CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1. Lý do chọn đề tài Theo các số liệu thống kê ngày nay, mặc dù công nghệ chiếu sáng trên xe hơi đã phát triển rất nhiều, và hầu hết các tuyến đường đều đã được trang bị đèn đường chiếu sáng, tăng độ an toàn cho xe lưu thông vào ban đêm chỉ bằng 1/5 mật độ xe lưu thông ban ngày, chính vì những đòi hỏi phải tăng tính an toàn cho người điều khiển xe vào ban đêm mà công nghệ chiếu sáng trên xe đã rất được quan tâm và chú trọng nghiên cứu, phát triển. Ai cũng thấy được tầm quan trọng của đèn chiếu sáng trên xe hơi khi vận hành trong bóng tối. Ra đời đồng thời với xe hơi, đèn pha đã trải qua 120 năm lịch sử từ những chiếc khổng lồ cổ lỗ tới Bi-Xenon hay LED ngày nay.
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 ô tô được tiếp cận công nghệ mới này còn rất hạn chế, chủ yếu qua Internet và qua các tạp chí ôtô. Mục tiêu nghiên cứu - Nghiên cứu các công nghệ tiên tiến liên quan đến hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng. - Thiết kế và chế tạo hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng trên xe ô tô. Giới hạn, phạm vi nghiên cứu - Nghiên cứu các phương pháp thu thập và xử lý dữ liệu hình ảnh.
- Nghiên cứu các thuật toán điều khiển hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng. - Thiết kế và chế tạo phần cứng và phần mềm cho hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng. Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu tài liệu: Tham khảo các tài liệu khoa học, báo cáo kỹ thuật, bằng sáng chế liên quan đến hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng. - Nghiên cứu thực nghiệm: Thu thập dữ liệu hình ảnh, thiết kế và chế tạo hệ thống đèn chiếu sáng thích ứng, thử nghiệm và đánh giá hiệu quả hoạt động của hệ thống.
Phương pháp thực nghiệm - Tham khảo nhiều nguồn tài liệu từ mạng internet và sách liên quan đến đề tài và phần mềm lập trình - Triển khai lập trình trên phần mềm Arduino và Pycharm 1 - Nghiên cứu, chế tạo mô hình thực nghiệm 2 CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 2. Khái quát về lịch sử ra đời của đèn chiếu sáng Lĩnh vực giao thông mà đặc biệt là giao thông đường bộ cũng như cách mà chúng ta di chuyển từ điểm A sang điểm B đã thay đổi rất nhiều từ khi chiếc xe ô tô đầu tiên ra đời. Cùng với những sự phát triển nhanh chóng và vượt bậc của công nghệ, câu trả lời cho câu hỏi: “làm thế nào để có thể nhìn được đường khi đi vào buổi tối?” đã có nhiều, rất nhiều thay đổi và cải tiến từ những ngày chiếc xe đầu tiên ra đời cho tới nay. Chỉ với thao tác đơn giản: nhấn một nút hay xoay một cái núm, một cái công tắc, việc di chuyển trong điều kiện thời tiết thiếu ánh sang hay đi trong ban đêm, hay đảm bảo cho việc an toàn trong quan sát không thể thiếu được sự có mặt của đèn pha.
Từ nguồn gốc khiêm tốn của mình, đèn pha đã thay đổi từ vai trò là những thiết bị trang trí, thiết bị phụ trên xe vào những năm 1900 cho tới khi trở thành một phần không thể thiếu trong thị trường giao thông ngày nay cũng như những chuyến đi. Bắt đầu từ những chiếc đèn thuở sơ khai có cấu tạo khổng lồ đến những chiếc Bilux (hai bóng) hình parabol của thập niên 1950-1960, đèn pha đã cải thiện đến 85% hiệu quả chiếu sáng. Sau đó là sự xuất hiện của đèn cốt (low-beam) chiếu sáng trong khoảng 100m và đèn Bi-Xenon với khoảng cách quan sát an toàn 180m hiện nay. Lịch sử đèn pha bắt đầu cùng thời với xe hơi khi Gottlieb Daimler và Karl Benz giới thiệu chiếc xe hơi đầu tiên năm 1886.
Qua từng giai đoạn, do yêu cầu đòi hỏi khác nhau của thực tế khi lái xe vào ban đêm, trong thời tiết xấu, các đèn pha liên tục được cải tiến và phát triển với nhiều loại khác nhau, hiểu được điều đó đã cho ta tin tưởng phần nào về những bước tiến công nghệ mới có thể xuất hiện trong tương lai 2. Sự ra đời của các loại đèn pha trên ô tô 2. Đèn đầu Trước năm 1900, khi chưa có ô tô hiện đại, xe ngựa được coi là phương tiện giao thông phổ biến nhất. Lúc này, việc đi lại chỉ dựa vào khả năng xác định của bản thân.
Công việc khá khó khăn, nhất là trong điều kiện thiếu sáng vào ban đêm, những người đánh xe không thể xác định rõ ràng xe phía trước. Để cải thiện vấn đề này, người ta đã dùng việc đốt nến bên trong xe như một công cụ báo hiệu cho người đối diện. Tuy nhiên, xe ngựa hay gập ghềnh khiến ánh sáng của nến thường không ổn định, khó đi đường dài. Xã hội phát triển kéo theo sự nâng cấp của các phương tiện, người ta bắt 3 đầu sử dụng đèn dầu thay cho nến.1: Đèn đầu oto đời đầu Do đèn dầu cũng không đảm bảo đủ ánh sáng nên mọi người cũng không lái xe vào ban đêm nhiều vì không thể nhìn thấy những gì trước mặt.
Cùng với sự phát triển của xã hội, các phương tiện giao thông được nâng cấp và gia tăng nên nhu cầu về ánh sáng ngày càng khắt khe và họ đã thay thế đèn dầu bằng đèn khí axetylen. Đèn khí Axetylen Đèn khí axetylen được sử dụng phổ biến từ năm 1900 cho đến năm 1910. Những chiếc đèn này được sản xuất với mục đích đầu tiên là dùng cho ngành khai mỏ, sau đó hãng Carbide đã dùng cách là đốt khí axetilen tạo ra khi cho nước tác dụng với canxi cacbua 4 Hình 2.2: Đèn đầu oto dạng khí Axetylen Phần phía dưới đèn chứa canxi carbua (CaC2: hay còn biết đến với cái tên đất đèn) phần phía trên của đèn đựng nước. Nước từ phần phía trên sẽ nhỏ từ từ vào phần chứa CaC2 phía dưới tạo ra khí acetylence (C2H2).
Khí này cháy tạo ra ngọn lửa ánh sáng màu vàng. Những chiếc đèn được gọi là đèn pha đầu tiên này cần phải lau chùi thường xuyên vì nó tạo ra muội và cả chất độc. Đèn này được gắn trên xe ô tô bằng cách làm cái đèn như đèn lồng, hay như cái đèn dầu ở Việt Nam mình hay dùng, sau đó đặt một tấm gương ở phía sau đề phản chiếu ánh sáng ra phía trước, tuy nhiên những tia sáng không hội tụ. Với khoảng chiếu sáng nhỏ và không có vỏ bảo vệ, những cơn gió mạnh dễ dàng làm tắt chiếc đèn pha này.
Ở điều kiện thời tiết lạnh giá thì nước bị đóng bang, không thể tạo ra khí axetilen để đốt cháy. Mãi tới năm 1912, đèn axetilen mới được sử dụng nhiều bởi các nhà sản xuất ô 5 tô. Ưu điểm: - Ánh sáng mạnh: Đèn khí axetilen tạo ra ánh sáng mạnh hơn nhiều sovới đèn dầu hoặc đèn pin, giúp người lái xe nhìn rõ hơn vào ban đêm và trong điều kiện thời tiết xấu. - Độ tin cậy: Đèn khí axetilen hoạt động độc lập với hệ thống điện của xe, do đó chúng vẫn có thể hoạt động ngay cả khi hệ thống điện bị hỏng.
- Chi phí thấp: Đèn khí axetilen tương đối rẻ để mua và vận hành. - Dễ sử dụng: Đèn khí axetilen tương đối dễ sử dụng và bảo trì. Nhược điểm: - Nguy hiểm: Khí axetilen là một khí dễ cháy nổ, do đó cần phải xử lý cẩn thận khi sử dụng đèn khí axetilen. - Khó điều chỉnh: Khó điều chỉnh độ sáng của đèn khí axetilen.
- Tạo ra muội: Đèn khí axetilen tạo ra muội đen, có thể bám vào đèn pha và làm giảm khả năng chiếu sáng. - Mùi khó chịu: Khí axetilen có mùi khó chịu. - Cồng kềnh: Đèn khí axetilen cồng kềnh và nặng nề hơn so với các loại đèn pha hiện đại. Đèn pha sử dụng điện Mặc dù đèn điện là một hướng đi đúng trong việc chiếu sang cho xe ô tô, thế nhưng những chiếc đèn pha sử dụng điện đầu tiên lại tiêu tốn quá nhiều năng lượng, điều này làm cho những nhà sản xuất không muốn đầu tư vào nó.
Chiếc đèn pha sử dụng điện đầu tiên được ra mắt công chúng vào năm 1898 bởi Electric Vehicle Company, nhưng cũng phải tới năm 1904, khi mà Pockley Automobile Electric Lighting Syndicate có ý tưởng những chiếc đèn sử dụng điện từ ắc quy 8V. Năm 1912, Cadillac giới thiệu Hệ thống đánh lửa và chiếu sang điện Delco của họ và mở ra con đường cho hệ thống điện trên xe ô tô mà sự phát triển thì như chúng ta đã thấy như ngày hôm nay 6 Hình 2.3: Đèn đầu oto sử dụng điện đầu tiên trên thế giới Tuy nhiên nó lại gặp vấn đề lớn ở đây đó chính là sáng chế ra một máy phát điện có thể tạo ra đủ dòng điện có thể cung cấp cho bóng đèn là không hề phải đơn giản và bóng đèn không thể sử dụng trong thời gian dài. Những chiếc đèn hậu đầu tiên, được lắp vào một cụm với đèn dừng và đèn xy nhan, được giới thiệu vào năm 1918. So sánh với những hệ thống được sử dụng ngày nay, chỉ cần sử dụng một cần nhỏ đặt cạnh vô lăng là đã có thể điều khiển được những bóng đèn hậu.
Sau sự ra đời này không lâu, đèn hậu đã trở thành tiêu chuẩn trên hầu hết ô tô. So với đèn pha sử dụng nhiên liệu như đèn khí axetilen, đèn pha sử dụng điện trên xe ô tô ngày nay có nhiều ưu điểm vượt trội, tuy nhiên cũng đi kèm với một số nhược điểm nhất định. Ưu điểm: - An toàn: Đèn pha sử dụng điện an toàn hơn nhiều so với đèn pha sử dụng nhiên liệu vì chúng không có nguy cơ cháy nổ. - Dễ điều chỉnh: Dễ dàng điều chỉnh độ sáng và hướng chiếu sáng của đèn pha bằng công tắc và núm xoay trên bảng điều khiển.
- Sạch sẽ: Đèn pha sử dụng điện không tạo ra muội đen hay mùi khó chịu như đèn pha sử dụng nhiên liệu. - Tiện lợi: Đèn pha sử dụng điện được cung cấp năng lượng từ hệ thống điện của xe, 7 do đó không cần phải nạp nhiên liệu hay thay thế bình gas. - Tuổi thọ cao: Đèn pha sử dụng điện có tuổi thọ cao hơn nhiều so với đèn pha sử dụng nhiên liệu.