Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 1

MỤC LỤC MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 3

PHẦN A: DẪN NHẬP 4
I. Lý do chọn đề tài. 4
II. Giới hạn phạm vi nghiên cứu. 4
III. Mục đích nghiên cứu. 5
IV. Phương pháp nghiên cứu. 5

PHẦN B: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 7

CHƯƠNG I: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TRÊN XE 7
1.1. Tổng quan các cụm chức năng về hệ thống chiếu sáng trên xe. 7
1.2. Hệ thống đèn pha. 8
1.2.1. Các sơ đồ tiêu biểu và đặc điểm hoặc động của hệ thống. 8
1.2.2. Cụm đèn pha. 11
1.2.2.2. Bóng đèn dây tóc. 14
1.2.2.3. Một số loại đèn kiểu mới. 14
1.3. Hệ thống đèn sương mù, đèn hậu. 21
1.3.1. Hệ thống đèn sương mù. 21
1.3.2. Hệ thống đèn hậu. 22
1.4. Hệ thống đèn tín hiệu. 24
1.4.1. Hệ thống đèn báo rẽ 24
1.4.1.1 Hệ thống đèn xinhan có công tắc hazard rời. 24

3.2.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng tín hiệu trên mô hình. 55
3.2.2.1. Sơ đồ và hoạt động của mạch điện hệ thống chiếu sáng trên mô hình. 56
3.2.2.2. Sơ đồ mạch điện và hoạt động đèn báo rẽ, báo phanh trên mô hình. 57
3.2.3. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua. 58
3.2.3.1. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua tĩnh. 58
3.2.3.2. Thiết kế hệ thống chiếu sáng góc cua động. 64
3.2.4. Thiết kế hệ thống tự động bật đèn và tự động chuyển pha cốt. 69
3.2.4.1. Mạch điện cảm biến tự động bật đèn và tự động chuyển pha cốt. 69
3.2.4.2. Sơ đồ mạch tự động. 70
3.2.5. Thiết kế mạch điều khiển trung tâm. 72
3.2.6. Giới thiệu vi Xử lý và chương trình lập trình. 75
3.2.7. Hướng dẫn sử dụng mô hình. 87
3.2.7.1. Khởi động. 87
3.2.7.2. Điều khiển hoạt động của hệ thống chiếu sáng chủ động theo góc lái. 87
3.2.7.2. Điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu. 89
3.2.7.3. Điều khiển hệ thống tự động chuyển Pha - Cốt. 90

KẾT LUẬN – KIẾN NGHỊ 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93


cô trong khoa để đề tài của chúng em được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên
Sinh viên thực hiện
Nguyễn Văn Sơn
Cao Văn Viên

Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 4

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. 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

- 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:
+ Phương pháp nghiên cứu thực tiễn.
a) Khái niệm: là phương pháp trực tiếp tác động vào đối tượng trong thực tiễn làm
bộc lộc bản chất và các quy luận vận động của đối tượng.
b) Các bước thực hiện.
- Bước 1: Quan sát, tìm hiểu tổng quan về hệ thống, lý thuyết về hệ thống chiếu
sang trên xe.
- Bước 2: Xây dựng phương án thiết kế mô hình.
- Bước 3: Lập phương án chẩn đoán, sửa chữa hệ thống chiếu sang.
+ Phương pháp nghiên cứu tài liệu.
a) Khái niệm: Là phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở
nghiên cứu các văn bản, tài liệu có sẵn bằng thao tác tư duy logic để rút ra kết
luận khoa học cần thiết.
b) Các bước thực hiện.
- Bước 1: Thu thập, tìm hiểu các tài liệu về hệ thống chiếu sáng trên xe.
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 6
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu một cách khoa học thành một hệ thống chặt chẽ
theo từng bước, từng đơn vị kiến thức.
- Bước 3: Đọc nghiên cứu các tài liệu nói về hệ thống chiếu sáng. Trình bày
được cấu tạo, nguyên lý làm điều khiển và hoặt động của hệ thống chiếu sáng
chủ động trên xe.
- Bước 4: Tổng hợp các kết quả thu được, hệ thống hóa các kiến thức liên quan
tạo ra hệ thống lý thuyết đầy đủ sâu sắc.
+ Phương pháp thống kê mô tả.
Với mục tiêu thiết kế chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng đáp ứng góc bẻ lái và
1.1. Tổng quan các cụm chức năng về hệ thống chiếu sáng trên xe.
Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và đèn tín
hiệu, thông báo.
a. Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm các đèn xi nhan sử dụng khi báo rẽ
hoặc báo nguy hiểm, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo khi đạp
phanh, đèn lùi để báo khi lùi xe …
b. Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm các đèn đầu gồm đèn chiếu gần và đèn chiếu
xa được sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng được khả năng quan sát cho
người lái xe. Các yêu cầu về chiếu sáng của đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng, vùng
chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng sẽ được nói rõ ở phần sau. Ngoài ra
chế độ flash của đèn đầu được dùng như đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược
chiều. Bên cạnh đó còn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiều sương
mù, …
Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có các bộ phận sau đây:
1. Đèn đầu, đèn sương mù phía trước
2. Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau
3. Công tắc điều khiển đèn và độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn sương
mù phía trước và phía sau
4. Đèn xi nhan và đèn báo nguy hiểm
5. Công tắc đèn báo nguy hiểm
6. Bộ nhấp nháy đèn xi nhan
7. Cảm biến báo hư hỏng đèn
8. Relay tổ hợp
9. Cảm biến điều khiển đèn tự động
10. Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
11. Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu
12. Đèn trong xe
Khoa Cơ khí Động lực

b. Mạch đèn pha cốt có rơle.

Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 10

Hình 1.3. Sơ đồ mạch pha cốt có rơle

Tương tự hoạt động của loại sơ đồ mạch điện hệ thống đèn chiếu sáng loại dương
chờ có relay:
- Khi công tắc đèn đầu bật( HEAD), sẽ có dòng qua cuộn dây relay W2  chân
A2 công tắc đèn đầu  mass, đóng tiếp điểm 3
’

bạc hay nhôm). Để chùm tia phản xạ sau khi qua chóa đèn là chùm tia song song thì
dây tóc đèn phải được đặt ở vị trí chính xác ngay tiêu điểm F của chóa đèn. Nếu tim
đèn đặt ở các vị trí ngoài tiêu điểm sẽ làm tia sáng đi lệch hướng, có thể làm lóa mắt
người điều khiển xe ngược chiều. Hình 1.4. Chóa đèn hình parabol
+ Chóa đèn hình chữ nhật.
Trên các loại xe đời mới ngày nay thường sử dụng loại chóa đèn có hình chữ
nhật, loại chóa đèn này bố trí gương phản chiếu theo phương ngang, nó có tác dụng
tăng vùng sáng theo chiều rộng và giảm vùng sáng phía trên gây lóa mắt người đi xe
ngược chiều.

Hình 1.5. Chóa đèn hình chữ nhật
+ Chóa đèn hình elip.
Với loại này chùm tia sáng đi từ nguồn sáng ( bóng đèn) F
1
được phản xạ và
hội tụ tại tiêu điểm F
2
.
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 12


Hình 1.8. Cách bố trí tim đèn
Khác với cách bố trí dây tóc ở đèn pha, dây tóc ở đèn cốt gồm có dạng thẳng
được bố trí phía trước tiêu cự của chóa đèn, hơi cao hơn trục quang học và song song
với trục quang học, bên dưới có miếng phản chiếu nhỏ ngăn không cho các chùm ánh
sáng phản chiếu làm loá mắt người đi xe ngược chiều. Dây tóc ánh sáng cốt có công
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 13
suất nhỏ hơn dây tóc ánh sáng pha khoảng 30-40%. Hiện nay miếng phản chiếu nhỏ bị
cắt phần bên trái một góc 15
0
, nên phía phải của đường được chiếu sáng rộng và xa
hơn phía trái.
Đèn chiếu sáng hiện nay có 2 hệ là: Hệ châu Âu và hệ Mỹ.
a. Hệ châu Âu:

Hình 1.9. Đèn hệ châu Âu
Hình dạng loại đèn thuộc hệ Châu Âu thường có hình tròn, hình chữ nhật hoặc
hình tứ giác. Các đèn này thường có in số “2” trên kính. Ưu điểm của đèn kiểu Châu
Âu là có thể thay đổi được loại bóng đèn và thay đổi cả các loại thấu kính khác nhau
phù hợp với đường viền ngoài của xe.
Đối với hệ này thì hai dây tóc ánh sáng xa và gần có hình dạng giống nhau và đều
được bố trí ngay tại tiêu cự của chóa đèn, nhưng dây tóc ánh sáng xa được đặt tại tiêu
điểm của chóa đèn, dây tóc ánh sáng gần nằm lệch phía trên mặt phẳng trục quang học
để cường độ chùm tia sáng phản chiếu xuống dưới mạnh hơn.
b. Hệ Mỹ:

Hình 1.10. Đèn hệ Mỹ
Đèn kiểu Mỹ luôn luôn có dạng hình tròn, đèn đuợc chế tạo theo kiểu bịt kín vì
vậy không thể thay thế được các loại thấu kính đèn, kể cả khi chúng cùng một loại.
Hiện nay hệ Mỹ còn sử dụng hệ chiếu sáng gồm 4 đèn cùng bật một lúc khi ở chế


Hình 1.12. Bóng đèn halogen
Với bóng đèn dây tóc trong quá trình hoạt động để sinh ra ánh sáng thì dây điện
trở volfram phải được nung nóng lên đến 2300
0
C điều này làm dây tóc bay hơi và bị
Dây tóc tim c ốt
Thạch anh
Dây tóc tim pha
Phần che
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 15
đốt cháy. Sự bay hơi của dây tóc làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu
sáng. Dây điện trở bị đốt cháy làm giảm tuổi thọ của bóng đèn.
Với sự ra đời của bóng đèn halogen sẽ khắc phục được hiện tượng bay hơi của
dây volfram làm đen bóng thủy tinh và nâng cao tuổi thọ nhờ dây Volfram không bị
bay hơi. Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brôm, các chất khí này là chất
xúc tác cho quá trình thăng hoa ở dây volfram; khí halogen kết với volfram bay hơi ở
dạng khí thành iodur volfram, hỗn hợp khí này không bám vào thủy tinh như đèn dây
tóc bình thường khi bị nung nóng đến nhiệt độ bay hơi mà sự thăng hoa sẽ mang hỗn
hợp iodur volfram trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao
trên 1450
0
C) lúc đó nó sẽ tách lại thành 2 chất: Volfram bám trở lại tim đèn và các
phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí, tiếp tục khi nhiệt độ dây volfram
lại được nung nóng đến nhiệt độ bay hơi nó sẽ tiếp tục kết hợp với halogen thăng hoa
và sau đó volfram lại trở lại tim đèn, quá trình này lặp lại liên tục. Điều này không chỉ
ngăn chặn sự đổi màu bóng đèn mà còn giữ cho tim đèn luôn hoạt động ở điều kiện tốt
trong một thời gian dài.
Vỏ bóng đèn halogen được làm từ thạch anh nhờ vậy nó có thể chịu được nhiệt

Intensity Discharge (HID). Đèn xenon lúc này chủ yếu chỉ dùng cho chế độ đèn cốt, vì
bóng đèn Xenon chỉ có một chế độ không giống như đèn sợi tóc có thể có hai tim,
chóa đèn dùng cho đèn xenon phải có chóa đèn pha và chóa đèn cốt riêng biệt.
Năm 1999, đèn Bi – Xenon ra đời khắc phục được khuyết điểm này của đèn
Xenon, nó có thể tạo ra ánh sáng pha và cốt từ một luồng ánh sáng, phát ra ánh sáng
giống nhau cho pha và cốt. Tiết kiệm năng lượng hơn.
 Về cấu tạo:
- Đèn Xenon theo nguyên lý phóng điện cường độ cao giữa hai bản cực để sinh
ra luồng sáng vì vậy không có dây điện trở volfram như đèn sợi đốt và đèn halogen,
thay vào đó là hai bản điện cực đặt trong ống huỳnh quang, ống huỳnh quang này bên
trong có chứa khí Xenon hoàn toàn tinh khiết, thủy ngân và các muối kim loại
halogen. Khi đóng nguồn điện đặt vào hai đầu của hai điện cực này một điện áp lớn
hơn điện áp đánh thủng (lớn hơn 25000 V) xuất hiện sẽ xảy ra hiện tượng phóng điện
giữa các bản cực do các hạt electron phóng ra va đập với các nguyên tử kim loại của
bản đối diện giải phóng năng lượng tạo ra ánh sáng. Sự phóng điện cũng kích thích các
phân tử khí trơ Xenon lên mức năng lượng cao, sau khi bị kích thích các phân tử khí
Xenon sẽ giải phóng năng lượng để trở về trạng thái bình thường, bức xạ ra ánh sáng
theo định luật bức xạ điện từ. Màu của ánh sáng phát ra (hay bước sóng của bức xạ)
phụ thuộc vào mức độ chênh lệch năng lượng của electron và vào tính chất hóa học
của muối kim loại được dùng trong bầu khí Xenon. Vỏ đèn Xenon được làm từ thủy
tinh thạch anh có thể chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao.
- Do sự phóng điện sinh ra luồng sáng chỉ xảy ra giữa các bản cực đèn Xenon
khi đặt vào nó một điện áo cao trên 25000 V nên để có thể tạo ra được điện thế cao
như vậy, hệ thống cần có một bộ khởi động (ignitor). Ngoài ra, để duy trì tia hồ quang,
một chấn lưu (ballast) sẽ cung cấp điện áp khoảng 85 V trong suốt quá trình đèn hoạt
động, đây vừa là bộ xử lý của đèn Xenon vừa làm nhiệm vụ tăng áp cho bóng đèn.
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 17

Hình 1.14. Sơ đồ cấu tạo của đèn Xenon

do dây điện trở volfram của đèn halogen và sợi đốt rất dễ đứt do bị va đập hoặc hao
mòn trong quá trình sử dụng, còn đèn Xenon chỉ đơn giản gồm hai bản cực phóng
điện, được cố định bởi lớp vỏ thạch anh, chỉ có thể hư nếu bóng đèn bị vỡ. Trung bình
đèn halogen chỉ có thời gian sử dụng từ 300 – 1000 giờ, còn đèn Xenon là 3000 giờ.
- Thứ hai là ánh sáng do đèn Xenon sinh ra là loại ánh sáng trắng xanh rất giống
ánh sáng ban ngày trong khi đèn halogen chỉ sinh ra ánh sáng màu vàng, điều này có ý
nghĩa giúp người điều khiển xe dễ dàng quan sát khi lái xe với hình ảnh thật hơn, rõ
nét hơn. Vì vậy với công nghệ sinh ra luồng sáng cường độ cao (HID) đặc biệt có ý
nghĩa tăng tính an toàn khi lái xe ban đêm.
- Theo các nghiên cứu để có thể phản ứng và xử lý các chướng ngại vật khi
đang lái xe với tốc độ 100km/h người lái xe phải quan sát được các tín hiệu giao thông
trước đó 70 m, vì vậy để đảm bảo an toàn chúng ta cần ít nhất 2,5 giây để phản xạ
trước các biến cố xảy ra trên đường. Đèn Xenon với chùm ánh sáng dài, tầm quan sát
rộng có thể đáp ứng được những yêu cầu này.
- Một ưu điểm nữa của đèn Xenon là tiết kiệm năng lượng hơn so với đèn sợi
đốt do không phải tốn năng lượng để đốt nóng dây tóc nên tiêu thụ chỉ bằng 1/3 so với
đèn sợi đốt, đèn halogen. Mà cường độ sáng lại cao hơn gấp 2 - 3 lần, một bóng Xenon
35 W cho độ sáng tương đương bóng halogen 100 W.
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 19


bóng đèn hay đèn cao áp cháy thì mạch điện không được khép kín, bộ Ballast sẽ nhận
biết được và tự động ngắt điện.
c. Đèn pha công nghệ điốt phát quang led.
Trong những năm gần đây công nghệ đèn pha ôtô ra đời loại đèn pha sử dụng
công nghệ đi-ốt phát quang LED.

Hình 1.18. Đèn pha sử dụng LED
Tuổi thọ lên tới 100 nghìn giờ, có thể sử dụng với nguồn điện công suất nhỏ, hoạt
động tốt trong mọi điều kiện thời tiết, tiết kiệm điện năng là những ưu điểm của đèn
LED.
Đèn LED an toàn hơn khi sử dụng do có điện thế thấp (đèn LED chỉ 3 volt), hiệu
quả tiết kiệm năng lượng cao hơn theo tính toán cùng một thời gian sử dụng mức tiêu
thụ điện ít hơn gần 10 lần so với đèn thường, thân thiện hơn đối với môi trường trong
quá trình phát sáng lượng nhiệt tỏa ra rất thấp.
Đèn LED (Light emitting diodes - đèn đi-ốt phát quang) đang trở nên phổ biến
dưới vai trò đèn pha hoặc đèn hậu.
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 21

Hình 1.19. Đèn pha (trái) và đèn hậu (phải) dạng mành của Hella tại Frankfurt
Ưu điểm của nó là khối lượng nhẹ, tuổi thọ cao, cường độ sáng lớn và rất thời

Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết trong điều kiện tầm nhìn
hạn chế. Dòng cung cấp cho đèn này được lấy sau đèn cốt (Dipped beam). Một đèn
báo được gắn vào tableau để báo hiệu cho tài xế khi đèn sương mù phía sau hoạt động.
 Nguyên lý hoạt động của đèn sương mù phía sau :
Đèn sương mù phía sau cũng hoạt động khi công tắc điều khiển đèn ở vị trí TAIL
hoặc HEAD giống như đèn sương mù phía trước.

Hình 1.21. Hoạt động của hệ thống sương mù sau
1.3.2. Hệ thống đèn hậu
Có hai loại hệ thống đèn hậu: loại đèn được nối trực tiếp vào công tắc điều khiển
đèn và loại có rơle đèn hậu.
 Loại nối trực tiếp ( không có rơle đèn hậu).
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 23



Mạch đèn lùi rất đơn giản khi ta lùi xe thì công tắt đèn lùi sẽ được bật cấp mạch
điện cho đèn và đèn báo lùi sẽ sáng.
1.4. Hệ thống đèn tín hiệu.
1.4.1. Hệ thống đèn báo rẽ.
1.4.1.1 Hệ thống đèn xinhan có công tắc hazard rời:

Hình 1.25. Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có công tắc hazard rời
Khoa Cơ khí Động lực
Đồ án tốt nghiệp Trang 25
G2:Accu
K4: Rơ le nháy
S1: Khóa điện
S2: Công tắt đèn
cảnh báo
S3: Công tắt đèn
xin đường
F2,F3: Cầu chì
H6,H7: Đèn xin
đường trái
H8,H9: Đèn xin
đường phải
Hệ thống gồm: Accu, rơ le nháy, khóa điện, công tắc đèn xi nhan, công tắt cảnh
báo, đèn xi nhan trái, đèn xi nhan phải, cầu chì.
 khi bật khóa điện và công tắt đèn cảnh báo S2 ở vị trí off sẽ có dòng điện
điều khiển cho rơ le nháy làm việc như sau:
(+) Accu 30(khóa điện) 15(khóa điện) cầu chì F2 15(công tắt
S2) 49(công tắt S2) 49(rơ le K4) 31(rơ le K4) mát.
- Khi rơ le nháy K4 đóng tiếp điểm sẽ có dòng điện đi từ:
(+) Accu 30(khóa điện) 15(khóa điện) cầu chì F2 15(công tắt