Устройство управления дневными ходовыми огнями автомобиля

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Учреждение образования

«Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники»

Институт информационных технологий

Отчёт

по преддипломной практике

Место прохождения практики: УП «Атава», г. Минск

Сроки прохождения практики: с 27.01.2016 по 16.03.2016

Студент группы 283122

С.И. Артюх

Руководитель:

А.А. Сакович

Минск 2016



Содержание

Введение

1. Обзор литературных источников по теме ДП

2. Анализ существующих технических решений

2.1 Автомат управления ДХО

2.2 Автомат управления ходовыми огнями для Лада 2107 на PIC12F629

2.3 Моделирование общей схемы управления ДХО, принцип установки устройства в автомобиле

2.4 Некоторые из основных видов ДХО

2.4.1 Sho-me DRL 501 (производитель Республика Корея)

2.4.2 EGO Light DRL-160P24 (производитель Россия - Китай)

2.4.3 EGO Light DRL-100P18 (производитель Россия - Китай)

3. Описание принципа работы устройства: разработка схемы электрической структурной; определение основных недостатков существующих решений и обоснование необходимости усовершенствования разработки

Заключение

Литература



Введение

В повседневной жизни большинство людей постоянно используют автомобили в качестве средства передвижения. В связи с этим производители и конструкторы автомобилей по всему миру с каждым годом выпускают огромное количество разнообразных приспособлений, как для повышения комфорта, так и для повышения безопасности водителей и пассажиров. Одно из таких устройств - это устройство управления дневными ходовыми огнями.

Обязательное наличие функционально независимых ходовых огней было изначально введено в Скандинавских странах. Экспортирующие в эти страны автопроизводители оснащали новой системой как экспортируемые модели, так и модели доступные для продажи в других странах. На протяжении десятилетий вся Европа принимала и обсуждала обязательность применения дневных ходовых огней.

В Скандинавских странах некоторые автомобили оснащались отдельными излучателями (фарами) с лампой накаливания (обычно мощностью 6--21 Вт). Этот вариант очень близкий к североамериканскому и не даёт преимуществ в плане расхода топлива.

В последние годы в качестве дневных ходовых огней стали использовать мощные светоизлучающие диоды белого цвета свечения. Использование светодиодных излучателей имеет преимущества в плане экономии топлива и удобства размещения на автомобиле, а также даёт широкие возможности их использования как элементов дизайна. Обычно, при включении головного света, такие излучатели продолжают светиться на пониженной яркости. ходовой транспортный лада

ГОСТ Р 41.48-2004 чётко определяет режим работы дневных ходовых огней: «В случае их установки дневные ходовые огни должны включаться автоматически, когда приведён в положение «включено» орган управления запуском/остановом двигателя. Должна быть обеспечена возможность приведения в действие и отключения функционирования автоматического включения дневных ходовых огней без помощи инструмента. Дневные ходовые огни должны выключаться автоматически, когда включаются головные фары, за исключением тех случаев, когда головные фары включаются на короткий промежуток времени для сигнализации участникам движения». Согласно этому же ГОСТу (ГОСТ Р 41.48-2004 п.5.12), функциональная схема должна быть такой, чтобы все фары головного света включались только одновременно с габаритными огнями, за исключением случаев сигнализации фарами. Соответственно, только отключение ДХО при включении габаритных огней полностью соответствует ГОСТ функционально и, также, обеспечивает возможность использования габаритных огней при стоянке в темное время суток, когда использование ДХО запрещено ПДД.

Автопроизводители добавляют и дополнительные сервисные функции, такие как: выключение дневных ходовых огней при активации стояночного тормоза, при движении задним ходом, а также при постановке селектора автоматической коробки переключения передач в положение Parking. Также блокируется включение дневных ходовых огней в момент запуска двигателя (при работе стартёра). Все эти варианты не соответствуют ГОСТ, т.к. при этом орган управления запуском/остановом двигателя (ключ зажигания) находится во включенном положении.

Во многих странах мира использование внешних световых приборов является обязательным в дневное время. Однако, движение легкового автомобиля с включенными фарами заметно повышает расход топлива, примерно до 0,5 - 0,7 л на 100 км пройденного пути. Таким образом, в условиях высоких цен на топливо целесообразно применять более экономичное устройство. Поэтому автолюбители все чаще отказываются от применения ближнего света фар в пользу дневных ходовых огней, которые являются более удобными и экономичными в использовании, а также (благодаря красивому внешнему виду) несут в себе эстетическую функцию, становясь немаловажным элементом дизайна. Разрабатываемое устройство самостоятельно управляет включением и выключением ходовых огней, а также позволяет водителю использовать простой интерфейс для переключения световых режимов.

Целью дипломного проекта является разработка схемы устройства управления дневными ходовыми огнями автомобиля, и тщательный выбор элементной базы, позволяющей на равных конкурировать с существующими аналогами. Задачи проекта заключаются в том чтобы создать устройство простое в изготовлении, доступное для потребителей и приносящее прибыль производителям.



1. Обзор литературных источников по теме дипломного проекта

Дневные ходовые огни (ДХО) -- это свет, направленный вперед и используемый для обеспечения лучшей видимости транспортного средства при его движении в дневное время. Дневные ходовые огни призваны не освещать дорожное пространство перед автомобилем, на который они установлены, а повысить его видимость для других участников движения в светлое время суток. Во многих странах наличие дневных ходовых огней в автомобиле является обязательным, но положения о дневных ходовых огнях по всему миру различны.

Основными современными типами ходовых огней являются:

1) фары ближнего света, включаемые когда автомобиль заведён;

2) фары дальнего света на пониженном напряжении (для снижения интенсивности света);

3) отдельные передние излучатели с определенными схемой распределения пучка и интенсивностью света;

4) постоянная работа передних сигналов поворота.

По сравнению с другими способами получения дневного ходового света, отдельные ходовые огни более безопасны и имеют меньший расход энергии, меньшие блики, маскировку мотоцикла, также отсутствуют другие потенциальные недостатки.

Фары ближнего света имеются на всех автомобилях и в некоторых странах Европы являются основными дневными ходовыми огнями. Использование фар ближнего света в качестве дневных ходовых огней также называют «моментальными огнями», так как у многих автомобилей их включение связано с включением зажигания.Многие автопроизводители используют фары ближнего света на пониженном напряжении, первоначально использовавшиеся по правилам Германии как парковочные фонари.

Приглушённый дальний свет удовлетворяет требованиям дневных ходовых огней, имея разницу между нормальным дальним и ближним светом. Этот вариант широко используется после введения 1 декабря 1989 года в Канаде обязательного оснащения автомобилей дневными ходовыми огнями.

Обязательное наличие функционально независимых ходовых огней было введено в Скандинавских странах. Экспортирующие в эти страны автопроизводители оснащали новой системой, как экспортируемые модели, так и модели доступные для продажи в других странах. В последние годы в качестве дневных ходовых огней стали использовать мощные светоизлучающие диоды белого цвета свечения. Использование светодиодных излучателей имеет преимущества в плане экономии топлива и удобства размещения на автомобиле, а также даёт широкие возможности их использования как элементов дизайна. Обычно, при включении головного света, такие излучатели продолжают светиться на пониженной яркости.

На сегодняшний день существуют два типа дневных ходовых огней: ламповые и светодиодные. Несмотря на приличную разницу в цене, установка светодиодной системы оправдывается неоспоримыми преимуществами: дизайн, низкое энергопотребление, повышенный срок службы, яркость. Светодиодная система не ослепляет встречный и попутный транспорт, и самое главное, светодиоды практически не требуют дополнительного обслуживания в течение всего срока эксплуатации.

По сравнению с использованием ближнего света дневные ходовые огни имеют значительные преимущества:

1) повышение уровня безопасности. Автомобиль, оснащенный дневными ходовыми огнями, лучше распознается на дороге по сравнению с включенным ближним светом, который освещает дорогу и менее заметен водителям встречного транспорта. Так же ходовые огни не имеют потока или "пучка" света. Поэтому других участников движения ослепить ходовыми огнями невозможно. Это, по сообщениям из разных источников, снижает показатели аварийности на 10-25%;

2) снижение расхода топлива (приблизительно на 0,5-1л). Это возможно благодаря тому, что в дневных ходовых огнях используются светодиоды с минимальным энергопотреблением. Кроме этого, при включении дневных ходовых огней не подсвечивается панель приборов (как в случае с ближним светом). Также сокращение расхода топлива при использовании дневных ходовых огней значительно уменьшает количество выхлопных газов;

3) увеличение срока службы системы освещения автомобиля. При постоянном использовании ближнего света владельцу автомобиля приходится значительно чаще менять лампы. В дневных ходовых огнях установлены светодиоды с повышенным сроком эксплуатации (до 10 000 часов), их энергопотребление в 5-10раз меньше ламп и они не нуждаются в дополнительном обслуживании;

4) автоматическое включение и выключение. Используя ближний свет днем, вы можете забыть его выключить. В дневных ходовых огнях предусмотрено автоматическое включения и выключение (в том числе, и при включении фар, что соответствует правилам дорожного движения), т.е. они включаются при повороте замка зажигания и выключаются соответственно при заглушении автомобиля.

Недостатками дневных ходовых огней являются необходимость их установки и относительно высокая стоимость.

Разрабатываемое устройство предназначено для управления работой имеющихся или дополнительно установленных противотуманных фар белого света.

Оно выполняет следующие функции:

1) плавно включает лампы ДХО при запуске и выключает их при остановке двигателя автомобиля;

2) отключает лампы ДХО при включении фар (габаритных огней);

3) автоматически определяет режим включения ламп ДХО по напряжению аккумуляторной батареи и по частоте вращения коленчатого вала двигателя;

4) предоставляет пользователю возможность выбора одного из четырёх вариантов яркости свечения ламп ДХО.

Планируемые технические характеристики:

1) частота RC-генератора 4 МГц;

2) питание 9-20 В;

3) ток 200-400 мА;

4) частота среза фильтра 280 Гц;

5) частота поступления импульсов 16 Гц.

Для того чтобы обосновать конструктивное решение проектируемого устройства, а также его технические характеристики рассмотрим существующие аналоги.



2. Анализ существующих технических решений

2.1 Автомат управления ДХО

Рисунок 1 - Автомат управления ДХО

Предлагаемое устройство предназначено для автоматического управления работой установленных на автомобиле дневных ходовых огней (ДХО). Оно функционирует в соответствии с техническими требованиями к ДХО, предусмотренными ГОСТ Р-41.48-2004, и выполняет следующие функции:

1 Включает ДХО при запуске и выключает их при остановке двигателя автомобиля.

2 Выключает ДХО при включении габаритных огней (ближнего света фар).

3 Предоставляет водителю автомобиля возможность устанавливать длительность задержки включения ДХО после пуска двигателя.

4 Обеспечивает водителю возможность контролировать функционирование ДХО из салона автомобиля с помощью светодиодного индикатора.



2.2 Автомат управления ходовыми огнями для Лада 2107 на PIC12F629

Устройство предназначено для автоматического включения и отключения дневных ходовых огней (ДХО) при начале движения и остановке. Собрано на простом и дешевом микроконтроллере PIC12F629. Имеет звуковую сигнализацю и другие мелочи.

Рисунок 2 - Автомат управления ДХО

Алгоритм работы устройства:

1 Подача питания 12в.

2 При вкл зажигания после прохождения 6 импульсов с датчика скорости вкл ДХО.

3 При вкл габаритов все переходит в штатный режим.

4 При выкл габаритов переходим п.2.

5 При остановке (например в пробке) ДХО выключится через 3 мин при начале движения п.2.

6 При остановке и выключении зажигания, ДХО горит ещё 20 секунд и выключается (вежливая подсветка).

Режим работы устройства:

1 Когда выключено зажигание, светодиод HL1 моргает с частотой 1раз в секунду (1Hz), сигнализируя о том, что устройство находится в дежурном режиме (режим ожидания).

2 При включении зажигания светодиод HL1 начинает светится постоянно, микроконтроллер ждёт прихода импульсов с датчика скорости,и при начале движения автомобиля, через 1 секунду автоматически зажигаются ДХО и горят всё время движения до остановки.

3 Во время остановки, включается режим выдержки времени выключения ДХО (3 минуты), об этом сигнализирует встроенный Бипер (2 коротких звуковых сигнала - это при включёном зажигание и остановки автомобиля), если в это время выключить замок зажигания (например при длительной стоянке), прозвучат 4 коротких звуковых сигнала, сигнализируя о том, что включился режим выдержки времени включения ДХО 20 секунд и затем они выключатся (режим вежливой подсветки), устройство переходит в дежурный режим.

4 При включении Габаритных огней, устройство автоматически переходит в режим ожидания, ДХО выключаются (правила ПДД), всё работает в штатном режиме.

5 Режим вежливой подсветки можно включить так: включить зажигание, при этом прозвучат 2 коротких сигнала и сразу его выключить, (прозвучат 4 звуковых сигнала) при этом устройство автоматически перейдёт в режим вежливой подсветки. Если требуется выключить ДХО не дожидаясь выдержки времени, следует включить и тут же выключить Габаритные огни.

6 Светодиод HL2 сигнализирует о состоянии ДХО (Светится - ДХО работают, выключен - ДХО не работают).



2.3 Моделирование общей схемы управления ДХО, принцип установки устройства в автомобиле

Устройство предназначено для автоматического включения ближнего света при начале движения автомобиля и регулировки напряжения на лампах ближнего света в зависимости от режима движения. Как известно в новых правилах ПДД в России и в Украине, да и не только там, теперь обязательно должны быть включен ближний свет фар, но часто забывают многие нажать накнопочку, особенно это касается отечественного автопрома, на новых моделях эта функция уже идет с завода.

Алгоритм работы:

В начале движения, при достижении автомобилем скорости 6 км/ч устройство плавно включает лампы ближнего света до 75% от напряжения бортовой сети и удерживает это значение до скорости 69 км/ч.

– В диапазоне от 70 км/ч до 94 км/ч устанавливается 85% от напряжения бортовой сети;

– В диапазоне от 95 км/ч и выше устанавливается 95% от напряжения бортовой сети;

– После остановки автомобиля на время более 22 секунд напряжение снижается до 30%;

– При возобновлении движения напряжение снова устанавливается в соответствии с вышеописанным алгоритмом;

– При включении водителем ближнего света штатным выключателем напряжение устанавливается на 100%;

– После выключения зажигания лампы горят ещё несколько секунд, а затем гаснут.

Все изменения напряжения на лампах в том числе и включение света штатным выключателем, кроме выключения, осуществляются плавно с шагом по 5% за каждые 1/20 либо 1/10 секунды, в зависимости от режима работы. Выключение ламп происходит моментально. 

Рисунок 3 - Схема управления ДХО

Установка устройства в автомобиле:

– Контакт 1 (SPD - вход) подключается к выходному контакту датчика скорости с разрешением 6 импульсов на метр;

– Контакт 2 (ON - вход) подключается к проводу штатной проводки подающему +12 вольт на лампы ближнего света, который необходимо заранее отключить от ламп.

– Контакт 3 (GND - вход) земля;

– Контакт 4 (IGN - вход) +12 вольт, которые появляются при включении зажигания и пропадают при выключении;

– Под капотом можно взять прямо с датчика скорости;

– Контакт 5 (BAT - силовой вход) +12 вольт с АКБ. Подключать к АКБ через предохранитель 15 ампер;

– Контакт 6 (OUT - силовой выход) +12 вольт. ШИМ-управление на лампы ближнего света;

Подключается к лампам вместо отключенного от них штатного провода, заведенного на контакт 2 (ON).



2.4 Некоторые из основных видов ДХО

2.4.1 Sho-me DRL 501 (производитель Республика Корея)

Ходовые огни Sho-me DRL-501 (рисунок 4) отличаются выполнением в ультратонком современном дизайне, что позволяет установить их практически на любую модель автомобиля.

Рисунок 4 - Sho-me DRL 501

Рисунок 5 - Габаритные размеры ДХО Sho-me DRL 501



Рисунок 6 - Расположение дневных ходовых огней

Особенностями являются:

- автоматическое включение дневных ходовых огней при запуске двигателя;

- дневные ходовые огни значительно улучшают распознавание автомобиля другими участниками дорожного движения;

- энергопотребление светодиодных ходовых огней в несколько раз ниже по сравнению с лампами накаливания;

- использование дневных ходовых огней позволит продлить срок эксплуатации системы освещения, если в фарах автомобиля используются лампы накаливания;

- использование дневных ходовых огней позволяет снизить расход топлива, так как при включении ближнего света фар автоматически начинают работать габариты и подсветка номерного знака автомобиля, что создает дополнительную нагрузку на генератор и повышает расход топлива;

- светодиоды излучают мощный поток яркого света;

- полное соответствие европейским стандартам;

- благодаря ультратонкому дизайну фары легко устанавливаются даже в самые узкие бамперы;

- удобная система крепежа.

Важным параметром ДХО является цветовая температура:

Цветовая температура (спектрофотометрическая или колориметрическая температура, обозначается Тс и измеряется в кельвинах) -характеристика хода интенсивности излучения источника света как функции длины волны в оптическом диапазоне.

Согласно формуле Планка, цветовая температура определяется как температура абсолютно чёрного тела, при которой оно испускает излучение того же цветового тона, что и рассматриваемое излучение. Характеризует относительный вклад излучения данного цвета в излучение источника, видимый цвет источника. Применяется в колориметрии, астрофизике (при изучении распределения энергии в спектрах звёзд). Измеряется в кельвинах и миредах.

Технические характеристики:

1) рабочее напряжение 10-16 В;

2) рабочая температура -50-...+50 °С;

3) габаритные размеры 182.7 х 45 х 20.2 мм;

4) цветовая температура 5000 К; (4500--5000 К -- ксеноновая дуговая лампа, электрическая дуга)

5) влагозащищенность IP 65.

Стоимость данного устройства составляет 3150 рос. руб.

2.4.2 EGO Light DRL-160P24 (производитель Россия - Китай)

Это одна из современных моделей ходовых огней, которая выполнена в компактном корпусе, имеет хорошие технические характеристики и отличается высокой яркостью света. Корпус выполнен из прочного поликарбоната и пластика, имеет защиту от влаги и оснащен системой вентиляции. Данное устройство изображено на рисунке 6. 

Рисунок 7 - EGO Light DRL-160P24

Рисунок 8 - Схема подключения и габаритные размеры ДХО EGO Light DRL-160P24

Основные технические характеристики:

1) рабочее напряжение 12 В;

2) диапазон рабочих температур -30°...+50°C;

3) габаритные размеры 160х25х40 мм;

4) светодиоды: 5000К, 24 шт.

Ориентировочная стоимость оборудования составляет 2235 рос. руб.

2.4.3 EGO Light DRL-100P18 (производитель Россия - Китай)

Фары дневного света EGOLight DRL-100P18 (рисунок 7) выполнены из высокопрочного поликарбоната и пластикового корпуса с системой вентиляции и охлаждения. В состав комплекта входит: 2 фары по 18 светодиодов в каждой с силой света 400 кд и потребляемой мощностью 5 Вт, универсальные крепления, проводка и набор крепежных элементов.



Рисунок 9 - EGO Light DRL-100P18

Технические характеристики данного устройства:

1) рабочее напряжение 12В или 24В;

2) диапазон рабочих температур -30°C...+50°C;

3) габаритные размеры 104х25х36 мм;

4) светодиоды 5000 К, 18 шт.

5) потребляемая мощность: 5/6 Вт

Стоимость прибора составляет 4470 рос. руб.



3. Описание принципа работы устройства

3.1 Разработка схемы электрической структурной

Недостатки представленных выше видов ДХО:

1. Малый выбор световых режимов;

2. Слабая яркость свечения при максимальной нагрузке.

Преимущество разрабатываемого прибора по сравнению с большинством его аналогов будет состоять в том, что оно будет рассчитано на 4 световых режима: при отключенных ключах регулировки яркость свечения ламп достигает примерно 37 % от максимальной. Если включить ключ S1, конечная яркость увеличится до 50 %, а если S2 --75 %. С обеими ключами яркость ламп ДХО равна 99 % от номинальной.

На рисунке 9 представлена структурная схема разрабатываемого устройства управления дневными ходовыми огнями.

Рисунок 10 - Структурная схема устройства

Так как данное устройство включается в электрическую цепь машины, то источником питания для него является аккумулятор, который обеспечивает напряжение необходимое для работы автомата управления. RC-генератор вырабатывает синусоидальный сигнал, который компаратор напряжения превращает в прямоугольные импульсы. Модуль ССР позволяет изменять длину импульса, который затем передается в микроконтроллер. Микроконтроллер фиксирует импульсы, поступающие на вход и передает их на ограничитель-формирователь сигналов с тахометра, который, реагируя на увеличение или уменьшение оборотов двигателя, соответственно включает или выключает дневные ходовые огни.



Заключение

В соответствии с заданием на практику были наработаны начальные материалы дипломного проекта на тему «Устройство управления дневными ходовыми огнями автомобиля». Произведен литературный анализ существующих разработок, проанализированы технические возможности существующих устройств, выявлены недостатки и на основе их выработан вариант усовершенствования собственной разработки.

Была разработана схема электрическая структурная устройства, описан принцип работы основных блоков. Технические характеристики будущего устройства заложены с учетом всех необходимых требований, предъявляемых нормативными документами к данному типу оборудования.



Литература

1 Бабич, Н. П. Основы цифровой схемотехники / Н. П. Бабич, И. А. Жуков. - М. : Додэка XXI : МК-Пресс, 2007.

2 Коледов, Л. А. Технология и конструкция микросхем, микропроцессоров и микросборок / Л. А. Коледов. - СПб. : Лань. 2008.

3 Предко М. PIC-микроконтроллеры: архитектура и прогаммирование / М. Предко. - М. : ДМК Пресс, 2010.

Список интернет - ресурсов

2. Управление дневными ходовыми огнями на автомобиле [Электронный ресурс] / Радио схемы. - Режим доступа: http://shemu.ru/avto/434-avto-svet.

3. Автомат управления ДХО для Лада 2107 [Электронный ресурс] / Drive2.ru - Режим доступа: https://www.drive2.ru/l/4062246863888676811/ .

4. Дневные ходовые огни [Электронный ресурс] / Могилевский портал. - Режим доступа: http://www.mogilev.by.

Размещено на Allbest.ru

...