếu sáng thông minh bằng phần mềm proteus

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI
KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

Đồ án : VI ĐIỀU KHIỂN VÀ ỨNG DỤNG TRÊN Ô TÔ

BẢN THUYẾT MINH
ĐỀ TÀI :
NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH BẰNG PHẦN
MỀM PROTEUS VÀ CODEVISONAVR

GVHD : Ts. Phạm Minh Hiếu
NHĨM THỰC HIỆN: 6 khóa: 15
THÀNH VIÊN NHÓM :
Lê Văn Huy

2020608002

Lương Ngọc Huyên

2020604361

Vương Văn Khải

2020604197

Đào Khắc Khánh

2022600133

Nguyễn Duy Long

2020604111

Hà Nội 2022


LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay cùng với sự phát triển của xã hội thì phương tiện giao thơng cũng phát
triển khơng ngừng trong đó ơtơ là một phương tiện phổ biến. Do nhu cầu cấp
thiết của người tiêu dùng, ngành công nghiệp ôtô đã cho ra đời rất nhiều loại ô tơ
với các tính năng và cơng dụng khác nhau. Và sự ứng dụng của kỹ thuật điện tử,
kỹ thuật lập trình có vai trị rất lớn trong sự phát triển của các phương tiện giao
thông hiện đại.
Với sự phát triển như vũ bão như hiện nay thì kỹ thuật điện tử, kỹ thuật lập
trình, kỹ thuật điều khiển với sự tiện ích, khả năng lập trình ngày càng cao đã
mang lại nhiều biến đổi sâu sắc trong ngành ô tô.
Và việc ứng dụng các kỹ thuật này vào thực tế sẽ giúp ích cho mọi người
rất nhiều. Để góp một phần nhỏ vào việc này thì nhóm em đã thực hiện đề tài:
Nghiên cứu hệ thống chiếu sáng thông minh bằng phần mềm proteus và
codevison AVR.
Sau một thời gian thực hiện, với sự cố gắng của bản thân cùng với sự giúp
đỡ chỉ dẫn của thầy, đến nay đề tài của nhóm đã được hồn thành. Mặc dù đã hết
sức cố gắng nhưng do kiến thức và thời gian còn hạn chế nên khó tránh khỏi
những thiếu sót, rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy và các bạn để bài
thuyết minh của nhóm được hồn thiện hơn.
Nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy Ts. Phạm Minh Hiếu người trực tiếp
hướng dẫn cùng các thầy trong bôn môn ôtô, Khoa, Trường đã giúp đỡ em trong
quá trình thực hiện đề tài.
Nhóm thực hiện

6


Mục lục
LỜI NÓI ĐẦU...................................................................................................2
Chương 1 : Tổng quan về hệ thống chiếu sáng thơng minh............................5
1.1

Hệ thống chiếu sáng thích ứng( AFS)..................................................5

1.2

Lịch sử hình thành................................................................................6

1.3

Giới thiệu vi điều khiển và ứng dụng..................................................8

1.3.1 Giới thiệu vi điều khiển..........................................................................8
1.3.2 Vi điều khiển atmega 16 và ứng dụng trong nghiên cứu hệ thống
chiếu sáng.......................................................................................................10
Chương 2 : Hệ thống chiếu sáng tín hiệu và cơ sở lý thuyết.........................16
2.1
2.2

Hệ thống chiêu sáng và hệ thống tín hiệu trên xe.................................16
Tổng quan............................................................................................17

2.2.1 Hệ thống đèn đầu...............................................................................17
2.2.1.1 Tổng quan các loại hệ thống đèn đầu...............................................18

2.2.1.2 Cấu tạo chóa đèn:.............................................................................24
2.2.1.3 Sơ đồ và hoạt động của một số loại mạch điện hệ thống đèn trên xe. 25
2.3

Hệ thống đèn liếc thông minh............................................................28

2.3.1 Hệ thống đèn liếc tĩnh........................................................................28
2.3.1.1 Giới thiệu hệ thống...........................................................................28
2.3.1.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc tĩnh....................................30
2.3.2 Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua rộng.............................................32
2.3.2.1. Giới thiệu hệ thống.............................................................................32
2.3.2.2 Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng góc cua động...........................34
2.4

Cơ sở tính tốn góc vùng chiếu sáng.................................................37

2.5

Giới thiệu phần mềm mô phỏng........................................................40

2.5.1 Giới thiệu về proteus.........................................................................40
2.5.2 Giới thiệu về phần mềm codevison AVR..........................................44
2.6

Thiết kế mạch mô phỏng....................................................................46


2.7 Code trong Avr sử dụng để mô phỏng mạch.........................................49
Chương 3 : Phân tích mạch mơ mỏng.............................................................57
3.1 Thơng số đầu vào.....................................................................................57

3.2 Mơ phỏng và phân tích kết quả..............................................................62
3.3 Kết luận....................................................................................................63

Chương 1 : Tổng quan về hệ thống chiếu sáng thông minh
1.1Hệ thống chiếu sáng thích ứng( AFS)
Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS- Adaptive Front-lighting
System) là một phần của hệ thống an toàn chủ động của một xe ô tô tầm trung,
mang đến tầm nhìn tối ưu cho người lái trong đêm và các điều kiện có tầm nhìn
kém khác khi tham gia giao thơng, bằng cách điều chỉnh góc đèn pha và cường
độ và đánh giá tốc độ của ơ tơ, góc vơ lăng, thời tiết tình trạng, và tỷ lệ lệch và
nghiêng của ô tô. Một thiết bị chiếu sáng, cung cấp các chùm tia với các đặc
điểm khác nhau để tự động thích ứng với các điều kiện sử dụng khác nhau của
chùm nhúng (chùm đi qua) và, nếu có, chùm chính (chùm dẫn động) với mức tối
thiểu nội dung chức năng; những hệ thống này bao gồm "kiểm soát hệ thống",
một hoặc nhiều "nguồn cung cấp và các thiết bị vận hành ", nếu có, và" các đơn
vị cài đặt "ở bên phải và bên trái của xe.


Hình1.1. Đèn pha tự động thay đổi góc lái
Hệ thống chiếu sáng phía trước thích ứng (AFS- Adaptive Front-lighting
System) là một phần của hệ thống an toàn chủ động của một xe ơ tơ tầm trung,
mang đến tầm nhìn tối ưu cho người lái trong đêm và các điều kiện có tầm nhìn
kém khác khi tham gia giao thơng, bằng cách điều chỉnh góc đèn pha và cường
độ và đánh giá tốc độ của ơ tơ, góc vơ lăng, thời tiết tình trạng, và tỷ lệ lệch và
nghiêng của ơ tô.
Một thiết bị chiếu sáng, cung cấp các chùm tia với các đặc điểm khác
nhau để tự động thích ứng với các điều kiện sử dụng khác nhau của chùm nhúng
(chùm đi qua) và, nếu có, chùm chính (chùm dẫn động) với mức tối thiểu nội
dung chức năng; những hệ thống này bao gồm "kiểm soát hệ thống", một hoặc
nhiều "nguồn cung cấp và các thiết bị vận hành ", nếu có, và" các đơn vị cài đặt

"ở bên phải và bên trái của xe.
1.2 Lịch sử hình thành
Chiếc xe hơi đầu tiên được ra đời vào năm 1886, cùng thời đó thì
Thomas Edinson cũng chỉ mới phát minh ra bóng đèn sợi đốt, tuy nhiên bóng
đèn sợi đốt lúc đó khơng được sử dụng để chiếu sáng trên xe hơi vì nguồn điện
để thắp sáng bóng đèn là Accu thì lại khơng đáp ứng được về dung lượng trong


khi máy phát điện một chiều còn quá cồng kềnh và chưa được ứng dụng trên xe
hơi. Vì vậy vào những năm cuối thế kỷ 19 người ta muốn lái xe ra đường vào
ban đêm thì phải mang theo những chiếc đèn lồng, đèn măng sông, … là những
chiếc đèn được sử dụng để thắp sáng trong nhà. Tuy nhiên những chiếc đèn này
với ánh sáng leo lét không thể đáp ứng về chiếu sáng cho xe. Vì vậy những nhà
sản xuất xe hơi và những nhà khoa học đã bắt tay nghiên cứu các loại đèn có khả
năng chiếu xa và vùng chiếu rộng để lắp đặt trên xe.
Những loại đèn sợi đốt được sử dụng và phổ biến trên xe hơi: (thời kỳ
1910 – 1960)


Đèn cốt (low - beam)



Bóng đèn bilux- giảm chói mắt



Đèn cốt khơng đối xứng- sáng hơn ở bên phải

Đèn halogen ra đời và được sử dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1960 –

1990)

Hình 1.2.đèn dây tóc
- Đèn pha chiếu ánh sáng từ các thấu kính đèn xenon ra đời và được sử
dụng phổ biến trên xe hơi (thời kỳ 1990 – nay)


Hình 1.3 Đèn haologen
Trong những năm gần đây cơng nghệ đèn pha ôtô ra đời loại đèn pha sử
dụng công nghệ đi-ốt phát quang LED.
Tuổi thọ lên tới 100 nghìn giờ, có thể sử dụng với nguồn điện cơng suất
nhỏ, hoạt động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, tiết kiệm điện năng là những ưu
điểm của đèn LED.
Đèn LED an tồn hơn khi sử dụng do có điện thế thấp (đèn LED chỉ 3
volt), hiệu quả tiết kiệm năng lượng cao hơn theo tính tốn cùng một thời gian
sử dụng mức tiêu thụ điện ít hơn gần 10 lần so với đèn thường, thân thiện hơn
đối với môi trường trong quá trình phát sáng lượng nhiệt tỏa ra rất thấp.
Đèn LED (Light emitting diodes - đèn đi-ốt phát quang) đang trở nên
phổ biến dưới vai trò đèn pha hoặc đèn hậu.

Hình 1.4 Đèn led


1.3 Giới thiệu vi điều khiển và ứng dụng
1.3.1 Giới thiệu vi điều khiển
Vi điều khiển là một máy tính được tích hợp trên một chip, nó thường được
sử dụng để điều khiển các thiết bị điện tử. Vi điều khiển, thực chất, là một hệ
thống bao gồm một vi xử lý có hiệu suất đủ dùng và giá thành thấp (khác với các
bộ vi xử lý đa năng dùng trong máy tính) kết hợp với các khối ngoại vi như bộ
nhớ, các module vào/ra, các module biến đổi số sang tương tự và tương tự sang

số,... Ở máy tính thì các module thường được xây dựng bởi các chip và mạch
ngoài.
Vi điều khiển thường được sử dụng để xây dựng các hệ thống nhúng. Nó
cũng được sử dụng trong các thiết bị điện, điện tử như máy giặt, lò vi sóng, điện
thoại, đầu đọc DVD, thiết bị đa phương tiện hay dây chuyền sản xuất tự động,...
Hầu hết các vi điều khiển ngày nay được xây dựng dựa trên kiến trúc
Harvard, kiến trúc này định nghĩa bốn thành phần cần thiết của một hệ thống
nhúng. Những thành phần này là lõi CPU, bộ nhớ chương trình (thơng thường là
ROM hoặc bộ nhớ flash), bộ nhớ dữ liệu (RAM), một hoặc vài bộ định thời và
các cổng vào/ra để giao tiếp với các thiết bị ngoại vi và các môi trường bên
ngoài - tất cả các khối này được thiết kế trong một vi mạch tích hợp. Vi điều
khiển khác với các bộ vi xử lý đa năng ở chỗ là nó có thể hoạt động chỉ với vài
vi mạch hỗ trợ bên ngồi.
Một số vi điều khiển thơng dụng như:
- Họ vi điều khiển AMCC (do tập đoàn "Applied Micro Circuits
Corporation" sản xuất). Từ tháng 5 năm 2004, họ vi điều khiển này được phát
triển và tung ra thị trường bởi IBM.
Vd : 403 PowerPC CPU, PPC 403GCX, 405 PowerPC CPU, PPC
405EP,…


- Họ vi điều khiển Atmel
Vd: Dòng 8051 (8031, 8051, 8751, 8951, 8032, 8052, 8752, 8952),
Dòng Atmel AT91 (Kiến trúc ARM THUMB), Dòng AT90, Tiny & Mega –
AVR (Atmel Norway design),...
- Họ vi điều khiển Cypress MicroSystems.
- Họ vi điều khiển Freescale Semiconductor. Từ năm 2004, những vi
điều khiển này được phát triển và tung ra thị trường bởi Motorola.
- Họ vi điều khiển Fujitsu.
- Họ vi điều khiển Intel.

- Họ vi điều khiển Microchip.
- Họ vi điều khiển National Semiconductor.
- Họ vi điều khiển STMicroelectronics.
- Họ vi điều khiển Philips Semiconductors.

1.3.2 Vi điều khiển atmega 16 và ứng dụng trong nghiên cứu hệ thống chiếu
sáng.
Với đề tài này nhóm đã sử dụng con vi điều khiển Atmega 16 để thực
hiện nghiên cứu
Lý do chọn Atmega 16:
Đây là loại vi điều điều khiển có tần số làm việc tối đa 16MHz, có tích
hợp các cổng ADC dùng để đọc tín hiệu từ cảm biến ánh sáng LDR gửi về, đồng
thời vi điều khiển này có sẵn tại thị trường Việt Nam, giá thành phù hợp cho
bước tiếp theo là nghiên cứu thiết kế và chế tạo bộ điều khiển đèn pha cốt thơng
minh với chi phí nhỏ mà vẫn đảm báo tính chính xác trong q trình điều khiển.
Atmega16 là bộ vi điều khiển công suất thấp 40 chân được phát triển


bằng công nghệ CMOS.
CMOS là một công nghệ tiên tiến được sử dụng chủ yếu để phát triển
các mạch tích hợp. Nó có mức tiêu thụ điện năng thấp và khả năng chống nhiễu
cao.
Atmega16 là bộ điều khiển 8-bit dựa trên kiến trúc RISC (Reduced
Instruction Set Computing) tiên tiến AVR. AVR là dòng vi điều khiển được
Atmel phát triển vào năm 1996.
Nó là một máy tính chip đơn đi kèm với CPU, ROM, RAM, EEPROM,
bộ định thời, bộ đếm, ADC và bốn cổng 8-bit được gọi là PORTA, PORTB,
PORTC, PORTD trong đó mỗi cổng bao gồm 8 chân I / O.
Atmega16 có các thanh ghi tích hợp được sử dụng để tạo kết nối giữa
CPU và các thiết bị ngoại vi bên ngồi. CPU khơng có kết nối trực tiếp với các

thiết bị bên ngồi. Nó có thể nhận đầu vào bằng cách đọc thanh ghi và đưa ra
đầu ra bằng cách ghi thanh ghi.
Atmega16 đi kèm với hai bộ định thời 8 bit và một bộ định thời 16 bit.
Tất cả các bộ định thời này có thể được sử dụng làm bộ đếm khi chúng được tối
ưu hóa để đếm tín hiệu bên ngồi.
Hầu hết các thiết bị ngoại vi cần thiết để chạy các chức năng tự động đều
được tích hợp trong thiết bị này như ADC (bộ chuyển đổi analog sang kỹ thuật
số), bộ so sánh tương tự, USART, SPI, giúp tiết kiệm hơn so với bộ vi xử lý yêu
cầu thiết bị ngoại vi bên ngoài thực hiện các chức năng khác nhau.
Atmega16 đi kèm với 1KB RAM tĩnh là một bộ nhớ dễ bay hơi, tức là
lưu trữ thông tin trong thời gian ngắn và phụ thuộc nhiều vào nguồn điện liên
tục. Trong khi đó 16KB bộ nhớ flash, cịn được gọi là ROM, cũng được tích hợp
trong thiết bị với bản chất khơng bay hơi và có thể lưu trữ thơng tin trong thời
gian dài và không bị mất bất kỳ thông tin nào khi nguồn điện bị ngắt.


Atmega16 hoạt động trên tần số tối đa 16MHz, các lệnh được thực hiện
trong một chu kỳ máy.
Cấu trúc của Atmega 16
Kiến trúc của Atmega16 dựa trên Kiến trúc Harvard và đi kèm với các
bus và bộ nhớ riêng biệt. Các lệnh được lưu trữ trong bộ nhớ chương trình.
- CPU: CPU giống như bộ não của vi điều khiển giúp thực hiện một số
lệnh. Nó có thể xử lý các ngắt, thực hiện các phép tính và điều khiển các thiết bị
ngoại vi với sự trợ giúp của các thanh ghi. Atmega16 đi kèm với hai bus gọi là
bus hướng dẫn và bus dữ liệu. CPU đọc lệnh trong bus hướng dẫn trong khi bus
dữ liệu được sử dụng để đọc hoặc ghi dữ liệu tương ứng. CPU chủ yếu bao gồm
bộ đếm chương trình, các thanh ghi mục đích chung, stack pointer, thanh ghi
lệnh và bộ giải mã lệnh.
-ROM: Chương trình điều khiển được lưu trữ trong ROM, cịn được gọi
là bộ nhớ flash lập trình khơng bay hơi. Bộ nhớ flash có độ phân giải ít nhất

10.000 chu kỳ ghi / xóa. Bộ nhớ flash chủ yếu được chia thành hai phần được
gọi là phần flash ứng dụng và phần flash booth. Chương trình của bộ điều khiển
được lưu trữ trong phần flash ứng dụng. Trong khi phần flash booth được tối ưu
hóa để hoạt động trực tiếp khi bộ điều khiển được bật nguồn.
-RAM:SRAM (bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh) được sử dụng để lưu trữ
thông tin tạm thời và đi kèm với các thanh ghi 8-bit, giống như một RAM máy
tính thơng thường được sử dụng để cung cấp dữ liệu thông qua thời gian chạy.

-EEPROM: EEPROM (Bộ nhớ chỉ đọc có thể xóa bằng điện tử) là bộ
nhớ không thay đổi được sử dụng như một bộ lưu trữ thời gian dài. Nó khơng
liên quan đến việc thực thi chương trình chính. Nó được sử dụng để lưu trữ cấu
hình của hệ thống và các thông số thiết bị tiếp tục hoạt động trong thiết lập lại


bộ xử lý ứng dụng. EEPROM đi kèm với chu kỳ ghi giới hạn lên đến 100.000
trong khi chu kỳ đọc là không giới hạn. Trong khi sử dụng EEPROM, hãy viết
các lệnh tối thiểu theo yêu cầu, để bạn có thể nhận được lợi ích từ bộ nhớ này
trong thời gian dài hơn.
-Ngắt: Ngắt được sử dụng cho trường hợp khẩn cấp đặt chức năng chính
ở trạng thái chờ và thực hiện các lệnh cần thiết tại thời điểm đó. Khi ngắt được
gọi và thực thi, mã sẽ chuyển trở lại chương trình chính.
-Module I / O analog và kỹ thuật số: được sử dụng để thiết lập giao tiếp
kỹ thuật số giữa bộ điều khiển và các thiết bị bên ngoài. Trong khi module I / O
analog được sử dụng để truyền thông tin analog. Bộ so sánh analog và ADC
thuộc loại module I / O analog.
-Bộ định thời / Bộ đếm:Bộ định thời được sử dụng để tính tốn tín hiệu
bên trong bộ điều khiển. Atmega16 đi kèm với hai bộ định thời 8 bit và một bộ
định thời 16 bit. Tất cả bộ định thời này hoạt động như một bộ đếm khi chúng
được tối ưu hóa cho các tín hiệu bên ngồi.
-Watchdog timer: Watchdog timer là một bổ sung đáng chú ý trong bộ

điều khiển này được sử dụng để tạo ngắt và đặt lại bộ định thời. Nó đi kèm với
nguồn CLK riêng biệt 128kHz.
-Giao tiếp nối tiếp: Atmega16 đi kèm với các đơn vị USART và SPI
được sử dụng để phát triển giao tiếp nối tiếp với các thiết bị bên ngoài.
Sơ đồ chân Atmega 16
Atmega16 được ưa thích hơn các bộ vi điều khiển khác như Atmel 8051
vì nó có khả năng thực thi các lệnh nhanh hơn nhiều và bao gồm bộ xử lý RISC
đã được sửa đổi.
Nó có một flash tích hợp đi kèm với các tính năng của một bộ nạp khởi
động. Nó có ADC, SPI, PWM và EEPROM 10-bit được tích hợp sẵn.


Mơ tả chân của Atmega16
Atmega16 có 40 chân, mỗi chân được sử dụng để thực hiện một nhiệm vụ
cụ thể, có tổng cộng 32 chân I / O và bốn cổng, mỗi cổng bao gồm 8 chân I / O.

PORTA = 8 chân (Chân 33-40)

PORTB = 8 chân (Chân 1-8)

Hình 1.6 Sơ đồ chân của Atmega 16
Sau đây là các chức năng chính liên quan đến các chân.
PORTA: Các chân từ 33 đến 40 thuộc PORTA. Nó hoạt động giống như
đầu vào analog cho bộ chuyển đổi A / D. Tuy nhiên, trong trường hợp khơng có
bộ chuyển đổi A / D, PORTA được sử dụng làm cổng I / O hai chiều 8 bit. Nó đi
kèm với điện trở kéo bên trong.
PORTB: Các chân từ 1 đến 8 thuộc về PORTB. Đây là các chân hai chiều
I / O. Cổng này cũng bao gồm các điện trở kéo lên bên trong.
PORTC: PORTC là cổng I / O hai chiều bao gồm 8 chân. Chân từ 22 đến
29 thuộc về cổng này, tương tự như các cổng khác, nó đi kèm với điện trở kéo

bên trong.
PORTD: Chân từ 14 đến 21 thuộc về cổng này. Đây là cổng hai chiều


trong đó mỗi chân có thể được sử dụng làm chân đầu vào hoặc đầu ra. Tuy
nhiên, có các tính năng bổ sung liên quan đến cổng này như ngắt, giao tiếp nối
tiếp, bộ hẹn giờ và PWM.
Reset: Chân 9 là chân reset mức thấp đang hoạt động. Xung mức thấp dài
hơn độ dài xung tối thiểu sẽ tạo ra reset. Các xung ngắn khơng có khả năng tạo
ra reset.
VCC: Chân 10 là chân cấp nguồn cho bộ điều khiển này. Nguồn điện của
cần phải có 5 V để đặt bộ điều khiển này trong điều kiện đang chạy.
GND: Chân 11 là chân nối đất.
AREF: Chân 32 là chân tham chiếu tương tự chủ yếu được sử dụng cho
bộ chuyển đổi A / D .
AVCC: Chân 30 là AVCC là chân điện áp cung cấp cho PORTA và ADC.
Nó được kết nối với VCC thông qua bộ lọc thông thấp khi có ADC. Tuy nhiên,
trong trường hợp khơng có ADC, AVCC được kết nối bên ngoài với VCC.
Chân 12 & 13: Một bộ dao động tinh thể được kết nối với các chân này.
Atmega16 hoạt động ở tần số bên trong 1MHZ; bộ dao động được thêm vào để
tạo ra xung clock và tần số cao.


Chương 2 : Hệ thống chiếu sáng tín hiệu và cơ sở lý thuyết
2.1 Hệ thống chiêu sáng và hệ thống tín hiệu trên xe.
Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và
đèn tín hiệu, thơng báo.
a. Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm các đèn xi nhan sử dụng khi báo rẽ
hoặc
báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo khi đạp phanh,…

b. Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm các đèn đầu gồm đèn chiếu gần và đèn
chiếu xa được sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng được khả năng quan
sát cho
người lái xe. Các yêu cầu về chiếu sáng của đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng,
vùng
chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng sẽ được nói rõ ở phần sau.
Ngoài ra chế
độ flash của đèn đầu được dùng như đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược
chiều. Bên
cạnh đó cịn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiều ương mù, …
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có các bộ phận sau đây:
1. Đèn đầu, đèn sương mù phía trước
2. Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau
3. Cơng tắc điều khiển đèn và độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn
sương mù
phía trước và phía sau
4. Đèn xi nhan và đèn báo nguy
5. Công tắc đèn báo nguy hiểm
6. Bộ nhấp nháy đèn xi nhan
7. Cảm biến báo hư hỏng đèn


8. Relay tổ hợp
9. Cảm biến điều khiển đèn tự động
10. Cơng tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
11. Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
12. Đèn trong xe
13. Cơng tắc cửa
14. Đèn chiếu sáng khố điện

Hình. 2.1 Vị trí các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng tín hiệu

2.2 Tổng quan
2.2.1

Hệ thống đèn đầu.
Hệ thống đèn đầu là hệ thống đèn chiếu sáng cơ bản, là hệ thống quan

trọng nhất trong các hệ thống đèn trên xe, với các nhiệm vụ đảm bảo điều kiện
lái xe cho người điều khiển vào ban đêm, đảm bảo an tồn giao thơng. Hệ thống
đèn đầu phải có những thông số kỹ thuật theo những tiêu chuẩn nhất định, đảm


bảo cường độ sáng lớn nhưng khơng làm chóa mắt người đi ngược chiều, công
suất chiếu sáng khi chiếu gần là 35 – 40W, chiếu xa là từ 45 – 70W, ở chế độ
chiếu gần vùng chiếu sáng là từ 50 – 75m, chiếu xa từ 180 – 250m.
2.2.1.1 Tổng quan các loại hệ thống đèn đầu
a. Bóng đèn dây tóc:
Cấu tạo bóng đèn dây tóc gồm vỏ bóng đèn làm bằng thủy tinh, bên
trong có chứa dây điện trở volfram. Dây volfram khi được đặt vào một mức điện
áp nhất định và được nung nóng lên đến nhiệt độ 23000C sẽ sinh ra luồng ánh
sáng trắng. Ở nhiệt độ thấp hơn ánh sáng sinh ra sẽ yếu hơn, và ngược lại nhưng
nếu cung cấp 6 điện áp đặt vào hai đầu dây volfram lớn quá điện áp định mức,
nhiệt độ điện trở volfram quá lớn làm cho dây volfram bốc hơi nhanh gây hiện
tượng đen bóng đèn và đốt cháy dây tóc, dây tóc bị đứt. Trong bóng đèn người
ta hút hết khơng khí ra để tạo mơi trường chân khơng hạn chế hiện tượng oxy
hóa dây điện trở volfram làm dây volfram dễ bị đốt cháy. Để dây tóc bóng đèn
đầu có thể

Hình 2.2. Cấu tạo bóng đèn

phát sáng ở nhiệt độ cao hơn, có thể đặt vào bóng đèn một điện áp cao hơn,
người ta bơm vào bóng đèn khí trơ Argon với ápChương 2: Tổng quan về hệ
thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe Trang 14 suất thấp. Với cách này cường độ
chiếu sáng của bóng đèn đầu sẽ tăng thêm được khoảng 40%


b. Bóng đèn halogen:

Hình 2.3 Bóng halogen
Với bóng đèn dây tóc trong q trình hoạt động để sinh ra ánh sáng thì dây điện
trở volfram phải được nung nóng lên đến 23000C điều này làm dây tóc bay hơi
và bị đốt cháy. Sự bay hơi của dây tóc làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường
độ chiếu sáng. Dây điện trở bị đốt cháy làm giảm tuổi thọ của bóng đèn. Với sự
ra đời của bóng đèn halogen sẽ khắc phục được hiện tượng bay hơi của dây
volfram làm đen bóng thủy tinh và nâng cao tuổi thọ nhờ dây Volfram khơng bị
bay hơi. Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brơm, các chất khí này là
chất xúc tác cho q trình thăng hoa ở dây volfram; khí halogen kết với volfram
bay hơi ở dạng khí thành iodur volfram, hỗn hợp khí này khơng bám vào thủy
tinh như đèn dây tóc bình thường khi bị nung nóng đến nhiệt độ bay hơi mà sự
thăng hoa sẽ mang hỗn hợp iodur volfram trở về vùng khí nhiệt độ cao xung
quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 14500C) lúc đó nó sẽ tách lại thành 2 chất:
Volfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về
dạng khí, tiếp tục khi nhiệt độ dây volfram lại được nung nóng đến nhiệt độ bay
hơi nó 7 sẽ tiếp tục kết hợp với halogen thăng hoa và sau đó volfram lại trở lại
tim đèn, quá trình này lặp lại liên tục. Điều này khơng chỉ ngăn chặn sự đổi màu
bóng đèn mà cịn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt trong một thời
gian dài.


Vỏ bóng đèn halogen được làm từ thạch anh nhờ vậy nó có thể chịu được nhiệt

độ cao và áp suất rất cao từ 5 – 7 bar, nhiệt độ vỏ bóng đèn halogen phải hoạt
động được ở nhiệt độ cao hơn 2500C. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi.
Sử dụng đèn halogen có cường độ sáng, tuổi thọ cao hơn bóng đèn dây tóc
thường và dây tóc bóng đèn halogen có thể được chế tạo có đường kính nhỏ hơn
so với các bóng đèn dây tóc vì vậy có thể điều chỉnh tiêu cự bóng đèn dễ dàng
chính xác hơn.
c. Đèn Xenon:

Hình 2.4 Bóng xeton
Ngun lý hoạt động:
Giống như hiện tượng sét phóng điện xảy ra trong tự nhiên khi trời mưa. Những
tia sét phóng điện giữa những đám mây tích điện và bề mặt trái đất sinh ra
những luồng ánh sáng cường độ cao trong không trung, đây là ý tưởng manh
nha cho những nhà chế tạo nảy ra ý tưởng sản xuất ra đèn Xenon có thể sinh ra
ánh sáng cường độ cao thay thế cho những thế hệ đèn dây tóc và halogen ngày
càng trở nên già cỗi. Năm 1992, nhà sản xuất bóng đèn xe hơi hàng đầu thế giới
Hella giới thiệu bóng đèn Xenon đầu tiên, sản xuất theo cơng nghệ phóng điện
cường độ cao - High Intensity Discharge (HID). Đèn xenon lúc này chủ yếu chỉ


dùng cho chế độ đèn cốt, vì bóng đèn Xenon chỉ có một chế độ khơng giống như
đèn sợi tóc có thể có hai tim, chóa đèn dùng cho đèn xenon phải có chóa đèn pha
và chóa đèn cốt riêng biệt. Năm 1999, đèn Bi – Xenon ra đời khắc phục được
khuyết điểm này của đèn Xenon, nó có thể tạo ra ánh sáng pha và cốt từ một
luồng ánh sáng, phát ra ánh sáng giống nhau cho pha và cốt. Tiết kiệm năng
lượng hơn.
Cấu tạo:
Đèn Xenon theo nguyên lý phóng điện cường độ cao giữa hai bản cực để
sinh ra luồng sáng vì vậy khơng có dây điện trở volfram như đèn sợi đốt và đèn
halogen, thay vào đó là hai bản điện cực đặt trong ống huỳnh quang, ống huỳnh

quang này bên trong có chứa khí Xenon hồn toàn tinh khiết, thủy ngân và các
muối kim loại halogen. Khi đóng nguồn điện đặt vào hai đầu của hai điện cực
này một điện áp lớn hơn điện áp đánh thủng (lớn hơn 25000 V) xuất hiện sẽ xảy
ra hiện tượng phóng điện giữa các bản cực do các hạt electron phóng ra va đập
với các nguyên tử kim loại của bản đối diện giải phóng năng lượng tạo ra ánh
sáng. Sự phóng điện cũng kích thích các phân tử khí trơ Xenon lên mức năng
lượng cao, sau khi bị kích thích các phân tử khí Xenon sẽ giải phóng năng lượng
để trở về trạng thái bình thường, bức xạ ra ánh sáng theo định luật bức xạ điện
từ. Màu của ánh sáng phát ra (hay bước sóng của bức xạ) phụ thuộc vào mức độ
chênh lệch năng lượng của electron và vào tính chất hóa học của muối kim loại
được dùng trong bầu khí Xenon. Vỏ đèn Xenon được làm từ thủy tinh thạch anh
có thể chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao.
Do sự phóng điện sinh ra luồng sáng chỉ xảy ra giữa các bản cực đèn Xenon
khi đặt vào nó một điện áo cao trên 25000 V nên để có thể tạo ra được điện thế
cao như vậy, hệ thống cần có một bộ khởi động (ignitor). Ngồi ra, để duy trì tia
hồ quang, một chấn lưu (ballast) sẽ cung cấp điện áp khoảng 85 V trong suốt


quá trình đèn hoạt động, đây vừa là bộ xử lý của đèn Xenon vừa làm nhiệm vụ
tăng áp cho bóng đèn. Các loại bóng đèn xenon:
▪ D2S: Là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa (ký tự S lấy từ
chữ shield - tấm chắn) và có thấu kính giúp gom ánh sáng khơng làm chói xe
lưu thơng ngược chiều
▪ D2R: Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản
xạ (ký tự R lấy từ chữ reflector - vật phản xạ). Có 1 lớp màu đen, để ngăn ánh
sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều
▪ D1S: Là loại bóng dùng cho các chóa đèn có màng chắn lóa và có thấu kính
giúp gom được nhiều ánh sáng hơn (được tích hợp bộ khởi động)
▪ D1R: Là loại bóng có sẵn màng chắn dùng cho các chóa đèn chỉ có mặt phản
xạ. Có 1 lớp màu đen, để ngăn ánh sáng trực tiếp làm chói mắt xe ngược chiều

(được tích hợp bộ khởi động)
Mạch nguyên lý hoạt động đèn xenon

Hình 2.5. Sơ đồ khối hệ thống đèn xenon


Hình 2.6 Mạch điều khiển đầu xenon
Hoạt động của bộ ECU điều khiển đèn: ECU điều khiển đèn (bộ Ballast) là bộ
điều khiển điện tử trung tâm của các bóng đèn phóng điện cao áp, bộ Ballast
thực hiện việc điều khiển tối ưu dịng điện cung cấp cho các bóng đèn để đảm
bảo cường độ đèn phát sáng liên tục, ổn định. Cung cấp dòng khởi động với
cường độ và điện áp cao, đảm bảo đèn khởi động nhanh. Bộ Ballast cịn được
trang bị chức năng an tồn để ngăn chặn ảnh hưởng của điện áp cao.
- Hoạt động của chức năng an toàn bộ ECU điều khiển đèn: ECU điều khiển
đèn xác định được các sai hỏng xảy ra và kích hoạt chức năng an tồn theo các
điều kiện sau đây.
+ Tự ngắt nếu điện áp đặt vào bộ ballast không nằm trong khoảng điện áp hoạt
động (9 - 16V), và tự đóng trở lại nếu điện áp hoạt động được điều chỉnh lại nằm
trong vùng điện áp hoạt động.
+ Tự động ngắt điện nếu điện áp ra sai hoặc đèn cao áp nhấp nháy.Nếu xảy ra
hiện tượng này trước tiên phải kiểm tra những hư hỏng trong đường dây và cầu
chì sau đó thay đèn cao áp nếu vẫn khơng sáng thì phải thay bộ Ballast.
+ Ngắt điện nếu khơng có bóng đèn hay bóng đèn cao áp cháy: Nếu khơng có
bóng đèn hay đèn cao áp cháy thì mạch điện khơng được khép kín, bộ Ballast sẽ


nhận biết được và tự động ngắt điện
2.2.1.2 Cấu tạo chóa đèn:
Chức năng của gương phản chiếu là định hướng lại các tia sáng, tia sáng
phát ra từ bóng đèn sau khi phản xạ qua chóa đèn sẽ tạo ra chùm tia sáng song

song đưa tia sáng đi rất xa từ đầu xe, nhờ vậy mà đèn chiếu sáng được khoảng
cách lên đến 300m.
Gương phản chiếu thường có hình dạng parabol, bề mặt được đánh bóng và
tráng gương (sơn lên một lớp vật liệu phản xạ như bạc hay nhôm). Để chùm tia
phản xạ sau khi qua chóa đèn là chùm tia song song thì dây tóc đèn phải được
đặt ở vị trí chính xác ngay tiêu điểm của chóa đèn. Nếu tim đèn đặt ở các vị trí
ngồi tiêu điểm sẽ làm tia sáng đi lệch hướng, có thể làm lóa mắt người điều
khiển xe ngược chiều.
Trên các loại xe đời mới ngày nay thường sử dụng loại chóa đèn có hình chữ
nhật, loại chóa đèn này bố trí gương phản chiếu theo phương ngang, nó có tác
dụng tăng vùng sáng theo chiều rộng và giảm vùng sáng phía trên gây lóa mắt
người đi xe ngược chiều.

Hình 2.7. Chóa đèn hình chữ nhật


2.2.1.3 Sơ đồ và hoạt động của một số loại mạch điện hệ thống đèn trên xe
Mạch điện hệ thống đèn trên xe chia làm hai loại chính: Loại có sử dụng
relay cho các công tắc đèn đầu, công tắc chuyển pha-cốt, và loại không sử dụng
relay.
a. Loại không sử dụng relay:

Hình.2.8 Loại khơng sử dụng replay

Chế độ chiếu gần: (Low- Beam)
Khi cơng tắc điều khiển đèn ở vị trí HEAD và cơng tắc điều chỉnh pha-cốt ở vị
trí Low, có dịng điện đi từ Å accu g dây đèn cốt của bóng đèn đầu g chân low
của cơng tắc chuyển pha-cốt g mass. Đèn cốt sáng.
Chế độ chiếu xa: (High – Beam)
Khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí HEAD đồng thời cơng tắc pha-cốt ở vị trí

High thì sẽ có dịng điện đi từ Å accu g dây pha của bóng đèn đầu g chân High


của công tắc chuyển pha cốt g mass, đồng thời có dịng điện từ Å accu g đèn báo
pha trên bảng táp - lô g mass. Đèn pha và đèn báo pha sáng.
Chế độ Flash: Khi công tắc điều chỉnh pha - cốt ở vị trí flash, có dịng từ Å
Accu g dây pha của bóng đèn đầu đồng thời có dịng g đèn báo pha ở táp - lơ g
chân flash của công tắc pha - cốt g mass. Đèn báo pha và đèn pha sáng.
b. Loại sử dụng relay
Sơ đồ cơng tắc điều khiển đèn loại dương chờ:

Hình2.9. Sơ đồ công tắc đèn loại dương trở
Hoạt động:
Khi bật cơng tắc LCS (Light Control Switch) ở vị trí Tail: Sẽ có dịng điện đi từ:
Å accu g cuộn dây realy W1 g chân A2 g chân A11 g mass, g đóng tiếp điểm
2,3. Cho dịng Å accu g cọc 2,3 g cầu chì tail g đèn tailg mass, đèn đờmi sáng.
Khi bật cơng tắc LCS sang vị trí HEAD thì mạch đèn đờmi vẫn sáng bình
thường, đồng thời có dòng từ: Å accu g W2 g A13 g A11 g mass, relay đóng 2
tiếp điểm 3’ và 4’
-Nếu cơng tắc điều chỉnh pha – cốt ở vị trí LOW sẽ có dịng qua tiếp điểm 3’ và
4’ g dây cốt của bóng đèn đầu, về chân A3 g A9 g mass. Đèn cốt sáng.
- Nếu công tắc điều chỉnh pha – cốt ở vị trí HIGH, sẽ có dịng qua tiếp điểm 3’
và 4’g dây pha của bóng đèn đầu, về chân A12 g AA9 g mass, đèn pha sáng. Lúc
này đèn báo pha trên táp-lô sáng được là nhờ dây cốt của bóng đèn đầu lúc này