FILE ĐÒ ÁN HOÀN THIỆN

Hưng Yên , ngày tháng năm 2021 Giáo viên hướng dẫn 1 LỜI NÓI ĐẦU Trong những năm gần đây, nền kinh tế của nước ta phát triển rất mạnh mẽ và nhanh chóng, để đạt được kết quả này thì có sự đóng góp rất[.]

Hưng Yên , ngày.… tháng … năm 2021 Giáo viên hướng dẫn LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Và việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc em thực đề tài “ Nghiên cứu, Thiết Kế Hệ Thống Gạt Mưa Rửa Kính Tự Động Trên Ơ Tơ Dùng Động Cơ Bước ” thơng qua đề tài em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo bạn đồ án môn học em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, em mong thầy, giáo bạn đóng góp ý kiến quý báu để đồ án môn học hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH TỰ ĐỘNG XE TOYOTA .5 1.1 Chức yêu cầu 1.2 Cấu trúc hệ thống cụm thiết bị 1.2.1 Vị trí chi tiết 1.2.2 Công tắc gạt nước rửa kính 1.2.3 Sơ đồ mạch điện gạt phun nước TOYOTA CAMRY CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 2.1 Cảm biến mưa ( Rain sensor ) 2.2 ARDUINO UNO R3 .11 2.2.1.Sơ đồ chân nguyên lý Arduino uno r3 11 2.2.2 Một vài thông số Arduino UNO R3 12 2.2.3.Vi điều khiển, lượng, chân lượng .13 2.3 Động servo .15 2.3.1 Động Servo gì? .15 2.3.2 Nguyên lý hoạt động Servo Moto 16 2.4 Giới thiệu LCD 17 2.5 Điện trở 18 2.6 Tụ điện 22 2.6.1 Khái niệm 22 2.6.2.Phân loại 22 2.6.3.Ý nghĩa giá trị điện áp ghi thân tụ .23 2.7 Đèn LED 23 CHƯƠNG : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN GẠT MƯA 25 3.1 ADAPTOR LÀ GÌ 25 3.1.1 Thông số ADAPTER 25 3.1.2 Chức ADAPTOR 26 3.2 Thiết kế mạch điều khiển motor gạt mưa 26 3.2.1 Các linh kiện chuẩn bị 26 3.2.2 Sơ đồ khối 27 3.3 Mô proteus 28 3.4 Chương trình điều khiển 28 3.5 Sơ đồ mạch in .31 3.6 Sản phẩm hoàn thiện 31 KẾT LUẬN 32 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH TỰ ĐỘNG XE TOYOTA 1.1 Chức yêu cầu Trong điều kiện thời tiết thất thường, mưa xuất lúc nào, khó dự báo trước, khoa học cơng nghệ phát triển, thứ tự động hóa để giúp đỡ cho sống sinh hoạt làm việc hiệu tiện lợi hơn, nhờ có cảm biến cấu chấp hành làm việc tự động theo trình tự lập trình sẵn, áp dụng nhiều hồn cảnh, cơng việc khác từ nội trợ đến lái xe, ngành kĩ thuật, điện tử ,… 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 chạy Gần số kiểu xe thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe tự động gạt nước trời mưa Trên ôtô thường dùng kiểu hệ thống gạt nước rửa kính (hoặc đơi gạt nước đèn pha) Gạt nước: Hệ thống gạt nước thường có chế độ làm việc sau: Gạt nước tốc độ Gạt nước hai tốc độ Gạt nước gián đoạn (INT) Gạt nước gián đoạn có hiệu chỉnh thời gian dừng Gạt nước kết hợp với rửa kính Rửa kính: Mơtơ rửa kính trước rửa kính sau riêng rẽ Rửa kính trước rửa kính sau dùng chung mơ tơ 1.2 Cấu trúc hệ thống cụm thiết bị 1.2.1 Vị trí chi tiết Hình 1.1: Hệ thống gạt mưa rửa kính Hệ thống gạt nước rửa kính gồm phận sau: Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước Mơ tơ cấu dẫn động gạt nước phía trước Vịi phun rửa kính trước Bình chứa nước rửa kính (có mơ tơ rửa kính) Cơng tắc gạt nước rửa kính (Có rơle điều khiển gạt nước gián đoạn) Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau Mơ tơ gạt nước phía sau Rơle điều khiển gạt nước phía sau Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách) 10 Cảm biến nước mưa 1.2.2 Công tắc gạt nước rửa kính (1) Cơng tắc gạt nước Cơng tắc gạt nước bố trí trục trụ lái, vị trí mà người lái điều khiển lúc cần Công tắc gạt nước có vị trí OFF (dừng), LO (tốc độ thấp) HI (tốc độ cao) vị trí khác để điều khiển chuyển động Một số xe có vị trí MIST (gạt nước hoạt động cơng tắc gạt nước vị trí MIST (sương mù), vị trí INT (gạt nước hoạt động chế độ gián đoạn khoảng thời gian định) công tắc thay đổi để điều chỉnh khoảng thời gian gạt nước Trong nhiều trường hợp công tắc gạt nước rửa kính kết hợp với cơng tắc điều khiển đèn.Vì vậy, đơi người ta gọi cơng tắc tổ hợp xe có trang bị gạt nước cho kính sau, cơng tắc gạt nước sau nằm công tắc gạt nước bật vị trí ON OFF Một số xe có vị trí INT cho gạt nước kính sau kiểu xe gần đây, ECU đặt công tắc tổ hợp cho MPX (hệ thống thơng tin đa chiều) Hình 1.2 Cơng tắc gạt mưa rửa kính (2) Rơle điều khiển gạt nước gián đoạn Rơ le kích hoạt gạt nước hoạt động cách gián đoạn Phần lớn kiểu xe gần cơng tắc gạt nước có rơle sử dụng rộng rãi Một rơle nhỏvà mạch tranzisto gồm có tụđiện điện trở cấu tạo thành rơ le điều khiển gạt nước gián đoạn Dòng điện tới mô tơ gạt nước điều khiển rơ le theo tín hiệu truyền từcơng tắc gạt nước làm cho mô tơ gạt nước chạy gián đoạn (3) Cơng tắc rửa kính Cơng tắc phận rửa kính kết hợp với công tắc gạt nước Mô tơ rửa kính hoạt động phun nước rửa kính bật công tắc 1.2.3 Sơ đồ mạch điện gạt phun nước TOYOTA CAMRY Hình 1.3: Sơ đồ mạch điện gạt phun nước TOYOTA CAMRY Thường tiếp điểm (1) (2) nối Khi có dịng điện chạy qua cuộn dây rơle, tiếp điểm (1) từ (2) nối sang (3) * Ở chế độ INT: Chân C nối mass qua cơng tắc, đó, có dòng từ (+) IG B R1 nạp tụ C1 (2) Sm mass Khi tụ C1 nạp no, có dịng qua R1, R2, R3, phân cực thuận T1, làm cho T1 dẫn có dịng điện qua cuộn dây, làm cho vít (1) bỏ (2) nối (3) cung cấp dòng từ: (+) (3) Ss S (+1) (+1) mơtơ mass ð mơtơ quay, lúc tụ phóng Khi mơtơ quay đến điểm dừng, Sm nối mass, tụ lại nạp, T khóa, mơtơ ngừng hoạt động Khi tụ nạp no, mơtơ lại quay trình lặp lại * Chế độ High: Dương (+) từ bình accu IG cầu chì B (+2) chổi than tốc cao độ (HI) mass mơtơ quay nhanhà cần gạt làm việc chế độ nhanh * Chế độ Low: Dương (+) từ accu IG cầu chì B (+1) chổi than (LO) mơtơ mass môtơ quay cần gạt hoạt động chế độ chậm * Mist: Dương (+) từ accu IG cầu chì B (+2) chổi than (HI) môtơ quay cần gạt hoạt động chế độ nhanh * Chế độ Washer: Dương (+)à IG cầu chì mơtơ phun nước W E mass môtơ phun nước hoạt động * Chế độ Off: Môtơ tiếp tục hoạt động đến điểm dừng, Sm bỏ mass nối (+)à mơtơ ngừng hoạt động CHƯƠNG 2: TÍNH TỐN LỰA CHỌN LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 2.1 Cảm biến mưa ( Rain sensor ) Là cảm biến sử dụng để phát trời mưa hay mơi trường có nước Mạch cảm biến mưa đặt trời để kiểm tra trời có mưa khơng, qua truyền tín hiệu điều khiển đóng / ngắt rơle Trên thị trường có nhiều loại cảm biến mưa cảm biến mưa loại tấm, loại công nghiệp, loại phễu hứng,… Cảm biến mưa có chức phát mưa tốt, nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt, đặc biệt giá thành rẻ Vì lựa chọn phù hợp cho mơ hình gạt nước mưa tự động thu nhỏ Cịn ứng dụng tơ thật ưu tiên sử dụng loại cảm biến mưa phản xạ hồng ngoại Đây loại cảm biến phát mưa rơi mặt kính mà khơng cần tiếp xúc trực tiếp với nước mưa, có độ bền cao độ xác cao để đảm bảo cho hệ thống gạt nước mưa tự động làm việc xác, phù hợp với thiết kế xe Để thuận tiện cho mục đích sử dụng đồ án thiết kế mạch điều khiển, ta chọn cảm biến mưa loại Hình 2.1 Cảm biến mưa Lý gọn nhẹ, giá thành rẻ, độ nhạy cao, lập trình đơn giản, phù hợp với mạch điều khiển động tự động Thơng số kĩ thuật - Kích thước: 5.4*4.0 mm - Dày 1.6 mm - Điện áp: 5V - Led báo nguồn (Màu xanh) - Led cảnh báo mưa (Màu đỏ) - Hoạt động dựa nguyên lý: Nước rơi vào phần cảm biến tạo điện áp (sẽ tạo môi trường dẫn điện) chân D0 A0 - Có dạng tín hiệu: Analog (AO) Digital (DO) - Dạng tín hiệu: TTL, đầu 100mA (Có thể sử dụng trực tiếp Relay, Cịi cơng suất nhỏ ) - Điều chỉnh độ nhạy biến trở - Sử dụng LM358 để chuyển AO > DO Cấu tạo cảm biến nước mưa Mạch cảm biến mưa gồm phận: Hình 2.2 Cảm biến mưa( Rain sensor) Bộ phận cảm biến mưa gắn trời: Để thu thập liệu có mưa có tín hiệu đưa vào khối so sánh Khối cảm biến có hai chân ra, thực chất điện trở, gặp nước mưa điện trở dẫn điện ngược lại khơng có nước mưa điện trở không dẫn điện Điện trở nối vào hai chân so sánh Bộ so sánh: Bộ so sánh có bốn chân: VCC, GND: Để nhận nguồn điện từ Arduino D0: Để trả tín hiệu digital cho arduino A0: Là chân cho tín hiệu analog Nguyên lí hoạt động cảm biến mưa: Mạch cảm biến mưa hoạt động cách so sánh hiệu điện mạch cảm biến nằm trời với giá trị định trước (giá trị thay đổi thông qua biến trở màu xanh) từ phát tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0 Khi có nước rơi cảm biến, có điện áp khoảng từ 0V đến 5V chân A0 đưa vào so sánh sử dụng IC LM393, để đưa chân D0 điện áp mức mức Biến trở có tác dụng điều chỉnh độ nhậy, ta tùy ý định với lượng mưa cảm biến đưa mức 10 Hình 2.11: Điện trở thiết bị điện tử Hình 2.12 : Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý Đơn vị điện trở Đơn vị điện trở Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω Cách ghi trị số điện trở Các điện trở có kích thước nhỏ ghi trị số vạch mầu theo quy ước chung giới.( xem hình ) Các điện trở có kích thước lớn từ 2W trở lên thường ghi trị số trực tiếp thân Ví dụ điện trở cơng xuất, điện trở sứ Hình 2.13 : Trở sứ cơng xuất lớn , trị số ghi trực tiếp c) Cách Quy ước mầu Quốc tế đọc trị 19 số điện trở Màu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Đen Xanh Nâu Xanh lơ Đỏ Tím Cam Xám Vàng Trắng Nhũ vàng -1 Nhũ bạc -2 Hình 2.14 : Quy ước màu quốc tế Điện trở thường ký hiệu vịng mầu , điện trở xác ký hiệu vịng mầu * Cách đọc trị số điện trở vịng màu : Hình 2.15 : Điện trở vòng màu Cách đọc điện trở vòng màu Vòng số vòng cuối ln ln có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, vòng sai số điện trở, đọc trị số ta bỏ qua vòng Đối diện với vòng cuối vòng số 1, đến vòng số 2, số Vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị 20 Vòng số bội số số 10 Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vịng 3) Có thể tính vịng số số số khơng "0" thêm vào Mầu nhũ có vòng sai số vòng số 3, vòng số nhũ số mũ số 10 số âm * Cách đọc trị số điện trở vịng mầu : ( điện trở xác ) Hình 2.16: Điện trở vịng màu Vịng số vòng cuối , vòng ghi sai số, trở vịng mầu mầu sai số có nhiều mầu, gây khó khăn cho ta xác điịnh đâu vòng cuối cùng, nhiên vòng cuối ln có khoảng cách xa chút Đối diện vòng cuối vòng số Tương tự cách đọc trị số trở vòng mầu vòng số bội số số 10, vòng số 1, số 2, số hàng trăm, hàng chục hàng đơn vị Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vịng 4) Có thể tính vịng số số số không "0" thêm vào 21 2.6 Tụ điện 2.6.1 Khái niệm Khái niệm: Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động Hình 2.17 : Tụ điện 2.6.2.Phân loại Đối với tụ điện có nhiều loại thực tế người ta phân thành hai loại tụ khơng phân cực tụ phân cực Tụ không phân cực: Gồm kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng, giá trị thường từ 1,8pF - 1μF Cịn giá trị tụ lớn có kích thước lớn khơng tiện chế tạo Tụ phân cực:Có cấu tạo gồm cực điện cách ly nhờ lớp chất điện phân mỏng làm điện môi Lớp điện môi mỏng trị số điện dung cao Loại tụ có phân cực ghi than tụ, nối nhầm cực tính lớp điện môi bị phá hủy làm hư hỏng tụ Trong thực tế thường gặp loại tụ sau : + Tụ gốm: Điện môi gốm thường có kích thước nhỏ, dạng ống dạng đĩa có tráng kim loại lên bề mặt, trị số từ 1pF - 1μF có điện áp làm việc tương đối cao + Tụ mica: Điện môi làm mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF thường làm việc tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền + Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ, có trị số từ 1nF - 1μF + Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo nhơm bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt vỏ nhôm, loại có điện áp làm việc thấp, kích thước sai số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF – 4700 μF 22 + Tụ tan tang: Loại tụ chế tạo hai dạng hình trụ có đầu dọc theo trục dạng hình tan tan.Tụ có kích thước nhỏ trị số điện dung lớn khoảng 0,1 μF - 100 μF + Tụ biến đổi: Là tụ xoay radio tụ tinh chỉnh 2.6.3.Ý nghĩa giá trị điện áp ghi thân tụ Tính chất quan trọng tụ điện tính phóng nạp tụ, nhờ tính chất mà tụ có khả dẫn điện xoay chiều Tụ điện phóng điện từ dương cực sang âm cực, phóng điện qua tải sau cực âm tụ điện Điện dung tụ lớn thời gian tích điện lâu 2.7 Đèn LED LED từ viết tắt Light Emitting Diode hay điốt phát quang linh kiện điện tử dựa chuyển tiếp p-n LED có cấu trúc điốt Cấu trúc LED gồm hai lớp bán dẫn p, n ghép với qua lớp tiếp xúc công nghệ Hoạt động LED dựa hoạt động chuyển tiếp p-n Hình 2.18: Một số loại LED Cơ chế phát quang đèn LED: Hiện tượng phát quang: Các điện tử lân cận cực tiểu vùng dẫn sau thời gian tồn chuyển mức xuống trạng thái trống vùng hóa trị, tái hợp với lỗ trống phát photon Đối với chất bán dẫn, trình tái hợp xạ tự phát, khơng phụ thuộc vào mật độ phổ lượng xạ điện từ bên Xét chuyển tiếp p-n trạng thái không phân cực vùng nghèo vùng trung hòa Do hệ thiết lập trạng thái cân bằng, số điện tử tái hợp số điện tử phát xạ Mật độ dòng photon phát nhỏ, phần lớn bị hấp thụ khơng có tượng phát quang Xét chuyển tiếp p-n trạng thái phân cực thuận Tại vùng nghèo tượng khuếch tán phun hạt dẫn Nồng độ hạt dẫn dư (điện tử lỗ trống) vùng 23 nghèo tăng đột ngột, để thiết lập lại cân điện tử lỗ trống tái hợp theo chế tái hợp tự phát phát photon Do tác dụng điện áp thuận đặt vào lớp chuyển tiếp, vùng nghèo luôn trạng thái thừa hạt dẫn, mật độ dịng photon phát từ vùng nghèo ln trì tạo thành chùm sáng thoát khỏi lớp chuyển tiếp Trong trường hợp chuyển tiếp p-n trạng thái phân cực ngược Dòng ngược dòng hạt dẫn thiểu số nhỏ dẫn tới mật độ dòng photon phát nhỏ, phần lớn bị hấp thụ trở lại khơng có ánh sáng phát Như vậy, điện áp thuận đặt vào LED tạo tượng phun hạt dẫn qua lớp chuyển tiếp, qua làm tăng đột ngột nồng độ hạt dẫn dư, tăng nồng độ hạt dẫn dư làm xuất tái hợp xạ để trở trạng thái cân Đó chế hoạt động LED Chúng có nhiều ứng dụng nhiều lĩnh vực làm hình TV, chiếu sáng trang trí, điều trị da, sử dụng chiếu sáng nhà kính để tăng chất lượng nông sản , 24 CHƯƠNG : THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN GẠT MƯA 3.1 ADAPTOR LÀ GÌ Adapter thiết bị điện tử dùng để chuyển đổi dòng điện có điện áp cao (220V) xuống dịng điện có điện áp thấp (24V,19V,12V,5V) Thiết bị gọi adapter Hình 3.1 ADAPTER 3.1.1 Thơng số ADAPTER Một adapter có thơng số điện áp cường độ dòng điện Điện Áp: Đây mức điện áp tối đa để thiết bị hoạt động Ví dụ cục nguồn camera ghi 12V điều có nghĩa Một dịng điện xoay chiều (AC) 220 qua cục adapter chuyển đổi xuống thành dòng điện chiều (DC) 12V Để cung cấp cho thiết bị hoạt động bình thường Cường độ dịng điện: Đơn vi tính Ampe (A) Chỉ số 2A ghi adaptor (adapter) hiểu cường độ dịng điện phải đạt 2A thiết bị bạn hoạt động ổn định Cái lĩnh vực camera thấy nhiều đơn vị làm “ ẩu” Có nghĩa dùng cục nguồn adap cho camera có cường độ dịng điện Việc dẫn đến tình trạng camera khơng lên hình bị nguồn camera tải khơng Khi lắp camera lên lâu dài khơng lên hình chí camera bị hư hỏng nặng 3.1.2 Chức ADAPTOR 25 ... làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo bạn đồ án môn học em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày khơng thể tránh khỏi... sánh Khối cảm biến có hai chân ra, thực chất điện trở, gặp nước mưa điện trở dẫn điện ngược lại khơng có nước mưa điện trở không dẫn điện Điện trở nối vào hai chân so sánh Bộ so sánh: Bộ so sánh... khơng thể tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, em mong thầy, giáo bạn đóng góp ý kiến q báu để đồ án mơn học hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực MỤC LỤC CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT