Đồ án hệ thống chiếu sáng tự động trên ô tô.

MỞ ĐẦU 1. Lý do lựa chọn đề tài Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp ô tô phát triển ngày một nhanh hơn. Đặc biệt là hệ thống điện và điện tử trên ô tô đã có những bước phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng các yêu cầu: tăng công suất của động cơ, giảm được sự tiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải độc hại ra ngoài môi trường, nâng cao tính an toàn và tiện nghi của ô tô. Từ những kiến thức đã được học tập và tích lũy ở trường, cũng như được sự chỉ bảo của các thầy em đã bắt tay vào làm bài tập lớn môn Đồ án chuyên ngành kỹ thuật ô tô. Để mọi người hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động cũng như cách mô phỏng hệ thống chiếu sáng tự động trên ô tô. Em thực hiện bài tập lớn “Thiết kế và mô phỏng hệ thống chiếu sáng tự động trên xe ô tô bằng phần mềm proteus và aduino” theo sự hướng dẫn của thầy Lê Đức Hiếu. Hy vọng qua sự nghiên cứu, tìm hiểu có thể giới thiệu đến quý thầy cô và các bạn một tài liệu thuyết minh với những kiến thức tích lũy cơ bản thực tế nhất về hệ thống này. Do thời gian, điều kiện nghiên cứu, và trình độ còn nhiều hạn chế cho nên đồ án do em làm không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhập được sự giúp đỡ, góp ý của quý thầy cô và các bạn. Em xin chân thành cảm ơn 2. Mục tiêu đề tài • Trau dồi kiến thức về môn Hệ thống điện – điện tử ô tô và rèn luyện các kỹ năng cần thiết trong quá trình làm bài • Tìm hiểu sử dụng phần mềm protesus và arduno trong việc mô phỏng mạch điện chiếu sáng tự động. Chương I. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 1.1. Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu xe là một hệ thống rất quan trọng, có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình làm việc của xe và sự vận hành của người lái và sự an toàn của những người tham gia giao thông. Làm cho phương tiện có thể hoạt động ổn định, hiệu quả và đảm bảo an toàn thì hệ thống chiếu sáng phải có độ chính xác cao. Tuy nhiên hệ thống chiếu sáng, tín hiệu cổ điển chưa đáp ứng được yêu cầu trên, cũng như các yêu cầu đối với điều kiện thực tế ngày nay nên hệ thống cần được bổ sung thêm một số linh kiện, thiết bị điện tử, cảm biến, có thể đáp ứng được những yêu cầu đó. Hình 1. 1 Hệ thống chiếu sáng 1.1.1. Nhiệm vụ Hệ thống chiếu sáng làm các nhiệm vụ chiếu sáng phần đường khi xe chuyển động trong đêm tối, báo hiệu bằng ánh sáng 1 . Khi ô tô chạy trên đường được chiếu sáng tốt hoặc khi ô tô đỗ trên đường thì không cần chiếu sáng đằng trước nữa. Trong những hoàn cảnh đó có những phương tiện giao thông khác phải biết rõ các xe khác đang chạy hay là đang đỗ trên đường. Nên ngoài những đèn pha với 2 mức ánh sáng thì trên ô tô còn có công suất (36)cd. Các đèn này thường được bố trí ở 2 bên tai xe, đôi khi được bố trí luoon ở trong các đèn pha và được gọi là đèn kích thước (đèn dừng) 2. Các đèn này còn có nhiệm vụ báo cho các phương tiện vận tải chạy ngược chiều toạ độ xe đang chạy hay đang đỗ ở phía trước Thông báo hướng chuyển động của xe khi đến điểm giao nhau, muốn quay đầu xe hay xin vượt, hoặc muốn quan sát sau khi lùi xe Đèn phanh để phát tín hiệu cho các xe khác là xe đang phanh, đèn có cường độ sáng cao và dễ phát hiện kể cả vào ban ngày. Sử dụng đèn sương mù có thể nhìn thấy được làn đường khi điều khiển phương tiện tham gia giao thông trong thời tiết sương mù dày đặc mà đèn pha cốt không đáp ứng được ngoài ra nó có thể gây nên sự phản xạ ánh sáng ngược trở lại lái xe gây nguy hiểm cho người lái. 1.1.2. Yêu cầu Đối với người đi đường vào ban đêm thì người ta thường dùng đen pha để soi đường. Các đèn pha thường chiếu xa ít từ 100 600m khoảng cách đường phía trước xe. Vậy để chiếu sáng khoảng đường xa đó thì chùm tia sáng của đèn pha phải có cường độ chiếu sáng khác đều phải có choá phản chiếu để hướng chùm tia sáng vào những khoảng mặt đường cần thiết nhất. Với công suất của đèn (5060) W. Khi tính toán hệ thống quang học của đèn đúng và đảm bảo chất lượng chế tạo đèn tốt có thể đảm bảo yêu cầu chiếu xa (200300)m 2. Yêu cầu đặc biệt với đèn chiếu sáng phía trước. Khi bật chế độ đèn chiếu gần thì các chế độ đèn chiếu xa phải tắt. Ngược lại, khi sử dụng đèn chiếu xa thì đèn báo hiệu phải thể hiện đang làm việc. Hình 1. 2 Đồ thị cường độ sáng trên mặt đường Cường độ ánh sáng là năng lượng để phát xạ ánh sáng ở một khoảng cách nhất định 1. Năng lượng ánh sáng có sự liên quan trực tiếp đến nguồn sáng và cường độ ánh sáng được đo bằng đơn vị cd. Tổng các hạt ánh sáng rơi trên bề mặt được gọi là độ chiếu sáng, cường độ của ánh sáng được đo bằng đơn vị lux. Một bề mặt chiếu sáng có cường độ 1 lux khi 1 bóng đèn có cường độ 1cd đặt cách 1m từ màn chắn thẳng đứng. Khi gia tăng khoảng cách chiếu sáng cũng giảm theo. Cường độ chiếu sáng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng 1 . Điều này có nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng gấp đôi khi cường độ ánh sáng trên bề mặt ánh giáng sẽ giảm bằng ¼ cườgn độ ánh sáng ban đầu. Vì vậy, nếu cần 1 ánh sáng có cường độ lớn nhất như lúc ban đầu thì năng lượng cung cấp cho đèn tăng 4 lần • Khoảng chiếu sáng xa từ 180250m • Khoảng chiếu sáng gần từ 5075m Công suất tiêu thụ mỗi bóng đèn • Ở chế độ chiếu xa là 4575W • Ở chế độ chiếu gần 3540W Tuy vậy nếu đèn quá sáng sẽ làm loá mắt lái xe chạy ngược chiều, làm cho họ mất định hướng và có thể gây tai nạn. Do đó các đèn pha trên ô tô phải thoả mãn 2 yêu cầu: • Có cường độ chiếu sáng lớn • Không gây loá mắt cho người điều khiển phương tiện chạy ngược chiều với hứng đi của xe. Đối với đèn xi nhan khi muốn báo hiệu các phương tiện tham gia giao thông và người tham gia giao thông khác biết hướng di chuyển của mình khi đến các ngã rẽ, điểm giao cắt hoặc khi muốn quay đầu xe thì phải phát tín hiệu thông báo bằng tín hiệu đèn xi nhan. Tín hiệu phải thật là rõ ràng để thông báo cho những phương tiện phía trước và phía sau đều biết được. Ở đèn sương mù cần phải giải quyết được vấn đề là không gây phản chiếu lại lái xe và gây loá đối với lái xe đi ngược chiều, khoảng sáng phải trên 25m mới phát huy tác dụng. Quầng sáng cũng đuoejc trải rộng 2 lề đường giúp lái xe tránh các ổ gà Các đèn sau đây phải được lắp thành cặp: Đèn chiếu sáng phía trước, đèn báo rẽ, đèn vị trí, đèn phanh (có ít nhất 2 đèn phanh lắp thành cặp). Các đèn tạo thành cặp phải thoả mãn các yêu cầu sau: cùng màu, có đặc tính quang học như nhau, được lắp đối xứng qua mặt phẳng trung tuyến dọc xe. Đối với đèn phanh phải được bật sáng khi người lái có sự tác động lên hệ thống phanh, trong trường hợp dùng kết hợp với đèn hậu thì đèn phanh phải có cường độ sáng hơn so với đèn hậu 2. Yêu cầu đối với đèn lùi: đèn lùi phải được bật sáng khi cần số ở vị trí số lùi và công tắc khởi động động cơ đang ở vị trí mà động cơ có thể hoạt động được. Đèn lùi phải tắt khi một trong 2 điều kiện trên không thoả mãn. Và cung cấp đủ độ sáng để người lái xe có thể quan sát được phía sau. 1.1.3. Phân loại Chúng ta có thể phân loại hệ thống chiếu sáng thành nhiều tiêu chí như sau: theo chức năng từng bộ phận chiếu sáng, theo quốc gia, theo khu vực, theo từng vị trí lắp đặt. Tuy nhiên chúng ta chỉ xét ở các tiêu chí cơ bản và thông dụng ở trong thực tế. Hệ thống chiếu sáng là 1 tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng bao gồm: • Đèn kích thước trước và sau xe (side rear lamps) • Đèn pha cốt (head lamps – main driving lamps): Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp cho lái xe có thế nhìn thấy đường trong đêm tối hay trong điều kiện quãng đường có tầm nhìn hạn chế. • Đèn sương mù (fog lamps): Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tao ra vùng ánh sáng chới phía trước gây ra khó khăn cho các xe chạy đối diện và ảnh hưởng đến người đi đường. Nếu bật chế độ đèn sương mù sẽ làm giảm được tình trạng này. Dòng cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy say relay đèn kích thước. • Đèn sương mù phía sau (rear fog guard): Đèn này thường dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết tròn điều kiện tầm nhìn hạn chế. Dòng cung cấp cho đèn này được lấy ở phía sau đèn cốt (dipped beam). Có hệ thống đèn báo được gắn vào taplo để cảnh báo cho lái xe khi đèn sương mù ở phía sau hoạt động. • Đèn lái phụ trợ (auxiliary driving lamps): Đèn này được nối với mạch đèn pha chính, dùng để tăng cường độ chiếu sáng khi bật đèn pha. Nhưng khi có xe chạy ngược chiều đến gần, đèn này sẽ được bố trí tắt bằng một công tắc riêng để không gây ảnh hưởng lóa mắt cho lái những xe chạy ngược chiều với xe đang điều khiển.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ

-

 -BÀI TẬP LỚN MÔN: ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT

Ô TÔ

ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐH CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

BÀI TẬP LỚN ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT Ô TÔ

Sinh viên thực hiện : Nguyễn Cảnh Bình

Giáo viên hướng dẫn: Lê Đức Hiếu

CHỦ ĐỀTHIẾT KẾ VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ PHẦN MỀM ARDUINO

 MỤC LỤC

DANH MỤC HÌNH ẢNH 5

MỞ ĐẦU 7

1 Lý do lựa chọn đề tài 7

2 Mục tiêu đề tài 7

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 8

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 8

1.1.1 Nhiệm vụ 8

1.1.2 Yêu cầu 9

1.1.3 Phân loại 12

1.2 Cấu tạo bóng đèn 13

1.2.1 Cường độ ánh sáng 13

1.2.2 Đèn giây tóc 14

1.2.3 Bóng đèn Halogen 14

1.2.4 Gương phản chiếu 16

1.2.5 Đèn hệ Châu Âu 17

1.3 Hệ thống chiếu sáng tự động 19

1.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha tự động 19

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống 20

1.3.3 So sánh với các đề tài nghiên cứu cùng lĩnh vực 20

Chương II GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG 22

2.1 Giới thiệu phần mềm sử dụng trong mô phỏng 22

2.1.1 Phần mềm Proteus 22

2.1.2 Phần mềm Arduino 26

2.1.3 Arduino 28

2.2 Các thiết bị sử dụng trong mô phỏng 33

2.2.1 Cảm biến ánh sáng (light sensor) 33

2.2.2 Module relay (rơ le) 35

2.2.3 Arduino UNO R3 37

Chương III PHÂN TÍCH SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN VÀ MÔ PHỎNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TỰ ĐỘNG 40

3.1 Mô phỏng trên phần mềm Proteus 40

3.2 Nguyên lý hoạt động 45

3.3 Kết quả thảo luận 46

KẾT LUẬN 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO 48

PHỤ LỤC 49

DANH MỤC HÌNH Ả

Hình 1 1 Hệ thống chiếu sáng 8

Hình 1 2 Đồ thị cường độ sáng trên mặt đường 10

Hình 1 3 Bóng đèn halogen 15

Hình 1 4 Đèn Halogen 15

Hình 1 5 Nguyên lý hoạt động 16

Hình 1 6 Chóa đèn hình chữ nhật 17

Hình 1 7 Cách bố trí tim đèn 17

Hình 1 8 Đèn châu âu 18

Hình 1 9 Mô hình hệ thống chiếu sáng tự động 19

Hình 1 10 Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha tự động 19

Y Hình 2 1 Giao diện Proteus 23

Hình 2 2 Cửa sổ làm việc của phần mềm Proteus 24

Hình 2 3 Màn hình lựa chọn linh kiện 24

Hình 2 4 Màn hình chỉnh sửa và nạp code cho linh kiện 25

Hình 2 5 Mạch mô phỏng bằng Proteus 26

Hình 2 6 Màn hình làm việc Arduino 27

Hình 2 7 Arduino 28

Hình 2 8 Sơ đồ mạch của Arduino 30

Hình 2 9 Các chân của Arduino 33

Hình 2 10 Cảm biến ánh sáng 34

Hình 2 11 Sơ đồ mạch điện của cảm biến ánh sáng 34

Hình 2 12 Module relay 5V 1 kênh 35

Hình 2 13 Sơ đồ nguyên lí của module relay 37

Hình 2 14 Ardino UNO R3 37

Hình 2 15 Jack nguồn DC 38

Hình 3 1 Chọn Arduino trong thư viện 40

Hình 3 2 Chọn cảm biến ánh sáng 41

Hình 3 3 Viết code cho arduino 41

Hình 3 4 Lưu file dữ liệu code để nhập vào arduino 42

Hình 3 5 Chọn Arduino phù hợp 42

Hình 3 6 Nhập code cho Arduino 43

Hình 3.7 Mô phỏng mạch điện 44

Hình 3 8 Mạch tổng quan về hệ thống đèn pha tự động 45

Hình 3 9 Sơ đồ công tắc điều khiển chiếu sáng loại dương chờ 49

Hình 3 10 Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE 49

Hình 3 11 Điều khiển đèn sương mù 50

Hình 3 12 Mạch nâng hạ và tự động bật đèn đầu 50

Hình 3 13 Sơ đồ mạch pha cốt xe Toyota 51

MỞ ĐẦU

Lý do lựa chọn đề tài

Trong nhiều năm gần đây, nền công nghiệp ô tô phát triển ngày một nhanhhơn Đặc biệt là hệ thống điện và điện tử trên ô tô đã có những bước phát triểnvượt bậc nhằm đáp ứng các yêu cầu: tăng công suất của động cơ, giảm được sựtiêu hao nhiên liệu, giảm khí thải độc hại ra ngoài môi trường, nâng cao tính antoàn và tiện nghi của ô tô

Từ những kiến thức đã được học tập và tích lũy ở trường, cũng như được

sự chỉ bảo của các thầy em đã bắt tay vào làm bài tập lớn môn Đồ án chuyênngành kỹ thuật ô tô Để mọi người hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động cũng nhưcách mô phỏng hệ thống chiếu sáng tự động trên ô tô Em thực hiện bài tập lớn

“Thiết kế và mô phỏng hệ thống chiếu sáng tự động trên xe ô tô bằng phần mềm proteus và aduino” theo sự hướng dẫn của thầy Lê Đức Hiếu Hy vọng qua sự

nghiên cứu, tìm hiểu có thể giới thiệu đến quý thầy cô và các bạn một tài liệuthuyết minh với những kiến thức tích lũy cơ bản thực tế nhất về hệ thống này

Do thời gian, điều kiện nghiên cứu, và trình độ còn nhiều hạn chế cho nên

đồ án do em làm không thể tránh khỏi những thiếu sót Kính mong nhập được sựgiúp đỡ, góp ý của quý thầy cô và các bạn Em xin chân thành cảm ơn!

Mục tiêu đề tài

Trau dồi kiến thức về môn Hệ thống điện – điện tử ô tô và rèn luyện các

kỹ năng cần thiết trong quá trình làm bài

Tìm hiểu sử dụng phần mềm protesus và arduno trong việc mô phỏngmạch điện chiếu sáng tự động

Chương I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ

1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại

Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu xe là một hệ thống rất quan trọng, có ảnhhưởng rất lớn đến quá trình làm việc của xe và sự vận hành của người lái và sự

an toàn của những người tham gia giao thông Làm cho phương tiện có thể hoạtđộng ổn định, hiệu quả và đảm bảo an toàn thì hệ thống chiếu sáng phải có độchính xác cao Tuy nhiên hệ thống chiếu sáng, tín hiệu cổ điển chưa đáp ứngđược yêu cầu trên, cũng như các yêu cầu đối với điều kiện thực tế ngày nay nên

hệ thống cần được bổ sung thêm một số linh kiện, thiết bị điện tử, cảm biến, cóthể đáp ứng được những yêu cầu đó

Hình 1 1 Hệ thống chiếu sáng

1.1.1 Nhiệm vụ

Hệ thống chiếu sáng làm các nhiệm vụ chiếu sáng phần đường khi xechuyển động trong đêm tối, báo hiệu bằng ánh sáng [1] Khi ô tô chạy trênđường được chiếu sáng tốt hoặc khi ô tô đỗ trên đường thì không cần chiếu sángđằng trước nữa Trong những hoàn cảnh đó có những phương tiện giao thông

khác phải biết rõ các xe khác đang chạy hay là đang đỗ trên đường Nên ngoàinhững đèn pha với 2 mức ánh sáng thì trên ô tô còn có công suất (3-6)cd Cácđèn này thường được bố trí ở 2 bên tai xe, đôi khi được bố trí luoon ở trong cácđèn pha và được gọi là đèn kích thước (đèn dừng) [2] Các đèn này còn có nhiệm

vụ báo cho các phương tiện vận tải chạy ngược chiều toạ độ xe đang chạy hayđang đỗ ở phía trước

Thông báo hướng chuyển động của xe khi đến điểm giao nhau, muốn quayđầu xe hay xin vượt, hoặc muốn quan sát sau khi lùi xe

Đèn phanh để phát tín hiệu cho các xe khác là xe đang phanh, đèn cócường độ sáng cao và dễ phát hiện kể cả vào ban ngày

Sử dụng đèn sương mù có thể nhìn thấy được làn đường khi điều khiểnphương tiện tham gia giao thông trong thời tiết sương mù dày đặc mà đèn phacốt không đáp ứng được ngoài ra nó có thể gây nên sự phản xạ ánh sáng ngượctrở lại lái xe gây nguy hiểm cho người lái

1.1.2 Yêu cầu

Đối với người đi đường vào ban đêm thì người ta thường dùng đen pha đểsoi đường Các đèn pha thường chiếu xa ít từ 100 - 600m khoảng cách đườngphía trước xe Vậy để chiếu sáng khoảng đường xa đó thì chùm tia sáng của đènpha phải có cường độ chiếu sáng khác đều phải có choá phản chiếu để hướngchùm tia sáng vào những khoảng mặt đường cần thiết nhất

Với công suất của đèn (50-60) W Khi tính toán hệ thống quang học củađèn đúng và đảm bảo chất lượng chế tạo đèn tốt có thể đảm bảo yêu cầu chiếu xa(200-300)m [2] Yêu cầu đặc biệt với đèn chiếu sáng phía trước Khi bật chế độđèn chiếu gần thì các chế độ đèn chiếu xa phải tắt Ngược lại, khi sử dụng đènchiếu xa thì đèn báo hiệu phải thể hiện đang làm việc

Hình 1 2 Đồ thị cường độ sáng trên mặt đường

Cường độ ánh sáng là năng lượng để phát xạ ánh sáng ở một khoảng cáchnhất định [1] Năng lượng ánh sáng có sự liên quan trực tiếp đến nguồn sáng vàcường độ ánh sáng được đo bằng đơn vị cd

Tổng các hạt ánh sáng rơi trên bề mặt được gọi là độ chiếu sáng, cường độcủa ánh sáng được đo bằng đơn vị lux Một bề mặt chiếu sáng có cường độ 1 luxkhi 1 bóng đèn có cường độ 1cd đặt cách 1m từ màn chắn thẳng đứng Khi giatăng khoảng cách chiếu sáng cũng giảm theo Cường độ chiếu sáng tỷ lệ nghịchvới bình phương khoảng cách từ nguồn sáng [1] Điều này có nghĩa là khikhoảng cách chiếu sáng tăng gấp đôi khi cường độ ánh sáng trên bề mặt ánhgiáng sẽ giảm bằng ¼ cườgn độ ánh sáng ban đầu Vì vậy, nếu cần 1 ánh sáng cócường độ lớn nhất như lúc ban đầu thì năng lượng cung cấp cho đèn tăng 4 lần

Khoảng chiếu sáng xa từ 180-250m

Khoảng chiếu sáng gần từ 50-75m

Công suất tiêu thụ mỗi bóng đèn

Ở chế độ chiếu xa là 45-75W

Ở chế độ chiếu gần 35-40W

Tuy vậy nếu đèn quá sáng sẽ làm loá mắt lái xe chạy ngược chiều, làm cho

họ mất định hướng và có thể gây tai nạn Do đó các đèn pha trên ô tô phải thoảmãn 2 yêu cầu:

Ở đèn sương mù cần phải giải quyết được vấn đề là không gây phản chiếulại lái xe và gây loá đối với lái xe đi ngược chiều, khoảng sáng phải trên 25mmới phát huy tác dụng Quầng sáng cũng đuoejc trải rộng 2 lề đường giúp lái xetránh các ổ gà

Các đèn sau đây phải được lắp thành cặp: Đèn chiếu sáng phía trước, đènbáo rẽ, đèn vị trí, đèn phanh (có ít nhất 2 đèn phanh lắp thành cặp) Các đèn tạothành cặp phải thoả mãn các yêu cầu sau: cùng màu, có đặc tính quang học nhưnhau, được lắp đối xứng qua mặt phẳng trung tuyến dọc xe

Đối với đèn phanh phải được bật sáng khi người lái có sự tác động lên hệthống phanh, trong trường hợp dùng kết hợp với đèn hậu thì đèn phanh phải cócường độ sáng hơn so với đèn hậu [2]

Yêu cầu đối với đèn lùi: đèn lùi phải được bật sáng khi cần số ở vị trí sốlùi và công tắc khởi động động cơ đang ở vị trí mà động cơ có thể hoạt động

được Đèn lùi phải tắt khi một trong 2 điều kiện trên không thoả mãn Và cungcấp đủ độ sáng để người lái xe có thể quan sát được phía sau.

1.1.3 Phân loại

Chúng ta có thể phân loại hệ thống chiếu sáng thành nhiều tiêu chí nhưsau: theo chức năng từng bộ phận chiếu sáng, theo quốc gia, theo khu vực, theotừng vị trí lắp đặt

Tuy nhiên chúng ta chỉ xét ở các tiêu chí cơ bản và thông dụng ở trongthực tế Hệ thống chiếu sáng là 1 tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng baogồm:

 Đèn kích thước trước và sau xe (side & rear lamps)

Đèn pha cốt (head lamps – main driving lamps): Dùng để chiếu sáng

không gian phía trước xe giúp cho lái xe có thế nhìn thấy đường trong đêm tốihay trong điều kiện quãng đường có tầm nhìn hạn chế

Đèn sương mù (fog lamps): Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn

pha chính có thể tao ra vùng ánh sáng chới phía trước gây ra khó khăn cho các

xe chạy đối diện và ảnh hưởng đến người đi đường Nếu bật chế độ đèn sương

mù sẽ làm giảm được tình trạng này Dòng cung cấp cho đèn sương mù thườngđược lấy say relay đèn kích thước

Đèn sương mù phía sau (rear fog guard): Đèn này thường dùng để báo

hiệu cho các xe phía sau nhận biết tròn điều kiện tầm nhìn hạn chế Dòng cungcấp cho đèn này được lấy ở phía sau đèn cốt (dipped beam) Có hệ thống đèn báođược gắn vào taplo để cảnh báo cho lái xe khi đèn sương mù ở phía sau hoạtđộng

Đèn lái phụ trợ (auxiliary driving lamps): Đèn này được nối với mạch đèn

pha chính, dùng để tăng cường độ chiếu sáng khi bật đèn pha Nhưng khi có xechạy ngược chiều đến gần, đèn này sẽ được bố trí tắt bằng một công tắc riêng để

không gây ảnh hưởng lóa mắt cho lái những xe chạy ngược chiều với xe đangđiều khiển.

Đèn nhảy pha (headlamps flash switch): Công tắc đèn nhảy pha được sử

dụng vào ban ngày để ra hiệu cho các xe khác mà không phải sử dụng đến côngtắc đèn chính

Đèn lùi (reversing lamps): Đèn này được chiếu sáng khi xe cài số lùi

nhằm báo hiệu cho xe khác và người đi đường

Đèn phanh (brake lights): Nó dùng để cảnh báo cho lái xe ở phía sau biết

để giữ khoảng cách ở vị trí an toàn khi đạp phanh

Đèn báo trên taplo: Dùng để hiển thị đèn cảnh báo và các thông số, tình

trạng hoạt động của các hệ thống và các bộ phận trên xe Sẽ cảnh báo lỗi hay báonguy hiểm khi các hệ thống hoạt động trên xe không bình thường

Đèn báo đứt bóng (lamp failure indicator): Trên một số dòng xe hiện nay

ngươi ta hay lắp mạch cảnh báo cho lái xe biết được khi có một bóng đèn phíađuôi bị đứt dây hay bị sụt áp trên mạch điện làm cho bóng đèn mờ đèn báo nàyđược đặt trên bảng đồng hồ taplo và sáng lên khi có nguy hiểm hoặc sự cố vềmạch điện hay đèn

1c.d = 1 c.p

Cường độ chiếu sáng tỉ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồnsáng Điều này có nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng lên gấp đôi thìcường độ chiếu sáng trên bề mặt đường mà ánh sáng phát ra sẽ bị giảm xuốngbằng ¼ cường độ ánh sáng ban đầu [2]

1.2.2 Đèn giây tóc

Vỏ đèn được làm bằng thủy tinh, bên trong chứa 1 dây điện trở làm bằngvolfram Bên trong bóng đèn là môi trường chân không với mục đích loại bỏkhông khí để tránh oxy hóa và làm bốc hơi dây tóc ( oxy trong không khí khi tácdụng với volfram trong bóng đèn ở nhiệt độ cao sẽ gây nên hiện tượng đen bóngđèn và sau một thời gian ngắn, dây tóc trong bóng đèn sẽ bị đứt)

Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ giây tóc lên đến 2.3000C

và tạo ra ánh sáng trắng

1.2.3 Bóng đèn Halogen

Hình 1 3 Bóng đèn halogen

Trong suốt quá trình vận hành của bóng đèn thường, sự bốc hơi của dâytóc tungsten là một trong những nguyên nhân làm vỏ thủy tinh bóng đèn bị ámđen làm cho cường độ chiếu sáng bị giảm xuống Mặc dù ta có thể làm giảmđược quá trình này bằng cách đặt dây tóc trong bóng đèn thủy tinh có thể tích lớnhơn Nhưng cường độ ánh sáng của bóng đèn này bị giảm nhiều sau một thờigian sử dụng.[1]

Với sự ra đời của bóng đèn Halogen đã được khắc phục được vấn đề trên,bóng Halogen có tuổi thọ và công suất cao hơn bóng đèn thường Đây là loại đènđời mới có rất nhiều ưu điểm so với một số thế hệ cũ như: Đèn Halogen chứa khíhalogen như iode hoặc brom

Hình 1 4 Đèn Halogen

Các chất khí này tạo ra một quá trình hóa học khép kín: lode liên kết vớivonfram chúng bay hơi ở thể khí thành iodur vonfram, hỗn hợp khí này chúngkhông bám đen lên vỏ thủy tinh giống như bóng đèn thường mà thay vào đó sựchuyển động đối lưu sẽ mang hỗn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xungquanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450oC) thì nó sẽ tách thành 2 chất : vonframbám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí.Qúa trình phát triển này không chỉ ngăn được sự thay đổi màu bóng đèn còn giữcho tim đèn luôn luôn vận hành ở điều kiện tốt nhất trong thời gian dài.

Bóng đèn halogen được phát minh để hoạt động ở mức nhiệt độ cao hơn

2500oC [2] Với mức nhiệt độ này, khí halogen mới xảy ra bốc hơi Người tadùng nhiều thủy tinh thạch anh để sản xuất bóng vì vật liệu này có thể chịu đượcnhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 - 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làmcho dây tóc đèn trở nên sáng hơn và tuổi thọ dài hơn sơ với bóng đèn thường

Thay vào đó, ưu điểm của bóng đèn halogen đó là chỉ cần một tim đèn nhỏhơn bóng thường Điều này chúng ta có thể điều chỉnh tiêu điểm chuẩn xác hơnđối với bóng đèn thường

Tóm tắt nguyên lý hoạt động của bóng đèn halogen

Hình 1 5 Nguyên lý hoạt động

1.2.4 Gương phản chiếu

Chức năng của gương phản chiếu là định hướng lại các tia sáng [1] Đốivới gương phản chiếu tốt sẽ gây nên sự phản xạ, làm cho tia sáng đi rất xa từphía trước đầu xe.

Gương phản chiếu bình thường có hình dạng parabol

Đa số các loại xe mới được sản xuất ở những năm gần đây thường sử dụngchóa đèn này để thiết kế gương phản chiếu theo phương nằm ngang có nhiệm vụlàm cho vùng sáng tăng theo chiều rộng và làm vùng sáng phía trên giảm xuốnggây lóa mắt cho người đi xe ngược chiều so với hướng di chuyển của chúng ta

Hình 1 6 Chóa đèn hình chữ nhật

Hình 1 7 Cách bố trí tim đèn

1.2.5 Đèn hệ Châu Âu

Hình 1 8 Đèn châu âu

Dây tóc của bóng đèn ánh sáng gần (đèn cốt) có dạng đường thẳng nóđược bố trí ở phía trước của tiêu cự, có hơi cao hơn so với trục quang học vàsong song với trục quang học, ở bên dưới có một số miếng phản chiếu nhỏ ngănlại không cho chùm ánh sáng phản chiếu làm lóa mắt người đi xe ngược chiều.Dây tóc ánh sáng xa có công suất lớn hơn dây tóc ánh sáng gần khoảng 30-40%.Hiện tại tấm phản chiếu nhỏ bị cắt phần bên trái một góc 15o, vì thế nên ở phíabên phải đường ánh sáng chiếu rộng và xa hơn ánh sáng phía bên trái

Hình dạng bóng đèn của hệ Châu Âu thông thường là có hình tròn, hìnhchữ nhật hoặc hình tứ giác có 4 cạnh Loại đèn này thông thường in số “2” ở trênkính Đặc trưng đèn kiểu châu âu là ta sẽ thay đổi được các loại bóng đèn và thayđổi được nhiều loại thấu kính khác nhau phù hợp với xe

Đối với hệ này được bố trí ở trên tiêu cự của chóa và hai giây tóc bóng đèn

có kết cấu giống nhau, dây tóc của đèn chiếu xa sẽ được đặt tại tiêu điểm củachóa, dây tóc của đèn gần nằm lệch lên phía trên mặt phẳng của trục quang họclàm cho cường độ của chùm tia sáng sẽ phản chiếu xuống phía dưới mạnh hơn.Đèn kiểu Châu Mỹ có dạng hình tròn và bịt kín [4]

Hiện nay hệ Châu Mỹ vẫn đang sử dụng hệ thống chiếu sáng 4 đèn pha,hai bóng đèn ở phía trong (chiếu xa) lắp bóng đèn một dây tóc với công suất37,5W tại vị trí tiêu cự của chóa, hai bóng đèn phía ngoài sử dụng loại bóng đèn

có hai dây tóc, loại dây tóc chiếu sáng xa có công suất 35,7W nằm tại tiêu cự củachóa, loại dây tóc ánh sáng gần 50W được lắp ở ngoài tiêu cự của chóa Vì vậykhi bật chế độ ánh sáng xa thì 4 đèn phát sáng với công suất là 150W, khi bậtchế độ chiếu gần thì công suất là 100W [4].

1.3 Hệ thống chiếu sáng tự động

Hình 1 9 Mô hình hệ thống chiếu sáng tự động

1.3.1 Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha tự động

Hình 1 10 Sơ đồ mạch điều khiển đèn pha tự động

Chức năng:

Điều khiển đèn pha

Điều khiển bật tắt đèn tự động

1.3.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống

Khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí AUTO, cảm biến điều khiển đèn tự độngphát hiện mức độ ánh sáng môi trường và phát tín hiệu nó đến ECU thân xe chính.ECU thân xe chính điều khiển đèn cốt Bằng chức năng đó, khi lái xe vào ban đêm,khi đi vào đường hầm v.v., đèn cốt tự động sáng lên

Chức năng điều khiển đèn pha để chiếu sáng xa hơn so với bình thường.Khi một trong các điều kiện sau đây thỏa mãn đèn pha sáng:

Công tắc pha cốt ở vị trí HIGH và công tắc điều khiển đèn ở vị trí HEAD

Công tắc pha cốt ở vị trí HIGH, công tắc điều khiển đèn ở vị trí AUTO vàđèn cốt sáng

1.3.3 So sánh với các đề tài nghiên cứu cùng lĩnh vực

 Khi thực hiện đề tài nghiên cứu thì em cũng tham khảo thêm một số đề tàikhác liên quan đến hệ thống chiếu sáng tự động và rút ra được 1 số điểm như

sau Có một số đề tài sử dụng phần mềm Labview để thiết kế giao diện vàphần cứng Arduino cho những ưu điểm nổi bật về tính trực quan và lập trìnhđơn giản dễ hiểu hơn rất nhiều so với các cách lập trình truyền thống như C,C++ hayPascal [2]…

 Nghiên cứu phần mềm labview với những ứng dụng rất rộng rãi, bằng phầnmềm có thể thiết kế, điều khiển và kiểm tra như các phần cứng điều khiển và

đo đạc Labview có khả năng kết nối với rất nhiều thiết bị giúp tập hợp dữliệu dễ dàng đồng thời cung cấp tính kất nối tới hầu hết mọi thiết bị đo, từ đó

có thể dễ dàng kết hợp những ứng dụng labview mới vào các hệ thống hiệnđại [3] Labview là nền tảng có thể mở rộng trên nhiều mục tiêu và kể từ khiđược giới thiệu năm 1986 nó đã trở thành một phần mềm hàng đầu trongcông nghiệp

 Đề tài của họ đã tìm hiểu và thực hiện thiết kế một giao diện điều khiển hệthống bật tắt đèn tự động trên ô tô trên nền giao diện của phần mềm labviewkết hợp lập trình trên bo mạch Arduino Uno R3 Với cách thiết kế giao diệntrên labview phần code được đơn giản hóa bằng các khối và các dây nối trựcquan dễ hiểu và phần hiển thị rất chi tiết [3]

 Ưu điểm của việc kết hợp Labview với Arduino: Labview thường được sửdụng kết hợp với phần cứng để đo lường, kiểm tra hoặc điều khiển các tham

số của thiết bị Các phần cứng này có thể do National Instruments sản xuấtsong giá thành cao Hiện tại Labview cũng đã hỗ trợ giao diện để giao tiếpvới phần cứng là Arduino Arduino gồm có board mạch co thể lập trình được

và các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE (Integrated DevelopmentEnvironment) dùng để soạn thảo, biên dịch code và nạp chương trình choboard Arduino ngày nay rất phổ biến cho những người mới bắt đầu tìm hiểu

về điện tử vì nó đơn giản, hiệu quả và dễ tiếp cận cũng như giá thành rẻ hơnnhiều so với phần cứng của National Instrument [3] Vì thế việc nghiên cứu

về Labview kết hợp với Arduino đang rất được quan tâm và hứa hẹn sẽ đượcphát triển trong tương lai.

Chương II GIỚI THIỆU PHẦN MỀM VÀ LINH KIỆN SỬ DỤNG 2.1 Giới thiệu phần mềm sử dụng trong mô phỏng

2.1.1 Phần mềm Proteus

 Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử baogồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điềukhiển như MCS-51, PIC, AVR, … [5]

 Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, môphỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả cácMCU như PIC, 8051, AVR, Motorola [5]

 Phần mềm sử dụng 2 kiểu chương trình: ISIS cho phép phần mềm mô phỏngmạch và ARES được sử dụng để vẽ ra mạch in Proteus là thiết bị cho phép

mô phỏng lại nhiều loại Vi Điều Khiển khá tốt, giúp cho các dòng VĐK PIC,

8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 các giao tiếpthông thường CAN, USB, I2C, SPI, Ethenet, ngoài các dòng ở trên nó còn

mô phỏng nhiều mạch số và các mạch tương tự rất hiệu quả Proteus là một

bộ công cụ chuyên mô phỏng về các mạch điện tử

 ISIS đã được nghiên cứu, chế tạo và phát triển trong khoảng thời gian hơn 12năm và có hơn 120000 người sử dụng khắp mọi nơi trên thế giới [5] Sứcmạnh của nó là nó sẽ mô phỏng được các dòng vi điều phiển mà không cần

sử dụng thêm bất kì một phần mềm phụ trợ nào Tiếp đó, phần mềm ISIS sẽ

có thể xuất file qua dạng ARES hoặc các ứng dụng, phần mềm vẽ mạch inkhác

 Trong hầu hết các lĩnh vực giáo dục giạy học, ISIS có một số ưu điểm làhình ảnh của mạch điện rất đẹp, có thể cho phép ta lựa chọn được đường nét,

độ dài, màu sắc của mạch điện, cũng như nó có thể thiết kế theo các mạchmẫu (templates)

 ISIS có thể làm một số chức năng sau:

 Nó có thể tự động điều chỉnh, sắp xếp đường mạch và thực hiện vẽ các điểmgiao đường mạch

 Tùy chọn các đối tượng và có thể thiết lập thông số cho đối tượng một cách

dễ dàng

 Cho phép ta xuất file thống kê linh kiện cho mạch điện

 Xuất ra file Netlist có khả năng tương thích với một số chương trình mạch inthường

 ISIS là tổng hợp nhiều tính năng và công cụ giúp cho việc quản lý một lượngmạch điện lớn, một số mạch điện lớn có thể lên đến hàng trăm, hàng ngànlinh kiện

 Được thiết kế theo nhiều cấu trúc (hierachical design)

 Nó có khả năng tự động đánh dấu và đánh số linh kiện

Hình 2 1 Giao diện Proteus

 Thanh menu

 Thanh chọn lựa một số chế độ làm việc

 Nơi hiển thị project được thao tác một cách gần nhất

Hình 2 2 Cửa sổ làm việc của phần mềm Proteus

Tại ô xl được sử dụng để thiết kế sơ đồ theo nguyên lý ISIS, ta sẽ thựchiện thiết kế theo sơ đồ mạch điện bằng việc ta có thể lựa chọn các linh kiện phùhợp với yêu cầu của phần mềm Trong cửa sổ làm việc bao gồm các công cụ vàlinh kiện sau:

 Vùng chứa linh kiện

 Thanh chọn công cụ

 Vùng vẽ nguyên lý và mô phỏng

 Thanh điều khiển mô phỏng

Hình 2 3 Màn hình lựa chọn linh kiện

Tại thư viện linh kiện ta có thể lựa chọn các linh kiện phù hợp với yêu cầucủa mạch và với ý tưởng ta định làm.

Để tìm linh kiện 1 cách dễ dàng hiệu quả ta sẽ thực hiện tìm linh kiện ởcông cụ tìm kiếm ta chỉ cần đánh tên linh kiện cần tìm là thư viện sẽ lọc và chọn

ra linh kiện ta cần

Nếu trong thư viện không có linh kiện ta cần thì ta phải thêm hoặc tạo linhkiện mà ta cần để sử dụng

Hình 2 4 Màn hình chỉnh sửa và nạp code cho linh kiện

Sau khi lựa chọn và thực hiện thay đổi dữ liệu, nạp code cho linh kiện ta

có thể bắt đầu thực hiện quá trình thiết kế sơ đồ mạch điện và mô phỏng chạythử để xem mạch có hoạt động được hay không qua đó đánh giá và áp dụng vàothực tế sử dụng

Các bảng mạch Arduino có khả năng đọc và phân tích các loại tín hiệutương tự (analog) hoặc đọc tín hiệu số (digital) làm nguồn đầu vào từ một số cáccảm biến khác nhau và chuyển nó thành đầu ra giống như kích hoạt mô-tơ quay,tắt / bật đèn LED, kết nối mạng Internet… hoặc một số hoạt động khác nữa.

Chúng ta có thể điều khiển một số chức năng cho bo mạch của mình bằngcách nạp các nguồn lệnh qua vi điều khiển trên hệ thống mạch Bằng cách thôngqua phần mềm hỗ trợ là Arduino IDE

Arduino chỉ cần bạn sử dụng cáp USB để nạp mã vào trong bo mạch, nókhông giống như một vài bo mạch có khả năng lập trình trực tiếp trước kia