Адаптивный свет фар и его особенности: ликбез для автолюбителей

🕯️ Коротко об адаптивном освещении

Адаптивное освещение — это автоматическая подстройка температуры света в вашем доме в течение дня. Исследователи утверждают, что такой подход плодотворно сказывается на циркадных ритмах тела.

Я уже давно задумывался об адаптивном освещении, и даже реализовал вручную один из вариантов для своей прихожей, выглядело это как-то так.

Что здесь происходит:

• Если время между 23:00-5:00 и люстра в спальне выключена или ее яркость установлена в 29, то включаем свет в коридоре с яркостью 10%. Режим ночника, чтобы никого не будить.
• Если время между 23:00-5:00 и люстра в спальне включена, то яркость света в прихожей 80%.
• Если время между 16:00-23:00, а датчик освещённости в прихожей ниже 30, то включаем свет на 100%

Выглядит дико сложно и громоздко. К счастью, я узнал о существовании компонентов, которые могут управлять яркостью и температурой автоматически. При использовании одного из таких компонентов, этот большой скрипт превратился в такой.

Да, просто включение света, так как все остальные настройки компонент взял на себя и сделал это прекрасно.

Какие существуют компоненты

Компоненты самостоятельно подкручивают настройки именно включенных ламп. Включаете и выключаете лампы вы, а их температуру и яркость регулируют компоненты. Дополнительной автоматизации для этого не требуется: всё происходит само.

В Home Assistant есть много компонентов для адаптивного управления светом. Есть стандартный Flux, есть кастом Circadian Lighting, на его основе недавно сделан другой кастом — Adaptive Lighting.

Ниже представлены графики изменения цветовой температуры и яркости в течение суток.

Графики изменения цветовой температуры и яркости в течение суток

Flux. Стандартный компонент показал себя хуже всех. От заката до восхода он держит минимальную температуру и странное значение яркости. На восходе он резко включает максимальную температуру и яркость и плавно снижает их до заката.

Circadian и Adaptive. Логика работы компонентов не отличается. От заката до восхода они держат минимальную температуру и плавно понижают яркость до минимальной к середине ночи, а затем плавно повышают её до максимальной к восходу. От восхода до заката они держат максимальную яркость и плавно увеличивают температуру до середины дня, а затем плавно её понижают к закату до минимальной.

Время восхода и заката компоненты вычисляют, основываясь на указанных в конфиге координатах Home Assistant.

Фары автомобиля: описание,назначение,виды,устройство,маркировка,фото,видео

В первых автомобилях использовались самые примитивные фонари — керосиновые либо ацетиленовые. Лет сто назад на место открытого пламени вставили электрическую лампочку. С одной ее стороны имелся отполированный рефлектор, с другой — линза. Герметизации фар в то время не было, так что рефлектор очень быстро ржавел. И без того слабый свет становился еще тусклее, а главное, вокруг фары образовывался ореол, слепящий встречные автомобили. Запрет на фары этого типа ввели в 1941 году.

Лампочка H13 для ближнего/дальнего света. Компьютеризованные системы настройки в процессе сборки тщательно выверяют положение контактов и нити в каждой лампочке. При этом выдерживаются допуски не более 0,01 мм. Это значит, что, заменяя лампу, вам не потребуется заново подстраивать направление фар.

Волосок для дальнего света расположен прямо в фокусе рефлектора, обеспечивая таким образом наилучшее освещение дороги. Волосок для ближнего света немного отведен от точки фокуса, исходящий от него свет обрезается в верхней части и меньше травмирует глаза встречных водителей.

В конструкциях некоторых кварцевых ламп для эффективного обрезания верхних лучей используется металлический экран

Герметичная лампа-фара мало отличается по своей сути от бытовой лампы — вольфрамовый волосок помещается в стеклянной колбе, заполненной инертным газом, но рефлектор установлен прямо внутри колбы. Эти лампы, как и обычные бытовые, постепенно теряют яркость, так как вольфрам испаряется с волоска и оседает на стенках колбы. Фары с переключением ближний/дальний свет появились только в 1920-х.

До этого из-за огромных допусков тогдашней сборки все регулировки по направлению светового потока просто не имели смысла. Герметичные фары оказались весьма дешевы — в основном из-за унификации, позволявшей гнать огромные тиражи. Фары выпускали нескольких типов, и стандартизированный подход связывал руки автодизайнерам, ограничивая возможность придать машине индивидуальный облик.

С 1973 года автопроизводители стали заменять лампы-фары на светильники с галогеновыми лампами.

Галогеновые лампы с 1980-х — самая распространенная основа для автооптики. Это небольшая лампочка, которая вставляется внутрь сборки из рефлектора и линзы. Благодаря современным герметикам и технологии сборки сейчас рефлекторы уже почти не корродируют из-за попадания влаги внутрь. Колба лампы из термостойкого кварца позволяет поддерживать весьма высокую температуру волоска, так что по цветовому составу свет получается существенно ближе к естественному дневному.

Более высокая температура означает еще и то, что лампа имеет большую световую отдачу на единицу поглощаемой энергии. С другой стороны, вольфрамовый волосок из-за этого испаряется быстрее, и чтобы этому противостоять, галогеновые лампочки заполняют теперь не только инертным газом, но и парами брома или йода. Галоген вступает в соединения с парами вольфрама, а при контакте с раскаленным волоском эти соединения снова распадаются и вольфрам оседает на том же волоске.

В лампах HID (High Intensity Discharge, газоразрядные высокой интенсивности, в просторечии «ксенон») вообще нет никаких волосков. Вместо них свет излучает высоковольтная дуга в атмосфере инертных газов. Для зажигания этих ламп требуется высокое напряжение и высокий стартовый ток (когда лампа уже заработала, она потребляет гораздо меньше энергии и выдает больше света, чем обычная галогеновая). Кроме того, электрическая дуга выдает более равномерный световой поток, который проще фокусировать.

Есть тут, правда, и один недостаток — на то, чтобы лампа зажглась, прогрелась и начала выдавать полную мощность, требуется несколько секунд. Поэтому в некоторых машинах лампы HID используют для ближнего света, а для дальнего оставляют обычные галогеновые. Альтернативный вариант — шторка с механическим приводом, тогда одна ксеноновая лампа может иметь распределение света под оба режима.

Тем не менее, будущее автомобильного света специалисты отдают полупроводниковым технологиям — светодиодам. Поскольку до сих пор не существует никаких стандартов на унифицированную светодиодную сборку, автопроизводителям приходится для каждой модели изготавливать оригинальную конструкцию, а это недешево. Но благодаря явным преимуществам (малый вес, стойкость к вибрациям, большие сроки эксплуатации, сверхнизкое потребление энергии) светодиоды, вероятно, вскоре вытеснят с рынка системы HID.

Видео демонстрация работы системы AFS

Разработка AFS от Volkswagen — решение для адаптивного и динамического головного освещения, которое изменяет направление светового потока. В автомобиле устанавливаются ксеноновые фары с системой регулировки наклона (LWR), специальный датчик AFS и блок управления, связанный с другими модулями транспортного средства для получения данных и изменения угла освещения.

Система не реагирует на незначительные, но частые изменения положения руля. В этом случае срабатывает датчик курсовой устойчивости автомобиля, который не дает системе активироваться. Но как только руль поворачивается на определенный угол, система активируется, и фары тоже поворачиваются. Система функционирует во многих режимах, определяет угол наклона и его уровень, что обеспечивает лучший обзор и уменьшает аварии на дорожном покрытии.

Работа комплекса управляется бортовым компьютером. Фарам автомобиля придается определенный поворот при помощи шагового электродвигателя. Каждая из них получает свой угол, чтобы обеспечить наиболее удачный сектор освещенности, соответствующий текущей ситуации. Обеспечивается плавность движения, чтобы не отвлекать водителя рывками и резкими изменениями светового пучка.

Схемы подключения ДХО

Так как DRL можно монтировать по своему усмотрению, существует множество схем подключения, которые позволяют настроить оптику самым удобным для водителя образом. Рассмотрим самые популярные из них.

Вариант 1 (к датчикам скорости)

Данное подключение ходовых огней через реле, схема которого показана ниже, считается одним из самых простых. В этом случае ДХО будут включаться в зависимости от работы датчика скорости. Для того чтобы реализовать эту схему необходимо подключить контакты К1.1 участку цепи (в разрыв проводки) от кнопки переключения ближнего света к контакту 85. Использовать при этом можно любое реле с размыкающей парой, однако специалисты рекомендуют использовать изделие с кодом ТС.

Если вы хотите, чтобы во время стоянки при включенном двигателе работали ближние, а не габаритные огни, то контакты необходимо «запараллелить».

Это интересно: Honda Motor уходит от гибридов к экомобилям и беспилотникам

Вариант 2 (к датчику масла)

Еще одна схема подключения дневных ходовых огней через реле задействует датчик масла. Сразу стоит проверить, чтобы он был исправен, так как если регулятор выдает неправильную информацию о давлении жидкости, то и работа всей системы нарушится.

При таком монтаже ДХО, огни будут включаться при запуске двигателя, отключаться от габаритов. В качестве оптики, можно использовать также и ближний свет или противотуманки.

Вариант 3

Чуть сложнее будет подключить ДХО таким образом, чтобы они включались при заведении двигателя и отключались при его остановке. При этом ходовые огни будут включаться вместе с фарами ближнего света. Для этого потребуются два маломощных диода (например, 1А+КД10), которые необходимо соединить последовательно. После этого к лампочкам припаиваются провода длиной порядка 400 мм и производится их подключение. При этом не забудьте, что они полярные.

На следующем этапе:

• Демонтируйте и разберите приборную панель машины и подключить «заготовку» к Х1 (чаще всего провод желтый).
• Демонтируйте кнопку, через которую будет включаться оптика.
• Вмонтируйте другой конец провода в разъем.
• Установите кнопку обратно и проверьте ее работоспособность.

Вариант 4 (подключение ходовых огней от генератора)

Для реализации подобного проекта можно воспользоваться одной из трех схем.

Первая подойдет если задействоваться будет только ручник и мотор.

Вторая схема подключения ходовых огней от генератора потребует использования дополнительного резистора, отвечающего за отключение дневного света в момент активации габаритов или головных фар.

Третья схема позволит деактивировать ходовые огни:

• При поднятии ручника, во время запуска ДВС или во время автоматического запуска мотора вместе с сигнализацией.
• При включении габаритов (в этом случае необходимо чтобы фары или противотуманки работали в штатном режиме).

Грубо говоря, такой тип подключения «аннулирует» автоматический запуск ДХО одновременно с зажиганием генератора.

Полезно! Именно такая схема является «рабочей» при прохождении ГТО.

Перед тем как подключить ходовые огни от генератора, видео, приведенное в конце статьи, рекомендуется посмотреть. Дело в том, что существует не один и не два способа активации ДХО. Однако подключение будет намного проще, если вы приобрели готовый комплект ходовых огней.

Вариант 5 (подключение готового комплекта)

Чтобы не ломать голову над тем, как установить ходовые огни на автомобиль самостоятельно, проще всего купить готовый блоки управления, для автоматического отключения и включения ДХО. Для установки этого модуля необходимо:

• Подсоединить черный провод на минус аккумулятора, а красный – на плюс.
• Оранжевый провод (если он идет в комплекте) необходимо подключить к «габариткам» или ближнему свету. Если провод не подключен, то огни не будут деактивироваться при включении ближнего света или габаритных огней.

После установки ДХО по любой из описанных выше схем необходимо проверить, чтобы установленные элементы работали правильно. Для этого заведите двигатель и посмотрите, функционирует ли лампочка на панели управления, активируются ли ходовые огни и так далее.

Как работает система адаптивного освещения(AFS).

Причин замены автомобильного освещения может быть несколько. Кто-то нуждается в новой оптике, потому что старый комплект приказал долго жить. Другие просто недовольны освещением дороги, особенно в ночное время, и потому покупают новые комплекты ламп с повышенной светоотдачей.

Качественное освещение дорожного полотна во время езды является очень важным условием для автовладельца

При этом важно не только видеть то, что происходит непосредственно перед машиной, но также обочину, встречные транспортные средства и многое другое. В связи с этим активно продолжается совершенствование систем освещения ТС, самой успешной из которых признана адаптивная оптика

В адаптивных фарах AFL используются специальная оптика, которая обеспечивает одинаковую интенсивность света при дальнем и ближнем режиме работы.

Какая самая важная составляющая автомобиля? Уверены, большинство автомобилистов сойдутся в спорах: кто-то будет утверждать, что это двигатель, так как приводит в движение и является по сути основой автомобиля, другие же будут говорить о кузове, так как без «коробки», на которой всё крепится далеко не уедешь.

Одной из «изюминок» Škoda Superb являются биксеноновые фары с системой освещения поворота и системой адаптивного освещения дороги (AFS). Данные системы впервые появились на автомобиле Škoda. Система может быть дополнена функцией освещения поворота передних противотуманных фар, которая известна по моделям ŠkodaRoomster и ŠkodaFabia II.

Кроме того, на модели Škoda Superb данная система была дополнена функцией превентивного динамического управления.

На видео ниже представлена запись с видеорегистратора автомобиля Форд Фокус 2, где зафиксирована работа адаптивной оптики (автор ролика — канал lavok73).

Адаптивный свет — прерогатива машин премиум-класса, обычные модели пока не обеспечены такой функцией. Система выполняет анализ дорожной ситуации и автоматически подстраивает направление светового пучка под условия движения авто. Принцип работы адаптивного освещения заключается в изменении положения фар. Они поворачиваются в ту же сторону, куда движется руль, но в определенных пределах и пропорциях.

Система AFL разработана инженерами фирмы Opel и встречается только на машинах этой марки. Отличие ее от наиболее распространенного комплекса AFS заключается в комплексном изменении режима подсветки. Вместе с изменением положения автомобильного головного света используется включение дополнительных лампочек, расширяющих освещенный сектор.

Классическая система головного освещения предусматривает разделение на ближний и дальний свет, которые святят только прямо, но у каждого из них свое назначение.

Система адаптивного освещения, анализируя скорость движения, угол поворота рулевого колеса, высоту автомобиля и освещённость автоматически настраивает фары, чтобы они освещали дорогу перед автомобилем. Осуществляется это за счёт моторчиков, встроенных в корпус фары и экрана, который позволяет получать луч заданной формы.

Для оценки величины требуемого изменения в положение фар система головного освещения AFS пользуется результатами измерения многочисленных датчиков, имеющихся на авто – положения руля, скорости, курсовой устойчивости и т.д.

Система адаптивного освещения дороги AFS

Система адаптивного освещения дороги AFS в Toyota Land Cruiser Prado

Направление света во время движения автомобиля всегда было основной характеристикой, обеспечивающей нормальную видимость и соответственно безопасную езду в ночное время.

И на относительно ровных участках дороги вполне хватает традиционного (неподвижного) положения фар. Но если дорожное полотно часто меняет свое направление, вместе с этим  меняется направление светового потока. При этом начинают возникать обширные неосвещаемые зоны.

Причем автомобиль уже входит в поворот, но свет еще направлен несколько в другую сторону, не освещая внутреннюю часть дуги поворота. Получается, что световой луч не успевает за маневром автомобиля, поскольку не может изменяться направление светового луча.

Именно решить проблему правильного направления света решает система адаптивного освещения дороги AFS.

Как работает система адаптивного освещения?

Фары, которые используются в системе адаптивного освещения, не имеют жесткой привязки к конструкции кузова.  Они могут двигаться как в горизонтальной, так и вертикальной плоскости. Движение фар задается при помощи шаговых электродвигателей. Шаговые электродвигатели устроены таким образом, чтобы изменять положение вала в зависимости от интенсивности поступления электрических импульсов.

Плавность поворота достигается за счет применения редуктора с червячной передачей.

Шаговые электрические двигатели подключены к блоку управления, на который стекается информация от нескольких датчиков.  Система получает информацию от следующих датчиков:

• Датчика поворота руля
• Датчика скорости автомобиля
• Датчика положения автомобиля по отношению к вертикали
• От системы курсовой устойчивости авто
• От системы стеклоочистителей.

Как только датчик изменения угла руля передает сигнал изменений, система адаптивного освещения дороги AFS реагирует на это включением шаговых двигателей, которые поворачивают фары на определенный угол. Причем левая и правая фара поворачиваются не на одинаковый угол.

Та фара, которая расположена по внутреннему радиусу поворота, изменяет свое положение на один угол.  Дальняя фара поворачивается на другой угол. Таким образом, при повороте автомобиля получается наиболее эффективное освещение участка дороги без возникновения малоосвещенных зон.

Система не реагирует на незначительные, но частые изменения положения руля. В этом случае срабатывает датчик курсовой устойчивости автомобиля, который не дает системе активироваться. Но как только руль поворачивается на определенный угол, система активируется, и фары тоже поворачиваются.

Если по курсу оказывается встречный автомобиль и система адаптивного освещения дороги AFS обнаруживает сильный источник света, автоматика срабатывает, и фары перемещаются в вертикальном направлении. Т.е. получается, что луч света начинает светить ниже, чем ему положено. Таким образом, не ослепляется водитель встречного автомобиля. Как только встречный источник света пропадает из зоны видимости системы, фары возвращаются в штатное положение.

Система адаптивного света реагирует на работу стеклоочистителей. Как только начинают работать стеклоочистители, двигатели опускают фары ниже и поток света меньше отражается от капель воды, которые находятся в воздухе.

Система реагирует и на спуски-подъемы. Когда автомобиль спускается вниз, двигатели располагают фары таким образом, чтобы они светили чуть выше штатного положения. Когда автомобиль идет на подъем, фары опускаются ниже стандартной оси освещения.

Подобное перемещение светового луча позволяет не только водителю лучше видеть дорогу, но и меньше слепить водителей, автомобили которых двигаются навстречу.

Система адаптивного освещения дороги AFS достаточно адекватно реагирует на изменение дорожной остановки.

По утверждениям экспертов видимость на дороге увеличивается до 30%. При этом система работает очень плавно, не вызывая у водителя дискомфорта от изменений направления светового луча.

Пока подобная система освещения редко устанавливается в штатной комплектации на автомобили. Производителями она рассматривается, как некая дополнительная опция. Однако, скорее всего, за этими системами будущее в автомобилестроении.

Видео демонстрация работы системы AFS

Словно глаза хищной птицы, фары «всматриваются» в поворот, следуя за движением рулевого колеса. Максимальный угол поворота в любую сторону составляет 15 градусов, при этом фары слегка «косят». Фара, находящаяся с внешней стороны поворота (то есть, в левом повороте это будет правый прожектор), поворачивается на половину угла. Это позволяет расширить световое пятно в повороте и лучше осветить обочины дороги.

AFS срабатывает как при ближнем, так и при дальнем свете, однако устанавливается она только вместе с биксеноновыми устройствами.

Как работает поворотная фара? Специальный шаговый электродвигатель поворачивает весь световой блок вместе с отражателем. Этот миниатюрный электромотор смещает блок на точно заданные сверхмалые расстояния. Однако «дирижер» всей системы — компьютер, на который поступает различная информация: угол поворота рулевого колеса, скорость, данные от ESP (системы поддержания курсовой устойчивости) и даже работы стеклоочистителей. Срабатывание ESP означает, что автомобиль находится в нестабильном состоянии, а беспорядочное руление не обязательно повторяет изгибы дороги. В такой ситуации система отключается и свет направляется только по прямой, чтобы не мешать водителю. А если пойдет дождь, от датчика стеклоочистителей поступит соответствующее сообщение и фары будут поворачиваться на меньший угол, чтобы исключить ослепление светом, отражающимся от мокрого дорожного покрытия.

Водитель, хотя и замечает движение светового пятна, не отвлекается от процесса управления: смещение света всегда остается плавным и естественным. Кроме того, у AFS есть ещё одна особенность: это дополнительные фары освещения поворотов. Круто поворачивая ночью на неосвещенном перекрестке, водитель практически не видит происходящего в темноте, а это может быть опасно для переходящих улицу пешеходов. Поэтому при малых скоростях и сильном повороте руля или при включенных «поворотниках» на стороне поворота включается небольшая яркая дополнительная фара, освещающая пространство сбоку автомобиля. После проезда перекрестка фара автоматически выключается.

В ближайшем будущем инженеры Volkswagen планируют внедрить новую концепцию адаптивного света. В частности, появятся четыре варианта работы ближнего света: освещение для автомагистралей (яркое и мощное), загородное освещение (соответствует сегодняшнему ближнему свету), городской свет (меньшей, чем сегодня дальности, но с расширенным световым пятном), а также освещение в плохую погоду (соответствующее сегодняшним противотуманным фарам). Все это будет к тому же поворачиваться. И тогда на «дорожной карте» точно не останется темных пятен.

По материалам www.volkswagen.de

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.