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 VÀ TÍN HIỆU TRÊN XE Ô TÔ

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. 
2.1.    HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG
2.1.1.    Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại
Nhiệm vụ:
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: 
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: 
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.
2.1.2.    Các chức năng và thông số cơ bản
a.     Thông số cơ bản:
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 
b.     Chức năng:
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 chiếu sáng trên ôtô
2.1.3.    Cấu tạo bóng đèn:
Ánh sáng từ đèn phát ra là nhờ vào một dây tóc phát sáng hoặc có dòng điện đi xuyên qua ống thủy tinh có chứa loại khí đặt biệt bên trong. 
Phần lớn trên xe đều sử dụng loại bóng đèn phát sáng bằng dây tóc, nhưng trên các phương tiện công cộng thường sử dụng loại bóng đèn huỳnh quang để chiếu sáng bên trong xe. Các loại bóng đèn huỳnh quang có ưu điểm là nguồn sáng được phát tán đều ra trong khu vực lớn, tránh làm cho hành khách bị mỏi mắt và tránh bị chói như ở đèn dây tóc. 
a.     Cường độ ánh sáng:
Cường độ ánh sáng là năng lượng để phát xạ ánh sáng ở một khoảng cách nhất định. Năng lượng ánh sáng có liên quan đến nguồn sáng và cường độ ánh sáng được đo bằng đơn vị c.d (candelas). Trước kia, đơn vị c.p (candle power) cũng được áp dụng:
1 c.d = 1 c.p
Tổng các hạt ánh sáng rơi trên 1 bề mặt được gọi độ chiếu sáng, cường độ của ánh sáng được đo bằng đơn vị lux (hoặc metre-candles). Một bề mặt chiếu sáng có cường độ 1lux (hay 1 metre-candles) khi 1 bóng đèn có cường độ 1 c.d đặt cách 1m từ màn chắn thẳng đứng. Khi gia tăng khoảng cách chiếu sáng thì cường độ chiếu sáng cũng giảm theo. Cường độ chiếu sáng tỷ lệ nghịch với bình phương khoảng cách từ nguồn sáng. Điều này có nghĩa là khi khoảng cách chiếu sáng tăng gấp đôi thì cường độ ánh sáng trên bề mặt mà ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống bằng ¼ cường độ ánh sáng ban đầu. Vì vậy, nếu cần một ánh sáng có cường độ lớn nhất như lúc ban đầu thì năng lượng cung cấp cho đèn phải tăng lên gấp 4 lần. 
b.     Đèn dây tóc: 
Vỏ đèn làm bằng thủy tinh, bên trong chứa 1 dây điện trở làm bằng volfram. Dây Volfram được nối với hai dây dẫn để cung cấp dòng điện đến. Hai dây dẫn này được gắn chặt vào nắp đậy bằng đồng hay nhôm. Bên trong bóng đèn là môi trường chân không với mục đích loại bỏ không khí để tránh oxy hoá và làm bốc hơi dây tóc (oxy trong không khí tác dụng với volfram ở nhiệt độ cao gây ra hiện tượng đen bóng đèn và sau một thời gian rất ngắn, dây tóc sẽ bị đứt). 
Hình 2. 2: Bóng đèn loại dây tóc
Khi hoạt động ở một điện áp định mức, nhiệt độ dây tóc lên đến 2.300oC và tạo ra ánh sáng trắng. Nếu cung cấp cho đèn một điện áp thấp hơn định mức, nhiệt độ dây tóc và ánh sáng phát ra sẽ giảm xuống. Ngược lại, nếu cung cấp cho đèn một điện thế cao hơn, chẳng bao lâu sẽ làm bốc hơi dây volfram, gây ra hiện tượng đen bóng đèn và đốt cháy cả dây tóc. 
Dây tóc của bóng đèn công suất lớn (như đèn đầu) được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn. Cường độ ánh sáng tăng thêm khoảng 40% so với đèn dây tóc thường bằng cách điền đầy vào bóng đèn một lượng khí trơ (argon) với áp suất tương đối nhỏ.
c.     Bóng đèn halogen:
Suốt quá trình hoạt động của bóng đèn thường, sự bay hơi của dây tóc Tungsten là nguyên nhân làm vỏ thủy tinh bị đen làm giảm cường độ chiếu sáng. Mặc dù có thể giảm được quá trình này bằng cách đặt dây tóc trong một bóng thủy tinh có thể tích lớn hơn. Nhưng cường độ ánh sáng của bóng đèn này bị giảm nhiều sau một thời gian sử dụng. 
Hình 2. 3 : Bóng đèn halogen
Vấn đề trên đã được khắc phục với sự ra đời của bóng đèn halogen, bóng Halogen có công suất và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường. Đây là loại đèn thế hệ mới có nhiều ưu điểm so với đèn thế hệ cũ như: Đèn halogen chứa khí halogen như iode hoặc brôm. Các chất khí này tạo ra một quá trình hoá học khép kín: Iode kết hợp với vonfram (hay Tungsten) bay hơi ở dạng khí thành iodur vonfram, hổn hợp khí này không bám vào vỏ thủy tinh như bóng đèn thường mà thay vào đó sự chuyển động đối lưu sẽ mang hổn hợp này trở về vùng khí nhiệt độ cao xung quanh tim đèn (ở nhiệt độ cao trên 1450 0C) thì nó sẽ tách thành 2 chất: vonfram bám trở lại tim đèn và các phần tử khí halogen được giải phóng trở về dạng khí. Quá trình tái tạo 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.
Bóng đèn halogen phải được chế tạo để hoạt động ở nhiệt độ cao hơn 250oC. Ở nhiệt độ này khí halogen mới bốc hơi. Người ta sử dụng phần lớn thủy tinh thạch anh để làm bóng vì loại vật liệu này chịu được nhiệt độ và áp suất rất cao (khoảng 5 đến 7 bar) cao hơn thủy tinh bình thường làm cho dây tóc đèn sáng hơn và tuổi thọ cao hơn bóng đèn thường. 
Thêm vào đó, một ưu điểm của bóng halogen là chỉ cần một tim đèn nhỏ hơn so với bóng thường. Điều này cho phép điều chỉnh tiêu diểm chính xác hơn so với bóng bình thường. 
 d.     Gương phản chiếu (chóa đèn):
Chức năng của gương phản chiếu là định hướng lại các tia sáng. Một gương phản chiếu tốt sẽ tạo ra sự phản xạ, đưa tia sáng đi rất xa từ phía đầu xe. 
Bình thường, gương phản chiếu có hình dạng parabol, bề mặt được được đánh bóng và sơn lên một lớp vật liệu phản xạ như bạc (hay nhôm). Để tạo ra sự chiếu sáng tốt, dây tóc đèn phải được đặt ở vị trí chính xác ngay tiêu điểm của gương nhằm tạo ra các tia sáng song song. Nếu tim đèn đặt ở các vị trí ngoài tiêu điểm sẽ làm tia sáng đi trệch hướng, có thể làm lóa mắt người điều khiển xe đối diện.
Đa số các loại xe đời mới thường sử dụng chóa đèn có hình chữ nhật, loại chóa đèn này bố trí gương phản chiếu theo phương ngang có tác dụng tăng vùng sáng theo chiều rộng và giảm vùng sáng phía trên gây lóa mắt người đi xe ngược chiều. 
Hình 2. 4: Chóa đèn hình chữ nhật
Cách bố trí tim đèn được chia làm 3 loại: loại tim đèn đặt trước tiêu cự, loại tim đèn đặt ngay tiêu cự và tim đèn đặt sau tiêu cự (Hình 1. 5). 
Hình 2. 5: Cách bố trí tim đèn
Đèn chiếu sáng hiện nay có 2 hệ là: Hệ Châu Âu và hệ Châu Mỹ. 
    Hệ Châu Âu:
Hình 2. 6: Đèn hệ Châu Âu
Dây tóc ánh sáng gần (đèn cốt) gồm có dạng thẳng được bố trí phía trước tiêu cự, hơi cao hơn trục quang học và song song 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 gần có công suất nhỏ hơn dây tóc ánh sáng xa khoảng 30-40%. Hiện nay miếng phản chiếu nhỏ bị cắt phần bên trái một góc 150, nên phía phải của đường được chiếu sáng rộng và xa hơn phía trái. 
Hình dạng đèn thuộc hệ Châu Âu thường có hình tròn, hình chữ nhật hoặc hình có 4 cạnh. Các đèn này thường có in số “2” trên kính. Đặt trưng 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.
     Hệ Châu Mỹ:
Hình 2. 7: Đèn hệ Châu Mỹ
Đối với hệ này thì hai dây tóc ánh sáng xa và gần có hình dạng giống nhau và bố trí ngay tại tiêu cự của chóa, dây tóc ánh sáng xa được đặt tại tiêu điểm của chóa, 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. 
Đèn kiểu Châu Mỹ luôn luôn có dạng hình tròn, đèn đuợc ché tạo theo kiểu bịt kín và kiểu đèn pha luôn có nét hài hòa về hình dạng bên ngoài. 
Hiện nay hệ Châu Mỹ còn sử dụng hệ chiếu sáng 4 đèn pha, hai đèn phía trong (chiếu xa) lắp bóng đèn một dây tóc công suất 37,5W ở vị trí trên tiêu cự của chóa, hai đèn phía ngoài lắp bóng đèn hai dây tóc, dây tóc chiếu sáng xa có công suất 35,7W nằm tại tiêu cự của chóa, dây tóc chiếu sáng gần 50W lắp ngoài tiêu cự của chóa. Như vậy khi bật ánh sáng xa thì 4 đèn sáng với công suất 150W, khi chiếu gần thì công suất là 100W. 
e.     Thấu kính đèn:
Thấu kính của đèn là một khối gồm nhiều hình lăng trụ có tác dụng uốn cong và phân chia tia sáng chiếu ra từ đèn theo đúng hướng mong muốn. Việc thiết kế thấu kính nhằm mục đích thỏa mãn cả hai vị trí chiếu sáng gần và xa. Yêu cầu của đèn pha chính là ánh sáng phát ra phải đi xuyên qua một khoảng cách xa trong khi đèn pha gần chỉ phát ra tia sáng ở mức độ thấp hơn và phát tán tia sáng ở gần phía trước đầu xe.         
Hình 2. 8: Cấu trúc đèn đầu loại cũ và mới
Vùng sáng phía trước đèn đầu được phân bố theo quy luật như hình vẽ sau:
Hình 2. 9:Đồ thị cường độ sáng trên mặt đường
Hiện nay, hình dạng chụp đèn trên các xe đời mới rất đa dạng, phong phú, mang tính thẩm mỹ và được cải tiến nhiều nhằm tăng cường độ sáng, khoảng cách chiếu sáng.
Hình 2. 10: Hình dạng đèn đầu trên các loại xe đời mới
2.1.4.    Một số sơ đồ mạch điều khiển hệ thống chiếu sáng
a.     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:  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:  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. 
b.     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:  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. 
c.     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:  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
d.     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 đờmi và hoạt động như sau:
Khi bật công tắc sang vị trí Tail thì cọc A2 sẽ được nối mass cho dòng từ:  accu  rơle đèn Taillight  cuộn rơle đèn sương mù cuộn dây  mass, làm tiếp điểm đóng lại cho dòng đi từ:  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. 
2.2.    HỆ THỐNG TÍN HIỆU
2.2.1.    Hệ thống còi và chuông nhạc
Còi và chuông nhạc được xếp vào hệ thống tín hiệu vì các tín hiệu âm thanh do còi và chuông nhạc phát ra nhằm mục đích chủ yếu là để đảm bảo an toàn giao thông và một vài mục đích khác. 
a.     Còi điện:
Hình 2. 16: Cấu tạo còi
1. Loa còi    2. Khung thép    3. Màng thép    4. Vỏ còi    5. Khung thép
6. Trụ đứng     7. Tấm thép lò xo    8. Lõi thép từ    9. Cuộn dây    10.  Ốc hãm
11. Ốc điều chỉnh    12. Ốc hãm    13.  Trụ điều khiển     14.  Cần tiếp điểm tĩnh
15.  Cần tiếp điểm động    16.  Tụ điện    17.  Trụ đứng của tiếp điểm
18.  Đầu bắt dây còi    19.  Núm còi        20.  Điện trở phụ
 Nguyên lý hoạt động:
Khi bật công tắc máy và nhấn còi:  Accu  cuộn dây tiếp điểm KK’  công tắc còi mass, cuộn dây từ hóa lõi thép, hút lõi thép kéo theo trục điều khiển màng rung làm tiếp điểm KK’ mở ra  dòng qua cuộn dây mất  màng rung đẩy lõi thép lên  KK’ đóng lại. Do đó, lại có dòng qua cuộn dây lõi thép đi xuống. Sự đóng mở của tiếp điểm làm trục màng rung dao động với tần số 250 – 400 Hz  màng rung tác động vào không khí, phát ra tiếng kêu. 
Tụ điện hoặc điện trở được mắc song song tiếp điểm KK’ để bảo vệ tiếp điểm khỏi bị cháy khi dòng điện trong cuộn dây bị ngắt (C = 0,14 – 0,17F). 
Rơle còi:
Trường hợp mắc nhiều còi thì dòng điện qua công tắc còi rất lớn (15 – 25A) nên dễ làm hỏng công tắc còi. Do đó rơle còi được sử dụng dùng để giảm dòng điện qua công tắc (khoảng 0,1A khi sử dụng rơle còi). 
Hình 2. 17: Rơ le còi
Khi nhấn nút còi:  Accu  nút còi  cuộn dây mass, từ hóa lõi thép hút tiếp điểm đóng lại:  Accu  cầu chì  khung từ  lõi thép  tiếp điểm  còi  mass, còi phát tiếng kêu. 
 b.     Chuông nhạc:
Khi ôtô chạy lùi các đèn báo lùi được bật tự động và kết hợp với chuông nhạc. 
Sơ đồ mạch điện:
Hình 2. 18: Sơ đồ hệ thống tín hiệu đèn và chuông nhạc.
Hình 2. 19: Sơ đồ mạch chuông nhạc.
Khi gài số lùi công tắc lùi đóng lại, có dòng nạp cho tụ theo 2 nhánh: 
Từ:  Accu  R1 C1 cực BE của transistor T2  R4 diode D mass, dòng điện phân cực thuận cho T2 dẫn, T1 khóa. Khi C1 được nạp đầy làm T2 khóa, T1 dẫn cho dòng:  Accu  chuông  T1  mass, làm chuông kêu, khi T1 dẫn thì C1 phóng nhanh qua T1  R4  âm tụ, làm T1 mở nhanh, T2 khoá nhanh, khi tụ T1 phóng xong thì nó lại được nạp, T2 dẫn, T1 khoá… 
2.2.2.    Hệ thống báo rẽ và báo nguy
a.     Công tắc đèn báo rẽ:
Công tắc đèn báo rẽ được bố trí trong công tắc tổ hợp nằm dưới tay lái, gạt công tắc này sang phải hoặc sang trái sẽ làm cho đèn báo rẽ phải hay trái. 
Hình 2. 20: Công tắc đèn báo rẽ
b.     Công tắc đèn báo nguy:
Khi bật công tắc đèn báo nguy nó sẽ làm cho tất cả các đèn báo rẽ đều nháy. 
Hình 2. 21: Vị trí công tắc đèn báo nguy
c.     Bộ tạo nháy:
Bộ tạo nháy làm cho các đèn báo rẽ nháy theo một tần số định trước. Bộ tạo nháy dùng cho cả đèn báo rẽ và báo nguy. Bộ tạo nháy có nhiều dạng: cơ điện, cơ bán dẫn hoặc bán dẫn tuần hoàn. 

    Bộ tạo nháy kiểu cơ - điện:
Bộ tạo nháy này bao gồm một tụ điện, các cuộn dây L1, L2 và các tiếp điểm. Dòng điện đến đèn báo rẽ chạy qua cuộn L1 và dòng điện qua tụ băng qua cuộn L2. 
Cuộn L1 và L2 được quấn sao cho khi tụ điện được nạp, hướng vào từ trường trong hai cuộn khử lẫn nhau và khi tụ điện đang phóng hướng của từ trường trong hai cuộn kết hợp lại. Các tiếp điểm được đóng bởi lực lò xo. Một điện trở mắc song song với các tiếp điểm để tránh phóng tia lửa giữa các tiếp điểm khi bộ tạo nháy hoạt động. 
Nguyên lý hoạt động:
Khi bật công tắc máy, dòng điện từ accu đến tiếp điểm và đến tụ điện qua cuộn L2 nạp cho tụ, tụ được nạp đầy. 
Hình 2. 22: Hoạt động của bộ nháy cơ - điện khi bật công tắc máy.
Khi công tắc báo rẽ bật sang phải hoặc sang trái, dòng điện từ accu đến tiếp điểm, qua cuộn L1 đến công tắc báo rẽ sau đó đến các đèn báo rẽ. Khi dòng điện dòng điện chạy qua cuộn L1, ngay thời điểm đó trên cuộn L1 sinh ra một từ trường làm tiếp điểm mở. 
Hình 2. 23: Hoạt động của bộ nháy cơ điện khi công tắc đèn báo rẽ bật.
Khi tiếp điểm mở, tụ điện bắt đầu phóng điện vào cuộn L2 vào L1, đến khi tụ phóng hết điện, từ trường sinh ra trên hai cuộn giữ tiếp điểm mở. Dòng điện phóng ra từ tụ điện và dòng điện từ accu (chạy qua điện trở) đến các bóng đèn báo rẽ, nhưng do dòng điện quá nhỏ đèn không sáng. 
Hình 2. 24: Tiếp điểm mở, tụ điện phóng
Khi tụ phóng hết điện, tiếp điểm lại đóng cho phép dòng điện tiếp tục chạy từ accu qua tiếp điểm đến cuộn L1 rồi đến các đèn báo rẽ làm chúng sáng. Cùng lúc đó dòng điện chạy qua cuộn L2 để nạp cho tụ. Do hướng dòng điện qua L1 và L2 ngược nhau, nên từ trường sinh ra trên hai cuộn khử lẫn nhau và giữ cho tiếp điểm đóng đến khi tụ nạp đầy. Vì vậy, đèn vẫn sáng. 
Khi tụ được nạp đầy, dòng điện ngưng chạy trong cuộn L2 và từ trường sinh ra trong L1 lại làm tiếp điểm tiếp tục mở, đèn tắt. 
Chu trình trên lạp lại liên tục làm các đèn báo rẽ nháy ở một tần số nhất định. 
Hình 2. 25: Tiếp điểm đóng (đèn báo rẽ sáng)

    Bộ tạo nháy kiểu cơ - bán dẫn:
Một rơle nhỏ để làm các đèn báo rẽ nháy và một mạch transitor để đóng ngắt rơle theo một tần số định trước được kết hợp thành bộ tạo nháy kiểu bán transitor. 
Hình 2. 26: Bộ tạo nháy kiểu cơ – bán dẫn
    Bộ tạo nháy kiểu bán dẫn:
Bộ tao nháy kiểu bán dẫn thường là một mạch dao động đa hài dùng 2 transisitor. 
Hoạt động: Trên hình 2. 27 trình bày hoạt động bộ tạo nháy. 
Khi gạt công tắc đèn báo rẽ gạt hoặc báo nguy, điện thế dương được cung cấp cho mạch, nhờ sự phóng nạp của các tụ điện, các transistor T1 và T2 sẽ lần lượt đóng mở theo chu kỳ. Khi T2 dẫn làm T3 dẫn theo cho phép dòng điện đi qua cuộn dây relay  hút tiếp điểm K đóng làm đèn sáng.
Nếu bất kỳ một bóng đèn báo rẽ nào bị cháy tải tác dụng lên bộ nháy giảm xuống dưới giá trị tiêu chuẩn làm cho thời gian phóng nạp tụ nhanh hơn bình thường. Vì vậy tần số nháy của đèn báo rẽ cũng như đèn trên tableau trở nên nhanh hơn báo cho tài xế biết một hay nhiều bóng đèn đã bị cháy. 
Hình 2. 27: Sơ đồ mạch điện đèn báo rẽ, báo nguy và bộ tạo nháy bán dẫn
d.     Một số mạch báo rẽ khác
    Mạch báo rẽ dùng IC 555:
Mạch định thời 555 có thể được dùng làm mạch tạo xung vuông theo cấu hình mạch cơ bản cho trong hình (2. 29). Trong mạch này ngõ vào kích khởi chân 2 (Trigger) được ngắn mạch với chân 6 (chân điện áp ngưỡng Theshold) và điện trở định thời R2 được nối giữa chân 6 với chân 7 (chân phóng điện Discharge). 
Để tìm hiểu hoạt động của mạch này, ta cần liên hệ với sơ đồ khối chức năng của 555 ở hình (2. 28). 
Ngay khi cung cấp điện lần đầu cho mạch này, điện áp trên tụ C bằng 0V nên mạch ở trạng thái ban đầu như sau: R = 0, S = 1, Q -bù của R-S Flipflop ở logic 0, transistor ngưng dẫn và ngõ ra chân 3 của IC 555 có mức điện áp cao. Tụ C bắt đầu nạp điện theo hàm mũ qua điện trở R1 qua diode D cho đến khi diện áp trên C tăng đến giá trị 2/3 VCC (lúc điện áp trên tụ C tăng quá 1/3 VCC, mạch so sánh dưới đổi trạng thái và ta có R = S = 0 nên R-S flipflop vẫn giữa nguyên trạng thái cũ và ngõ ra chân 3 cũng vậy). Ở thời điểm này mạch so sánh trên đổi trạng thái nên R = 1 (S = 0), R-S flipflop đổi trạng thái nghĩa là Q -bù ở logic 1 phân cực transistor dẫn bảo hoà và ngõ ra chân 3 chuyển trạng thái xuống mức điện áp thấp. Tụ C phóng điện qua R2 rồi qua chân 7 (chân Discharge) và transistor cho đến khi điện áp trên tụ giảm xuống còn 1/3 VCC. Ở thời điểm này ngõ ra mạch so sánh dưới chuyển trạng thái nên S = 1 (R = 0) làm cho Q-bù của R-S Flipflop chuyển trạng thái xuống logic 0, ngõ ra chân 3 chuyển trạng thái lên mức cao và transistor ngưng dẫn. Tụ C bắt đầu nạp điện trở lại cho đến 2/3 VCC qua R1. Quá trình sẽ tiếp tục như đã mô tả, tụ C liên tục nạp điện qua R1 và phóng điện qua R2 nên chân ngõ ra 3 có dạng sóng vuông. 
Hình 2. 28: Sơ đồ chức năng IC 555
Chú ý ở mạch trên thì R2 tương đối lớn so với R1, tần số hoạt động của mạch chủ yếu xác định bởi R2 và tụ C. Cho nên khi tính toán ta chọn tụ C cố định, sau đó dựa vào công thức:
T =T1 + T2
Trong đó:
    T     : Chu kỳ
    T1     : Thời gian nạp của tụ
T1 = (R1 + R2). C. ln2
    T2     : Thời gian xả của tụ
T2 = R2. C. ln2
Để thuận tiện hơn khi tính toán ta thay R2 bằng cách thay vào một biến trở, như thế tần số ở ngõ ra chân 3 sẽ thay đổi tuỳ theo giá trị đó lớn hay nhỏ. 
Hình 2. 29: Sơ đồ mạch chớp dùng IC
Sơ đồ mạch thực tế của bộ chớp dùng IC555 trên hình 2. 29, ta thấy mạch này khác so với sơ đồ nguyên lý tạo dao động của IC555 ở chỗ là chân tụ điện được nối mass qua bóng đèn. Cho nên bộ chớp hoạt động tuỳ thuộc vào vị trí của công tắc điều khiển. 
    Mạch báo rẽ kiểu vi mạch:
Hình 2. 30: Sơ đồ bộ chớp của TOYOTA
Khi bật công tắt rẽ (signal), chân L được nối mass, có dòng nạp qua tụ như sau:  accu W C  R1  R2  D3  L  đèn  mass, dòng này phân cực thuận cho T1 làm T1 dẫn, T2 khóa. Khi tụ đã được nạp no, lúc này dòng qua R1, R2 mất. T1, T2 dẫn. Cho dòng lớn qua cuộn dây W làm mặt vít K đóng lại, đèn sáng lên đồng thời T2 mở và tụ C bắt đầu phóng từ dương tụ T2  mass  âm tụ làm T1 đóng, T2 mở nhanh. Khi tụ C phóng xong, dòng bắt đầu nạp lại, T1 dẩn T2 khóa, vít mở, đèn tắt (tần số chớp của đèn 120 lần/phút). 
Công dụng linh kiện:
    D1    : Dập xung sức điện độn tự cảm của cuộn dây W, bảo vệ T2
    D2    : Dập xung âm
    D3    : Ngăn dòng ngược
    D4    : Giảm dòng rò
    Mạch tín hiệu kiểu điện từ:
Khi bật công tắc rẽ (rẽ sang trái hoặc phải, có dòng từ:  accu SW dây điện trở Rf  K W L đèn  mass. Lúc này dòng qua bóng đèn phải qua dây điện trở và điện trở phụ nên đèn không sáng, nhưng nó làm dây điện trở nóng lên, chùng ra, làm mặt vít k đóng lại cho dòng lớn qua đèn, làm đèn sáng lên. Lúc này dây điện trở và điện trở phụ bị ngắn mạch nên nó nguội đi co lại, mặt vít K mở, đèn tắt. Tần số đóng ngắt này được giới hạn trong khoảng 60-120 lần / phút. 
Hình 2. 31: Sơ đồ rơle báo rẽ kiểu điện từ
2.2.3.    Một số sơ đồ hệ thống tín hiệu trên xe TOYOTA
Hình 2. 32: Sơ đồ hệ thống tín hiệu trên xe TOYOTA COROLLA
Hình 2.33: Sơ đồ hệ thống tín hiệu trên xe TOYOTA HIACE
Hình 2. 34: Công tắc báo nguy - TOYOTA
2.2.4.    Hệ thống đèn phanh, đèn kích thước:
a.     Hệ thống đèn phanh:
 Đèn này được bố trí sau xe và có độ sáng cao để ban ngày có thể nhìn rõ. Mỗi ôtô phải có hai đèn phanh và tự động bật bằng công tắc đặc biệt khi người lái xe đạp bàn đạp phanh. Màu qui định của đèn phanh là màu đỏ. Công tắc đèn phanh tùy thuộc vào phương pháp dẫn động phanh (phanh cơ khí, khí nén hay dầu) mà có kết cấu kiểu cơ khí hay kiểu màng hơi. 
Hình 2. 35: Sơ đồ đèn phanh.
b.     Hệ thống đèn kích thước:
Đèn kích thước được lắp sau xe, trước xe, bên hông xe, trên nắp cabin để chỉ báo chiều rộng, chiều dài và chiều cao xe. Các đèn kích thước thường dùng kính khuyếch tán màu đỏ có công suất mỗi bóng là 10W. 
2.2.5.    Hệ thống báo sự cố hệ thống đèn tín hiệu
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 01: 
Hình 2.36: 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 OPAMPL được đưa vào ngõ vào của cổng logic OR.
Ta có bảng chân trị của cổng logic OR
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 trình bày sơ đồ đấu dây của bộ lamp failure trên xe Toyota.
Hình 2.37: 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 3 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. 
Hình 2.38: Sơ đồ nguyên lý của mạch báo đứt bóng dùng công tắc lưỡi gà


 

Tin tức nổi bật

Sản phẩm hot nhất

Bạn đang xem: HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TRÊN XE Ô TÔ
Bài trước Bài sau
VIẾT BÌNH LUẬN CỦA BẠN

Địa chỉ email của bạn sẽ được bảo mật. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

popup

Số lượng:

Tổng tiền:

hotline

Hotline

hotline

Hỗ trợ

zalo

Zalo

zalo

Đại lý

hotline

Hotline

hotline

Hỗ trợ

zalo

Zalo

zalo

Đại lý