Thiết kế hệ thống điều khiển đèn pha-cốt tự động trên ô tô

TÓM TẮT:

Hệ thống chiếu sáng trên ô tô không chỉ là phương tiện giúp tài xế quan sát trong điều kiện tầm nhìn hạn chế, mà còn dùng để báo hiệu tình huống di chuyển và để mọi người xung quanh nhận biết trong điều kiện ban đêm. Hơn nữa, hệ thống còn có chức năng hiển thị các thông số hoạt động trên ô tô đến tài xế thông qua bảng tableau và soi sáng không gian trong xe. Để giảm bớt các thao tác không cần thiết khi điều khiển hệ thống chiếu sáng, thiết kế lắp đặt hệ thống điều khiển đèn pha-cốt tự động là rất cần thiết. Bài viết này trình bày việc thiết kế, tính toán và lắp đặt mạch điện điều khiển quá trình chuyển đổi đèn pha-cốt tự động trên xe bằng phần mềm LabVIEW và ứng dụng thí nghiệm trên mô hình thực tế.

Bạn đang xem: Thiết kế hệ thống điều khiển đèn pha-cốt tự động trên ô tô

Hệ thống điều khiển pha-cốt tự động trên ô tô [1]

Thiết kế hệ thống điều khiển pha-cốt tự động trên ô tô được lắp đặt song song với mạch đèn chiếu sáng trên ô tô. Khi trời tối, hệ thống này tự động bật đèn chiếu sáng bằng cảm biến. Khi đang di chuyển trên đường, nếu có ánh sáng từ các phương tiện ngược chiều hoặc đèn đường chiếu vào cảm biến, hệ thống sẽ tự động chuyển đổi từ chế độ pha sang chế độ cốt và ngược lại.

Sơ đồ nguyên lý:

Hình 1: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển

Nguyên lý hoạt động của hệ thống đơn giản như sau:

Khi trời tối, cảm biến LRD1 sẽ tăng giá trị điện trở, kích hoạt Transistor Q1 dẫn dòng điện vào cuộn dây của relay 1 để hút tiếp điểm relay đóng lại. Quá trình này cung cấp điện đến relay 2 và đèn pha được nối ở tiếp điểm thường đóng (3 nối với 5), vì vậy đèn pha sẽ sáng.

Khi xe đang chạy trên đường, nếu có ánh sáng ngược chiều từ các phương tiện khác hoặc ánh sáng đèn đường khi chạy trong thành phố chiếu vào cảm biến LRD2, Transistor Q2 sẽ không hoạt động, cuộn dây của relay 2 mất lực từ, tiếp điểm mở ra và đèn cốt sẽ sáng, đèn pha sẽ tắt. Quá trình này sẽ lặp lại liên tục khi xe chạy trên đường.

Ban ngày, nếu người lái quên tắt đèn, cảm biến LRD1 sẽ nhận ánh sáng và giá trị điện trở giảm, làm Transistor Q1 ngắt, không cung cấp nguồn cho relay 1, hệ thống sẽ không hoạt động.

Giao tiếp Arduino với LabVIEW điều khiển hệ thống tự động bật đèn pha, cốt

Thiết bị sử dụng: phần mềm LabVIEW 2010, mạch Arduino UNO, cảm biến đo ánh sáng (quang trở), module Relay, đèn LED thay thế cho đèn cốt/pha 24VDC.

Các bước thực hiện:

• Cài đặt phiên bản LabVIEW 2010
• Download phần mềm VI Package Manager để cài đặt thư viện Arduino trong LabVIEW.
• Download code LIFA_Base và nạp cho mạch Arduino để giao tiếp với LabVIEW, sử dụng chuẩn giao tiếp UART qua cổng USB máy tính.
• Lập trình và tạo giao diện điều khiển hệ thống trên LabVIEW.
• Cho hệ thống hoạt động và kiểm tra kết quả.

Tiến hành lập trình điều khiển hệ thống [3]

• Download phần mềm VI Package Manager, cài đặt thư viện Arduino trên LabVIEW: Mở giao diện VIPM sau khi cài đặt xong, chọn phiên bản LabVIEW 2010, gõ từ khóa “arduino” vào ô tìm kiếm. Tiếp theo, chọn “LabVIEW Interface for Arduino” và bấm “Install & Upgrade Package” để cài đặt thư viện Arduino trên LabVIEW.

Hình 2: Giao diện VI Package Manager

• Download code LIFA_Base và nạp code cho mạch Arduino: Sau khi download thư viện LIFA_Base thành công, ta tiến hành cập nhật thư viện cho Arduino bằng cách: Copy toàn bộ thư viện LIFA_Base vào thư mục cài đặt Arduino theo đường dẫn: C:Program Files (x86)Arduinolibraries. Mở phần mềm Arduino IDE, nhấn File -> Example -> LIFA_Base và nạp code LIFA_Base.ino xuống board Arduino.

Hình 3: Giao tiếp board Arduino thực với phần mềm LabVIEW

Lập trình và tạo giao diện điều khiển hệ thống trên LabVIEW

Mở giao diện lập trình LabVIEW 2010, tạo giao diện lập trình mới.

Hình 4: Giao diện của phần mềm LabVIEW

Tại cửa sổ Block Diagram, nhấp phải chuột, chọn thư viện Arduino và lấy các khối lập trình cần thiết để giao tiếp board với LabVIEW.

Hình 5: Giao diện cửa sổ Block Diagram

Hình 6: Vòng lặp While Loop để chương trình cập nhật

Lấy vòng lặp While Loop để cập nhật trạng thái liên tục cho đến khi nhấn STOP.

Hình 7: Chức năng Input đọc trạng thái

Tiếp theo, lấy khối khai báo giao tiếp truyền thông ArduinoInit.vi và khối Close.vi.

Xem thêm : Mua bình xăng con giá tốt nhất thị trường tại Phụ kiện AUTO CLOVER

Hình 8: Set Digital Pin Mode.vi và Digital Read Pin.vi

Chọn chế độ Input và đọc tín hiệu từ chân số 2 trên Arduino (Chân 2 kết nối với ngõ ra DO của mạch quang trở).

Hình 9: Chọn ngõ vào đọc tín hiệu, ngõ vào quang trở

Sử dụng cấu trúc Case để kiểm tra giá trị của mạch cảm biến quang trở:

• Nếu giá trị bằng 0 thì set ngõ ra tại chân 7 Arduino xuống mức 0 (không kích Relay On/Off).
• Nếu giá trị bằng 1 thì set ngõ ra tại chân 7 Arduino lên mức 1 (kích đóng Relay On/Off) để cấp nguồn điện cho các khối cảm biến và Relay đèn Cốt/Pha.

Hình 10: Output (Set Digital Pin Mode.vi) và set ngõ ra số (Digital Write Pin.vi)

Thực hiện tương tự cho khai báo đọc giá trị ngõ vào cho module cảm biến quang trở thứ hai (kiểm tra độ chiếu sáng từ các xe khác) để đọc tín hiệu ngõ vào số tại chân số 4 trên Arduino sử dụng khối Set Digital Pin Mode.vi và Digital Read Pin.vi.

Hình 11: Set Digital Pin Mode.vi và Digital Read Pin.vi

Tiếp theo, lập trình tương tự để set tín hiệu ngõ ra số cho module Relay cốt/pha và sử dụng cấu trúc Case để kiểm tra giá trị của mạch cảm biến quang trở:

• Nếu giá trị bằng 0 thì set ngõ ra tại chân 8 Arduino lên mức 1 (kích đóng Relay cốt/pha) để tắt đèn cốt và mở đèn pha.
• Nếu giá trị bằng 1 thì set ngõ ra tại chân 8 Arduino xuống mức 0 (không kích Relay cốt/pha) để mở đèn cốt và tắt đèn pha.

Hình 12: Set tín hiệu ngõ ra số cho module Relay cốt/pha

Giao diện điều khiển tại cửa sổ Front Panel

Hình 13: Giao diện điều khiển tại cửa sổ Front Panel

Code LabVIEW tại cửa sổ Block Diagram:

Hình 14: Mã Code LabVIEW tại cửa sổ Block Diagram

Sau đó, kết nối board Arduino Uno với máy tính qua cổng USB để giao tiếp với LabVIEW. Tại giao diện Front Panel của LabVIEW, chọn cổng COM tương ứng và bấm RUN để kiểm tra hoạt động của hệ thống.

Hình 15: Mô hình hệ thống điều khiển chiếu sáng

Kết nối hệ thống với LabVIEW qua USB.

Kết nối hệ thống với LabVIEW khi chưa khai báo chế độ hoạt động cho hệ thống.

Hình 16: Giao diện với LabVIEW khi chưa khai báo thông số

Kết nối hệ thống với LabVIEW khi đã khai báo chế độ hoạt động chế độ đèn pha.

Hình 17: Giao diện với LabVIEW tại chế độ pha

Kết nối hệ thống với LabVIEW khi đã khai báo chế độ hoạt động chế độ đèn cốt.

Hình 18: Giao diện với LabVIEW tại chế độ cốt

Mô hình hệ thống chiếu sáng pha, cốt tự động trên ô tô [2]

Xem thêm : So sánh Hyundai Tucson 2019 bản nâng cấp mới và cũ qua ảnh

Khi trời tối, cụm relay 1 sẽ tăng giá trị điện trở, kích hoạt Transistor dẫn dòng điện vào cuộn dây của relay 1 để hút tiếp điểm relay đóng lại. Khi đó, sẽ cung cấp điện cho mạch đến relay 2 và đèn pha được nối ở tiếp điểm thường đóng, vì vậy đèn pha sẽ sáng.

Hình 19: Sơ đồ đấu dây hệ thống

Hình 20: Mô hình thực tế của hệ thống

Hình 21: Mô hình hoạt động chế độ đèn pha

Khi xe đang chạy trên đường, nếu có ánh sáng ngược chiều từ các phương tiện khác hoặc ánh sáng đèn đường khi chạy trong thành phố chiếu vào cuộn dây relay 2 sẽ ngắt lực từ, tiếp điểm mở ra và đèn cốt sẽ sáng, đèn pha sẽ tắt. Quá trình này sẽ lặp lại liên tục khi xe chạy trên đường.

Hình 22: Mô hình hoạt động chế độ mở đèn cốt

Ban ngày, nếu người lái quên tắt đèn, cảm biến sẽ nhận ánh sáng và giá trị điện trở giảm, làm Transistor ngắt, nên không cung cấp nguồn cho relay 1, hệ thống sẽ không hoạt động.

Kết luận

Thiết kế hệ thống điều khiển đèn pha-cốt tự động trên ô tô có thể áp dụng trong giảng dạy, lập trình phần mềm LabVIEW, hệ thống điện điện tử ô tô, hệ thống điện thân xe,…

Với thiết kế này, khi lắp đặt thành công trên ô tô, sẽ giảm bớt các thao tác điều khiển của tài xế và giúp người lái khi quên tắt đèn. Bộ phận cảm biến sẽ nhận ánh sáng và thay đổi giá trị điện trở, khi đó hệ thống sẽ ngừng hoạt động. Điều này giúp giảm mệt mỏi cho người lái và tăng mức độ an toàn khi tham gia giao thông.

TÀI LIỆU THAM KHẢO:

1. Lê Thanh Phúc (2007). Thực tập Điện Ô tô II. TP. Hồ Chí Minh: Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

2. Đỗ Văn Dũng, (2007). Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ô tô. TP. Hồ Chí Minh: Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh.

3. Nguyễn Bá Hải (2010). Lập trình LabVIEW. TP. Hồ Chí Minh: NXB Đại học Quốc gia TP. Hồ Chí Minh.

4. Đỗ Văn Dũng. Giáo trình hệ thống điện và điện tử trên ô tô hiện đại (Hệ thống điện động cơ). Truy cập tại https://tailieumienphi.vn/doc/giao-trinh-he-thong-dien-va-dien-tu-o-to-hien-dai-pgs-ts-do-van-dung-w631tq.html

THE AUTOMATIC AUTOMOTIVE

HIGH-LOW BEAM TRANSITION

• Master. NGO THANH HA
• PHAN TAN TAI

Department of Mechanical Engineering,
Faculty of Engineering and Technology, Tra Vinh University

ABSTRACT:

Automotive lighting system helps drivers to observe in limited visibility conditions, and indicate the movement of the vehicle so that people can recognize it during nighttime. In addition, the system also has the function of displaying the vehicle’s operating parameters to the driver through the tableau panel and illuminating the space in the vehicle. To reduce unnecessary operations when controlling the automotive lighting system, it is necessary to design and develop an automatic high-low beam control system. This study presents the design, calculation, and installation of electrical circuits that automatically control automotive high-low beam transition by using LabVIEW and experimental applications on real models.

Keywords: lighting system, headlight, high-low beam transitions, headlight automatic, headlight control system.

Tạp chí Công Thương – Các kết quả nghiên cứu khoa học và ứng dụng công nghệ, Số 2 tháng 1 năm 2023

Nguồn: https://phukienautoclover.com
Danh mục: Phụ kiện xe