Как работают адаптивные фары?

Достоинства и недостатки адаптивного освещения

По сравнению с обычными фарами, которыми оснащаются все автомашины, система адаптивного освещения автомобильного полотна AFS характеризуется следующими преимуществами глобального характера:

• существенным уменьшением риска оказаться в аварийной ситуации;
• возможностью дополнительной подсветки пространства при осуществлении поворотов;
• улучшение обзора для водителя;
• предотвращение ослепления ТС, едущих во встречном направлении.

Дополнительные преимущества системы AFL:

• наличие прямой зависимости от скорости движения — автоматическое включение не произойдет, если того не требует дорожная ситуация;
• биксеноновые фары будут освящать дорожное полотно с абсолютно одинаковой интенсивностью при использовании двух типов классического освещения, а переключение будет осуществляться в автоматическом режиме.

Недостатки тоже есть: наличие системы удорожает автомобиль, а сложность конструкции делает практически невозможным самостоятельный ремонт.

Но увеличение безопасности того стоит. Отметим, что установка подобных систем возможна далеко не на все автомобили. Скажем, если вы обладатель вазовской классики, об этом оборудовании можно и не мечтать. Тем не менее прогресс не стоит на месте, и в среднесрочной перспективе можно ожидать появления систем адаптивного освещения следующего поколения, характеризующихся расширенным функционалом. Каким он будет – сегодня могут сказать только разработчики. В любом случае система адаптивного головного освещения в повороте, которой сегодня оснащаются только топовые комплектации, постепенно будет переходить в разряд стандартного оборудования.

ВИДЫ СИСТЕМ

До появления полноценной системы адаптивного освещения автомобили комплектовались так называемыми помощниками в управлении светом фар. Первая система такого типа были призвана направлять световой пучок вслед за поворотом рулевого колеса. У VW такая опция называлась Active Front-lighting System и могла работать в двух режимах:

динамическая регулировка. Конструкция фар с системой AFLS имеет поворотный модуль, позволяющий поворачивать корпус ламп в горизонтальной плоскости. Модуль фар, расположенный ближе к внутреннему радиусу, поворачивается на 15º, тогда как во внешней к повороту фаре световой пучок корректируется на 7.5º. Работа динамического режима достигается за счет сервопривода модуля головного света, датчиковой аппаратуры и блока управления, посылающего управляющие импульсы исполнительным механизмам.

Адаптивные фары являются прерогативой авто премиум-класса, а вот модели поскромнее оснащаются именно функцией динамического освещения зоны поворота.

 Управление дальним светом

Вторым подвидом адаптивного освещения можно назвать функцию управления дальним светом, которая может работать как в паре с галогенными лампами (к примеру, Light Assit), так и с ксеноновыми фарами (Dynamic Light Assist). Принцип работы Light Assit построен на автоматическом включении и выключении режима дальнего света.

Выбор режима освещения осуществляется блоком управления, который считывает информацию из датчика скорости, датчика освещения и камеры, расположенной в верхней части лобового стекла. Камера дает возможность определить свет фар приближающихся навстречу и движущихся по смежной полосе автомобилей, что позволяет автоматически выключить дальний свет и не ослепить водителей других ТС. После разъезда или обгона блок управления возвращает дальний свет фар.

В системе Dynamic Light Assist переключение между ближним и дальним светом осуществляется за счет изменения положения модуля лампы в горизонтальной и вертикальной плоскостях.

Как это работает? Принцип работы системы адаптивного освещения

Все начинается с датчиков поворота, которые сообщают системе о том насколько повернут руль, а также датчиков скорости, сообщающих о вашей скорости. Также в учет берется информация о положении автомобиля относительно вертикальной оси, и данные от системы курсовой устойчивости и стеклоочистителей. То есть как вы понимаете адаптивные фары реагируют не только на изменение положения руля или положение транспортного средства на проезжей части, учитываются также погодные условия и скорость движения.

Следует отметить, что в системе адаптивного освещения используется исключительно биксенон в качестве источника света. Поворот фар осуществляется шаговыми двигателями с малой дискретностью. Блок-фара способна поворачиваться максимальный на 15°. При этом углы поворота каждой из фар (левая и правая) — будут разными. Если машина совершает поворот налево — левая фара совершает полный поворот на 15°, правая фара – только на половину этого, то есть примерно на 7°. Если поворот правый все повторяется с точностью наоборот. Такая разница нужна для того чтобы предотвратить ослепление водителей, которые находятся на дороге, на которую вы поворачиваете. Также разработчиками были предусмотрены разные режимы работы адаптивных фар (ближний/дальний). Характерно то что система адаптивного освещения умеет распознавать «подруливание», при котором фары не поворачиваются. Однако если поворот рулевого колеса существенный и длится больше установленного минимума датчики сразу же сообщают об этом блок-фара поворачивается. Также следует отметить, что каждый раз в зависимости от того или иного условия угол поворота фар будет разным, следовательно, и площадь освещения. Если датчики обнаруживают яркий свет, компьютер отдает команду опустить фары и повернуть их на определенный градус. Источником яркого света, как вы понимаете, чаще всего является встречный автомобиль, который в случае отсутствия коррекции будет попросту ослеплен светом ваших фар. После того как вы разминулись со «встречкой» датчик это фиксирует и фары снова поворачиваются на нужный для обеспечения максимально эффективного освещения угол.

В плохих погодных условиях происходит то же самое, система контролирует включение «дворников», после чего фары опускаются на необходимый угол с целью обеспечить эффективное освещение подобно противотуманкам. Современные системы адаптивного освещения автомобилей отличаются высокий точностью и плавностью работы независимо от погодных условий и дорожной обстановки.

Система управления освещением

Такие устройства позволят увеличить энергетическую эффективность, существенно повысить комфорт жилья, облегчить эксплуатацию производственными зданиями.

Система управления освещением на аналоговом датчике способна снизить потребление электрической энергии. Благодаря передовым технологиям вы сможете получить большую экономию и дополнительные возможности. Такие системы намного превосходят обыкновенные методы управления светом.

Цифровая система управления освещением обладает дополнительным взаимодействием между всеми приборами, которые объединены в одну группу. Такие глобальные устройства основываются на микроконтроллерах, которые дают возможность применять заранее запрограммированные режимы освещения в доме, опираясь на сигналы от датчиков либо команды панелей управления.

При помощи датчиков движения свет в доме включится в тот момент, когда человек попадет в зону их действия.

Когда движение прекратилось, специальное устройство выключит свет. Такие системы чаще всего ставят там, где люди меньше всего ходят: лестничные пролеты, длинные коридоры, перед подъездами и т.п. Также, такие устройства могут сами включать свет при снижении естественного освещения ниже определенного уровня.

Необходимые условия для активации

Автоматическое переключение дальнего света будет работать при следующих условиях:

• включен ближний свет фар;
• низкий уровень освещенности;
• автомобиль двигается с определённой скоростью (от 50-60 км/ч), такая скорость воспринимается как движение по трассе;
• впереди нет встречных машин или других препятствий;
• автомобиль двигается вне населенных пунктов.

Если фиксируются встречные автомобили, то дальний свет автоматически погаснет или изменится угол наклона отражающего модуля фары.

Первой подобную технологию внедрила компания Volkswagen (Dynamic Light Assist). Применение видеокамеры и разных датчиков открыло новые возможности.

Ведущими конкурентами в этой области являются компании Valeo, Hella, All Automotive Lighting.

Подобные технологии имеют название Adaptive Front lighting System (AFS). Компания Valeo представляет систему BeamAtic. Принцип всех устройств схож, но может отличаться дополнительными функциями, среди которых может быть:

• движение по городу (работает на скорости до 55-60 км/ч);
• проселочная дорога (скорость 55-100 км/ч, отличается асимметричным освещением);
• движение по автомагистрали (свыше 100 км/ч);
• дальний свет (Light assist, автоматическое переключение);
• освещение поворотов в движении (в зависимости от комплектации модуль поворачивается на угол до 15° при повороте руля);
• включение освещения при плохих погодных условиях.

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.

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 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.

Общие сведения об AFS и её функции

Иногда климатические условия уменьшают видимость настолько, что передвижение становится крайне небезопасным. Дабы облегчить водителю жизнь, японский бренд оборудовал модельный ряд СХ-5 адаптивной оптикой, включающей в себя:

• контроллеры;
• систему управления;
• исполнительные механизмы.

Система AFS работает таким образом, что сначала датчики считывают показатели скорости и определяют направление движения колёс, а потом передают информацию на модуль управления в бортовой компьютер, который обрабатывает данные и перенаправляет их к исполнительным устройствам, вмонтированным в фары автомобиля. Далее световой пучок корректируется по вертикали и горизонтали в зависимости от угла наклона. За счёт этого управляемость транспортным средством, комфорт и безопасность при движении значительно возрастают.

Важно! В горизонтальном направлении система AFS Mazda CX-5 способна поворачивать световой пучок на угол до 15°. Адаптивная оптика обеспечивает:

Адаптивная оптика обеспечивает:

1. Динамическое вхождение в повороты. Улучшает освещение при входе в повороты и на извилистых дорогах – световой поток фары, в сторону которой осуществляется поворот, изменяет угол наклона до 15° (вторая фара имеет ограничение смещения света до 7°). Такие рамки поворота позволяют исключить возможность ослепления водителя встречного авто.
2. Коррекцию наклона. Угол наклона по вертикали корректируется исходя из положения кузова. Необходимость в изменении положения фонарей может возникнуть при высокой загрузке автомобиля, резком торможении или старте.
3. Управление дальним светом. На уровне автоматики происходит переключение света с ближнего на дальний и наоборот, как только датчики замечают приближающееся встречное транспортное средство.

Режимы функционирования адаптивных фар AFS:

1. Освещение дорожного полотна при движении в плотном городском трафике (скорость машины не должна превышать 55 км/час). Т. к. оно в большей степени распространяется в боковые стороны, заметить пешехода становится проще.
2. Режим дальнего освещения (рассеивание в боковые стороны уменьшается). Переключение света выполняется автоматически при достижении скорости в 100 км/час.
3. Условия плохой видимости. В этом случае свет фар направляется ближе к дорожному покрытию, а интенсивность луча уменьшается, что позволяет снизить блики от влаги в воздухе.
4. Освещение поворотов. Улучшается при перенаправлении светового пучка в сторону движения автомобиля.

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.