HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TRÊN XE Ô TÔ

Tác giả: Vương Ngọc Thắng Ngày đăng: 31/10/2020

Hệ thống chiếu sáng – tín hiệu trên ôtô là một phương tiện cần thiết giúp tài xế có thể nhìn thấy trong điều kiện tầm nhìn hạn chế, dùng để báo các tình huống dịch chuyển để mọi người xung quanh nhận biết. Ngoài chức năng trên, hệ thống chiếu sáng còn hiển thị các thông số hoạt động của các hệ thống trên ôtô đến tài xế thông qua bảng tableau và soi sáng không gian trong xe.

HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

Nhiệm vụ hệ thống chiếu sáng

Hệ thống chiếu sáng nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ôtô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông.

Yêu cầu hệ thống chiếu sáng

Đèn chiếu sáng phải đáp ứng 2 yêu cầu:

- Có cường độ sáng lớn.
- Không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều.

Phân Loại hệ thống chiếu sáng

Theo đặc điểm của phân bố chùm ánh sáng người ta phân thành 2 loại hệ thống chiếu sáng:
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Âu.
- Hệ thống chiếu sáng theo Châu Mỹ.

Các chức năng và thông số cơ bản

Thông số cơ bản hệ thống chiếu sáng

Khoảng chiếu sáng:

- Khoảng chiếu sáng xa từ 180 – 250m.
- Khoảng chiếu sáng gần từ 50 – 75m.

Công suất tiêu thụ của mỗi bóng đèn:

- Ở chế độ chiếu xa là 45 – 70W
- Ở chế độ chiếu gần là 35 – 40W

Các loại đèn trong hệ thống chiếu sáng trên xe ô tô

Hệ thống chiếu sáng là một tổ hợp gồm nhiều loại đèn có chức năng, bao gồm:

Đèn kích thước trước và sau xe (Side & Rear lamps)

Đèn đầu (Head lamps - Main driving lamps)

Dùng để chiếu sáng không gian phía trước xe giúp tài xế có thể nhìn thấy trong đêm tối hay trong điều kiện tầm nhìn hạn chế.

Đèn sương mù (Fog lamps):

Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn pha chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường. Nếu sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này. Dòng cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy sau relay đèn kích thước.

Đèn sương mù phía sau (Rear fog guard):

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

Đèn lái phụ trợ (Auxiliary driving lamps):

Đèn này được nối với nhánh đèn pha chính, dùng để tăng cường độ chiếu sáng khi bật đèn pha. Nhưng khi có xe đối diện đến gần, đèn này phải được tắt thông qua một công tắc riêng để tránh gây lóa mắt tài xế xe chãy ngược chiều.

Đèn chớp pha (Headlamp flash switch):

Công tắc đèn chớp pha được sử dụng vào ban ngày để ra hiệu cho các xe khác mà không phải sử dụng đến công tắc đèn chính.

Đèn lùi (Reversing lamps):

Đèn này được chiếu sáng khi xe gài số lùi nhằm báo hiệu cho các xe khác và người đi đường.

Đèn phanh (Brake lights):

Dùng để báo cho tài xế xe sau biết để giữ khoảng cách an toàn khi đạp phanh.

Đèn báo trên tableau:

Dùng để hiển thị các thông số, tình trạng hoạt động của các hệ thống, bộ phận trên xe và báo lỗi (hay báo nguy) khi các hệ thống trên xe hoạt động không bình thường.

Đèn báo đứt bóng (Lamp failure indicator):

Trên một số xe người ta lắp mạch báo cho tài xế biết khi có một bóng đèn phía đuôi bị đứt hay sụt áp trên mạch điện làm đèn mờ. Đèn báo này được đặt trên tableau và sáng lên khi có sự cố về mạch hay đèn.

Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng trên ô tô

Một số sơ đồ mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại dương chờ:

Hình 2.11: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE

Hoạt động:

Khi bậc công tắc LCS (Light Control Switch) ở vị trí Tail:

Dòng điện đi từ: Cực dương ắc quy accu -> W1 -> A2 -> A11 -> mass, cho dòng từ: accu -> cọc 4’, 3’ -> cầu chì -> đèn -> mass, đèn đờmi sáng lên.

Khi bật công tắc sang vị trí HEAD thì mạch đèn đờmi vẫn sáng bình thường, đồng thời có dòng từ: -> accu -> W2 -> A13 -> A11 -> mass, rơle đóng 2 tiếp điểm 3 và 4 lúc đó có dòng từ: -> accu -> 4’, 3’ -> cầu chì -> đèn pha hoặc cốt, nếu công tắc đảo pha ở vị trí HU, đèn pha sáng lên. Nếu công tắc đảo pha ở vị trí HL đèn cốt sáng lên.

Khi bật FLASH:

Cực dương ắc quy accu -> W2 -> A14 -> A12 -> A9 -> mass, đèn pha sáng lên. Do đó đèn flash không phụ thuộc vào vị trí bậc của công tắc LCS.

Đối với loại âm chờ ở công tắc thì đèn báo pha được nối với tim đèn cốt. Lúc này do công suất của bóng đèn rất nhỏ (< 5W) nên tim đèn cốt đóng vai trò dây dẫn để đèn báo pha sáng lên trong lúc mở đèn pha.

Ta có thể dùng rơle 5 chân để thay cho công tắc chuyển đổi pha cốt, nếu vậy thì công tắc sẽ bền hơn vì lúc này dòng qua công tắc là rất bé phải qua cuộn dây của rơle.

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại âm chờ:

Hình 2. 12: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn TOYOTA HIACE

Trong trường hợp này ta thấy công tắc vẫn làm việc như một công tắc bình thường nhưng cách đấu dây hoàn toàn khác, chỉ có một dây nối từ chân số 5 của rơle đến chân công tắc, nguyên lý làm việc như sau:

Khi bật công tắc LCS ở vị trí HEAD đèn đờmi sáng, đồng thời có dòng: Cực dương accu -> W2 -> A13 -> A11 -> mass, rơle đóng 2 tiếp điểm 3 và 4 lúc đó có dòng từ: -> accu-> 4, 3 -> W3 -> A12. Nếu công tắc chuyển pha ở vị trí HL thì dòng qua cuộn dây không về mass được nên dòng điện đi qua tiếp điểm thường đóng 4, 5 (của Dimmer Relay) -> cầu chì -> tim đèn cốt -> mass, đèn cốt sáng lên. Nếu công tắc đảo pha ở vị trí HU thì dòng qua cuộn W3 -> A12 -> mass, hút tiếp điểm 4 tiếp xúc với tiếp điểm 3, dòng qua tiếp điểm 4, 3 -> cầu chì -> tim đèn pha -> mass, đèn pha sáng lên. Lúc này đèn báo pha sáng, do được mắc song song với đèn pha.

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn dùng công tắc LCS loại rời:

Loại dương chờ:

Hình 2. 13: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại dương chờ

Trường hợp dùng công tắc LCS rời thì công tắc này không nối mass, không cần dùng rơle để hạn chế dòng vì bản thân công tắc chịu được dòng qua nó. Hoạt động như sau:
Khi bật công tắc LCS ở vị trí TAIL thì dòng điện đi từ: -> accu -> cầu chì -> T1 -> T2 -> đèn đờmi -> mass, đèn đờmi sáng.

Khi bật công tắc ở vị trí HEAD thì đèn đờmi vẫn sáng bình thường. Nhưng lúc này có dòng: Cực dương ắc quy accu -> cầu chì đèn pha cốt -> H1 -> H2 -> tim đèn pha cốt, lúc này nếu công tắc chuyển đổi pha ở vị trí HU thì đèn pha sáng, đồng thời đèn báo pha sáng, nếu công tắc chuyển đổi pha ở vị trí HL thì đèn cốt sáng.
Loại âm chờ:

Hình 2. 14: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn loại âm chờ

Sơ đồ công tắc điều khiển đèn sương mù

Nhìn chung, xe hơi được sản xuất ở những nơi có sương mù nên dù đã xâm nhập vào thị trường Châu Á nhưng những hệ thống này vẫn còn mặc dù rất ít khi được dùng.

Hình 2. 15: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn sương mù

Trong sơ đồ đấu dây thì đèn sương mù được kết nối với hệ thống đèn đờ mi và hoạt động như sau:

Khi bật công tắc sang vị trí Tail thì cọc A2 sẽ được nối mass cho dòng từ: Cực dương ắc quy accu -> rơle đèn Taillight -> cuộn rơle đèn sương mù cuộn dây -> mass, làm tiếp điểm đóng lại cho dòng đi từ: Cực dương ắc quy accu -> rơle đèn sương mù -> công tắc đèn sương mù và nằm chờ tại đây, khi bật công tắc đèn sương mù thì có dòng qua đèn -> mass, đèn sương mù sáng lên.

Hệ thống tín hiệu báo sự cố trên xe ô tô

Để báo đứt bóng đèn hoặc đèn bị mờ do bị sụt áp trên đường dây ở các điểm nối người ta dùng mạch báo hư bóng đèn (lamp failure circuit). Trên xe hơi, mạch này thường có hai loại phổ biến: loại dùng mạch điện tử và loại dùng công tắc lưỡi gà (reed switch).
Sơ đồ nguyên lý của mạch Lamp Failure điện tử được trình bày trên hình 2-34:

Hình 2.34: Sơ đồ nguyên lý của mạch báo hư đèn (Electronic Lamp Failure Unit)

Đa số các mạch báo hư đèn kiểu điện tử đều dựa trên nguyên lý cầu Wheatstone kết hợp với mạch khuyếch đại thuật toán (OPAMP) mắc theo kiểu so sánh. Một trong các điện trở của cầu là đoạn dây dẫn thường làm bằng sắt và được mắc nối tiếp với bóng đèn. Đoạn dây này có điện trở cực nhỏ để không ảnh hưởng đến độ sáng của bóng đèn. Nó cũng đóng vai trò một cảm biến dòng (current sensor). Để báo hư hỏng cho nhiều mạch đèn (thường là mạch đèn phanh và đèn kích thước) ta phải sử dụng nhiều mạch so với các ngõ ra nối vào cổng logic OR để điều khiển đèn báo đứt bóng trên tableau qua transistor. Ngõ vào trừ của của OPAMP được đặt một điện áp cố định (điện áp so) nhờ cầu phân áp và diod Zener. Ngõ vào cộng của OPAMP được cấp điện áp của cầu phân áp thứ hai gồm đoạn dây so dòng và bóng đèn kích thước hoặc đèn phanh. Khi các bóng đèn bị đứt hoặc mờ do điện trở tiếp xúc thì điện áp ở các ngõ vào cộng sẽ tăng. Điện áp ở ngõ vào cộng lúc này lớn hơn điện áp ở ngõ vào trừ, làm ngõ ra của một trong 2 OPAMP hoặc của cả 2 OPAMP lên mức cao. Tín hiệu này của 2 OPAMP được đưa vào ngõ vào của cổng logic OR.

Ta có bảng chân trị của cổng logic OR

OP₁

OP₂

Nhìn vào bảng chân trị ta thấy: lúc hư một hay nhiều bóng đèn, ngõ ra của cổng logic OR sẽ ở mức 1, khiến transistor dẫn và đèn báo hỏng bóng trên tableau sẽ sáng, báo tài xế biết để khắc phục. Trên hình 2.35 trình bày sơ đồ đấu dây của bộ lamp failure trên xe Toyota.

Hình 2.35: Sơ đồ đấu dây hộp báo hư bóng xe Toyota

Các mạch báo hư đèn dùng công tắc lưỡi gà thường được dùng trên các xe đời cũ. Hình 2.36 trình bày sơ đồ mạch báo hư bóng loại dùng công tắc lưỡi gà.

Các vòng dây quấn trên ống thuỷ tinh của công tắc lưỡi gà sẽ đóng vai trò cảm biến dòng qua bóng đèn vì chúng được mắc nối tiếp với bóng đèn. Khi bật công tắc máy, dòng điện qua hai cuộn dây đến đèn. Do hai cuộn dây quấn ngược chiều nhau nên từ trường tạo ra từ hai cuộn dây khử lẫn nhau và không có dòng điện đến đèn báo đứt. Trường hợp có một trong hai bóng đèn bị đứt, sẽ không có dòng đến một trong hai cuộn dây, từ trường tạo ra sẽ hút tiếp điểm cung cấp dòng điện đến làm sáng đèn báo trên tableau.