Đồ án Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng thông minh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP.HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG THÔNG MINH GVHD: LÊ THANH PHÚC SVTH : VŨ HỒNG THÁI - 04105111 ĐINH XUÂN PHƯƠNG - 04105090 NGUYỄN VĂN TƯỜNG - 04105153 LƯƠNG TRẦN QUẢNG ĐÀ - 04105027 TP. Hồ Chí Minh, tháng 02 năm 2009 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ Ô TÔ SV thực hiện : 1. Vũ Hồng Thái Mssv : 04105111 2. Đinh Xuân Phương Mssv : 04105090 3. Nguyễn Văn Tường Mssv : 04105153 4. Lương Trần Quảng Đà Mssv : 04105027 Lớp : 041052 Khoa : Cơ Khí Động Lực 1. Tên đề tài : THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG ĐÈN THÔNG MINH 2. Các số liệu ban đầu: .................................................................................. ......................................................................................................................... 3. Nội dung đồ án: a ) Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống đèn thông minh. b ) Viết thuyết minh: - Tóm tắt lý thuyết về hệ thống đèn chiếu sáng, tín hiệu trên xe. - Trình bày cấu tạo, nguyên lý điều khiển và hoạt động của hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe. - Trình bày ý tưởng thiết kế, phương án thiết kế và các bước tiên hành thiết kế. Trình bày cấu tạo, nguyên lý điều khiển và hoạt động của hệ thống đèn thông minh trên mô hình. 4. Giáo viên hướng dẫn: Th.S LÊ THANH PHÚC 5. Ngày giao nhiệm vụ: 10 – 10 – 2008 6. Ngày hoàn thành nhiệm vụ 10 – 02 – 2009 Giáo viên hướng dẫn ký tên Ngày . . .tháng . . . năm 2009 Th.S LÊ THANH PHÚC Thông qua bộ môn LỜI MỞ ĐẦU Khoá học 2004-2009 đang ở giai đoạn cuối của chương trình đào tạo là thực hiện đồ án tốt nghiệp. Sau hơn 4 năm học tập tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh, chúng em được lĩnh hội rất nhiều kiến thức quý báu và rèn luyện kỹ năng chuyên ngành Công nghệ Ô tô tại khoa Cơ khí Động lực. Trong quá trình tìm kiếm đề tài tốt nghiệp chúng em đã chọn được đề tài mong muốn, phù hợp với khả năng và lĩnh vực yêu thích của mình. Từ đó chúng em đã mạnh dạn tự đề xuất đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống đèn thông minh”, và nhận được sự đồng ý của Bộ môn Điện Tử Ô tô. Ban chủ nhiệm Khoa cũng đã cho phép đăng ký thực hiện đề tài. Thiết nghĩ, việc thiết kế mô hình hệ thống chiếu sáng thông minh phục vụ trong việc giảng dạy trong nhà trường là cần thiết và rất có ích cho sinh viên thực tập. Mô hình được thiết kế với đầy đủ các bộ phận, cơ cầu, chức năng của một hệ thống chiếu sáng hiện đại vì vậy sẽ giúp ích cho sinh viên có thêm mô hình để thực tập và được tiếp cận với công nghệ chiếu sáng chủ động trên xe, hiện còn mới mẻ ở Việt Nam. 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. 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.Lê Thanh Phúc và các thầy cô trong bộ môn Điện Tử 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, chế tạo mô hình hệ thống đèn 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. LỜI CẢM ƠN Trong suốt quá trình thực hiện đề tài, tuy nhóm làm đề tài đã gặp không ít khó khăn nhưng với sự giúp đỡ nhiệt tình và chân thành từ quý thầy cô, bạn bè và gia đình đề tài của chúng em đã được hoàn thành tốt. Xin được chân thành cảm ơn Thầy Lê Thanh Phúc đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ chúng em trong quá trình làm đề tài. Xin được cảm ơn bộ môn Điện Tử Ô tô – Khoa Cơ khí Động lực đã tạo tạo điều kiện cho chúng em có được nhà xưởng và các trang thiết bị, máy móc cần thiết để có thể hoàn thành việc thiết kế mô hình của đề tài đúng tiến độ, cũng như đã giúp đỡ, quan tâm chúng em rất nhiều. Xin được cảm ơn quý thầy cô trong khoa Cơ khí Động lực, đã quan tâm giúp đỡ, đóng góp ý kiến trong việc thực hiện đề tài. Xin cảm ơn gia đình, bạn bè đã giúp đỡ nhóm trong suốt quá trình thực hiện đề tài. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ Tp. Hồ Chí Minh, ngày …… tháng 02 năm 2009 Giáo viên hướng dẫn NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ ........................................................................................................................................................ Tp. Hồ Chí Minh, ngày …… tháng 02 năm 2009 Giáo viên phản biện MỤC LỤC PHẦN A: DẪN NHẬP Trang I. Lý do chọn đề tài. II. Giới hạn phạm vi nghiên cứu. III. Mục đích nghiên cứu. IV. Phương pháp nghiên cứu. PHẦN B: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐÈN CHIẾU SÁNG TRÊN Ô TÔ 1.1. Khái quát 1 1.2. Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện 2 1.3. Đèn sợi đốt ra đời và phổ biến trên xe hơi 3 1.4. Đèn Halogen ra đời và phổ biến trên xe hơi 4 1.5. Đèn Xenon ra đời và phổ biến trên xe hơi 5 1.6. Đèn pha công nghệ đi-ốt phát quang LED 8 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG – TÍN HIỆU TRÊN XE 11 2.1. Khái quát về hệ thống đèn chiếu sáng và hệ thống đèn tín hiệu trên xe 11 2.2. Tổng quan về hệ thống chiếu sáng 13 2.2.1. Hệ thống đèn đầu 13 2.2.1.1. Tổng quan các loại bóng đèn đầu 13 2.2.1.2. Cấu tạo chóa đèn 24 2.2.1.3. Sơ đồ và hoạt động của một số loại mạch điện hệ thống đèn trên xe 27 2.2.2. Hệ thống đèn hậu 31 2.2.3. Hệ thống đèn sương mù 31 2.2.3.1. Đèn sương mù phía trước 31 2.2.3.2. Đèn sương mù phía sau 32 2.3. Tổng quan hệ thống tín hiệu 33 2.3.1. Hệ thống đèn xi nhan có công tắc hazard rời 33 2.3.2 . Hệ thống đèn xi nhan có công tắc hazard tổ hợp 34 2.3.3. Hệ thống đèn xi nhan điều khiển tích hợp 35 CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG CHỦ ĐỘNG THEO GÓC CUA 37 3.1. Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh 37 3.1.1. Giới thiệu hệ thống 37 3.1.2. Nguyên lý điều khiển hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh 42 3.2. Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động 44 3.2.1. Giới thiệu hệ thống 44 3.2.2 . Nguyên lý điều khiển đèn chiếu sáng góc cua động 47 3.2.3 . Cơ sở tính toán góc điều chỉnh vùng chiếu sáng 49 3.3. Xu hướng phát triển của hệ thống chiếu sáng chủ động 52 CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MÔ HÌNH CHIẾU SÁNG THÔNG MINH 56 4.1. Ý tưởng thiết kế 56 4.1.1. Ý tưởng về hệ thống chiếu sáng hiện đại 56 4.1.2. Ý tưởng về hệ thống chiếu sáng thông minh 56 4.1.2.1. Ý tưởng thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh 56 4.1.2.2. Ý tưởng thiết kế hệ thống góc cua động 58 4.1.2.3. Ý tưởng thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và hệ thống tự động chuyển Pha – Cốt 59 4.2. Các bước thiết kế. 61 4.2.1. Thiết kế mô hình cơ bản 61 4.2.1.1. Khung mô hình 62 4.2.1.2. Hệ thống đèn đầu 62 4.2.1.3. Hệ thống đèn đuôi 64 4.2.1.4. Cụm vô lăng và công tắc điều khiển 65 4.2.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng - tín hiệu trên mô hình 66 4.2.2.1. Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng trên mô hình 67 4.2.2.2. Sơ đồ mạch điện và hoạt động đèn báo rẽ, báo phanh trên mô hình 69 4.2.3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua 70 4.2.3.1. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh 70 4.2.3.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua động 78 4.2.4. Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu và tự động chuyển pha cốt 84 4.2.4.1. Thiết kế hệ thống tự động bật đèn đầu 84 4.2.4.2. Thiết kế hệ thống tự động chuyển pha – cốt 86 4.2.5. Thiết kế mạch điện điều khiển trung tâm 89 4.3 Hướng dẫn sử dụng mô hình 92 4.3.1 Khởi động 92 4.3.2 Điều khiển hoạt động của hệ thống chiếu sáng góc cua 92 4.3.2.1. Điều khiển hoạt động của hệ thống đèn liếc tĩnh 92 4.3.2.2. Điều khiển hoạt động của hệ thống đèn liếc động 93 4.3.2.3. Điều khiển hoạt động của hệ thống tự động mở đèn đầu 94 4.3.2.4 Điều khiển hoạt động của hệ thống chuyển đổi pha – cốt 94 PHẦN C: KẾT LUẬN – ĐỀ NGHỊ PHỤ LỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO PHẦN A: DẪN NHẬP I. Lý do chọn đề tài: Lịch sử phát triển của Công nghệ chiếu sáng trên xe gắn liền với lịch sử ra đời và phát triển kéo dài hơn 120 năm của ngành công nghiệp ô tô. Với vai trò như đôi mắt cho người lái xe vào ban đêm, công nghệ chiếu sáng trên xe luôn được quan tâm và chú trọng nghiên cứu. Những năm gần đây công nghệ chiếu sáng ô tô đã có những phát triển 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 ô tô đã giải được bài toán về nguồn chiếu sáng. Không ngừng ở đó, để đáp ứng những đòi hỏi chính đáng của người sử dụng về một môi trường lái xe an toàn, thân thiện hơn vào ban đêm, gần đây các nhà sản xuất đã giới thiệu công nghệ chiếu sáng chủ động trên xe với tham vọng hoàn toàn đánh bật bóng đêm. Nổi bật trong đó là giải pháp chiếu sáng chủ động theo góc bẻ lái của xe, với công nghệ này các tài xế không còn phải lo lắng 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 gặp những cung đường cong hoặc các đoạn rẽ. Hệ thống chiếu sáng chủ động đã dần trở nên thông dụng đối với các nước phát triển, coi trọng vấn đề an toàn giao thông còn đối với Việt Nam ta hiện nay thì chiếu sáng chủ động vẫn còn khá mới mẻ, chỉ được trang bị trên các xe hạng sang, vì vậy việc sinh viên ngành cơ khí ô tô được tiếp cận công nghệ mới này còn rất hạn chế, chủ yếu qua Internet và qua các tạp chí ô tô. Vì vậy, nhóm làm đề tài mạnh dạn lựa chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình đèn đèn thông minh” sau khi xét đến tính khả thi của đề tài, với mục đích thiết kế mô hình phục vụ việc giảng dạy và thực tập cho sinh viên khoa Cơ Khí Động Lực trường ĐH Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM. II. Giới hạn phạm vi nghiên cứu: Khái niệm chiếu sáng chủ động 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 thiết kế hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc cua đang dần trở nên phổ biến và được trang bị trên các xe hạng sang ngày nay. Ngoài ra trên mô hình còn được thiết kế thêm các hệ thống tự động bật đèn đầu khi trời tối và hệ thống tự động chuyển pha – cốt, hệ thống này tự nhận biết có xe đi ngược chiều và tự động chuyển chế độ đèn đầu về cốt. III. Mục đích nghiên cứu: Từ nhiệm vụ chính của đề tài đặt ra là nghiên cứu thiết kế - chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng đèn thông minh, nội dung nghiên cứu của đề tài được thực hiện với các mục đích sau: - Thực hiện việc nghiên cứu tổng quan về hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên xe, nghiên cứu từ thực tế của hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe. - Tìm ra phương án thiết kế khả thi để chế tạo mô 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 mô hình hệ thống chiếu sáng thông minh theo phương án thiết kế đã chọn. - Với mục đích thiết kế mô hình phục vụ cho việc giảng dạy, nghiên cứu nên mô hình ngoài việc phải thể hiện được tính thực tế của hệ thống chiếu sáng thông minh còn phải có tính sư phạm và tính thẩm mỹ. - Biên soạn đề tài lý thuyết trình bày một cách có hệ thống, khoa học về cơ sở lý thuyết, nguyên tắc điều khiển, cấu tạo, và hoạt động của mô hình hệ thống chiếu sáng đèn thông minh. Ngoài ra nội dung đề tài còn hệ thống lại quá trình phát triển của đèn xe, tổng quan về hệ thống chiếu sáng - tín hiệu. IV. Phương pháp nghiên cứu: Với mục tiêu thiết kế chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng đáp ứng góc bẻ lái và điều khiển tự động đèn chiếu sáng để phục vụ công tác giảng dạy nên phương pháp nghiên cứu chính là phương pháp thực nghiệm, kết hợp với nghiên cứu tài liệu và tham khảo các hệ thống chiếu sáng chủ động đã được áp dụng trong thực tế, kết hợp với phương pháp thực nghiệm, chọn ra phương án khả thi nhất để có thể hoàn thành sản phẩm đáp ứng được mục tiêu đề ra ban đầu và phù hợp với nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài. V. Kết cấu thuyết minh Đồ án Tốt nghiệp: Nội dung biên soạn gồm các phần chính như sau: Phần A: Dẫn Nhập: - Lý do chọn đề tài. - Giới hạn phạm vi nghiên cứu. - Mục đích nghiên cứu. - Phương pháp nghiên cứu Phần B: Nội Dung Đề Tài: Chương I: Lịch sử phát triển đèn xe. Chương II: Tổng quan hệ thống Chiếu sáng – Tín hiệu. Chương III: Giới Thiệu hệ thống chiếu sáng chủ động trên xe và nguyên lý điều khiển. Chương IV: Thiết kế - Chế tạo mô hình đèn thông minh. Phần C: Kết luận – Đề nghị Phụ lục Tài liệu tham khảo Chương 1: Lịch sử phát triển đèn xe Trang 1 PHẦN B: NỘI DUNG ĐỀ TÀI CHƯƠNG 1: LỊCH SỬ PHÁT TRIỂN ĐÈN XE 1.1 KHÁI QUÁT: Theo các số liệu thống kê ngày