Nghiên cứu lý thuyết, thực hiện mô hình hệ thống chiếu sáng thông minh trên ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (5.14 MB, 127 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MƠ HÌNH
HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THƠNG MINH TRÊN Ô TÔ
SVTH: NGUYỄN THẾ LUÂN
MSSV: 13145152
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV: 13145194
GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN THÌNH
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chun ngành Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô
Tên đề tài
NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MƠ HÌNH
HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THƠNG MINH TRÊN Ô TÔ
SVTH: NGUYỄN THẾ LUÂN
MSSV: 13145152
SVTH: NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV: 13145194
GVHD: TH.S NGUYỄN VĂN THÌNH
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2017
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
TP. Hồ Chí Minh, ngày ….. tháng … năm 2017
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. NGUYỄN THẾ LUÂN
MSSV: 13145152
2. NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV: 13145194
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tơ
Mã ngành đào tạo: D510205
Hệ đào tạo: Đại học chính quy
Mã hệ đào tạo: K13145- K13945
Khóa: 2013- 2017
Lớp: 131452- 139450
1. Tên đề tài
“NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG THÔNG MINH TRÊN Ô TÔ”
2. Nhiệm vụ đề tài
1/ Cơ sở lý thuyết
2/ Nghiên cứu các hệ thống chiếu sáng đời mới, các mạch điện
3/ Lập trình vi điều khiển
4/ Thực hiện mơ hình hệ thống chiếu sáng tự động trên ô tô
3. Sản phẩm của đề tài
1/ Tập thuyết minh
2/ Mơ hình hệ thống chiếu sáng tự đông trên ô tô
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 27/03/2017
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 25/7/2017
TRƯỞNG BỘ MƠN
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn Điện tử Ô tô
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ LUÂN
MSSV: 13145152
Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV: 13145194
Hội đồng:…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
THƠNG MINH TRÊN Ơ TƠ
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S Nguyễn Văn Thình
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN(khơng đánh máy)
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Đánh giá:
1.
2.
Điểm tối
đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HCM
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
Bộ môn Điện tử Ô tô
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THẾ LUÂN
MSSV: 13145152
Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV:13145194
Hội đồng:…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
THƠNG MINH TRÊN Ơ TƠ
Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ..................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
...................................................................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
.................................................................................................................................................................................
6. Đánh giá:
1.
2.
Điểm tối
đa
Mục đánh giá
TT
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm đạt
được
30
Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung của các mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa
học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình
đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận:
Được phép bảo vệ
Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2017
Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:
“ NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT, THỰC HIỆN MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU
SÁNG THÔNG MINH TRÊN Ô TÔ”
Họ và Tên sinh viên: NGUYỄN THẾ LUÂN
NGUYỄN THỊ KIM PHỤNG
MSSV: 13145152
MSSV: 13145194
Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng
theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp. Hồ Chí Minh, ngày…….tháng……năm 2017
LỜI CẢM ƠN
Đối với mỗi chúng ta ai cũng có ước mơ của riêng mình, chúng em cũng vậy. Và
thật vinh dự thay khi nơi ươm mầm, chắp cánh cho ước mơ đó bay cao bay xa chính là
khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh. Nếu lúc đầu
nó thật mơ hồ thì giờ đây sau 4 năm học tập, chúng em vô cùng biết ơn quý thầy cô đã
dành hết tâm huyết và tri thức của mình giúp chúng em lĩnh hội được nhiều kiến thức quý
báu, biết được thêm nhiều điều mới mẻ và rèn luyện kỹ năng chuyên ngành Cơng nghệ
Kỹ thuật Ơ tơ.
Người ta nói “Học, học nữa, học mãi”. Nhưng q trình đó dù ngắn hay dài cũng
phải có kết quả. Và đồ án tốt nghiệp chính là kết quả cho những năm học tập tại trường.
Thiết nghĩ, việc thiết kế mơ hình hệ thống chiếu sáng thông minh phục vụ việc giảng
dạy trong nhà trường là cần thiết và rất có ích cho sinh viên thực tập. Đối với bản thân,
đây là cơ hội cho chúng 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.
Bước đầu đi vào thực hiện đề tài còn nhiều bỡ ngỡ, hạn chế và gặp khơng ít khó
khăn nhưng với sự quan tâm, đốc thúc của thầy GVHD ThS.Nguyễn Văn Thình và các
thầy cơ trong bộ mơn Điện Tử Ô tô cũng như các thầy cô, bạn bè trong Khoa Cơ khí
Động lực cùng sự cố gắng nỗ lực không ngừng nghỉ của bản thân, đề tài “Nghiên cứu lý
thuyết, thực hiện mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng minh trên ơ tơ ” đã được hồn
thành đúng tiến độ.
Một lần nữa, với tình cảm sâu sắc và chân thành, cho phép chúng em được bày tỏ
lòng biết ơn sâu sắc đến thầy GVHD cùng tất cả quý thầy cơ, bạn bè và gia đình đã tạo
mọi điều kiện thuận lợi, hỗ trợ chúng em trong quá trình thực hiên và hoàn thiện đề tài.
Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thời
gian có hạn nên khơng 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.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
i
TĨM TẮT
1.
Tên đề tài
“Nghiên cứu lý thuyết, thực hiện mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng minh
trên ơ tơ”
2.
Thời gian và địa điểm thực hiện
- Thời gian: 27/03/2017 – 25/07/2017.
- Địa điểm: tại xưởng thực tập Bộ môn điện tử ô tô, Khoa Cơ Khí Động Lực
Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh.
3.
-
Mục đích đề tài
Nghiên cứu lý thuyết tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe và các hệ
thống chiếu sáng mới trên các dịng xe hiện nay.
- Tìm hiểu ngun lý hoạt động và lập trình vi xử lý điều khiển đèn chiếu sáng tự động
ô tô.
- Thiết kế chế tạo mơ hình hoạt động hệ thống đèn chiếu sáng ô tô phục vụ cho công tác
giảng dạy.
4.
Phương tiện
- Phương tiện lý thuyết:
+ Tra cứu tài tiệu bằng máy tính, sách, báo…
+ Nghiên cứu lập trình vi xử lý cho Arduino.
- Phương tiện thực hành:
+ Các thiết bị cơ khí như: máy hàn, máy cắt, …
+ Các dụng cụ trong xưởng thực tập.
ii
5.
Kết quả
- Nhóm đã biên soạn được một tập thuyết minh khá tổng quan về lịch sử phát triển
của đèn xe, các hệ thống chiếu sáng mới nhất trên xe hiện nay cũng như cơ sở lý thuyết
của mơ hình.
- Nhóm đã nghiên cứu và chế tạo thành cơng mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng
minh trên xe ơ tơ có chế độ tự động điều khiển đèn để giúp người lái dễ dàng sử dụng hệ
thống chiếu sáng trên xe mà không cần thao tác nhiều.
- Giúp cho nhà trường có thêm mơ hình nhằm đưa vào việc giảng dạy.
- Giúp sinh viên có thể quan sát thực tiễn sự hoạt động hệ thống đèn ô tô.
iii
MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN ...................................................................................................................... i
TÓM TẮT ........................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................... iv
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU……………………………….......viii
DANH MỤC CÁC HÌNH .................................................................................................. ix
DANH MỤC CÁC BẢNG .............................................................................................. xiv
PHẦN A: TỔNG QUAN ...................................................................................................1
I. Lý do chọn đề tài .......................................................................................................... 1
II.Mục đích nghiên cứu .................................................................................................... 2
III.Đối tượng, phạm vi nghiên cứu ................................................................................... 3
IV.Phương pháp nghiên cứu............................................................................................. 3
PHẦN B: NỘI DUNG ĐỀ TÀI .........................................................................................4
CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐÈN XE ........................................................ 4
1.1 KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG VÀ HỆ THỐNG ĐÈN TÍN
HIỆU TRÊN XE ...........................................................................................................4
1.2 KHÁI QUÁT VỀ CÁC LOẠI ĐÈN .......................................................................6
1.2.1 ĐÈN XE TRƯỚC THỜI KỲ SỬ DỤNG ĐÈN ĐIỆN .....................................6
1.2.2 ĐÈN SỢI ĐỐT ĐƯỢC SỬ DỤNG VÀ PHỔ BIẾN TRÊN XE HƠI (thời kỳ ..
1910 – 1960) ..............................................................................................................7
1.2.3 ĐÈN HALOGEN RA ĐỜI VÀ ĐƯỢC SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TRÊN XE
HƠI (thời kỳ 1960 – 1990) ........................................................................................9
iv
1.2.4 ĐÈN XENON RA ĐỜI VÀ ĐƯỢC SỬ DỤNG PHỔ BIẾN TRÊN XE HƠI
(thời kỳ 1990 – nay).................................................................................................10
1.2.5 ĐÈN PHA CÔNG NGHỆ ĐI-ỐT PHÁT QUANG LED ...............................20
1.2.6 ĐÈN PHA CÔNG NGHỆ LASER .................................................................26
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN XE ĐỜI
MỚI ................................................................................................................................28
2.1 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG THEO GÓC CUA.............................28
2.1.1 HỆ THỐNG ĐÈN LIẾC TĨNH ......................................................................28
2.1.1.1 Giới thiệu hệ thống ...................................................................................28
2.1.1.2 Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn liếc tĩnh............................................32
2.1.2 HỆ THỐNG ĐÈN CHIẾU SÁNG GÓC CUA ĐỘNG ..................................33
2.1.2.1 Giới thiệu hệ thống ...................................................................................33
2.1.2.2 Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng góc cua động ................................36
2.1.2.3
Cơ sở tính tốn góc điều chỉnh vùng chiếu sáng ...................................38
2.1.3 XU HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG
.................................................................................................................................41
2.2 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LED MA TRẬN THÔNG MINH TRÊN XE AUDI A8
.....................................................................................................................................44
2.2.1 Giới thiệu về hệ thống. ...................................................................................44
2.2.2 Nguyên lý điều khiển ......................................................................................45
2.3 HỆ THỐNG ĐÈN PHA LASERLIGHT 2.0 VÀ ĐÈN HẬU OLED CỦA BMW
.....................................................................................................................................49
2.4 CÔNG NGHỆ CHIẾU SÁNG MỚI TRÊN MERCEDES- BENZ CLS
(MULTIBEAM LED HEADLIGHT) .........................................................................54
v
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU MỘT SỐ SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN CỦA CÁC HỆ
THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN XE ĐỜI MỚI ..........................................................58
3.1 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐÈN ĐẦU TRÊN XE MAZDA 6 2015 ...........................58
3.2 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN ĐÈN ĐẦU TRÊN XE CADILLAC CTS 2.0 2015 ..........63
3.3 SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG AFS (ADAPTIVE FORWARD LIGHTING
SYSTEM) TRÊN XE CADILLAC CTS 2.0 2015 .....................................................66
CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH CHIẾU SÁNG THÔNG MINH.
........................................................................................................................................69
4.1 Ý TƯỞNG THIẾT KẾ ..........................................................................................69
4.1.1 Ý tưởng về hệ thống chiếu sáng hiện đại .......................................................69
4.1.2. Ý tưởng thiết kế hệ thống góc cua động ........................................................69
4.1.3 Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và hệ thống tự động chuyển
Pha – Cốt ..................................................................................................................70
4.1.3.1 Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu ........................................70
4.1.3.2 Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động chuyển pha - cốt ................................71
4.2 TỔNG QUAN VỀ CÁC THIẾT BỊ TRÊN MƠ HÌNH ........................................72
4.2.1. Hệ thống đèn chiếu sáng- tín hiệu .................................................................72
4.2.2. Công tắc điều khiển đèn .............................................................................73
4.2.3. Các thiết bị điện tử .........................................................................................73
4.2.3.1
Mạch Arduino UNO R3 .......................................................................73
4.2.3.2
Module cảm biến quang trở..................................................................80
4.2.3.4
Mạch giảm áp LM2596 .........................................................................82
4.2.3.5
Module Relay 1 kênh và 2 kênh ...........................................................82
4.2.3.6 Servo Motor ..............................................................................................85
vi
4.3 CÁC BƯỚC THIẾT KẾ .......................................................................................86
4.3.1 Thiết kế hệ thống chiếu sáng- tín hiệu trên mơ hình ......................................86
4.3.1.1 Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng trên mơ hình ....87
4.3.1.2 Sơ đồ mạch điện và hoạt động đèn báo rẽ trên mơ hình .........................89
4.3.2 Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua động ....................................................90
4.3.4 Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và tự động chuyển Pha- Cốt............91
4.3.4.1
Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu ..................................................91
4.3.4.2 Thiết kế hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt ...........................................92
4.3.5 Thi cơng mơ hình ...........................................................................................93
4.3.5.1 Khung mơ hình .........................................................................................93
4.3.5.2 Hệ thống đèn đầu......................................................................................94
4.3.5.3 Hệ thống đèn đi ....................................................................................95
4.3.5.4 Cụm công tắc và hộp điều khiển đèn .......................................................96
PHẦN C: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ ................................................................................98
PHỤ LỤC ........................................................................................................................100
TÀI LIỆU THAM KHẢO .............................................................................................104
vii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU
AFS: Adaptive Front-lighting System (Hệ thống chiếu sáng chủ động)
BCU: Body Control Unit (Bộ điều khiển điện thân xe)
DRL: Daytime Running Lights (Đèn chạy ban ngày)
ECU: Electronic Control Unit (Bộ điều khiển điện tử)
IDE: Integrated Development Environment (Mơi trường tích hợp)
HID: High Intensity Discharge (Phóng điện cường độ cao)
LCU: Lighting Control Unit (Bộ điều khiển chiếu sáng)
LED: Light Emitting Diode (Đi-ốt phát quang)
PCB: Printed Circuit Board (Bảng mạch in)
PWM: Pulse Width Modulation (Một dạng xung điều khiển)
viii
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang
Hình 1.1: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu ..........................5
Hình 1.2: Đèn Hallogen ....................................................................................................9
Hình 1.3: Bộ đèn xenon và bộ tăng áp ...........................................................................10
Hình 1.4: Cơng nghệ chiếu sáng Bi -Xenon ...................................................................11
Hình 1.5: Vị trí tim đèn Xenon thay đổi ở các chế độ pha – cốt khác nhau ..................12
Hình 1.6: Bộ đèn Bi – Xenon của xe Audi Avant ..........................................................12
Hình 1.7: Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon .........................................................................13
Hình 1.8: Dãy màu mà đèn Xenon phát ra .....................................................................14
Hình 1.9: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2S ......................................................................15
Hình 1.10: Cấu tạo chóa và bóng đèn D2R ....................................................................16
Hình 1.11: Cấu tạo bóng đèn D1S ..................................................................................16
Hình 1.12: Cấu tạo bóng đèn D1R .................................................................................16
Hình 1.13: Ballast đèn D1…. .........................................................................................16
Hình 1.14: Ballast đèn D2…. .........................................................................................16
Hình 1.15: Sơ đồ kết nối 2 loại đèn D2 và D1với Ballast ..............................................17
Hình 1.16: Hiệu quả của hai loại đèn trên đường...........................................................18
Hình 1.17: Sơ đồ khối hệ thống đèn Xenon ...................................................................18
Hình 1.18: Mạch điện điều khiển đèn đầu Xenon ..........................................................19
Hình 1.19: Đèn pha sử dụng LED ..................................................................................20
Hình 1.20. Hệ thống đèn pha điển hình này thực hiện một cấu trúc điện một giai đoạn,
trong đó mỗi bộ chuyển đổi điều chỉnh một chức năng khác nhau trong hệ thống. ......22
ix
Hình 1.21: Đèn pha (trái) và đèn hậu (phải) dạng mành của Hella tại Frankfurt ..........23
Hình 1.22: Hệ thống chiếu sáng chủ động sử dụng cấu trúc công suất hai giai đoạn để
đảm bảo độ ổn định của đầu ra .......................................................................................24
Hình 1.23: Cơng nghệ đèn LED thơng minh trên chiếc Volkswagen Golf V................25
Hình 1.24: Cấu trúc đèn pha thích ứng sử dụng bộ quản lý ma trận LED Texas
Instruments ™ TPS92661-Q1, cho phép điều khiển PWM riêng cho mỗi đèn LED
trong một thiết kế, tổng cộng lên đến 96 LED. ..............................................................25
Hình 1.25: Cơng nghệ đèn pha laser trên xe BMW i8 ...................................................27
Hình 2.1: Hiệu quả chiếu sáng đối với hệ thống đèn liếc tĩnh .......................................28
Hình 2.2: Đèn chiếu sáng góc cua tắt khi đi thẳng .........................................................29
Hình 2.3: Đèn chiếu sáng góc cua sẽ bật lên cùng với đèn xi nhan ...............................29
Hình 2.4: Đèn chiếu sáng góc cua tự động bật lên khi ơm cua ......................................29
Hình 2.5: Cả hai đèn chiếu sáng sẽ bật lên khi gặp góc cua với tốc độ dưới 40Km/h
sương mù hay lùi xe .......................................................................................................29
Hình 2.6: Đèn liếc tĩnh bố trí trên xe và các chế độ hoạt động ......................................30
Hình 2.7: Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh của Hella – Hella Dyna view EVO2
........................................................................................................................................31
Hình 2.8: Công nghệ đèn LED thông minh trên chiếc Volkswagen Golf V..................31
Hình 2.9: Hệ thống đèn liếc tĩnh của hãng Hella ...........................................................32
Hình 2.10: Sự khác biệt của xe có trang bị đèn liếc động khi đi trên cung đường cong.
........................................................................................................................................34
Hình 2.11: Vùng chiếu sáng đèn cốt thay đổi khi xe chạy trên cung đường cong .........35
Hình 2.12: Góc điều chỉnh của đèn liếc động đủ cho các cung đường có độ cong gắt..35
Hình 2.13: Hệ thống đèn liếc động được trang bị trên xe Lexus. ..................................36
Hình 2.14: Cấu tạo hệ thống đèn liếc động ....................................................................37
x
Hình 2.15: Các modul cơ cấu đèn liếc động lắp thêm....................................................37
Hình 2.16: Điều chỉnh góc chiếu sáng theo cung đường ...............................................39
Hình 2.17: Tính tốn góc cua vịng α, β .........................................................................40
Hình 2.18: Xe bố trí cả hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh và động. ...............................42
Hình 2.19: Xe có sử dụng hệ thống AFS và không sử dụng AFS ở đường nơng thơn ..43
Hình 2.20: Ngồi việc chiếu sáng theo các ngõ rẽ trong thành phố ...............................43
Hình 2.21: Vùng chiếu sáng phải mở rộng về hai bên và hạ thấp..................................43
Hình 2.22: Trên đường xa lộ ..........................................................................................44
Hình 2.23: Xe khơng có hệ thống ma trận LED .............................................................45
Hình 2.24: Xe có hệ thống ma trận LED ........................................................................45
Hình 2.25: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận ..............................................................46
Hình 2.26: Cấu tạo hệ thống đèn LED ma trận ..............................................................46
Hình 2.27: Cấu tạo Matrix LED light modules ..............................................................47
Hình 2.28: Cấu tạo Matrix LED light modules ..............................................................47
Hình 2.29: Xe khơng có hệ thống LED ma trận .............................................................48
Hình 2.30: Xe có hệ thống LED ma trận ........................................................................48
Hình2.31: Xe khơng có hệ thống LED ma trận ..............................................................48
Hình 2.32: Xe có hệ thống LED ma trận ........................................................................48
Hình 2.33: Xe với cơng nghệ ánh sáng thơng thường ....................................................49
Hình 2.34: Xe BMW với cơng nghệ Laserlight .............................................................49
Hình 2.35: Cấu tạo của đèn laser ....................................................................................50
Hình 2.36: Nguyên lý phát sáng của đèn laser ...............................................................51
Hình 2.37: BMW M4 with laser LED headlights ..........................................................52
xi
Hình 2.38: BMW M4 with laser LED headlights ..........................................................53
Hình 2.39: BMW M4 with laser LED headlights ..........................................................53
Hình 2.40: Đèn đi OLED của BMW có thể điều chỉnh màu sắc ...............................54
Hình 2.41: Bộ đèn pha MULTIBEAM LED hồn tồn mới..........................................55
Hình 2.42:Cơng nghệ Multibeam LED hiện nay ...........................................................56
Hình 2.43: Cơng nghệ Multibeam LED mới ..................................................................56
Hình 3.1: Sơ đồ mạch điện đèn đầu trên xe Mazda 6 2015............................................59
Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện đèn đầu trên xe Cadillac CTS 2015 ....................................64
Hình 3.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống AFS trên xe Cadillac CTS 2015 ..........................67
Hình 4.1: Cấu tạo một bộ đèn liếc động .........................................................................69
Hình 4.2: Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe ....................................................................70
Hình 4.3: Bật chế độ đèn pha có thể gây chố mắt cho người đi ngược chiều ..............71
Hình 4.4: Cụm đèn đầu ...................................................................................................72
Hình 4.5: Cụm đèn hậu ...................................................................................................72
Hình 4.6: Cơng tắc điều khiển đèn .................................................................................72
Hình 4.7: Mạch Arduino UNO R3: ................................................................................74
Hình 4.8: Tổng quan các bộ phận của mạch Arduino UNO R3. ....................................75
Hình 4.9: Giao diện phần mềm lập trình Arduino IDE ..................................................80
Hình 4.10: Module cảm biến quang trở..........................................................................80
Hình 4.11: Mạch giảm áp LM2596 ................................................................................82
Hình 4.12: Modul relay 1 kênh.......................................................................................83
Hình 4.13: Module relay 2 kênh .....................................................................................84
Hình 4.14: Cấu tạo động cơ RC Servo ...........................................................................85
xii
Hình 4.15: Khi biến trở xoay làm cho tín hiệu điện áp thay đổi thừ 0v- 5v ..................86
Hình 4.16: Mạch điện hệ thống đèn trên mơ hình ..........................................................87
Hình 4.17: Mạch điện xi nhan trên mơ hình...................................................................89
Hình 4.18: Sơ đồ ngun lý điều khiển motor RC Servo xoay choá đèn trên mơ hình .90
Hình 4.19: Mạch điện ngun lý cảm biến bật đèn đầu .................................................91
Hình 4.20: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động chuyển pha – cốt ........92
Hình 4.21: Thiết kế khung mơ hình ...............................................................................93
Hình 4.22: Cụm đèn đầu nhìn từ phía trước ...................................................................94
Hình 4.23: Bộ Ballast của đèn cốt ..................................................................................94
Hình 4.24: Bố trí Servo xoay chố đèn trên mơ hình .....................................................95
Hình 4.25: Bố trí hệ thống đèn hậu trên mơ hình ...........................................................95
Hình 4.26: Cụm cơng tắc điều khiển trên mơ hình ........................................................96
Hình 4.27: Hộp điều khiển .............................................................................................96
Hình 4.28: Mơ hình cơ bản của hệ thống .......................................................................96
xiii
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
Bảng 3.1: Các chế độ hoạt động của cụm công tắc ........................................................ 60
Bảng 4.1: Thông số kỹ thuật của mạch Arduino Uno R3 .............................................. 77
Bảng 4.2: Thông sô kỹ thuật của modul cảm biến quang .............................................. 81
Bảng 4.3: Thông số modul relay 1 kênh ........................................................................ 83
Bảng 4.4: Thông số modul relay 2 kênh ........................................................................ 84
xiv
PHẦN A: TỔNG QUAN
I.
Lý do chọn đề tài:
Quá trình phát triển của công nghệ chiếu sáng trên xe ô tô gắn liền với sự ra đời và
phát triển từ những năm cuối thế kỷ 19 cho đến nay của ngành công nghiệp ô tô. Theo số
liệu của Cục Quản lý An tồn Giao thơng Quốc gia Hoa Kỳ (NHTSA) và Ủy ban châu
Âu (EC) chỉ có 25% du lịch bằng xe hơi diễn ra vào ban đêm, nhưng hơn 40% các vụ tai
nạn gây tử vong hoặc thương tích nghiêm trọng xảy ra trong thời gian này. Hệ thống
chiếu sáng được ví như đơi mắt của người lái xe khi trời tối và đơi mắt đó u cầu phải
ngày càng sáng rõ. Điều này đã thúc đẩy các nhà sản xuất ơ tơ khơng ngừng nghiên cứu
phát triển, tìm ra các giải pháp khả thi cho cuộc cách mạng chiếu sáng trên xe.
Trong những năm gần đây công nghệ chiếu sáng ơ tơ đã có những đột phát mang
tính bước ngoặt. Với sự xuất hiện của bóng đèn tăng áp Xenon với cường độ sáng mạnh
và tầm chiếu sáng xa, cho ánh sáng như ánh sáng ban ngày, các nhà sản xuất ơ tơ đã giải
được bài tốn về nguồn chiếu sáng. Nổi bật trong đó là giải pháp chiếu sáng chủ động
theo góc đánh lái của xe, với cơng nghệ này các tài xế khơng cịn lo lắng về việc thường
xuyên phải đối mặt với những vùng tối đột ngột hoặc nguy hiểm hơn là việc bất ngờ xuất
hiện các chướng ngại vật khi lái xe vào ban đêm trên những cung đường cong và các
đoạn rẽ.
Chưa dừng lại ở đó, để đáp ứng những địi hỏi chính đáng của người sử dụng về một
môi trường lái xe an toàn, thân thiện hơn vào ban đêm cùng tham vọng hồn tồn đánh
bật bóng đêm, sự ra đời của đèn pha LED và LASER đã mang lại sự phát triển vượt bậc
trong công nghệ chiếu sáng trên xe ô tô. Không chỉ đơn giản là sự chủ động trong việc
chiếu sáng, nó đã đưa hệ thống chiếu sáng lên một tầm cao mới- đó là chiếu sáng thơng
minh. Điều này đã mang những lợi ích cho người tài xế chưa từng đạt được trước đây.
Hệ thống chiếu sáng thông minh đã dần trở nên thông dụng đối với các nước phát
triển cịn đối với Việt Nam hiện nay thì thậm chí chiếu sáng chủ động vẫn cịn khá mới
mẻ, chỉ được trang bị trên các dòng xe hạng sang. Dù trong những năm qua trường Đại
học Sư phạm Kỹ thuật nói chung, khoa Cơ khí Động lực nói riêng đã có rất nhiều đổi mới
1
về công nghệ kỹ thuật nhằm phục vụ trong việc giảng dạy nhằm giúp cho học sinh, sinh
viên có điều kiện tiếp xúc và học tập tốt nhất để có thể bắt kịp với các công nghệ hiện đại
sử dụng trong ngành cơng nghiệp ơ tơ hiện nay. Nhưng, tính mới của nó khiến cho việc
tiếp cận cơng nghệ mới này của sinh viên còn rất hạn chế, chủ yếu qua Internet và qua
các tạp chí ơ tơ.
Vì vậy, nhóm đã được định hướng và mạnh dạn lựa chọn đề tài “Nghiên cứu lý
thuyết, thực hiện mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng minh trên ơ tơ”, với mục đích
tổng hợp những kiến thức mới về hệ thống chiếu sáng và thiết kế mơ hình phục vụ việc
học tập của sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.
HCM.
II.
Mục đích nghiên cứu:
Từ mục đích chính của đề tài đặt ra là nghiên cứu lý thuyết, thiết kế - chế tạo mơ hình
hệ thống chiếu sáng đèn thông minh, nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện với
các mục tiêu sau:
-
Thực hiện việc nghiên cứu lý thuyết tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu
trên xe và các hệ thống chiếu sáng mới trên các dịng xe hiện nay.
-
Tìm hiểu ngun lý hoạt động và lập trình vi xử lý điều khiển đèn tự động trên ơ
tơ.
-
Tìm ra phương án thiết kế khả thi để chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng thông
minh và thiết lập các bước thiết kế một cách khoa học.
-
Thực hiện việc thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống chiếu sáng thơng minh theo
phương án thiết kế đã chọn.
-
Với mục đích thiết kế mơ hình phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu nên mơ
hình ngồi việc phải thể hiện được tính thực tế của hệ thống chiếu sáng thơng
minh cịn phải có tính sư phạm và tính thẩm mỹ.
-
Biên soạn tập thuyết minh một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết,
nguyên tắc điều khiển, cấu tạo và hoạt động của mơ hình hệ thống chiếu sáng đèn
thơng minh.
2
III.
Đối tượng, phạm vi nghiên cứu:
Công nghệ chiếu sáng trên xe hiện nay rất rộng và vẫn còn tiếp tục được các nhà
nghiên cứu cải tiến và phát triển. Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài vì giới hạn về thời
gian, kinh phí và khả năng nên đề tài tập trung tổng hợp một số hệ thống chiếu sáng mới
trên các dòng xe hiện nay.
Trên cơ sở nghiên cứu đó và tìm hiểu về lập trình vi điều khiển nhóm cịn thiết kế,
chế tạo một mơ hình chiếu sáng có thể điều khiển tự động. Bao gồm một số tính năng tự
động như hệ thống đèn chạy ngày, hệ thống tự động bật đèn đầu khi trời tối, hệ thống tự
động chuyển pha– cốt, hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc đánh lái.
IV.
Phương pháp nghiên cứu:
Với hai nhiệm vụ trọng yếu của đề tài là tìm hiểu các hệ thống chiếu sáng mới trên
xe và thiết kế- chế tạo mơ hình chiếu sáng tự động, hai phương pháp nghiên cứu chính đó
là phương pháp thực nghiệm kết hợp với nghiên cứu lý thuyết để tổng hợp kiến thức,
chọn ra phương án khả thi nhất để có thể hồn thành sản phẩm đáp ứng được mục tiêu đề
ra ban đầu.
3
