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

Ближайшее будущее

Уже сегодня специалисты разрабатывают систему адаптивного освещения нового поколения. Она позволит сделать адаптивным каждый из используемых режимов освещения. Таких режимов, по-видимому, предусмотрено будет четыре:

1. Режим освещения при движении по автомагистрали. Самое мощное освещение, при котором будут задействоваться все источники света блок-фар.
2. Освещение для движения по загородным шоссе. Этот режим соответствует привычному «ближнему свету».
3. Свет для движения в условиях города. Это ближнее освещение меньшей мощности, но с более широким световым пятном.
4. Освещение для движения в условиях плохой погоды. Оно будет соответствовать нынешнему
   освещению противотуманными фарами.

Новая усовершенствованная система адаптивного освещения будет иметь дополнительные комбинации световых режимов для разных дорожных условий, большую степень свободы для поворота фар и гораздо более точное управление за счет оптимизации алгоритмов бортового компьютера.

Адаптивное освещение дороги

Над проблемой создания безопасных условий при движении в темноте работали и работают многие производители.

1. использовать дополнительную лампочку для подсветки при маневрировании (при скорости до семидесяти км/час). Подобная лампа включается при повороте руля или изменении положения поворотника;
2. применять поворачивающиеся фары. У такого головного адаптивного освещения поворотов фара поворачивается в зависимости от скорости движения вслед за рулем на пятнадцать-двадцать два градуса при повороте наружу и до семи градусов при повороте внутрь;
3. задействовать оба способа адаптивного освещения.

Решение своими силами

К сожалению, сегодня только небольшое количество машин оборудовано технологией адаптивного освещения. Чтобы оборудовать свой автомобиль адаптивными источниками света, не понадобится много усилий. Конечно, оригинального результата добиться не удастся, ведь он создаётся только при помощи современных технологий и бортового компьютера. Если в машине находятся стандартные источники питания, им можно добавить возможности поворотного механизма, а также отрегулировать уровень наклона.

В первую очередь важно подумать о проводке. Элементы датчиков должны подходить к фарам

Если где-то возникает ошибка, модель изделия необходимо заменить. На практике понадобится два датчика, которые будут установлены на передние колёса. Чтобы можно было управлять адаптивом, используется специальный модуль LCM.

Берёмся за установку

Чтобы установить такой свет своими руками, потребуется открыть передний капот. Для этого его следует снять, но, не задевая кабеля противотуманных фар и подачи жидкости в омыватель. После этого отсоединяются сами фары. Как правило, они крепятся на 3 болта. После этого необходимо провести проводку от нового комплекта фонарей в салон. Среди переходников будут провода на массу, которые необходимо поставить в лонжеронах под фары.

Для удобства все провода, проведённые в салон, лучше обмотать изолентой. Также кабеля от левой фары лучшего всего установить под аккумулятором, а от правой — за омывателем. После этого собираются фары, подсоединяется к ним блок для розжига и адаптивного света. После того как будут подсоединены разъёмы, можно подключать аккумулятор в работу. Дальше нужно получить доступ к блоку предохранителей. В чёрный разъём ставится провод лампы, что даст подачу энергию приборам освещения и запустит их работу.

Поскольку к элементам движения автомобиля подключены датчики, они смогут передавать сигнал на адаптивные фары. Такая система работает не на всех машинах, но аналогичного эффекта можно добиться своими силами. Также большинство современных функций не удастся внедрить в транспортное средство самостоятельно, поскольку они требуют работы бортового компьютера.

Сегодня адаптивные ксеноновые фары AFLS стали новым трендом. Водителей привлекает их функционал и удобство, ведь они способны сделать поездку во многом комфортней. Чтобы обзавестись этими устройствами, можно приобрести фары в специализированных магазинах и заняться их установкой собственными силами. Это даст максимально приближенный к оригиналу функционал освещения.

Чтобы позволить себе современные адаптивные фары, способные изменять угол освещения, лучше обратиться в специализированную компанию, которая подберёт такие устройства под модель машины

Сделать это самому реально, но важно учитывать совместимость всех элементов и обладать достаточными навыками

Варианты головного адаптивного освещения

Система AFS

Широкое распространение получила система адаптивного освещения дороги с аббревиатурой AFS (Adapting Front Lightning System). Такое общепринятое название имеют технологии от различных компаний.

Система AFS была специально разработана для автомобилей немецкого автопроизводителя Volkswagen. Принцип работы заключается в том, что фары адаптивно изменяют меняют свое положение. Так, специальный компьютер своевременно реагирует на изменение поворота руля, и соответственно подает сигналы для того, чтоб подстроились и фары. При этом каждая фара поворачивается под определенным углом, внешняя фара поворачивается на меньший угол, а внутренняя — на больший. Необходимое изменение положения фар измеряется с помощью данных, полученных с помощью датчиков:

• положения руля;
• курсовой устойчивости;
• скорости автомобиля.

К примеру, сигнал с датчика курсовой устойчивости свидетельствует о том, что водитель совершает маневр, именно поэтому система адаптивного освещения дороги AFS отключается. Следовательно, фары не повернутся, а будут направлены строго вперед. При любом типе иллюминации, адаптивная система освещения AFS может работать лишь в паре с биксеноновыми фарами.

Установка адаптивной фары требует технических знаний и непрофессиональному автолюбителю лучше довериться в автомастерскую.

Система AFL

На данный момент существует еще одна разновидность системы адаптивного освещения дороги – AFL (Adaptive Forward Lighting), которую можно встретить на автомобилях Opel. Она несколько отличается от системы, представленной выше, поскольку является комбинированным вариантом. Адаптивное освещение обеспечивается не только изменением положения фар при повороте руля, но и дополнительными лампами. Если авто движется на высокой скорости, то принцип работы такой же – главные элементы иллюминации поворачиваются в зависимости от положения руля. Но если скорость снижается хотя бы до 70 км/час, то AFL включает вспомогательные лампы, задачи которых – обеспечить еще более широкий угол освещения. Это особенно удобно при осуществлении поворотов в узких местах или на перекрестках, ведь тогда участки дороги полностью освещаются. Среди прочих плюсов можно выделить:

• связь со скоростью – система не совершает автозапуск, при маневрировании или перестраивании на автостраде;
• биксеновые фары светят с одинаковой интенсивностью на двух типах классической иллюминации, при этом переключение производится автоматически.

Сканирующие системы освещения

Датчики, сканирующие пространство перед автомобилем (распознавание образов), уже используются в серийных автомобилях. Примером системы распознавания образов является новый тип сенсорной системы, различающей объекты перед автомобилем (разработана компанией Audi). Новая высокочувствительная система способна формировать трехмерное изображение препятствия перед ТС (рис. 14).

Рис. 14. Сканирующая система освещения

В основе технологии — источник модулированного инфракрасного излучения и датчик (он размещен позади лобового стекла на уровне зеркала заднего вида), сделанный из новых фоточувствительных полупроводниковых элементов, известных как фотонные смешивающие устройства (Photonic Mixer Devices, PMD). Эти устройства способны обрабатывать сигналы, возвращенные от множества точек предмета одновременно. По строению похожи на обычные приборы с зарядовой связью (так называемые ПЗС-матрицы), применяющиеся в видео- и фотокамерах. Они используют различие во времени, которое требуется лучам, чтобы вернуться от различных объектов сцены к каждому из чувствительных элементов матрицы PMD.

Для вычисления объемного изображения система сравнивает сигнал от каждого пикселя матрицы с опорным модулированным сигналом, поставляемым схемой излучателя, при этом посторонняя инфракрасная засветка (например, от солнца) отделяется от собственного сигнала.

Поле зрения датчика по горизонтали составляет 32°, а по вертикали – 8°. Частота сканирования препятствий – 200 Гц, что позволяет быстро улавливать изменение дорожной обстановки.

Просмотров: 617

Преимущества адаптивных фар

С адаптивными фарами игра «в угадайку» полностью исключается. Фары поворачивают лучи вокруг каждого изгиба в дороге, что дает вам полное представление о том, что впереди. Улучшение ночного вождения является одним из самых актуальных вопроов — более 46 процентов несчастных случаев со смертельным исходом в 2006 году произошло ночью, что намного выше, чем доля автомобилей, передвигающихя в ночное время уток.

Стандартные фары светят прямо, независимо от того, в каком направлении движется автомобиль. При движении по кривым они освещают больше пространства, чем сама дорога. Адаптивные фары реагируют на всё: на рулевое управление , скорость и высоту автомобиля, они автоматически регулируют освещение дороги. Когда автомобиль поворачивается вправо, угол фар направляется вправо. Поверните автомобиль влево, угол фар последует за вами — влево

Это важно не только для водителя автомобиля с адаптивными фарами, но и для других водителей на дороге. Вспышка встречных фар может вызвать серьезные проблемы с видимостью

Поскольку адаптивные фары направлены на дорогу, частота бликов не просто снижается, но и фактически устраняется.

Автомобиль с адаптивными фарами использует электронные датчики для определения скорости автомобиля, определяет насколько водитель повернул рулевое колесо. Датчики посылают сигналы в небольшие электродвигатели, которые встроены в корпус фары, они предназначены для поворота фар. Типичная адаптивная фара способна поворачивать свет до 15 градусов от центра, создавая для них 30-градусный диапазон движения.

Если 15 градусов бокового движения недостаточно, например, при низкоскоростном повороте на стоянке или для особо острых кривых, дополнительное освещение способно дополнять фары. Некоторые модели BMW оснащены поворотными огнями. Если автомобиль имеет противотуманные фары, малые отражатели поворачиваются, дабы направлять противотуманные фары в сторону. При отсутствии противотуманных фар устанавливается дополнительная направленная часть источника. Когда автомобиль движется медленнее 40 км/ч. и поворачивается, поворотные огни могут поворачиваться на угол до 80 градусов в сторону автомобиля. Когда автомобиль ускоряет или завершает поворот, свет автоматически отключается.

Датчики в адаптивной системе фар предотвращают поворот фонарей, когда им это не нужно. Если автомобиль не двигается или перемещается в обратном направлении, адаптивные фары не активируются. Это помогает предотвратить непреднамеренное ослепление огнями других водителей.

Адаптивные фары BMW

Большинство адаптивных систем фар также включает систему самовыравнивания. У самовыравнивающихся фар есть дополнительный датчик уровня, который определяет насколько наклонен автомобиль вперед или назад. Например, если автомобиль движется по большому наклону, то, когда передняя часть автомобиля попадает на наклон, машина поднимается. Стандартные фары на мгновения направят свет в небо (иначе и не может быть), пока задняя часть автомобиля не переместится через рельеф, и машина не вернется на ровную позицию. Вы, возможно, замечали это когда машина позади вас проезжала через горку, например, железнодорожный переезд.

С системой самовыравнивания электрические сервомоторы реагируют на датчик уровня и удерживают фары, направленные вниз по дороге, независимо от положения автомобиля.

Самонастраивающиеся фары уже требуются на новых автомобилях в Европе, и они должны быть на всех американских автомобилях, оснащенных биксеноновыми источниками. Биксеноновые огни настолько яркие, что они буквально ослепят на несколько секунд других водителей, если не выровняются.

Принцип работы адаптивных фар на BMW:

Адаптивные фары еще не входят в стандартный комплект оборудования для большинства автомобилей. Фактически, только несколько компаний предлагают их в качестве опций. BMW предлагает адаптивные фары на всех моделях, в то время как 335, 535, 7 серии и M-серии включают их в качестве стандартного оборудования. Renault предлагает их в качестве опции на некоторых моделях, а Volkswagen Passat 2006 включает их в дополнительный пакет Luxury. Lexus, Audi и многие высококлассные производители также предлагают адаптивные фары.

Адаптивные системы освещения

Попытки повернуть фары автомобиля вслед за рулевым колесом автомобилестроители начали предпринимать сразу после появления самих фар. Однако механическая связь фар и рулевого колеса не позволяла соотносить угол поворота лучей со скоростью движения.

Теперь идея поворотного освещения возрождается на новом, электронном уровне. Самое простое решение — дополнительная боковая лампочка, которая загорается при повороте рулевого колеса или включенном указателе поворотов на скорости до 70 км/ч. Подобные фары имеют, к примеру, Audi A8 (первое применение) и Porsche Cayenne. Следующая ступень — поворотные фары. В них фара с учетом скорости движения, угла поворота рулевого колеса и угловой скорости автомобиля вокруг вертикальной оси (датчик поворота) поворачивается вслед за рулевым колесом в пределах 15…22° наружу и на 7° внутрь. Такими фарами оснащаются BMW,

Mercedes, Lexus, Opel Astra. Третий вариант адаптивного света — комбинированный. На высоких скоростях активна только поворотная фара, а в медленных поворотах или при маневрировании подключается статическое освещение (оно имеет больший угол охвата — до 90°). Такими фарами оснащен Opel Signum.

Примером адаптивной системы освещения является система освещения Adaptive Front-Lighting System (AFL), позволяющая приспосабливать направление света фар к дороге. Эта система сочетает динамическое управление фарами со статическим управлением боковым светом на перекрестках и в узких извилистых проездах. Освещение дороги при ее использовании захватывает значительно больший угол, чем при применении обычной системы (рис. 1).

Рис. 1. Освещение дороги с обычной (а) системой и адаптивной (б) системой

На магистрали такие фары могут поворачиваться в сторону виража на угол до 15°, в зависимости от скорости автомобиля и угла поворота рулевого колеса. При этом левый и правый световые пучки поворачиваются на разные углы (рис. 2).

Рис. 2. Углы поворота фар адаптивной системы при повороте налево (а) и направо (б)

Исполнительным механизмом управляет контроллер, который анализирует скорость автомобиля и угол поворота рулевого колеса (рис. 3).

Рис. 3. Адаптивная фара: 1 — оптический элемент ближнего/дальнего света; 2 — актуатор; 3 — червячный редуктор; 4 — электродвигатель; 5 — лампа; 6 — механизм поворота оптического элемента

На скорости до 40 км/ч при проезде перекрестков и узких проездов задействуется дополнительная фара. Она включается при включении указателя поворота и с началом поворота рулевого колеса.

Примером адаптивного (бокового) освещения может служить статическое освещение с применением светодиодов в автомобилях Audi A8 (рис. 4). Для этой системы в фаре установлен рефлектор с четырьмя светодиодами, которые включаются в дополнение к ближнему свету.

Рис. 4. Адаптивное статическое боковое освещение: а — адаптивное освещение не включено; б — адаптивное освещение включено

Для включения дополнительных светодиодов необходимым условием является работа указателя поворота при скорости не более 40 км/ч или поворот рулевого колеса на достаточно большой угол при скорости не более 70 км/ч.

Что такое адаптивные фары и адаптивное освещение?

За рамки классической системы освщения вышла система адаптивного освещения, поскольку она предлагает совершенно новый подход – подстройку под различные условия. Здесь присутствует большое поле для деятельности – производители постоянно дополняют технологию, совершенствуют ее.

Если постараться ответить на вопрос «что такое адаптивные фары», то это особый элемент освещения, автоматически подстраивающийся под условия езды – на поворотах и при изменении скорости. При повороте в определенную сторону световой луч следует за направлением руля. Система представлена тремя основными составляющими.

1. Особыми устройствами (обрабатывают данные, которые впоследствии распознают положение, в котором движется авто). Здесь каждый показатель отвечает за отдельные параметры:
   • угол – за направление перемещения;
   • освещение – за яркость;
   • видеокамера – за объекты (прохожие, столбы, животные);
   • колесо – за скорость;
   • продольное ускорение – за профиль дорожной части.
2. Блоком контроля и управления.
3. Механизмами, привносящими изменения.

Изначально системы адаптивного освещения дороги улучшали видимость на поворотах (разработчиком стал немецкий автомобильный концерн Volkswagen). Установка видеокамеры также позволила регулировать световой луч. Дальний свет усовершенствовали до того уровня, когда он не слепит встречный транспорт и можно постоянно держать его включённым.

Среди именитых компаний, которые занимаются разработкой адаптивного освещения, можно назвать All Automotive Lightning, Hella, Valeo.

Фары адаптивного освещения направляются в сторону поворота, улучшая освещение дороги, кроме того, маневры автомобиля лучше видны другим участникам движения.

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 хорошему
  обзору и лучшей информированности водителя;
• повышенная безопасность прохождения поворотов;
• минимальный риск ослепления водителя встречной
  машины.

Недостатками системы считают:

• приобретение и установка комплекса обходится
  дорого;
• высокая сложность системы, требующей тонкой
  настройки и высококвалифицированных специалистов для выполнения ремонта;
• установка адаптивной подсветки возможна не на
  все марки автомобилей.

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.

Как и что надо освещать?

Проблема безопасности движения, особенно при плохой видимости, а также в сумерках и темноте, непосредственно связана с освещением дороги, по которой движется машина. Но тут существует сразу несколько взаимоисключающих моментов:

• дорога должна быть освещена на значительном расстоянии впереди транспортного средства, чтобы водитель мог своевременно предпринять меры по предотвращению опасности;
• должна быть освещена обочина, позволяя своевременно обнаружить находящихся вблизи проезжей части пешеходов и животных;
• интенсивность света должна быть такова, чтобы не слепить водителей встречного транспорта;
• яркость света должна быть разной в условиях города и загородной дороги.

Классическая система головного освещения предусматривает разделение на ближний и дальний свет, которые святят только прямо, но у каждого из них свое назначение. Если ближний свет предназначен для подсветки обочины и дороги на небольшом расстояния впереди, а также используется при разъезде встречных автомобилей и движении в городе, то дальний свет включают при движении на загородных трассах, освещают дорогу далеко впереди себя.

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.