Что такое система адаптивного освещения? устройство и характерные особенности адаптивных фар

Устройство и принцип работы AFS

Как уже было сказано, данная система меняет направление света. Это динамическая регулировка. В технической литературе к моделям марки Volkswagen может встречаться также аббревиатура LWR (регулируется наклон фар). Система работает с ксеноновыми световыми элементами. В устройство такой системы входит индивидуальный блок управления, который связан с несколькими датчиками. В перечень сенсоров, сигналы которых фиксируются для определения положения линз, входят:

• Скорости машины;
• Положения рулевого колеса (устанавливается в районе рулевой рейки, о которой можно прочитать отдельно);
• Системы курсовой устойчивости, ESP (о том, как она работает, читайте здесь);
• Срабатывания стеклоочистителей.

Штатная адаптивная оптика работает по следующему принципу. Электронный блок управления фиксирует сигналы от всех датчиков, подсоединенных к устройству, а также от видеокамеры (ее наличие зависит от модификации системы). Эти сигналы позволяют электронике самостоятельно определить, какой режим активировать.

Далее активируется система привода фар, которая в соответствии с алгоритмами блока управления приводит в движение сервопривод и перемещает линзы в соответствующем направлении. Благодаря этому происходит коррекция светового пучка в зависимости от дорожной обстановки. Чтобы система активировалась, необходимо переместить переключатель в положение Auto.

Типы устройств электромобиля

В зависимости от того, как устроен электромобиль и для каких задач он разработан, можно провести некоторую классификацию этих ТС

Она довольно условна и обращает внимание более на особенности эксплуатации, так как по конструкции все разработки повторяют друг друга

Выделяют такие машины на электричестве:

• Внутригородские. Имеют невысокую мощность и скорость передвижения, на них установлены специальные ограничения по максимальной мощности. Небольшого диаметра колеса и малый вес позволяют двигаться в нормальном городском режиме;
• Микроэлектромобили. Созданы с учетом плотного городского транспортного потока, имеют батарею небольшой емкости. Используются для небольших переездов, поездок в магазин, на работу и назад и т.п.;
• Различные креативные варианты, типа трициклы;
• Обычные авто. Привычные легковушки, типа некоторых популярных моделей от Tesla;
• Грузовые. Пока еще не слишком распространены, но в перспективе могут использоваться в крупных городах для внутренних перевозок и уменьшения выбросов в атмосферу;
• Троллейбусы, трамваи, автобусы на электродвижках также являются довольно популярным видом транспорта в любом крупном городе.

Также стоит упомянуть гибриды – транспорт, на котором установлен как электрический, так и бензиновый двигатель. Подобные ТС очень популярны во всем мире, в частности, в Японии, США, Европе. Напряжение электромобиля во всех рассмотренных случаях разное, так как в них требуется неодинаковая рабочая мощность силового агрегата.

Составление плана

Если устройства размещают в разных помещениях, то положение их должно быть таким, чтобы расстояние между ними было минимальным. Кроме того, для предотвращения сбоев в работе беспроводных выключателей освещения рекомендуется устанавливать их поодаль друг от друга (минимум через 1 м) и не рядом с бытовой техникой.

Принимая во внимание указанные рекомендации, составляют схему расположения оборудования, указывая командные связи между силовыми блоками и командными устройствами. Подготовленный план пригодится также во время первоначальной настройки системы

Подключение передатчика

Радиопередатчики устанавливают в глубоком подрозетнике, располагая его за выключателем. Присоединяют к контактам. При поступлении переменного тока на управляющие входы устройство подает по радиоканалу сигнал на лампы.

Чтобы радиус действия передатчика был максимальным, провод антенны устанавливают прямо, выводят его к поверхности.

Подключение исполнительного устройства

Силовой блок монтируют либо вблизи проводов питания лампы, либо рядом с осветительным прибором. Способ подключения блока зависит от типа выбранной системы и проводится строго по инструкции.

Характеристики режимов работы системы

Городской свет включается на скорости до 55 км/ч. Для него характерна горизонтальная светотеневая граница, небольшая дальность, а также широко распространенный световой луч. В данном режиме включаются дополнительные фары и лампы. Такой режим дает возможность обнаружить на обочине дороги идущих пешеходов при повороте или движении автомобиля;

Городской свет

Режим света для поселочной дороги активируется при скоростях, находящихся в диапазоне от 55 до 100 км/ч. Это стандартный ближний свет, для которого характерна асимметричность. При нем правая часть дороги освещена качественнее, чем левая;

Свет для проселочной дороги

Режим света для автомагистрали включается в ситуации, когда скорость автомобиля превышает 100 км/ч. При такой скорости включается ближний свет фар с увеличенной дальности. Он дает возможность безопасно перемещаться прямолинейно, а также на высокой скорости входить в повороты.

Свет для автомагистрали

Динамическое освещение считается самым востребованным. Здесь свет реализуется за счет различного угла поворота рулевого колеса, а также скорости машины. При этом фары способны обращаться до 15° по горизонтали.

Динамическое освещение

Дальний свет

Режим для дальнего света функционирует по типу стандартного дальнего света. Но здесь нет необходимости переключения фар на ближний тип подсветки. Управление дальним светом обеспечивается двумя вариантами:

• адаптивная светотеневая граница;
• вертикальная светотеневая граница.

В данном случае AFS регулирует работу фар так, чтобы световой луч заканчивался до едущего на встречу транспортного средства. При этом электроника ведет учет рельефа дороги (например, спуски или подъемы). Если впереди отсутствует движение, то фары светятся обычным светом. Эти параметры характерны для способа управления адаптивной светотеневой границей.
Другой вариант (светотеневая вертикальная граница) считается более современным решением. Здесь совмещается максимально допустимый световой поток и отсутствие риска ослепить других участников движения. При обнаружении машины, устройство автоматически затеняет его и ведет.
Последний режим света, который реализуется при неблагоприятных факторах погодных условий, создается при максимально обширном рассеивании светового потока фар.

Свет для неблагоприятных погодных условий

Реализуемый таким образом свет создает минимальные условия для бликов, которые могут возникнуть при освещении частиц влаги при уменьшении дальности подсветки.

Гибкое управление освещением

Регулирование освещения на основе интерфейса DALI совместимо с иными автоматизированными управляющими системами помещения через шлюзы.

Устройства программируются с помощью сообщений, состоящих из адреса и команды. Они отправляются конкретному светильнику, группе устройств или всем приборам линии.

Стандарт DALI позволяет спроектировать гибкую схему управления освещением. Формирование групп устройств и назначение сценариев упрощает монтаж сети, дает возможность создания персональной системы освещения под конкретного заказчика

Это важно для жилых зданий, оформления декораций театральной сцены, подсветки улиц.

Как работают адаптивные фары

Самопроизвольное или анархичное перемещение пучка света не имело бы ни какого смысла. Поэтому главный принцип работы адаптивных фар состоит в изменении освещаемого пространства в зависимости от направления движения авто, а также от угла поворота рулевой колонки.

Принцип работы адаптивных фар автомобиля

Максимальную пользу адаптивные фары приносят:

• во время передвижения по извилистым или ухабистым участкам дорог;
• при прохождении крутых поворотов;
• при передвижении в условиях ограниченной видимости обочин (тротуаров), когда имеется вероятность возникновения внезапного появления пешеходов (других препятствий).

Пример работы адаптивных фар: уловив препятствие в виде пешехода на дороге, они осветили и его, и дорогу

Во всех вышеуказанных дорожных ситуациях, фары, меняя угол поворота, освещают лишь полезное для водителя пространство. В некоторых автомобилях предусмотрена возможность самостоятельного включения дополнительных световых приборов (если ими оборудовано авто) при поворотах свыше 90 градусов. В таких случаях световой пучок будто бы заглядывает за поворот, или как говорят «за угол».

Вместе с тем, угол, на который возможен поворот линзы, строго ограничен техникой. В горизонтальном направлении он не превышает 16 градусов, по вертикали — 10. При этом обе фары машины изменяют градус не синхронно. Так, при движении машины с правым поворотом, ближняя к повороту фара изменит градус на все 15, тогда как другая только на 7-8.

В таком положении фар при осуществлении маневра для водителя будет максимально освещена правая обочина, а также часть дорожного полотна, устремляющаяся в поворот.

Сравнение работы обычных фар и адаптивных фар на поворотах

Аналогичная ситуация будет возникать и в случае изменения направления авто в противоположную сторону.

Этот же принцип работы адаптивных фар будет действовать и при изменении положения авто в вертикальной плоскости. Так при подъеме в гору, фары устремятся кверху, с целью осветить как можно больший отрезок пути. При спуске с горки, линзы слегка опустятся книзу.

При попадании на ухабистый отрезок дороги, фары не будут хаотично двигаться вверх и вниз, в таком случае они будут освещать дорогу относительно наиболее ровного участка поверхности.

Работа адаптивных фар по спусках и подъемах относительно других автомобилей

При попадании машины в занос техника также заблокирует поворотные механизмы, чтобы не мешать водителю выбраться и без того не самой приятной ситуации.

Кроме этого, адаптивные фары самостоятельно определяют момент, когда имеется необходимость переключить ближний свет на дальний и наоборот. В городе фары могут изменять плотность светового пучка, а также добавить освещения правой стороне, с целью наибольшего контроля за возможным появлением пешеходов.

Принцип работы адаптивных фар в зависимости от скорости передвижений и условий поездки

При приведении в действие функции стеклоочистки, пучки света автоматически на период этой процедуры будут опущены электроникой книзу.

Помимо неоценимой помощи водителю авто, оборудованном «умным» светом, разработчики позаботились и о других автомобилистах. Находясь на трассе или в городе, свет настроен таким образом, чтобы не слепить водителей встречного транспорта, вовремя переключить ближний свет, а если потребуется, то и отвернуть основной пучок в противоположную сторону. Естественно, что не в ущерб хозяину.

AFLS

Работа Adaptive Front lighting System, а именно таково наименование системы адаптивного освещения, заключается в комплексном анализе дорожной ситуации и автоматическом подстраивании светового пучка под условия движения автомобиля. Участвующие в работе компоненты:

• сервоприводы поворотных модулей ламп;
• ЭБУ;
• датчиковая аппаратура. Датчики частоты вращения колес используются для расчета скорости движения авто, датчик угла поворота рулевого колеса – для понимания системой направления движения, датчик продольного направления – для анализа профиля дороги. В качестве вспомогательных устройств используется датчик дождя и света, который позволяет оценивать интенсивность освещения и наличие осадков (фары занимают положение, минимизирующее эффект бликования мокрого асфальта);
• видеокамера. Постоянный анализ изображения с видеокамеры позволяет фиксировать наличие пешеходов, встречного и попутного транспорта.

Аббревиатура AFLS служит международным обозначениям и используется всеми автопроизводителями, лишь изредка можно встретить название BeamAtic, использующееся Valeo. Система адаптивного освещения является опцией, но даже при наличии таковой задействована она будет только при работе фар в автоматическом режиме. Функция может быть автоматически деактивирована в случае срабатывания системы стабилизации курсовой устойчивости автомобиля (ESP). Необходимо это для предотвращения хаотической смены режимов освещения и смены направления световых лучей, когда водитель пытается интенсивным контраварийным рулением выйти из заноса. Принцип работы AFLS на разных автомобилях очень схож, поэтому главная разница заключается в количестве режимов освещения дороги, а также скорости, на которой будет осуществляться смена вида освещения.

Движение в городе и по дорогам национального значения

Движение авто со скоростью до 55 км/час определяется системой, как езда в городе. Особенности городского режима:

• небольшая дальность светового пятна;
• горизонтальная светотеневая граница;
• максимальная ширина освещенного участка вблизи автомобиля.

Ширина освещенного участка увеличивается за счет включения дополнительных боковых ламп.

Когда скорость автомобиля больше 55 км/час, но не превышает 100 км/час, световое пятно вытягивается и приобретает явную асимметрию, когда обочина освещается лучше полосы встречного движения (какая именно это будет сторона, зависит от того, левый либо правый руль у автомобиля). Можно сказать, что режим движения по проселочным дорогам соответствует обычному ближнему свету.

Управление дальним светом

Способы управления:

• адаптивный контроль. С помощью видеокамеры система регистрирует приближение встречного автомобиля. Блок управления через модуль ламп перенаправляет световой поток таким образом, чтобы расстояние до светотеневой границы уменьшалось пропорционально приближению встречного авто. При этом обочина остается хорошо освещенной дальним светом. Важным моментом является поправка на профиль дороги, которая позволяет избежать ослепления водителей встречных авто даже при движении под горку и на спуск;
• регулировка туннельного типа. Свое название система получила из-за вертикальной светотеневой границы, которая возникает при обнаружении встречных и попутных автомобилей. При обнаружении системой ТС исполнительный механизм затемняет соответствующую зону светового пятна, оставляя при этом максимальную площадь освещения дороги. На данный момент это последнее слово в устройствах адаптивного освещения. На видео наглядно продемонстрирован принцип работы адаптивного освещения BMW.

Адаптивное освещение позволяет не только автоматически управлять дальним/ближним светом фар и заглядывать внутрь поворотов, но и регулировать интенсивность света в зависимости от погодных условий. Функция крайне полезная в туман (сильный дождь, снег), когда за счет автоматического уменьшения дальности световых лучей удается минимизировать блики и избежать эффекта туманной стенки.

Принцип работы протокола DALI

DALI базируется на принципах взаимозаменяемости и независимости. Система направлена на совершенствование управления освещением. Ее задача – контроль нагрузки в сети и регулировка работы осветительных приборов на объекте.

Сеть не предназначена для бытовых приборов: пылесосов, чайников, телевизоров. Но DALI возможно интегрировать с иными автоматизированными системами умного дома. Тогда любимый проектор Sony VPL-GTZ1 можно настроить на одновременное включение с Art-светильником в гостинной.

Координация работы устройства происходит на основе команд. Они состоят из адреса прибора и необходимого закодированного действия.

Разновидности команд:

• для конкретного устройства;
• отдельной группы;
• всех приборов сети.

В систему DALI входят контроллеры (индикаторы различных типов, выключатели) и подчиненные приборы (драйвера, диммеры, светодиодные светильники, релейные модули). Монтаж системы облегчит использование аппаратно-программной платформы ардуино.

Виды светильников, подходящих для стандарта DALI:

• встраиваемые;
• трековые;
• подвесные;
• потолочные;
• накладные;
• настенные и другие.

Главное условие – соблюдение требований протокола. Например, для кухни в стиле хай-тек отлично подойдет подвесной светильник Dali SP1 испанского бренда Crystal Lux.

Основные элементы системы

Все элементы системы освещения можно разделить на две основных категории:

• внешние;
• внутренние.

Внешние элементы

Внешние элементы автомобильной оптики обеспечивают освещение дороги и информирование других водителей. К числу таких приборов относятся:

• фары ближнего и дальнего света;
• противотуманные фары;
• поворотники;
• задние блок-фары;
• габаритные огни;
• осветители номерного знака.

Передние фары

Передние фары современных автомобилей состоят из целого комплекса элементов:

• ближнего и дальнего света;
• дневных ходовых огней;
• габаритных огней.

Чаще всего они расположены в едином корпусе. Также в передние фары многих автомобилей устанавливают поворотники.

Любая машина комплектуется двумя передними фарами, которые располагаются симметрично на правой и левой частях кузова.

В вечернее и ночное время для освещения дороги используется ближний свет. Благодаря ассиметричности световых пучков, он дополнительно обеспечивает освещение обочины дороги. При условии правильной регулировки фар такой свет не доставляет дискомфорта водителям встречных автомобилей.

Дальний свет отличается большей интенсивностью. Его использование помогает выхватывать из темноты большую зону дорожного полотна. Однако использовать дальний свет допустимо только при отсутствии встречного потока. В противном случае фары будут ослеплять других водителей.

Габаритные огни

Для того чтобы другие водители могли оценить габариты машины, в системе освещения предусмотрены габаритные огни. Они используются и в момент остановки или стоянки машины. Располагаются габариты как в передних, так и в задних фарах.

В некоторых автомобилях дублирующие указатели поворота устанавливаются в боковое зеркало заднего вида

Поворотники

Поворотники – основной инструмент предупреждения о выполнении маневра. Они используются при повороте и развороте, перестроении или обгоне, съезде на обочину и при последующем начале движения.

Устанавливаться данные элементы могут как в передние и задние фары, так и отдельно от них. Часто на боковых элементах кузова и зеркалах заднего вида размещаются дублирующие приборы. Все они имеют насыщенный желто-оранжевый цвет и работают синхронно в режиме мигания. Автомобили, предназначенные для американского рынка, имеют красный цвет поворотников.

Дневные ходовые огни (ДХО)

Дневные ходовые огни появились в системе освещения автомобиля сравнительно недавно, поэтому они есть не в каждом транспортном средстве. От габаритов ДХО отличаются более интенсивным светом.

Противотуманные фары (ПТФ)

Этот вид автомобильной оптики применяется в условиях плохой видимости: во время тумана, дождя или снега. Широкий световой луч с усеченной частью не отражается от атмосферных осадков и не ослепляет водителя во время движения. В то же время ПТФ обеспечивают достаточное освещение дорожного полотна.

Противотуманки устанавливаются не только на передней, но и на задней части кузова. Впрочем, данные осветительные элементы не являются обязательными, поэтому на многих моделях машины ПТФ могут отсутствовать вовсе.

Стоп-сигналы – один из важнейших элементов задних блок-фар

Задние блок-фары

Задние автомобильные фары также устанавливаются на автомобиль парно и включают в себя несколько элементов. Наиболее простые варианты задних фар состоят из стоп-сигнала и габаритных огней. Во многих моделях в блок также входят поворотники и фонарь заднего хода, реже – задние противотуманные фары.

Основным элементом осветительной системы в задней части являются стоп-сигналы, информирующие о торможении или снижении скорости автомобиля. Для большей надежности элементы могут дублироваться на спойлере или на заднем стекле транспортного средства.

Также не менее важными являются фонари заднего хода. Они выполняют функции освещения и предупреждения других водителей о начале движения машины назад.

Внутренние элементы осветительной системы

Внутренние элементы отвечают за освещение в салоне и багажнике транспортного средства. В систему входят:

• лампы в салоне автомобиля;
• подсветка багажника;
• лампы освещения приборной панели;
• лампа в перчаточном ящике;
• габаритные огни в дверях.

Освещение салона, багажника и пространства под капотом (при наличии) обеспечивает дополнительный комфорт водителя в темное время.

Подсветка приборной панели необходима для более легкого считывания информации при движении в темноте.

Габаритные огни в дверях необходимы для информирования других участников дорожного движения об изменении габаритов автомобиля при открытой двери.

Устройство и принцип работы системы AFL

Разработка AFL от компании Opel — комбинированный вариант управления освещением, который реагирует на угол поворота руля и включает в работу дополнительные лампочки в фарах. Главная особенность системы заключается в том, что AFL начинает отслеживается угол поворота руля и изменять направление света только на высоких скоростях движения. Во всех остальных случаях маневрирования электронный блок просто включает дополнительную лампочку подсветки.

Адаптивный головной свет от Opel

В адаптивных фарах AFL используются специальная оптика, которая обеспечивает одинаковую интенсивность света при дальнем и ближнем режиме работы. К дополнительным свойствам системы необходимо добавить:

• изменение угла световых пучков от адаптивных фар на 15 градусов;
• улучшение освещенности дороги на поворотах на 90%;
• увеличение безопасности движения на перекрестках благодаря боковому свету;
• защита от ложных срабатываний при смене ряда движения.

Адаптивные фары обеспечивают яркий и интенсивный световой поток и позволяют забыть про ручное управление освещением. Больше не нужно думать о встречных машинах и переключении режима работы света. Главный недостаток AFL — дороговизна и сложность ремонта фар при повреждениях.

Преимущества и недостатки

Адаптивное освещение — многоплановая система, обладающая собственными плюсами и минусами. К достоинствам следует отнести:

• улучшенный обзор дорожного полотна и деталей,находящихся по сторонам;
• снижение аварийной опасности благодаря хорошемуобзору и лучшей информированности водителя;
• повышенная безопасность прохождения поворотов;
• минимальный риск ослепления водителя встречноймашины.

Недостатками системы считают:

• приобретение и установка комплекса обходитсядорого;
• высокая сложность системы, требующей тонкойнастройки и высококвалифицированных специалистов для выполнения ремонта;
• установка адаптивной подсветки возможна не навсе марки автомобилей.

Bluetooth LE

Разновидность технологии Bluetooth для «Интернета вещей». Аббревиатура LE расшифровывается как Low Energy (низкое энергопотребление — англ.) Режим Bluetooth LE поддерживается в Bluetooth, начиная с версии 4.0. Максимальная скорость передачи данных в Bluetooth LE ограничена значением 270 Кбит/с. Этого вполне достаточно для систем «умного света», зато появились важные преимущества.

Отличительной чертой Bluetooth LE является пониженное энергопотребление, благодаря чему можно реализовать автономное питание конечных устройств

Применительно к «умному свету» это важно главным образом для датчиков. Bluetooth LE позволяет связывать устройства на большие расстояния, чем обычный Bluetooth, снято ограничение на количество конечных устройств, подключаемых к одному хабу (оно теперь зависит только от конструктивных особенностей хаба)

Что представляет собой датчик света?

Устройство датчика можно разделить на две части – это типовая электротехническая инфраструктура, благодаря которой устройство подключается к реле управления оптикой, и чувствительный компонент. Подключение к реле дает возможность датчику оперативно взаимодействовать с автомобильными огнями, своевременно активизируя их функцию. Главный же элемент прибора – это непосредственно детектор в виде фотоэлемента, реагирующего на параметры освещения. Наиболее распространен автономный датчик света в машине. Как работает эта модификация? Ее особенность заключается в независимости от основной электросети. То есть сигнал на реле поступает даже в случае сбоев на магистральной проводке. Разумеется, о гарантии работоспособности данной схемы можно говорить только при условии стабильного функционирования самой оптики и управляющего контроллера.