Đang tải... (xem toàn văn)
(Cơ điện tử Việt Nam Hệ thống nhúng) Kính ô tô bị dính bụi bẩn hoặc nước mưa thường sẽ được làm sạch bằng cần gạt nước, thông thường, cần gạt nước được gắn vào phía trước và phía sau. Với cần gạt nước, tầm nhìn của người lái xe sẽ không bị cản trở và vì vậy họ có thể nhìn rõ về phía trước hoặc phía sau. Cần gạt nước đóng một vai trò rất quan trọng đối với sự an toàn của người lái vì hiệu suất của gạt nước liên quan mật thiết đến sự an toàn khi lái xe. Nếu trời mưa nhiều và xe không sử dụng cần gạt nước, kính chắn gió sẽ bị dính sương. Sương có thể nhìn thấy trên kính sẽ cản tầm nhìn của người lái xe. Khi tầm quan sát của người điều khiển phương tiện bị cản trở thì nguy cơ xảy ra tai nạn là rất cao. Điều này làm cho cần gạt nước trở thành một phụ kiện ô tô rất quan trọng và phải có mặt trên tất cả các loại xe.
T Trang CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1/ TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG RỬA - GẠT NƯỚC TRÊN Ô TÔ Gạt nước tơ hay cịn gọi gạt mưa ô tô phận nhỏ lại quan trọng xe Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước bụi bẩn khỏi kính chắn gió, giúp người lái có tầm nhìn tốt điều khiển xe Ngày nay, gạt nước xem tiêu chuẩn không tất xe mà trang bị cho xe lửa, tàu biển máy bay 1.1.1/ LỊCH SỬ RA ĐỜI Năm 1905, cần gạt nước xe ô tô giới phát minh người phụ nữ 39 tuổi có tên Mary Anderson Mọi chuyện bắt đầu năm 1903, thành phố New York, Mary Anderson nhận thỉnh thoảng, tài xế lại phải dừng xe, cầm khăn để lau nước tuyết phủ mặt kính Thậm chí, có người chẳng buồn gạt tuyết dày mà ló đầu cửa sổ đế lái Dưới mắt phụ nữ, bà thấy cần phải tạo để giúp họ khơng cần dừng xe mà gạt tuyết giữ tầm nhìn Trang Hình 1.1: Mary Anderson biết đến người nghĩ cần gạt nước Về nhà, Anderson thiết kế hệ thống cần gạt nước Nhưng đưa ý tưởng đó, bà trở thành trò cười người xung quanh theo họ, việc đàn ông chẳng có quan tâm tới “sự điên rồ” Tuy nhiên, dè bỉu chấm dứt năm 1905 tình đảo ngược Anderson nhận sáng chế Mỹ Đó minh chứng cho sức mạnh trí tuệ phái nữ Vào thời điểm nhận phát minh, Anderson tròn 39 tuổi Cơ cấu hoạt động thiết bị đơn giản Anderson dùng hai cần gắn vào thân xe tiếp xúc với mặt kính “lưỡi” cao su Khi cần, người lái xe quay tay nắm đặt ca-bin Qua cấu truyền động, hai cần gạt nước chuyển động lên xuống để gạt tuyết nước, tạo tầm nhìn cho người lái Thế nhưng, dù cần gạt nước thức đời, nhà sản xuất xe không áp dụng thiết bị vào xe họ Phải tới 1916, tức 11 năm sau, cần gạt nước trở thành thiết bị tiêu chuẩn tất xe Mỹ Anderson phải cảm ơn Henry Ford nhờ công nghệ sản xuất hàng loạt Model T, ơtơ trở nên "bình dân" cho người tiêu dùng phát minh bà biết đến Trang Hình 1.2: Cơ cấu hoạt động cần gạt nước bà Anderson nghĩ Năm 1917, nha sĩ người Hawaii Dr Ormand Wall phát minh động điện điều khiển cần gạt nước tự động Cần gạt nước khơng cịn gắn thân xe gắn kính trước xe Bộ phận rửa kính trang bị thêm vịi nước nhỏ có tác dụng phun nước rửa kính lên kính lái thơng qua lỗ nhỏ nằm nắm capo Tuy nhiên, nước bơm liên tục cần gạt hoạt động liên tục không ngơi nghỉ khiến hao phí phần điện Khơng dừng đó, năm 1962 Bo Kearns sáng chế gạt nước không liên tục cho phép tài xế thay đổi tốc độ quét thời gian nghỉ lần qt Cịn đến năm 1980, người ta làm gạt nước cho đèn pha kết hợp hệ thống chiếu sáng, hệ thống phun rửa gạt nước Từ thời điểm 1990 đến nay, cần gạt nước phát triển hoàn thiện theo mẫu thiết kế xe hơi, chúng gắn kính lái, có điều khiển cảm ứng vi mạch giúp nhận biết trời mưa, tần suất mưa, từ tự động gạt nước phù hợp 1.2/ NHIỆN VỤ, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU Trang 1.1.2.1/ NHIỆM VỤ Hệ thống gạt nước – rửa kính hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì thiết bị cần thiết cho an toàn xe xe tham gia giao thông 1.1.2.2/ PHÂN LOẠI Motor gạt mưa truyền động từ động ô tô Motor gạt mưa chạy khí nén Motor gạt mưa truyền từ động điện (hiện tất xe ô tô sử dụng loại này) 1.1.2.3/ YÊU CẦU Hệ thống gạt mưa – rửa kính phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) 1.2/ CẤU TẠO VÀ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG 1.2.1/ CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm phận sau: Cần gạt nước phía trước / lưỡi gạt nước phía trước Motor cấu dẫn động gạt nước phía trước Vịi phun rửa kính phía trước Bình chứa nước rửa kính (có chứa motor rửa kính) Cơng tắc gạt nước – rửa kính (có relay điều khiển gạt nước gián đoạn) Trang Cần gạt nước phía sau / lưỡi gạt nước phía sau Motor gạt nước phía sau Relay điều khiển gạt nước phía sau Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách) 10 Cảm biến nước mưa Trang Hình 1.3: Sơ đồ bố trí hệ thống gạt mưa tơ rửa kính tơ Hình 1.4: Sơ đồ bố trí hệ thống gạt mưa tơ rửa kính tơ 2.2/ CẤU TẠO CỦA CẦN GẠT NƯỚC / THANH GẠT NƯỚC 1.2.2.1/ KHÁI QUÁT CHUNG Trang Hình 1.5: Ảnh minh họa lưỡi gạt nước Cấu trúc cần gạt nước lưỡi cao su gạt nước lắp vào kim loại gọi gạt nước Gạt nước dịch chuyển tuần hồn nhờ cần gạt Vì lưỡi gạt nước ép vào kính trước lị xo nên gạt nước gạt nước mưa nhờ dịch chuyển gạt nước Chuyển động tuần hoàn gạt nước tạo motor cấu dẫn động Hình 1.6: Cơ cấu dãn động gạt nước Vì lưỡi cao su lắp vào gạt nước bị mòn sử dụng ánh sáng mặt trời nhiệt độ môi trường,… nên phải thay phần lưỡi cao su cách định kì Trang Hình 1.7: Các vị trí hoạt động lưỡi gạt nước 1.2.2.2/ GẠT NƯỚC ĐƯỢC CHE MỘT NỬA VÀ GẠT NƯỚC ĐƯỢC CHE HỒN TỒN Gạt nước thơng thường nhìn thấy phía trước xe Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng tầm nhìn rộng nên gạt nước gần che nắp ca pô Gạt nước nhìn thấy phần gọi gạt nước che nửa, gạt nước khơng nhìn thấy gọi gạt nước che hoàn toàn Với gạt nước che hồn tồn bị phủ băng tuyết điều kiện khác, gạt nước khơng thể dịch chuyển Nếu cố tình làm tuyết cách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng làm hỏng motor gạt nước Để ngăn ngừa tượng này, phần lớn mẫu xe có cấu trúc chuyển chế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che phần tay Sau bật sang gạt nước che nửa, cần gạt nước đóng trở lại cách dịch chuyển theo hướng mũi tên hình vẽ Trang Hình 1.8: Gạt nước che nửa che hồn tồn 1.2.2.3/ CÁC CÁCH BỐ TRÍ LƯỠI GẠT NƯỚC Phần lớn mẫu xe có hai lưỡi gạt Khi hoạt động, hai lưỡi gạt di chuyển để làm bề mặt kính Hai lưỡi gạt đặt hai điểm lệch bên kính chắn gió (như hình minh họa) Cách xếp gọi gạt nước theo kiểu tăng đem (tandem systems) Đây kiểu sử dụng phổ biến vệ sinh diện tích rộng kính chắn gió tạo trường nhìn tốt cho người lái Ngồi cịn có số kiểu bố trí gạt nước khác hai lưỡi đối diện lệch hai bên kính, kiểu lưỡi gạt,… Tuy nhiên, cấu có cấu trúc phức tạp lại làm việc hiệu Trang 10 Kích thước: 34 x 43 mm Trọng lượng: 28g 2.5.3.2/ ĐỘNG CƠ SERVO Hình 2.7: Động servo MG90S Động Cơ Servo MG90S phiên nâng cấp động RC Servo 9G với bánh làm kim loại cho lực kéo mạnh độ xác cao loại làm nhựa Động MG90S thường sử dụng để làm mơ hình nhỏ cấu kéo không cần đến lực nặng, động RC Servo MG90S có tích hợp sẵn Driver điều khiển động bên nên dễ dàng điều khiển góc quay phương pháp điều độ rộng xung PWM Phù hợp cho nhiều ứng dụng khác nhau: Robot cánh tay máy, robot nhện, cấu chuyển hướng, cấu quay góc, THƠNG SỐ KỸ THUẬT: Trang 39 Model: MG90S servo Điện áp hoạt động: 4.8 ~ VDC Lực kéo: 1.8kg / cm (4.8V), 2.2kg / cm (6V) Tốc độ: 0.1sec / 60degree (4.8v), 0.08sec / 60degree (6v) Bánh răng: kim loại Độ dài dây nối: 175 mm Trọng lượng: 13.4g Kích thước: 22.8 x 12.2 x 28.5 mm Trang 40 CHƯƠNG 3: THI CƠNG MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG RỬA – GẠT NƯỚC KÍNH XE Ơ TƠ TỰ ĐỘNG 3.1/ SƠ ĐỒ KHỐI CỦA HỆ THỐNG Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống Khối nguồn (Power): Cung cấp điện áp ổn định cho tất khối hệ thống, khối nguồn sử dụng để ổn định cấp điện áp VDC cho khối điều khiển (Arduino) động Servo DC cấp nguồn cho mạch hoạt động Khối cảm biến (Cảm biến mưa): Khối có nhiệm vụ lấy mẫu tín hiệu mưa chuyển thành giá trị điện áp để đưa đến vi điều khiển để xử lý Khi có mưa rơi board cảm biến tạo môi trường dẫn điện tạo tín hiệu đưa đến điều khiển Cảm biến cảm nhận lượng mưa cho tín hiệu điều khiển tới điều khiển Bộ phận điều khiển tự động kích hoạt động gạt nước hoạt động hoạt động tốc độ cao tốc độ thấp dựa lượng mưa phát từ khối cảm biến Khối điều khiển: Khối làm nhiệm vụ giao tiếp, nhận xử lý liệu từ cảm biến, điều khiển thiết bị ngoại vi Động gạt nước: Ở sử dụng động Servo MG90S, động nối với hệ thống cần gạt nước để gạt nước có mưa Trang 41 3.2/ NGUN LÍ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG Trong chế độ tự động (AUTO), hệ thống hoạt động cách tự động mà không cần can thiệp người Sensor gắn cố định kính xe Khi có mưa, cảm biến tạo môi trường dẫn điện tạo tín hiệu điện áp để đưa đến điều khiển Cảm biến mưa cảm nhận lượng mưa hay nhiều để từ xuất tín hiệu điện áp cao hay thấp để đưa tới tới điều khiển Từ phận điều khiển tự động kích hoạt động gạt nước quay nhanh hay chậm Hoạt động gọi "hệ thống gạt nước mưa tự động" Cảm biến mưa sử dụng để phát mưa lượng nước kính chắn gió sau gửi tín hiệu cho điều khiển Tín hiệu từ chân A0 cảm biến đưa đến điều khiển Nếu lượng nước động gạt nước kích hoạt tốc độ thấp, cịn lượng nước mưa lớn động gạt nước kích hoạt tốc độ cao 3.3/ LẮP ĐẶT MƠ HÌNH Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện kết nối thiết bị linh kiện Trang 42 3.3.1/ KẾT NỐI SERVO MG90S VỚI ARDUINO UNO R3 Dây vàng nối với PIN 11 cho servo chân 12 cho servo Dây đỏ nối với nguồn 5V Dây đen nối vào chân âm 3.3.2/ KẾT NỐI ĐỘNG CƠ BƠM VỚI ARDUINO UNO R3 Chân dương động bơm nối vô chân PIN Chân lại nối âm 3.3.3/ KẾT NỐI CẢM BIẾN MƯA VỚI ARDUINO UNO R3 Để xác định độ lớn nước giá trị cảm biến ta sử dụng chức chân Analog để đưa tín hiệu vào chân I/O VĐK Chân A0 dùng để xác định độ lớn giọt nước Cảm biến mưa Arduino GND GND VCC 5V A0 Analog (A0) Chân VCC cảm biến mưa kết nối với nguồn 5V Arduino để cấp nguồn cho cảm biến A0 cảm biến mưa nối với chân A0 Arduino để xác định độ lớn giọt nước Ta điều chỉnh độ nhạy biến trở Trang 43 3.4/ LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CỦA HỆ THỐNG RỬA – GẠT NƯỚC TRÊN KÍNH XE TỰ ĐỘNG Hình 3.3: Lưu đồ thuật toán hệ thống Trang 44 3.5/ CODE THỰC HIỆN Trang 45 Trang 46 Hình 3.4: Code thực 3.6/ HÌNH ẢNH MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG Trang 47 Hình 3.5: Mơ hình mơ hệ thống Trang 48 KẾT QUẢ THU ĐƯỢC CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ THU ĐƯỢC 4.1/ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC VỀ MẶT LÍ THUYẾT Hiểu rõ hệ thống gạt nước rửa kính tơ Tìm hiểu Arduino cách lập trình ứng dụng để thiết kế mạch điều khiển tốc độ động gạt nước tự động Biết ứng dụng, cấu tạo thông số động Servo cảm biến mưa thực tế áp dụng vào đề tài 4.2/ KẾT QUẢ THU ĐƯỢC VỀ MẶT THỰC TẾ Thiết kế mạch điều khiển động quay có mưa dừng lại khơng có mưa Thay đổi tốc độ theo lượng mưa Khi mưa lượng mưa động quay chậm ngược lại Trang 49 KẾT LUẬN CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Nghiên cứu đề xuất giải pháp để xây dựng thiết kế hệ thống rửa – gạt kính tự động cho xe tơ Nghiên cứu thực trạng vai trò khoa học kỹ thuật 4.0 có tầm quan trọng lớn Bổ sung số chức khác giúp cho hệ thống rửa – gạt nước mưa kính xe tơ hồn thiện đáp ứng nhu cầu cao người sử dụng Qua bổ sung đa dạng kiến thức cho thân từ việc tự giác tìm tịi nghiên cứu dự án Tham gia vào dự án thực tế để trau dồi kinh nghiệm, qua giải số vấn đề thực tế thi công dự án TÀI LIỆU THAM KHẢO Trang 50 CHƯƠNG 6: TÀI LIỆU THAM KHẢO http://www.bcit.edu.vn/App_File/userfiles/files/M%C3%94%20H%C3%8CNH%20H%E 1%BB%86%20TH%E1%BB%90NG%20G%E1%BA%A0T%20M%C6%AFA%20R%E 1%BB%ACA%20K%C3%8DNH%20%C3%94T%C3%94%20%20SKKN%20Gi%C3%A1p%20V%C4%83n%20V%E1%BB%8Bnh.pdf https://tinhte.vn/thread/tim-hieu-he-thong-gat-nuoc-tren-xe-hoi.2371852/ https://tailieumau.vn/de-tai-he-thong-gat-nuoc-mua-tu-dong-ung-dung-tren-o-to-hay/ https://tinhte.vn/thread/day-la-cach-ma-o-to-co-the-biet-troi-mua-de-tu-kich-hoat-cangatnuoc-mua.3183307/ https://www.youtube.com/watch?v=Oc7BhQokMpg https://www.youtube.com/watch?v=9smq2h-qruM https://nanofilm.com.vn/tin-tuc/timhieu-cau-tao-va-nguyen-nhan-hu-hong-cua-he-thonggat-nuoc-o-to https://tailieuoto.vn/cau-tao-he-thong-gat-mua-o-to-va-rua-kinh-o-to/ https://carpassion.vn/threads/nhung-hu-hong-thuong-gap-cua-he-thong-gat-nuoc.13333/ Trang 51 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………… ………………………… ………………………… ………… ……………… ………………………… ………………………… …………………… ………………………… ………………………… ………………………… ………… ……………… ………………………… ………………………… …………………… ……………………………………………………………………………………………… ………………………………………………… ………………… ……………………… … ………………………… …………………………… ………………………… …… …………………… …………………………… ………………………… …………… …………… …………………………… ………………………… …………………… …… …………………………… ………………… …………………………… ……… ………………… ………………………… …………… ………………………… …… ……………………… ………………………… …………………………… ………… ……………… ………………………… …… ………………………… ……………… …………… ………………………… ………………………… ……………………… …… ………………………… ……………… …………………………… …………… …………… ………………………… …… …………………………… …………… ………………… ………………………… ……………… …………………………… ….……………………… ………………………… …… ……………………………… ………………………… ………………………… …… …………………………… … ……………………… ………………………… …………………………… ………… ……………… ………………………… …………………………… ………………… ……… ………………………… ………………… ………………………… ………… ……… ………………………… ………………… ………………………… ………… ……… ………………………… ………………… ………………………… ………… Trang 52 ……… ………………………… ………………… ………………………… ………… ……… ………………………… ………………… ………………………… ………… ……… ………………………… ……………… Trang 53 ... CỦA HỆ THỐNG 1.2.1/ CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm phận sau: Cần gạt nước phía trước / lưỡi gạt nước phía trước Motor cấu dẫn động gạt nước phía trước Vịi phun rửa. .. CƠNG TẮC RỬA KÍNH Cơng tắc phận rửa kính kết hợp với cơng tắc gạt nước Khi bật cơng tắc motor rửa kính hoạt động phun nước rửa kính Hình 1.12: Hệ thống phun nước 2.4/ CẤU TẠO MOTOR GẠT NƯỚC 1.2.4.1/... nước tự động xe ô tô 2.1.2/ ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU “Mô hình gạt nước tự động ô tô? ?? Ngày với phát triển vũ bão ngành điện tử thập niên gần tác động lớn đến ngành công nghiệp ô tô Chiếc ô tô ngày khơng