Đồ án hệ thống tự động bật tắt đèn pha

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh


Giáo viên hướng dẫn : th.s Khổng Văn Nguyên



Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Hồng



Lớp : 121121
Giảng viên hướng dẫn:

Khổng Văn Nguyên
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN :
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................

................................................................................................................................................


................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
................................................................................................................................................
.........................................................................................
Hưng Yên , ngày.…..tháng …. năm 2015
Giáo viên hướng dẫn
MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH

LỜI MỞ ĐẦU
Trong thời kỳ hội nhập thế giới hiện nay thì ngành công nghiệp đóng vai trò chủ
đạo trong tiến trình phát triển kinh tế của đất nước. Trong đó ngành công nghiệp ô tô
đóng một vai trò rất quan trọng. Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao

lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống , ngành công nghiệp ô tô đã và
đang là kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên ở mỗi quốc gia.
Ngày nay ô tô không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại, chuyên chở như trước đây mà nó
còn phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, nhiên liệu, tính tiện nghi…
Trong ôtô thì hệ thống chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng giúp cho người lái xe quan
sát khi lái . Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên nghành “Cơ điện tử ô tô“ tại
trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em được Khoa giao cho đề tài “Thiết kế,
hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh”, và nhận được sự đồng ý của Bộ môn
công nghệ Ô tô. Ban chủ nhiệm Khoa cũng đã cho em được thực hiện đề tài.
Đối với bản thân, đây là cơ hội cho em để hệ thống lại kiến thức, là cơ hội nghiên cứu,
thực nghiệm và rèn luyện các kỹ năng làm việc trước khi bước vào môi trường làm việc
thực sự.
Sau một thời gian thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã gặp nhiều khó khăn nhưng với sự
giúp đỡ của thầy GVHD ThS.Khổng văn Nguyên và các thầy cô trong Bộ môn Công
Nghệ Ô tô cùng các thầy cô trong Khoa Cơ khí Động lực cùng sự cố gắng nỗ lực của bản
thân, đề tài “Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh” đã được hoàn thành
đúng tiến độ.
Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thời gian có
hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy chúng em rất mong nhận
được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn.


CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẬT TẮT ĐÈN TỰ ĐỘNG
1.1 Khái quát về hệ thống đèn chiếu sáng
Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và đèn
tín hiệu, thông 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 còn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiều
sương 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.

Công 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
4


9.

Cảm biến điều khiển đèn tự động

10. Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
11. Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
12. Đèn trong xe
13. Công tắc cửa
14. Đèn chiếu sáng khoá điện.

Hình 1.1: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

1.2 Khái niệm về hệ thống bật tắt đèn tự động.
1.2.1 khái quát về hệ thống
Hệ thống tự động bật đèn đầu ra đời nhằm mục đích tăng tính tiện ích và giảm
các thao tác cho người lái xe khi điều khiển xe.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống khá đơn giản, với các xe có trang bị hệ
5

thống này, cảm biến ánh sáng được đặt ngay trên nắp ca pô và đưa tín hiệu về một
mạch điều khiển.

Hình 1.2: Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe

Khi nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng đưa tới mạch điều khiển cho thấy ánh
sáng môi trường chung quanh yếu đi, không đảm bảo đủ điều kiện ánh sáng cho
phép để lái xe, mạch điều khiển này sẽ đóng relay tự động mở đèn đầu.
1.2.2 Kết cấu hệ thống

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu

6


Nguyên lý hoạt động
Hoạt động của hệ thống: Hệ thống đèn đầu chỉ được bật khi ta nối mass cho
chân cuộn dây relay đèn đầu. Bình thường khi bật công tắc đèn đầu ở vị trí Head là
nối tắt chân cuộn dây relay đèn đầu qua chân A13 của công tắc và về mass.
Ở hệ thống tự động bật đèn đầu, một relay (relay bật đèn tự động) được mắc nối
tiếp với cuộn dây relay đèn đầu về mass, khi mạch điều khiển nhận được tín hiệu từ
cảm biến cho thấy cần bổ sung ánh sáng để tăng khả năng quan sát cho người lái xe,
mạch điều khiển sẽ đóng relay bật đèn tự động, relay này sẽ nối tắt cuộn dây relay
đèn đầu về mass, tiếp điểm relay đèn đầu đóng, đèn đầu được bật cho dù ta không
bật công tắc đèn đầu. Khi cảm biến ánh sáng thấy rằng ánh sáng môi trường đã đảm
bảo điều kiện lái xe, relay bật đèn tự động sẽ được ngắt, và nếu công tắc đèn đầu
cũng ngắt thì đèn đầu sẽ tự động tắt.
1.2.3 cảm biến điều khiển tự động bật đèn

Hình 1.4: cảm biến ánh sang Volkswagen
Điện áp 12v
Ra điện 5w
Tính năng AUTOLIGHTS

7


CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN
2.1 Tính toán chọn linh kiện
2.1.1 khối nguồn
Yêu cầu đề bài là điện áp 12V DC mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta có thể
dùng máy biến áp 220V AC – 24V DC 3A , 220V AC – 12V DC 1A.....
-Chỉnh lưu cầu
-Tụ lọc :Tụ lọc có điện dung lớn để san phẳng điện áp giảm độ gợn của sóng.
Trong đồ án này chúng em chọn tụ 1000µ để san phẳng điện áp
Chứng minh bới công thức: f=1/(2π.Xc.C)
- IC ổn áp: Có 2 linh kiện họ ổn áp là 78xx và 79xx.
+Họ 78xx là cho ra điện áp dương, còn xx là giá trị đầu ra như 5V 9V 12V...
+Họ 79xx là cho ra điên áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như -5V -9V -12V ...
+Đồ án này cần điện áp +12V lên em chọn 7812
* Tính toán:
+ Tính chọn IC
Do yêu cầu mạch cần nguồn 12VDC nên ta chọn IC ổn áp 7812với
điện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA
+ Chọn tụ:
Thực tế IC 7812 có Io = 100mA
Mà mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ nên cứ 10µF/1mA
=> C = 10.100 = 1000µF

Với giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000µF
2.1.2 khối điều khiển
* lựa chọn linh kiện
+ Chọn IC: có nhiều loại IC so sánh điện áp như LM471, LM339, LM358,…. Nhưng
đồ án em dùng LM324.
* Tính toán
+ Tính chọn rơle
Có : ,
Mà
Với =>
8


=>Chọn role 12VDC
Tính toán mạch điện .ta cho cố định điện áp tại V3=6V
=> 6V=Vcc.
với Vcc=12V
cho R1=10K => 
=>R2=10K
- Giá trị quang trở khi tối là 50K, khi sáng là 1K, ta sẽ chọn
- vậy ta có thể chọn biến trở 50k
2.2　 Linh kiện mạch điện tử
•
•
•
•
•
•
•
•

LM324
Trasistor
Rơ le điều khiển 5 chân
Tụ điện
IC ổn áp
Diode cầu
Công tắc
Bóng đèn

2.3 Giới thiệu chung linh kiện
　2.3.1 IC LM324N

9


Hình 2.1 :IC LM324N
IC LM324N là một IC khuếch đại thuật toán,công suất thấp bao gồm 4 bộ khuếch
đại thuật toán (op-Amp)

Hình 2.2 Sơ đồ chân IC LM324N

2.3.2 transistor
Cấu tạo của transistor
Transistor gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N
nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận ,nếu ghép theo thứ tự NPN ta
được transistor ngược về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai diode
đâu ngược chiều nhau .

10

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực ,lớp giữa gọi là cực gốc kí hiệu là B
(Base),lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter)viết tắt là E và cực
thu hay cực góp (collector) viết tắt là C ,vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn
(loại N hay P) nhưng có kích thước và tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho
nhau được

Hình 2.3: hình ảnh transistor
2.3.3 Rơ le điều khiển

Hình 2.4 rơ le 5 chân
11


Chức năng điều khiển đóng ngắt tiếp điểm ,gồm có 2 tiếp điểm dùng để đóng mở
điều khiển đèn
2.3.4 tụ điện
Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là bản
cực tụ, được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi (không khí, giấy,
mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh...)
Giá trị của tụ điện là điện dugn ,được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F). Gía
trị F là rất lớn nên hay dung các giá trị nhỏ hơn như micro fara ( μF), nano Fara (nF)
hay pico fara (pF) .

Hình 2.5 Cấu tạo tụ điện
2.3.5 IC ổn áp 7812
Có lẽ 7812 là mạch nguồn mà mọi người sử dụng nhiều nhất và thông dụng nhất
Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ lắm ráp

Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không được cao
Sơ đồ chân:

12


Hình 2.6 IC 7812

Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào
Chân 2 (GND): Chân nối đất
Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra
Cách mắc 7812 điều chỉnh điện áp (12V)
Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 và D1 gim cố định điện áp chân Rt của
Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng
=> dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng , và ngược lại ...
2.3.6 Điện trở

Hình 2.7 : Các điện trở thông dụng
13


•

•

•

•

•

•

•

2.3.7 Phân loại điện trở.
Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W
đến 0,5W
Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W,
10W.
Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện
trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính
được theo công thức
P = U . I = U2 / R = I2.R
Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào
dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở.
Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở
vào mạch.
Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu
thụ thì điện trở sẽ bị cháy.
Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2
lần công xuất mà nó sẽ tiêu thụ.

Hình 2.8 Điện trở cháy do quá công xuất
•

Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là
120Ω nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở
đều tiêu thụ một công xuất là

P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W
Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở
không cháy.
Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy

14


2.3.8 Công tắc điều khiển

Hình 2.9 công tắc điều khiển

15


CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH
3.1 Sơ đồ khối

Khối cảm
biến

Khối điều
khiển

Khối công
suất

Khối nguồn

3.2 Mạch mô phỏng

Mô phỏng mạch trên phần mềm proteus

Hình 3.1 hình ảnh mô phỏng

3.3 Sơ đồ thuật toán

16


khi có ánh sáng chiếu vào

Cảm biến ánh
sáng

Giá trị quang trở ở
giảm V2 tăng lên và
V2>V3
Điện áp
ra ở mức
thấp

Bóng
transistor
không
dẫn

Rơ le
không
hoạt động
và đèn

không
sáng

khi trời tối

Giá trị quang trở
tăng ,v2 giảm
v2Điện áp đầu ra
ở mức cao

Làm bóng
transistor dẫn

Rơ le cấp
nguồn
điều khiển
đèn sáng

3.4 sơ đồ nguyên lí
17


Hình 3.2 sơ đồ nguyên lý
Nguyên lý hoạt động : Sau khi sử dụng máy biến áp ta được nguồn 12V AC. Sau đó
ta cho nguồn qua chỉnh lưu cầu thì ta được nguồn DC và qua tụ được san phẳng điện
áp, san phẳng tần số và qua IC 7812 để có nguồn 12V để sử sụng cho toàn mạch. khi
có ánh sáng chiếu vào quang trở(ban ngày) thì giá trị quang trở giảm dẫn đến V2
tăng lên và V2 >V3 nên điện áp đầu ra ở mức thấp không làm cho Q1dẫn nên relay
chưa hoạt động và bóng đèn cũng chưa sáng. khi không có ánh sáng chiếu vào (ban

đêm)thì giá trị quang trở tăng dẫn đến V2 giảm và V2cuộn hút xuống mass và tiếp điểm thường đóng của relay mở ra và tiếp điểm thường
mở đóng lại làm bóng đèn sáng

3.5 Mạch in
- Tìm hiểu chức năng của từng linh kiện có trong mạch.
18


- Thiết kế mạch nguyên lý, mạch in trên phần mềm eagle.

Hình 3.3 sơ đồ mạch in

19


3.6 sản phẩm

Hình 3.4: sản phẩm mạch hoàn thành

20


KẾT LUẬN
Trong quá trình thực hiện đồ án do cũng gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh khi
thiết kế chế tạo mạch nên mạch của chúng em đạt độ chính xác chưa cao.
Trong suốt quá trình làm đồ án chúng em đã rèn luyện được khả năng làm việc
theo nhóm, đồng quen dần với cách làm việc độc lập, biết cách tổ chức công việc
và sắp xếp thời gian một cách hợp lý, rèn luyện các kỹ năng cần thiết cho chuyên
ngành của mình.

Đó là những kết quả to lớn mà chúng em thu nhận được sau khi nghiên cứu và
thực hiện xong đề tài này. Mong rằng đề tài này sẽ được các bạn sinh viên khoá
sau tiếp tục thực hiện những yêu cầu trên và khắc phục được những hạn chế của đề
tài này, để tạo ra một sản phẩm có chất lượng cao phục vụ cho sản xuất và đời sống
xã hội. Cuối cùng một lần nữa chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với
thầy: Khổng Văn Nguyên và thầy cô trong khoa, các bạn đã giúp chúng em hoàn
thành đồ án này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Sinh viên thực hiện:
Nguyễn Văn Hồng

21


PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Tài liệu sách cơ điện tử ô tô (khoa cơ khí động lực –Trường DHSPKT Hưng Yên )
2. Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên Ô tô, ĐH SPKT
3.
4.
5.
6.

TP.HCM
:
:
: />: />
22