TỔNG QUAN
Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực đề tài ở trong và ngoài nước
Ngành ô tô đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ cả trong và ngoài nước, kéo theo sự cải tiến liên tục của các hệ thống an toàn nhằm giảm thiểu thương tích cho hành khách Các hãng xe ngày càng chú trọng vào việc nâng cấp công nghệ an toàn, bao gồm các hệ thống như ESP (cân bằng điện tử), ABS (hệ thống chống bó cứng phanh), EBD (phân bố lực phanh điện tử), BA (hỗ trợ phanh khẩn cấp) và ACCS (hệ thống kiểm soát hành trình thích nghi) Đặc biệt, nghiên cứu về hệ thống túi khí kết hợp với dây đai an toàn cũng được ưu tiên hàng đầu.
Lý do chọn đề tài
Nhận thức được vai trò quan trọng của ngành công nghiệp ô tô đối với nền kinh tế, việc đào tạo công nghệ kỹ thuật ô tô tại Việt Nam đã được chú trọng, đặc biệt tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật, nơi có bề dày gần 65 năm trong lĩnh vực này.
Trong những năm gần đây, ngành Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô tại Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM đã chuyển hướng đào tạo theo công nghệ hiện đại Phương pháp giảng dạy được cải tiến liên tục để phù hợp với thực tế, đồng thời chú trọng đến việc thực hành nhiều hơn Do đó, việc tạo ra các mô hình phục vụ cho sinh viên thực hành trở nên cần thiết.
Nhằm củng cố và mở rộng kiến thức chuyên môn, cũng như làm quen với công tác nghiên cứu khoa học, chúng em đã được giao thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài cụ thể.
“NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG TÚI KHÍ” Với sự hướng dẫn của thầy ThS Lê Quang Vũ.
Mục tiêu
- Nhằm củng cố và chuyên sâu kiến thức về hệ thống an toàn trên ô tô, đặc biệt là hệ thống túi khí an toàn
- Phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập
- Giúp cho sinh viên ứng dụng ngay bài học lý thuyết vào bài học thực hành
- Tạo điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận được nguyên lý và cách thức làm việc của hệ thống túi khí trên xe.
Phương pháp nghiên cứu
Để hoàn thành đề tài đúng tiến độ, nhóm chúng em đã áp dụng nhiều phương pháp nghiên cứu, trong đó chú trọng vào việc tham khảo tài liệu và thu thập thông tin liên quan Chúng em học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô và bạn bè, đồng thời nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ để tìm ra những ý tưởng mới cho đề cương Bên cạnh đó, chúng em cũng kết hợp phương pháp thực nghiệm nhằm thi công mô hình và biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng.
Giới hạn của đề tài
Việc thiết kế và thi công tài liệu đòi hỏi thời gian, kinh phí và kiến thức chuyên môn Do đó, bài viết này sẽ chỉ tập trung vào một số vấn đề cụ thể liên quan đến quá trình sưu tầm, thu thập thông tin và soạn thuyết minh.
Giới thiệu về hệ thống túi khí trên ô tô
Thiết kế, thi công mô hình hệ thống túi khí
Biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành trên mô hình hệ thống túi khí.
Các bước thực hiện
Lập kế hoạch thực hiện
Thiết kế và thi công mô hình hệ thống túi khí
Chỉnh sửa những sai sót trên mô hình
Biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Lịch sử và quá trình phát triển của hệ thống túi khí trên ô tô
Để bảo vệ người và hành lý trên xe khi xảy ra va chạm, việc giảm thiểu hư hại cho ca bin và ngăn chặn va đập thứ cấp do sự dịch chuyển của người lái và hành lý là rất quan trọng Để đạt được điều này, các kỹ thuật như sử dụng khung xe có khả năng hấp thụ lực va chạm, đai an toàn và túi khí SRS được áp dụng.
Túi khí ôtô được làm từ màng nilon mỏng, bền và co giãn, đóng vai trò là tấm đệm êm bảo vệ hành khách khi xảy ra va chạm Hệ thống túi khí an toàn còn được gọi là hệ thống hạn chế va đập (SIR) hoặc hệ thống túi khí bổ sung (SRS) Phát minh của ông John W Hetrick vào năm 1951 đã đưa ra công nghệ túi khí, ban đầu lấy cảm hứng từ hệ thống trên máy bay và ruột bóng đá Những túi khí thương mại đầu tiên ra mắt vào những năm 1970, khi người lái không bắt buộc phải thắt dây an toàn, và túi khí được coi là sự thay thế cho dây an toàn Ford là hãng xe đầu tiên áp dụng rộng rãi hệ thống túi khí vào năm 1971, tiếp theo là General Motors với hệ thống túi khí hai giai đoạn trên xe Chevrolet vào năm 1973 Sự khác biệt lớn giữa túi khí sơ khai và hiện đại là vị trí lắp đặt, với túi khí dành cho hành khách phía trước được lắp ở đáy táplô để bảo vệ đầu gối.
Hệ thống túi khí ban đầu đã được nâng cấp và thay thế bằng hệ thống túi khí SRS, được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1980 trên dòng xe S-Class của Mercedes-Benz Để tăng cường an toàn, dây an toàn cũng được lắp đặt nhằm tạo lực kéo trong trường hợp xảy ra tai nạn.
Vào năm 1987, Porsche đã giới thiệu dòng xe đầu tiên trang bị túi khí cho hành khách phía trước, với cụm túi khí chính được lắp dưới đệm vô lăng Khi xảy ra va chạm mạnh, cảm biến túi khí sẽ kích hoạt do sự giảm tốc đột ngột, dẫn đến việc ngòi nổ trong bộ thổi khí được kích nổ Quá trình này tạo ra một lượng lớn khí Nitơ, được lọc và làm mát trước khi vào túi khí Khi khí giãn nở, nó sẽ xé rách lớp ngoài của mặt vô lăng, giúp túi khí bung ra và giảm lực va đập tác động lên đầu người lái.
Trong những năm 90, hệ thống túi khí chỉ bao gồm túi khí phía trước cho hành khách và tài xế, nhưng sau năm 2000, đã được cải tiến với các túi khí bên và túi khí rèm cửa để nâng cao mức độ bảo vệ Đến năm 2005, túi khí đã phát triển thêm với các loại túi khí cho đầu, đầu gối và xương chậu, cùng với hộp module túi khí tích hợp cảm biến ESP, giúp bảo vệ người đi bộ và phát hiện hành khách trên xe để kích hoạt túi khí khi cần thiết Từ năm 2013 đến 2015, hệ thống túi khí được kết hợp với hệ thống ESP (Chương trình ổn định điện tử) để tăng cường an toàn.
Tổng quan về túi khí trên ô tô
Hệ thống túi khí tự động được kích hoạt ngay sau va chạm, giúp giảm thiểu chấn thương cho người ngồi trong xe Túi khí phía trước bảo vệ đầu, cổ và ngực của người lái và hành khách trong các vụ va chạm từ phía trước Trong khi đó, túi khí bên và túi khí bên trên bảo vệ đầu và vai khi xe gặp va chạm bên hoặc lật Tuy nhiên, việc thắt dây an toàn là cực kỳ quan trọng, vì túi khí bung ra với tốc độ lên đến 320km/h Nếu người ngồi thắt dây an toàn, họ sẽ được giữ chặt vào ghế, giảm thiểu lực va đập và khoảng cách va chạm với túi khí, từ đó tăng cường an toàn trong trường hợp tai nạn.
Khi túi khí được kích hoạt trong một vụ va chạm, dây đai an toàn không được thực hiện đúng cách, dẫn đến việc cơ thể người ngồi trong xe va đập mạnh về phía trước Đồng thời, túi khí cũng tạo ra lực đẩy ngược, khiến người ngồi bị hất văng về phía sau với gia tốc lớn hơn, gây ra chấn thương nghiêm trọng Do đó, nhiều hãng xe đã nghiên cứu và phát triển túi khí hai giai đoạn, nhằm giảm thiểu tác động của túi khí lên người ngồi trong xe khi xảy ra va chạm, từ đó bảo vệ tốt hơn cho tài xế và hành khách.
Túi khí ô tô chỉ sử dụng một lần và hoạt động nhờ vào một hệ thống cảm biến bao gồm cảm biến gia tốc, cảm biến áp suất, cảm biến con quay hồi chuyển, cảm biến vị trí ghế và cảm biến phân loại ghế Tất cả các cảm biến này kết nối với bộ điều khiển túi khí ACU, chịu trách nhiệm tính toán và điều khiển hoạt động của túi khí Khi được kích hoạt, bộ điều khiển sẽ đốt cháy các hợp chất như Natri và Kali Nitrat để tạo ra khí Nitrat, Hydro và Oxy, làm túi khí phồng lên với tốc độ 320 km/h chỉ trong khoảng 0.04 giây Sau khi túi khí được bơm căng, khí sẽ thoát ra qua các lỗ hơi trên bề mặt túi khí, giúp giảm chấn thương cho hành khách Ngoài ra, bột ngô cũng được sử dụng để chống dính giữa các lớp túi khí khi gập lại.
Cấu tạo, chức năng và nguyên lý hoạt động của hệ thống túi khí trên ô tô
2.3.1 Cấu tạo – chức năng của các bộ phận
Túi khí ô tô là một thiết bị an toàn quan trọng, hoạt động như một đệm phao để bảo vệ hành khách khỏi chấn thương nghiêm trọng trong trường hợp va chạm Đây là thiết bị sử dụng một lần, tự hủy sau khi kích hoạt Với tốc độ bung nhanh, túi khí được làm từ vật liệu bền, chống mài mòn và có khả năng hấp thụ năng lượng cao Ban đầu, túi khí được trang bị bằng túi nilon dày, bơm không khí và cảm biến điện cơ học Khi xảy ra va chạm, cảm biến sẽ kích hoạt, đóng mạch điện và bơm không khí vào túi khí với áp suất cao, giúp bảo vệ hành khách khỏi va chạm trực tiếp với vô lăng và các chi tiết cứng trong xe.
Túi khí trên ô tô, được làm từ sợi nilon tổng hợp, có khả năng bung ra với vận tốc cao Tuy nhiên, điều này đôi khi có thể gây thương tích cho người ngồi trong xe do phản lực mạnh từ việc túi khí nổ ra.
Túi khí trên xe hơi đóng vai trò quan trọng trong việc bảo vệ hành khách, nhưng có thể gặp sự cố như nổ do áp lực quá lớn hoặc không bung khi cần thiết Đến năm 2006, hiệp hội các nhà sản xuất xe hơi Hoa Kỳ đã quy định bắt buộc trang bị từ 4-8 túi khí trên xe, kết hợp với hệ thống cảm biến điện tử tiên tiến Các cảm biến hiện đại bao gồm cảm biến va chạm chéo, gia tốc, tốc độ, áp lực và vị trí ghế ngồi, giúp đảm bảo an toàn cho hành khách trong mọi tình huống va chạm, kể cả lật xe Tín hiệu từ các cảm biến được truyền về bộ điều khiển trung tâm ACU, giúp điều chỉnh túi khí nhằm giảm thiểu thương tích cho người ngồi trong xe.
Công nghệ vật liệu túi khí đã tiến bộ vượt bậc, chuyển từ sợi nilon sang sợi composite tổng hợp, giúp tăng cường độ bền gấp 20 lần và giảm độ ồn trong va chạm lên tới 40% Hơn nữa, nguyên lý hoạt động của túi khí cũng đã được cải tiến hoàn toàn, không chỉ đơn thuần là bơm khí vào như trước đây.
Các túi khí được thiết kế nhằm bảo vệ lái xe và hành khách ngồi phía trước, bổ sung cho sự bảo vệ của dây an toàn Trong trường hợp va chạm mạnh từ phía trước, túi khí sẽ phồng lên cùng với đai an toàn, giúp giảm thiểu chấn thương bằng cách ngăn chặn nguy cơ đầu hoặc mặt của người lái và hành khách va vào vành tay lái hoặc bảng điều khiển.
Hình 2.2 Chức năng túi khí
Hình 2.3 Chức năng túi khí và đai an toàn c Vị trí thường thấy của túi khí
- Túi khí phía trước dành cho người lái và hành khách
Túi khí phía trước cho người lái thường được gắn trên vô lăng, có thể tích khoảng
Túi khí phía trước dành cho hành khách, thường được lắp đặt trên bảng điều khiển hoặc phần nội thất phía trước, có dung tích khoảng 110 lít (MAZDA, KIA, …) Chức năng chính của túi khí là bảo vệ đầu, ngực và phần trước cơ thể của hành khách và người lái khi xảy ra va chạm Khi va chạm xảy ra, túi khí sẽ bung ra, làm vỡ nắp vô lăng hoặc phần nội thất phía trước Thời gian từ khi kích hoạt module đến khi túi khí được triển khai hoàn toàn là khoảng 40-50 ms cho túi khí bên người lái và 50-80 ms cho túi khí bên hành khách.
Hình 2.4 Túi khí trước cho người lái và hành khách
Túi khí trên vô lăng và túi khí hành khách phía trước không đủ khả năng bảo vệ hành khách trong trường hợp va chạm bên hông hoặc từ phía sau xe Để khắc phục điều này, túi khí bên hông đã được lắp đặt, thường nằm trong hộp ở ngoài lưng ghế, cùng với một số loại túi khí được bố trí trên nóc xe, cạnh ghế hoặc cạnh cửa Các cảm biến va chạm bên hông được đặt gần bản lề cửa, gửi tín hiệu đến bộ thổi khí khi có va chạm xảy ra Công nghệ túi khí đã trải qua nhiều cải tiến, giúp nâng cao khả năng điều khiển sự bung ra của túi khí, từ đó giảm thiểu chấn thương và tử vong Các yếu tố như khoảng cách va chạm, vị trí hành khách, cường độ va chạm và việc sử dụng dây an toàn đều được tính toán kỹ lưỡng trước khi hệ thống SRS hoạt động Bộ thổi khí loại kép được lắp đặt để điều khiển các túi khí nhiều tầng, phù hợp với các tình huống va chạm khác nhau Nghiên cứu cho thấy, việc kết hợp túi khí với dây an toàn có thể giảm khoảng 8% tỷ lệ tử vong do tai nạn ô tô.
Túi khí bên sẽ được kích hoạt khi xảy ra tai nạn từ phía bên của xe, giúp bảo vệ các bộ phận cơ thể như tay, vai và sườn Trong trường hợp xe va chạm chéo hoặc trực diện vào phần sườn mà không ảnh hưởng đến khu vực khoang hành khách, túi khí sẽ không được kích hoạt Thể tích của túi khí khoảng 8 lít (các hãng như MAZDA, KIA, …) và thời gian triển khai hoàn tất chỉ mất khoảng 20ms.
Hình 2.5 Các vị trí túi khí bên
- Túi khí bên phía trên (Túi khí rèm)
Túi khí bên phía trên, tùy thuộc vào loại xe, kéo dài và bao phủ toàn bộ cửa sổ, được lắp đặt trên trần xe Khác với túi khí phía trước và bên, túi khí này sẽ tiếp tục thổi phồng lâu hơn sau khi được kích hoạt, với thể tích khoảng 12-19 lít và thời gian kích hoạt hoàn toàn từ 15-30ms, tùy vào từng loại xe.
Hình 2.6 Vị trí túi khí bên phía trên (Túi khí rèm)
Hình 2.7 Vị trí túi khí đầu gối
Túi khí đầu gối được lắp đặt dưới bảng điều khiển để bảo vệ chân của người lái và hành khách, giảm thiểu chấn thương trong trường hợp va chạm từ phía trước.
2.3.1.2 Bộ phận tạo khí a Bộ tạo khí phía người lái một giai đoạn
Một bộ thổi khí thông thường bao gồm:
Ngòi nổ hoạt động tương tự như Bugi, với nhiệm vụ chính là tạo ra dòng điện từ 1A đến 3A trong thời gian dưới 3ms Mục đích của quá trình này là để kích thích chất mồi lửa và hạt tạo khí, nhằm sản sinh một lượng khí lớn trong thời gian ngắn nhất.
Chất mồi lửa: Đảm nhiệm như một chất xúc tác đẩy nhanh quá trình đốt cháy hạt tạo khí
Hạt tạo khí bao gồm các chất dễ cháy như Natri azua (NaN), Kali nitrat (KNO) và Silic dioxit (SiO) Khi các hợp chất này cháy, chúng sẽ tạo ra khí Nitơ, Oxy và Hydro ở nhiệt độ cao.
Bộ lọc: Có chức năng lọc và làm mát các hợp chất khí được tạo ra từ khoảng 600 C xuống dưới 80 C
Hình 2.8 Cấu tạo bộ tạo khí vị trí người lái
Ngòi nổ Mặt trước Túi khí
Vành tay lái Nắp bộ thổi
Bộ thổi khí và túi được đặt trong mặt vành tay lái và không thể tháo rời
Quá trình hoạt động của túi khí bắt đầu khi dòng điện được truyền đến ngòi nổ, làm cho ngòi nổ nóng lên Nhiệt từ ngòi nổ kích thích chất cháy bên trong, tạo ra lửa lan truyền đến chất mồi và hạt tạo khí (NaN3) Chất tạo khí này sản sinh ra một lượng lớn khí nitơ (N2), khí này sau đó được làm mát và đi vào túi khí Túi khí nhanh chóng được lấp đầy bởi khí dưới áp lực lớn, dẫn đến việc nó phồng lên trong khoang hành khách và xé rách mặt vành tay lái Tuy nhiên, túi khí sẽ xẹp xuống nhanh chóng khi khí thoát qua các lỗ xả khí.
Bộ tạo khí dành cho vị trí hành khách giúp giảm lực va đập vào túi khí, đồng thời đảm bảo tầm nhìn rộng cho người lái và tránh tình trạng ngạt thở.
Hình 2.9 Cấu tạo của bộ tạo khí vị trí hành khách
Túi khí hành khách phía trước có thể tích khoảng 100 đến 110 lít, được gắn sau tấm chắn nội thất và bơm căng nhanh chóng trong khoảng 50 đến 90 ms Hệ thống bao gồm ngòi nổ, chất cháy mồi và hạt tạo khí, cùng với một đĩa chặn ngăn cách khoang chứa khí trơ và buồng đốt Khí nén trong túi khí được chứa trong ống đựng với áp suất khoảng 256 kg/cm², bao gồm hỗn hợp khí trơ Argon (Ar) và Heli (He).
Cơ sở lý thuyết về phần cơ khí
Mục đích của đồ án là chế tạo mô hình túi khí tái sử dụng, mô phỏng hệ thống túi khí trên ô tô hiện tại Để mô hình trực quan, nhóm đã thiết kế khung sắt chuyển động tịnh tiến, giống như xe va chạm với vật thể Để đảm bảo mô hình hoạt động trơn tru, không bị ảnh hưởng bởi điều kiện mặt đường hay thời tiết, nhóm đã chọn bánh xe thép có rãnh V và sử dụng hệ thống đường ray, giúp dễ dàng trong việc vận chuyển và triển khai.
Cơ sở lý thuyết về thiết kế mạch điện, điều khiển
Để chế tạo mô hình túi khí tái sử dụng, cần thay thế hệ thống thổi khí hóa học hiện tại trên ô tô bằng hệ thống khí nén từ bình hơi Việc điều khiển dòng khí và thời điểm cung cấp khí cho túi khí yêu cầu sự hỗ trợ của vi điều khiển, van khí điều khiển điện và cảm biến.
Sơ đồ mạch điện mạch điều khiển hệ thống túi khí trên xe KIA SORENTO 2013
35 Hình 2.40 Sơ đồ mạch điện mạch điều khiển túi khí trên xe Kia Sorento 2013
Bảng 2.1 Các chi tiết của mạch điện xe KIA SORENTO 2013 Tín hiệu đầu vào
STT Kí hiệu Thiết bị Chân truyền tín hiệu
1 E33 Cảm biến va chạm phía trước vị trí người lái
2 E34 Cảm biến va chạm phía trước vị trí hành khách phía trước (Passenger Front Impact Sensor)
3 D12 Cảm biến áp suất bên ở vị trí người lái
(Driver Pressure Side Impact Sensor)
4 D32 Cảm biến áp suất bên ở vị trí hành khách phía trước (Driver Pressure Side Impact Sensor)
5 F45 Cảm biến va chạm bên trái phía sau
(Rear Side Impact Sensor LH)
6 F46 Cảm biến va chạm bên phải phía sau
(Rear Side Impact Sensor RH)
7 F51 Driver Seat Belt Pretensioner Anchor (High) 26 –25 (Low)
8 F47 Công tắc cài khóa đai an toàn và cảm biến vị trí ghế ngồi bên phía hành khách (Driver Seat Belt Buckle Switch)
9 F48 Công tắc cài khóa đai an toàn và cảm biến vị trí ghế ngồi bên phía tài xế (Passenger Seat Belt Buckle Switch)
10 F63 Hệ thống phát hiện hành khách
PODS (Passenger Occupant Detecting System)
Túi khí phía người lái được kích hoạt
Các tín hiệu va chạm được xác định bởi cảm biến gia tốc E33 (bên trái) và E34 (bên phải), gửi tín hiệu tới module qua các chân (High) 23-22 (Low) và (High) 25-24 (Low) Dòng điện từ chân 20 (High) của module túi khí trung tâm truyền qua cáp xoắn.
STT Kí hiệu Thiết bị Chân truyền tín hiệu
1 M22 Bộ kích túi khí người lái 1 st
Bộ kích túi khí người lái 2 nd (Driver Airbag 2 nd Stage)
Bộ kích túi khí hành khách phía trước 1 st (Passenger Airbag 1 st )
Bộ kích túi khí hành khách phía trước 2 nd (Passenger Airbag 2 nd )
3 F43 Túi khí bên ở vị trí người lái
4 F44 Túi khí bên ở vị trí hành khách
5 F41 Túi khí rèm vị trí người lái
6 F42 Túi khí rèm vị trí hành khách
7 F49 Bộ căng đai khẩn cấp vị trí người lái
8 F50 Bộ căng đai khẩn cấp vị trí hành khách
Dòng điện chạy qua ngòi nổ của túi khí trung tâm từ chân 38 và chân 19 (Low) đã kích hoạt bộ thổi khí, làm phồng túi khí người lái (M22) giai đoạn 1 Tiếp theo, dòng điện tiếp tục từ chân 16 (High) qua cáp xoắn trên tay lái, kích hoạt giai đoạn 2 của túi khí người lái Bên cạnh đó, cụm cảm biến vị trí ghế ngồi và hệ thống cài khóa dây an toàn (F47) cung cấp thông tin quan trọng về vị trí ghế ngồi và tình trạng thắt dây an toàn của người lái.
Bộ căng đai ghế người lái được kích hoạt
Bộ cảm biến trung tâm sẽ truyền tín hiệu điện đến chân 12 (High) qua độ căng đai trước dây đai, sau đó tín hiệu sẽ trở về chân 11 (Low) để kích hoạt bộ căng đai vị trí người lái F49.
Túi khí hành khách được kích hoạt
Dòng điện từ chân 13 (High) của module túi khí trung tâm đi qua ngòi nổ túi khí hành khách và trở về chân 14 (Low), kích hoạt quá trình đốt cháy chất tạo khí, làm bung túi khí hành khách (M24) ở giai đoạn 1 Tiếp theo, dòng điện từ chân 17 (High) cũng đi qua ngòi nổ túi khí hành khách và trở về chân 18 (Low), dẫn đến việc đốt cháy chất tạo khí và kích hoạt túi khí hành khách (M69) ở giai đoạn 2.
Bộ căng đai ghế hành khách được kích hoạt
Bộ cảm biến trung tâm sẽ truyền tín hiệu điện đến chân 14 (High) thông qua độ căng của dây đai trước, sau đó tín hiệu sẽ trở về chân 13 (Low), kích hoạt bộ căng đai vị trí hành khách F50.
Túi khí bên hông ở vị trí người lái được kích hoạt
Cảm biến áp suất sườn bên trái tại vị trí người lái D12 xác định các tín hiệu va chạm và gửi tín hiệu đến module qua các chân (High) 36 – 35 (Low) Khi nhận được tín hiệu này, ACU trung tâm sẽ kích nổ túi khí bên trái của người lái thông qua các chân (High) 16-15 (Low), làm phồng túi khí trong thời gian ngắn.
Túi khí bên hông ở vị trí hành khách được kích hoạt
Cảm biến áp suất sườn bên hành khách D32 xác định các tín hiệu va chạm và gửi thông tin đến module túi khí qua chân (High) 38 – 37 (Low) Đồng thời, cảm biến phát hiện hành khách PODS sẽ giúp module tính toán mức độ va chạm Nếu mức độ va chạm vượt quá ngưỡng thiết kế của nhà sản xuất, module trung tâm sẽ gửi tín hiệu điện kích hoạt túi khí bên F44 ở vị trí hành khách qua chân (High) 17-18 (Low) Khi đó, túi khí bên sẽ lập tức căng phồng để bảo vệ hành khách trong trường hợp va chạm từ bên sườn phải.
Cơ sở lý thuyết giao tiếp I2C
I2C, viết tắt của Inter-Integrated Circuit, là một giao thức bus dùng để giao tiếp giữa các IC Nó được sử dụng rộng rãi để kết nối nhiều loại IC ngoại vi, bao gồm vi điều khiển 8051, PIC, AVR, ARM, cũng như các chip nhớ như RAM tĩnh, EEPROM, bộ chuyển đổi tương tự số (ADC), số tương tự (DAC), và các IC điều khiển LCD, LED.
I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu
- Một đường xung nhịp đồng hồ (SCL) chỉ do Master (Arduino trung tâm) phát đi (Thông thường ở 100kHz và 400kHz Mức cao nhất là 1 MHz và 3.4 MHz)
- Một đường dữ liệu (SDA) theo 2 hướng gửi và nhận
Bus I2C cho phép kết nối nhiều thiết bị mà không xảy ra nhầm lẫn, nhờ vào địa chỉ duy nhất của mỗi thiết bị trong mối quan hệ chủ/tớ (Master/Slave) Mỗi thiết bị có thể hoạt động như thiết bị nhận, truyền dữ liệu, hoặc cả hai, tùy thuộc vào vai trò của nó Khi kết nối với bus I2C, mỗi thiết bị được cấu hình là thiết bị chủ hoặc tớ, với thiết bị chủ chịu trách nhiệm cung cấp xung đồng hồ cho toàn bộ hệ thống Trong quá trình giao tiếp qua bus I2C, thiết bị chủ tạo xung đồng hồ và quản lý địa chỉ của các thiết bị tớ.
40 quá trình giao tiếp Thiết bị chủ đóng vai trò chủ động, còn thiết bị tớ giữ vai trò bị động trong việc giao tiếp
Hình 2.41 Sơ đồ giao tiếp I2C
Chúng ta có thể sử dụng một board Arduino trung tâm (Board Master) để điều khiển nhiều board Arduino khác (board slave) chỉ với hai dây SCL và SDA Mỗi board slave sẽ được gán một địa chỉ riêng, là một số cố định bất kỳ.
Cách thức giao tiếp với nhiều thiết bị thông qua giao thức I2C
Mỗi thiết bị trong giao thức I2C đều có một địa chỉ duy nhất để thiết bị chủ (Master) có thể giao tiếp Hai chân SDA và SCL là hai chân chính của giao tiếp I2C, trong đó chân SCL đóng vai trò đồng bộ hóa việc truyền dữ liệu bằng cách tạo ra xung Clock, trong khi chân SDA được sử dụng để truyền dữ liệu Cả hai chân này luôn hoạt động ở chế độ mở và cần phải có trở kéo (Pull resistor) để đảm bảo hoạt động ổn định, với kết nối theo thứ tự VCC -> Điện trở -> thiết bị I2C Giá trị điện trở thường được sử dụng là 2KΩ cho tốc độ khoảng 400 KBps và 10KΩ cho tốc độ thấp hơn khoảng 100 KBps.
Để kết nối hai module với Arduino, bạn không cần sử dụng điện trở kéo, vì các module đã được nhà sản xuất tích hợp sẵn điện trở kéo bên trong.
Ứng dụng phần mềm thiết kế, mô phỏng mạch điện Proteus
Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử, cho phép thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho các vi điều khiển như MCS-51, PIC, và AVR Phần mềm này được phát triển bởi Labcenter Electronics, cung cấp khả năng mô phỏng nhiều linh kiện điện tử phổ biến.
Phần mềm Proteus nổi bật với giao diện mạch điện đẹp mắt, cho phép tùy chỉnh đường nét và màu sắc, đồng thời cung cấp các mẫu thiết kế sẵn có Nó tương thích với nhiều hệ điều hành Windows như 98/Me/2000/XP/Vista/7/8/8.1/10, và có khả năng tự động sắp xếp đường mạch cũng như vẽ điểm giao Người dùng dễ dàng chọn đối tượng và thiết lập thông số cho chúng Bên cạnh đó, Proteus hỗ trợ xuất file thống kê và tích hợp nhiều công cụ hữu ích, giúp quản lý mạch điện lớn một cách hiệu quả.
Bộ phần mềm này sở hữu giao diện chuyên nghiệp, khoa học và dễ sử dụng, cùng với thư viện phong phú được phát triển bởi cộng đồng người dùng Đây là một trợ thủ đắc lực cho thiết kế và thi công mạch điện.
Hình 2.43 Giao diện thiết kế mạch điện phần mềm Proteus
