UNIVERSITATEA TEHNICĂ “GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞI FACULTATEA DE MECANICĂ

SECŢIA MECATRONICĂ

FARURIADAPTIVE

Conducător ştiinţific Conf. Univ. Dr. Ing Flavian Farcaş

Absolvent Natea Ionuţ

Anul 2011

Timp de zeci de ani, sistemele de faruri ale maşinii au rămas practic neschimbate, şoferul putând alege faza scurtă sau lungă a farurilor şi, dacă este necesar, poate aprinde farurile de ceaţă.

Primul far electric a fost produs de Electric Vehicle Company, cu sediu în Hartford, Connecticut, în 1898.

Farurile automobilelor sunt compuse din bec, blocul optic şi carcasa farului .

Tipuri de faruri

Farurile aparente sunt faruri care au în mod obligatoriu carcasă şi sunt de sine stătătoare. Farurile îngropate pot fi cu sau fără carcasă, fiind cele mai utilizate în prezent. Farurile duble sunt de tip îngropat şi se aplicau la autoturismele DACIA, FIAT , LADA, etc. Farurile dreptunghiulare, au reflectorul sub forma un paraboloid de revoluţie realizeazând o distribuţie mai bună a fasciculului luminos. Farurile de ceaţă Farurile de căutare echipează, în general,autovechiculele cu destinaţie specială. Farurile de mers pe timp de zi sunt oarecum diferite faţă de becurile tradiţionale, fiind instalate totuşi în apropierea sau chiar lipite de acestea.

Tipuri de lămpi pentru iluminarea exterioară a automobilului

Lămpile de poziţie denumite şi lanterne de poziţie sau lămpi de gabarit, indică prin poziţionarea lor gabaritul automobilului.

Lămpile pentru iluminarea numărului de înmatriculare se montează de regulă în bara de protecţie spate şi dirijeaza un fascicul lumină pe placa numărului.

Lămpile pentru mersul înapoise conectează în mod automat la cuplarea treptei de mers înapoi.

Lămpile de semnalizare sunt utilizate pentru a semnala schimbarea direcţiei de mers.

Lămpile de stop servesc pentru a avertiza conducătorul auto din spate asupra intenţiilor de încetinire a vitezei sau frânare totală a automobilului.

Catadioptrul (ochiul de pisică) se deosebeşte de lămpile obişnuite prin aceea că, deşi nu este prevăzut cu bec, acesta reflectă lumina ce cade pe suprafaţa lui.

Tipuri de iluminareIluminarea cu acetilenă

Ideea farurilor i-a venit unui cetăţean care n-a reuşit să ajungă acasă până la lăsarea nopţii fiind nevoit să apeleze la un fermier care i-a luminat drumul cu un felinar, luând astfel naştere lămpile cu ulei ce puteau fi ataşate masinii, dar odată cu creşterea vitezei de deplasare, pâlpâitoarea flacără din felinar n-a mai făcut faţă aşa că următorul pas au fost farurile cu acetilenă sub presiune şi petrol, acestea fiind introduse în anii 1880.

Iluminarea cu becuri halogen

Primele faruri cu halogen au fost prezentate în 1962 în Europa şi au devenit rapid obligatorii în multe state ale lumii, exceptând cu Statele Unite ale Americii, ţara ce a utilizat becuri non-halogen până în 1978 .

Iluminare cu xenon

Primul model care a folosit un asemenea sistem a fost un BMW Seria 7, în 1991.

Farurile cu xenon sunt realizate dintr-un sistem ce conţine un balast şi un declanşator care controlează curentul trimis către bec şi în comparaţie cu alte tipuri de faruri, cele cu xenon produc o mai mare cantitate de lumină, astfel îmbunătăţind vizibilitatea pe timpul nopţii.

Iluminare cu tehnologie led

Sistemul de iluminat al maşinii s-a revoluţionat prin utilizarea de LED-uri, prin caracteristicilor lor, acestea consumând o cantitate mult mai mică de energie decât becurile normale sau decât cele cu xenon.

Faruri adaptive

Farurile pivotante datează din vremea lui Tucker Sedan (1948) care era echipat cu un al treilea far conectat la direcţia maşinii

Citroen DS din 1967 a introdus pivotarea farurilor în Europa, Statele Unite ale Americii interzicând aceste sisteme maşinilor vândute în SUA.

Tehnologia modernă a farurilor adaptive direcţionale a fost introdusă pentru prima dată în America de Nord pentru modelul din 2003 al Porsche Cayenne (lentilă fixă) şi Mercedes clasa E (motorizat) extinzându-se încă la câteva mărci de lux.

Tipuri de faruri adaptive În acest moment există două tipuri de sisteme de faruri direcţionale: 1) O lentilă fixă se află fie în carcasa farului, fie integrată în colţul din faţă al vehiculului. Lumina aprinzându-se în funcţie de direcţia şi viteza maşinii.

2) Carcasa becului este motorizată şi va pivota fizic cu mişcarea volanului, decizând cât de mult şi cât de repede să pornească, în funcţie de stilul de conducere.

Modele de faruri adaptive

Pe piaţa automobilelor, există mai multe modele de faruri adaptive, fiecare marcă având o denumire şi un mod de funcţionare diferit al acestor sisteme. Câteva dintre aceastea sunt următoarele :

Advanced Front-Lighting System Cel mai bun exemplu este aşa-numitul Advanced Front-Lighting System (AFS),în prezent utilizat de modelele Toyota, Skoda .

Sistemul de faruri adaptive (AFL) a fost utilizată pentru prima dată la modelul Opel Insignia, prin intermediul acestui sistem fasciculul farurilor fiind reglat automat în funcţie de secţiunea de drum şi viteza de deplasare a autovehiculului.

Farurile adaptive (AHL) Acest sistem este instalat numai în legătură cu faruri bi-xenon şi este caracteristic maşinilor Volskwagen. Unghiul de virare al luminii adaptându-se continuu în timpul virajelor.

Connected Drive O altă tehnologie a farurilor adaptive Connected Drive aduce un plus de confort, dar mai ales de siguranţă. Upgrade-ul pe care l-a operat BMW Seriei 3 coupe/cabrio este o oportunitate ideală de a impulsiona vânzările

Măsurătorile au demonstrat că farurile adaptive au îmbunătăţit recunoaşterea obiectelor cu 34% faţă de iluminarea convenţională.

Lumini Adaptive (LA) Un nou concept de faruri numit Lumini Adaptive (LA) este dezvoltat cu scopul de a îmbunătăţi siguranţa traficului pe timp de noapte

Farurile mobile apărute recent sunt controlate prin mijloace de predicţie a drumului de urmat şi ruta vectorilor de la sistemul de navigaţie. Un compas electronic, două roţi senzoriale şi un GPS de date reprezintă elementele de intrare ale sistemului de navigaţie

Funcţionarea unui sistem de faruri adaptive

Reprezentarea grafică arată o caracteristică a variaţiei de direcţie de iluminare cu un unghi de direcţie, folosită pentru a descrie principiile de funcţionare ale farurilor adaptive.

Diagramă explicativă, parţial ca o diagramă bloc, care arată aranjamentele unui exemplu de faruri adaptive.

Diagramă bloc care arată aranjamentele unui generator de semnal de control al farurilor adaptive

Generatorul de semnal de control include: un circuit sus/jos de comutare care primeşte semnale impuls prin terminalele de intrare 3a şi 3b, care detectează direcţia de rotaţie a discului rotativ , adică totodată direcţia de rotaţie a volanului.

Schema unui far care este schimbat într-un far adaptiv

Direcţia de iluminare a unui far, montat pe vehicul este schimbat de către cuplul unui motor electric 46 din figura de mai jos controlat de servo motorul . Atunci când curentul este aplicat la motorul electric 46 arborele de ieşire 46a din figura de mai jos, motorului electric este rotit în functie de direcţia de rotire a volanului.

Mecanism de reducere a vitezei cuplat la un motor electic în farul adaptiv.

Viziunea plan a secţiunii farului

Diagramă circuit, parţial ca o diagramă bloc, care arată amenajarea controlului unui servomotor într-un far adaptiv

Diagrama folosită pentru a descrie direcţia de iluminare, şi efectul de schimbare care are loc în timp ce volanul este rotit în sensul acelor de ceasornic din poziţia drept înainte în farul adaptiv, iar în aceeaşi figură în partea dreaptă este arătată direcţia de iluminare şi efectul de schimbare care are loc în timp ce volanul este rotit în sensul invers acelor de ceasornic dintr-un far adaptiv.

Diagramă de sincronizare folosită pentru a descrie funcţionarea generatorului de semnale de control

Motorul pas cu pas este un tip de motor sincron cu poli aparenţi pe ambele armături

1 – electromagnetul de sus (1) este pornit, atrăgând cei mai de sus patru dinţi ai rotorului.2 – electromagnetul de sus (1) este oprit, iar electromagnetul din dreapta (2) este pornit, atrăgând cei mai apropiaţi 4 dinţi spre dreapta; aceasta rezultă într-o rotaţie cu 3,6.3 – electromagnetul din dreapta (2) este oprit, iar electromagnetul de jos (3) este pornit; are loc o altă rotaţie cu 3,6.4 – electromagnetul de jos (3) este oprit, iar electromagnetul din stanga (4) este pornit; se roteşte din nou cu 3,6.

Tipuri de motoare pas cu pas

Motoarele pas cu pas se găsesc în două varietăţi, cu magnet permanent şi cu reluctanţă variabilă În lipsa unei etichete pe motor, le putem distinge prin senzaţia rotirii, când nu sunt alimentate. Astfel motoarele cu magnet permanent tind să “trepideze” când rotim axul cu mâna, în timp ce motoarele cu reluctanţă variabilă au axul ce se roteşte aproape liber.

Motoare cu reluctanţă variabilă

Motoare unipolare

Vedere schematică şi în secţiune a motorului.

Vedere schematică şi în secţiune a motorului.

Motoare bipolare

Vedere schematică şi în secţiune a motorului.

Ca element de detectare a rotaţie s-a folosit un senzor de unghi de tip disc optic care face parte din categoria traductoarelor numerice pentru deplasări unghiulare.

Senzori de unghi

În principiu există două tipuri de discuri: a) Discuri codate absolute b) Discuri incrementale

Disc codat absolut şi secţiune prin pista discului

Schema de funcţionare a unui disc codificat

Eroarea specifică acestor sisteme de citire optice este eroarea de histerezis Eroarea de histerezis este considerată un avantaj, fiind utilizată pentru corecţia erorilor ce apar datorită vibraţiilor.

De mai bine de 100 de ani, farul reprezintă una dintre cele mai importante invenţii realizate pentru automobile. Prin evoluţia farului de la cel cu acetilenă şi până la cel cu leduri, s-au făcut milioane de teste şi noi îmbunătăţiri, ce contribuie la creşterea vizibilităţii şoferului pe timpul condusului în aproape orice condiţie meteo şi pe porţiuni de drum cu viraje. În urma cercetărilor făcute de anumite centre specializate, s-a dovedit că un număr foarte mare de accidente se datorează lipsei de vizibilitate pe timpul nopţii, astfel fiind dezvoltate invenţiile menţionate mai sus care au avantajele sporirii vizibilităţii pe timp de noapte, prin iluminarea a ceea ce este necesar să fie văzut de către şofer şi nu dirijarea luminii în alte direcţii, şoferul fiind ajutatfoarte mult. Un dezavantaj mare al acestor sisteme este costul foarte ridicat al achiziţionării, şi chiar imposibilitatea de achiziţionare a lor pe majoritatea maşinilor din clasa mijlocie şi mică. În concluzie acest sistem este o invenţie cu adevărat folositoare care ajută atât la evitarea unor accidente cât şi salvarea de vieţi, care se pare că încearcă şi chiar reuşeşte să caştige teren, şi sper ca acesta să ajungă într-o zi să fie disponibil pe toate maşinile noi, chiar şi ca dotare opţională, dar putând fi achizitionat de către oricine ar dori această dotare.

Concluzii