Hiện nay, hệ thống cảnh báo va chạm chỉ xuất hiện trên các dòng xe cao cấp và không được phổ biến trên các dòng xe phổ thông do giá thành. Vì vậy, việc thiết kế và chế tạo hệ thống cảnh báo va chạm với giá thành hợp lý để trang bị trên những dòng xe phổ thông là cần thiết để mọi người đều được an toàn khi tham gia giao thông nhằm giảm thiểu những tai nạn không đáng có. 1.4. Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu cách thức hoạt động của hệ thống cảnh báo va chạm bao gồm: + Cách các cảm biến, radar hoạt động + Tìm hiểu cách hoạt động của các hệ vi xử lý + Phân tích đánh giá hệ thống phát hiện cảnh báo trước va chạm
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN – ĐIỆN TỪ - Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÁT HIỆN CẢNH BÁO TRƯỚC VA CHẠM TRÊN Ô TƠ GVHD: SVTH: KHĨA: TS NGUYỄN LÊ THÁI PHÀNG 1800001344 TRẦN 1800001329 TRỊNH 1800000911 2018 - 2022 TẤN THANH QUỐC QUYỀN TÙNG TỶ TP, HỒ CHÍ MINH, THÁNG & 9/2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠ KHÍ – ĐIỆN – ĐIỆN TỪ - Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÁT HIỆN CẢNH BÁO TRƯỚC VA CHẠM TRÊN Ô TÔ GVHD: SVTH: KHÓA: TS NGUYỄN LÊ THÁI PHÀNG 1800001344 TRẦN 1800001329 TRỊNH 1800000911 TẤN THANH QUỐC QUYỀN TÙNG TỶ 2018 - 2022 3|Page TP, HỒ CHÍ MINH, THÁNG & 9/2021 TRƯỜNG ĐẠI HỌC NGUYỄN TẤT THÀNH KHOA CƠ KHÍ - ĐIỆN - ĐIỆN TỬ - Ơ TƠ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc Bộ môn: Đồ án môn học ô tô NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN Sinh viên thực hiện: Ngành: Phàng Tấn Quyền Trần Thanh Tùng Trịnh Quốc Tỹ Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ MSSV: 1800001344 1800001329 1800000911 Tên đề tài : HỆ THỐNG PHÁT HIỆN CẢNH BÁO VA CHẠM TRÊN Ô TÔ Nội dung khố luận: Khảo sát thiết kế lại hệ thống cảnh báo va chạm Kết đạt _ Nắm cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống _ Mô hệ thống _ Xây dựng hệ thống Ngày giao: ……………… … Ngày nộp: …………………… Kết luận: Nội dung yêu cầu Đồ án/ Khoá luận tốt nghiệp thông qua bởi: Họ tên người hướng dẫn Ký tên 1/…………………………………………… ………………………………… 2/…………………………………………… ………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày……tháng……năm…… TRƯỞNG BỘ MƠN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN CHÍNH 4|Page (Ký, ghi rõ họ tên) (Ký, ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm đồ án môn học này, nhóm em nhận nhiều giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy Nguyễn Lê Thái, giảng viên khoa Cơ khí – Điện – Điện Tử Ơtơ trường ĐH Nguyễn Tất Thành người tận tình hướng dẫn suốt q trình thực đồ án mơn học Và xin chân thành cảm ơn thầy giáo trường ĐH Nguyễn Tất Thành nói chung, thầy khoa nói riêng hỗ trợ cho chúng em kiến thức môn đại cương mơn chun ngành, giúp chúng em có sở lý thuyết vững vàng tạo điều kiện giúp đỡ em suốt trình học tập Cuối lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe lời cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Lê Thái người quan tâm bảo tận tình chu đáo cho chúng em sđể hơm có đồ án mơn học hồn chỉnh cách tốt Một lần chúng em xin chân thành cảm ơn! (Sinh viên thực hiện) 5|Page TÓM TẮT ĐỒ ÁN ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHÁT HIỆN CẢNH BÁO TRƯỚC VA CHẠM TRÊN Ô TÔ Hệ thống phát cảnh báo trước va chạm trang bị cần thiết xe tơ, để giúp chủ sỡ hữu xe đảm bảo an tồn mặt lưu thơng đường lùi xe vào nơi đỗ Tuy nhiên, hệ thống trang bị xe sang, có giá thành cao Cho nên, nhóm nghiên cứu nảy ý tưởng để giải vấn đề là: “Xây dựng hệ thống cảnh báo va chạm tương tự, với giá thành phải để phù hợp với đối tượng sử dụng” Hạn chế: - Do thời gian thực đề tài tương đối hạn chế mang tính nghiên cứu, chưa đánh giá kiểm duyệt chuyên gia, xưởng sản xuất chuyên nghiệp, nên độ tin cậy sản phẩm chưa cao - Do nghiên cứu với quy mô nhỏ, chưa khảo sát nhiều loại xe, kiểu thời tiết khu vực, nên hiệu suất làm việc tuổi thọ hệ thống không bảo đảm xác - Với mục tiêu là: “giá hợp lý tính khơng thua hệ thống cao cấp dòng xe sang” Cho nên, vấn đề tìm kiếm linh kiện đảm bảo yêu cầu vấn đề nan giải Phát triển đề tài: - Trong tương lai nhóm mở rộng quy mơ nghiên cứu, để lắp đặt chạy thử nhiều dòng xe khác nhằm giúp cho hệ thống tối ưu loại xe sẻ tiến hành thử nghiệm nhiều khí hậu thời tiết khác để đám bảo cho hệ thống hoạt động cách xác 6|Page MỤC LỤC NHIỆM VỤ CỦA ĐỒ ÁN LỜI CẢM ƠN TÓM TẮT ĐỒ ÁN MỤC LỤC CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 Giới thiệu tổng quát đề tài Tính cấp thiết đề tài Mục tiêu nghiên cứu đề tài .6 Phạm vi nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Kế hoạch thực CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khảo sát số hệ thống an toàn xe 2.1.1 Hệ thống cảnh báo va chạm trước 2.1.2 Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp 2.1.3 Hệ thống báo chệch đường .11 2.1.4 Hệ thống xóa điểm mù .12 2.1.5 Hệ thống đèn pha chiếu sáng chủ động 13 2.1.6 Hệ thống cảnh báo lùi đỗ xe 14 2.2 Sơ lược hệ thống cảnh báo trước va chạm hãng xe 16 2.2.1 Hệ thống cảnh báo va chạm Volvo .16 2.2.2 Hệ thống hỗ trợ an toàn KIA .18 2.2.3 Hệ thống quan sát điểm mù Ford 19 2.3 Giới thiệu cảm biến đo khoảng cách 20 2.3.1 Giới thiệu 20 2.3.2 Nội dung 20 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 25 7|Page 3.1 Cơ sở lựa chọn linh kiện 25 3.2 Tính tốn linh kiện .25 CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠCH VÀ MÔ PHỎNG 32 KẾT LUẬN .35 TÀI LIỆU THAM KHẢO .36 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU 1.1 Giới thiệu tổng quát đề tài: Ngày nay, nước ta thời cách mạng công nghệ số (cách mạng 4.0) ngành nghề đua phát triển đặc biệt khối ngành khoa học, công nghệ kỹ thuật Ngành công nghiệp ô tô ngoại lệ, theo thống kê vào tháng năm 2020 Việt Nam có 350 doanh nghiệp sản xuất liên quan đến ô tô, với tổng công suất lắp ráp thiết kế khoảng 680.000 xe/năm Trong số 350 doanh nghiệp sản xuất liên quan đến tơ đó, có 40 doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô; 45 doanh nghiệp sản xuất khung gầm, thân xe, thùng xe; 214 doanh nghiệp sản xuất linh kiện, phụ tùng, phụ trợ ô tô với sản lượng sản xuất, lắp ráp đáp ứng khoảng 70% nhu cầu xe chỗ ngồi nước Dự kiến ngành công nghiệp ô tô phát triển bùng nổ vào năm 2025 Đi đôi với phát triển hệ thống đảm bảo an tồn cho người sử dụng tơ quan trọng Bên cạnh tính an tồn tiêu chuẩn xe như: Dây đai an tồn, túi khí, phanh ABS … cịn có thêm trang bị thơng minh như: Hệ thơng kiểm sốt hành trình (Cruise Control), Hệ thống phanh tự động (Auto Emergency Brake – AEB), Hệ thống hỗ trợ lực phanh khẩn cấp (Brake Assist – BA), Hệ thống cảnh báo va chạm (Pre – Collision System – PCS), … Với phân tích nhóm nghiên cứu định chọn hệ thống cảnh báo va chạm (Pre – Collision System) làm đề tài báo cáo 1.2 Tính cấp thiết đề tài: Hiện nay, hệ thống cảnh báo va chạm xuất dòng xe cao cấp khơng phổ biến dịng xe phổ thơng giá thành Vì vậy, việc thiết kế chế tạo hệ thống cảnh báo va chạm với giá thành hợp lý để trang bị dòng xe phổ thông cần thiết để người an tồn tham gia giao thơng nhằm giảm thiểu tai nạn khơng đáng có 1.3 Mục tiêu nghiên cứu đề tài: - Nghiên cứu hệ thống cảnh báo va chạm - Thiết kế chế tạo hệ thống - Mơ - Chế tạo mơ hình 8|Page 1.4 Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu cách thức hoạt động hệ thống cảnh báo va chạm bao gồm: + Cách cảm biến, radar hoạt động + Tìm hiểu cách hoạt động hệ vi xử lý + Phân tích đánh giá hệ thống phát cảnh báo trước va chạm 1.5 - Phương pháp nghiên cứu Thu thập tài liệu liên quan Tính tốn, thiết kế hệ thống Mơ hệ thống Chế tạo mơ hình thực tế Khảo sát, đánh giá hệ thống 1.6 Kế hoạch thực Tuần Nội dung Tham Khảo, chọn tìm hiểu đề tài Thu thập đọc tài liệu liên quan đề tài Hoàn thành chương I Hoàn thành chương II Hồn thành chương III, IV 9|Page Mơ hệ thống Hoàn thiện duyệt đề tài 10 Sửa lỗi chưa đạt yêu cầu, hoàn thiện nộp đề tài CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Khảo sát số hệ thống an toàn xe: Những năm gần đây, số lượng ô tô xuất xưởng tiêu thụ tăng vọt, kèm với điều u cầu độ an tồn ô tô ngày tăng lên, đòi hỏi nhà sản xuất phải thật tận tâm để đầu tư vào hệ thống an toàn đại, nhằm tăng giá trị thương hiệu ưu cạnh tranh Cho nên, hệ thống cảnh báo can thiệp trước va chạm đời Một số hệ thống hoạt động phương pháp phát tín hiệu cảnh báo âm hình ảnh để nhắc nhở tài xế có hành động xử lý, số khác can thiệp trực tiếp vào phanh hệ thống lái để giúp cho xe đảm bảo an toàn Theo thống kê đa số vụ tai nạn xe ô tô nguyên nhân người lái xe thiếu tập trung, hệ thống cảnh báo va chạm đời vô cần thiết, góp phần tăng độ an tồn cho người tham gia giao thông 2.1.1 Hệ thống cảnh báo va chạm trước: a Nhiệm vụ: Hệ thống liên tục theo dõi trình điều khiển người lái điều kiện xung quanh xe chướng ngại vật, xe trước, xe đối diện, … để phát sớm nguy tai nạn vài giây trước va chạm, từ thực biện pháp cảnh báo, can thiệp nhằm ngăn chặn giảm thiểu thiệt hại xảy b Cơ sở lý thuyết: Hệ thống an tồn chủ động nói chung hệ thống cảnh báo va chạm nói riêng hoạt động dựa sở thơng tin tín hiệu thu thập từ trình vận hành xe điều kiện xung quanh Từ đó, hệ thống phát điều kiện nguy hiểm phát cảnh báo đến người lái hay chí can thiệp, hỗ trợ tình khó vừa đánh lái vừa phanh gấp Khi giới thiệu, hệ thống cảnh báo va chạm thường sử dụng sóng hồng ngoại để phát chướng ngại vật Cịn ngày nay, hệ thống vận hành nhờ thông tin từ hệ thống radar cảm biến dựa tượng sóng, ví dụ sóng âm, dội lại gặp vật cản 10 | P a g e TOF tính theo biên độ lớn tín hiệu phản xạ để tăng độ xác Sai số phương pháp thời gian truyền nguyên nhân sau: • Sự thay đổi tốc độ truyền sóng, đặc biệt với hệ thống âm • Khơng xác định xác thời gian đến xung phản xạ • Sai số mạch định thời sử dụng để đo thời gian truyền • Sự tương tác sóng tới với bề mặt đối tượng cần đo khoảng cách Cảm biến khoảng cách tia laser: + Ưu điểm: _ Những cảm biến đo khoảng cách laser mang lại kết đo siêu tốc phạm vi từ 0,05 – 250 mét khoảng 0,5 giây, tối đa không 04s với độ xác cực cao _ Sai số siêu nhỏ, từ – mm _ kích thước cảm biến nhỏ gọn + Nhược điểm: _ Dễ bị ảnh hưởng ánh sáng xung quanh _ Dễ bị ảnh hưởng thay đổi bề mặt vật liệu _ Khó phát nhửng đối tượng suốt Cảm biến đo khoảng cách siêu âm: + Ưu điểm: _ Có thể đo khoảng cách mà không cần tiếp xúc với vật chất cần đo Vd: Dùng để đo mức chất lỏng có độ ăn mịn cao acid xăng, dầu, … 26 | P a g e _ Sóng siêu âm loại âm có tần số cao nên độ nhạy cảm biến cao, thời gian đáp ứng nhanh _ Độ xác cảm biến siêu âm gần tuyệt đối, sai số trung bình khoảng 0,15% khoảng cách 2m trở lại + Nhược điểm: _ Cảm biến siêu âm chịu ảnh hưởng nhiều nhiệt độ áp suất Vì hoạt động tốt mơi trường có nhiệt độ từ 60 oC trở xuống áp suất khoảng bar trở lại _ Các loại cảm biến siêu âm đo mức chất lỏng có chi phí đầu tư ban đầu cao so với loại cảm biến đo mức chất lỏng khác _ Rất dễ bị nhiễu tín hiệu nên lắp đặt, bạn cần phải lắp theo hướng dẫn nhà sản xuất Cảm biến đo khoảng cách tiệm cận: + Ưu điểm: _ Có thể hoạt động môi trường khắc nghiệt _ Phát vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa tới 30mm _ Hoạt động ổn định, chống rung, chống sóc tốt _ Tốc độ phản hồi nhanh _ Đầu sensor nhỏ lắp nhiều nơi + Nhược điểm: _ Phạm vi phát vật cảm biến hạn chế 27 | P a g e Chương III: TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Trong trình nghiên cứu đồ án hệ thống cảnh báo trước va chạm, nhóm nghiên cứu định chọn hệ thống cảnh báo lùi xe để tiến hành khởi tạo mơ hình Và mơ hình mơ phỏng, chưa tối ưu phần khoảng cách đo mức độ xác cảm biến 3.1 Cơ sở lựa chọn linh kiện: - Vi điều khiển 89c51 dùng để điều khiểm hoạt động mạch dòng tiêu thụ khoảng 70mA - Cảm biến khoảng cách E18-D80NK phát vật cản từ khoảng cách 3-80cm dòng tiêu thj khoảng 25mA - LED báo nguồn dòng tiêu thụ khoảng 10mA - Loa báo động dòng tiêu thụ khoảng 50mA - Vậy tổng dòng điện tiêu thụ mạch đầu 3V Tùy loại IC 78xx mà ổn áp đầu Ví dụ: 7806 - 7809 Họ IC 78xx gồm có chân: • Chân (Vin): Chân nguồn đầu vào • Chân (GND): Chân nối đất • Chân (Vout): Chân nguồn đầu Hình 2.7 Hình dạng IC họ 78xx thực tế Sơ đồ bên IC 78xx 35 | P a g e Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 D1 gim cố định điện áp chân Rt Transistor Q1, giả sử điện áp chân E đèn Q1 giảm => điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E đèn tăng, ngược lại CHƯƠNG IV: THIẾT KẾ MẠCH 4.1 Sơ đồ khối mạch: Chức khối: _ Vi điều khiển có chức thu, phát xử lý tín hiệu nhằm đắp ứng theo yêu cầu người điều khiển thiết lập _ Nguồn có chức cung cấp lượng để hệ thống hoạt động _ Cảm biến dùng để thu thập tín hiệu cung cấp cho vi điều khiển xử lý _ Chuông báo nhận tín hiệu từ vi điều khiển để phát âm cảnh báo theo yêu cầu 36 | P a g e 4.2 Sơ đồ nguyên lý: • Trong mạch Diode cầu đóng vai trị chỉnh lưu từ điện xoay chiều (AC) sang điện chiều (DC) • J1- connect lấy nguồn từ bên ngồi nguồn xoay chiều nguồn chiều từ 6v đến 12V • U1 – IC ổn áp LM 7805 tạo điện áp chuẩn 5V • Tụ C dùng lọc tần số thấp để tạo nguồn DC tương đối phẳng dùng để lọc tần số cao để chống nhiễu cho mạch nguồn • Điện R1 có giá trị 330 để phân cực cho LED báo nguồn • LED D1 dùng để báo nguồn 37 | P a g e 4.3 Code lập trình: #include //=======INPUT=========== sbit cb_xa = P3^3; sbit cb_gan = P3^2; //========OUT PUT======= sbit coi = P2^7; /************************************/ // ham tre ms void delay_ms(unsigned int t) { unsigned int i,j; for(i=0;i