Đang tải... (xem toàn văn)
Mục Lục Mục Lục 1 Danh mục hình ảnh 3 LỜI MỞ ĐẦU 4 Chương I Tổng quan về hệ thống gạt nước tự động trên ô tô 5 1 1 Tổng quan về hệ thống gạt nước trên ô tô 5 1 1 1 Đôi nét về chiếc gạt nước đầu tiên trên xe hơi 5 1 1 2 Hệ thống cảm biến mưa 6 1 2 Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt nước 6 1 2 1 Nhiệm vụ 6 1 2 2 Phân loại 6 1 2 3 Yêu cầu 7 Chương II Cấu tạo nguyên lí cơ sở lý thuyết hệ thống gạt mưa tự động 8 2 1 Cấu tạo của hệ thống gạt nước 8 2 1 1 Cấu tạo chung 8 2 1 2 Cảm biến nướ.
Mục Lục Mục Lục Danh mục hình ảnh LỜI MỞ ĐẦU Chương I Tổng quan hệ thống gạt nước tự động ô tô 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe 1.1.2 Hệ thống cảm biến mưa 1.2 Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt nước 1.2.1 Nhiệm vụ 1.2.2 Phân loại 1.2.3 Yêu cầu Chương II Cấu tạo nguyên lí sở lý thuyết hệ thống gạt mưa tự động 2.1 Cấu tạo hệ thống gạt nước 2.1.1 Cấu tạo chung 2.1.2 Cảm biến nước mưa 10 2.1.3 Công tắc điều khiển gạt mưa rửa kính 13 2.1.4 Relay điều khiển gạt nước gián đoạn 17 2.1.5 Motor gạt nước 17 2.1.6 Motor rửa kính 20 2.1.7 Cần gạt nước 22 2.2 Nguyên lý hoạt động 23 Chương III Proteus Lập trình mơ hệ thống rửa kính tự động phần mềm 23 3.1 Phần mềm thiết kế mạch 23 3.1.1 Phần mềm vẽ Proteus 23 3.1.2 Phần mềm Arduino IDE 27 3.2 Mơ hệ thống gạt mưa rửa kính Proteus 34 Chương IV PHÂN TÍCH MẠCH MÔ PHỎNG 38 KẾT LUẬN 41 Tài liệu tham khảo 42 Danh mục hình ảnh Ảnh I.1:Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh gạt nước Ảnh II.1:Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính Ảnh II.2:Cấu tạo chung hệ thống gạt nước Ảnh II.3:Vị trí cảm biến nước mưa 10 Ảnh II.4:Cấu tạo cảm biến mưa 11 Ảnh II.5:Núm điều chỉnh tốc độ 11 Ảnh II.6:Nguyên lý hoạt động cảm biến mưa 12 Ảnh II.7:Cách điều khiển công tắc tổ hợp 14 Ảnh II.8:Chế độ rửa kính 15 Ảnh II.9:Điều khiển gạt mưa phía sau 16 Ảnh II.10:Điều khiển rửa kính phía sau 16 Ảnh II.11:Relay điều khiển 17 Ảnh II.12:Cấu tạo mô tơ gạt nước 18 Ảnh II.13:Cấu tạo cuộn dây mô tơ 18 Ảnh II.14:Hoạt động công tắc dạng cam 20 Ảnh II.15:Mơ tơ rửa kính 21 Ảnh II.16:Cần gạt nước ô tô 22 Ảnh II.17:Cấu tạo gạt nước 22 Ảnh III.1:Icon Proteus 25 Ảnh III.2:Giao diện Proteus 26 Ảnh III.3:Arduino 28 Ảnh III.4:Giao diện Arduino khởi động 29 Ảnh III.5:Bo mạch 30 Ảnh III.6:Giao diện 31 Ảnh III.7:Chức Library Manager 32 Ảnh III.8:Thanh công cụ Arduino 33 Ảnh IV.1 Sơ đồ khối mạch gạt mưa rửa kính tự động 38 Ảnh IV.2:Lưu đồ thuật tốn mạch gạt mưa rửa kính 39 LỜI MỞ ĐẦU Hệ thống gạt mưa, rửa kính đóng vai trị vô quan trọng người lái xe, ảnh hưởng trực tiếp đến đánh giá giải tình điều khiển phương tiện điều kiện mưa, bụi bẩn Hệ thống gạt mưa rửa kính ô tô đảm nhiệm chức gạt mưa hay phun nước để rửa bụi bẩn bám kính chắn gió nhằm đảm bảo tầm nhìn tốt cho người lái đảm bảo tính an tồn tham gia giao thơng Trong thời đại cơng nghiệp hóa ngày ln địi hỏi tự động hóa máy móc nhóm em nghĩ đến tự động hóa hệ thống gạt mưa, rửa kính (auto trời có mưa) giúp tạo điều kiện thuận lợi cho người lái xe Để nghiên cứu hệ thống gạt mưa, rửa kính cần sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức chuyên ngành kiến thức môn sở Vì vậy, trình làm tập lớn giúp em cố nhiều kiến thức học, mở rộng hiểu sâu kiến thức chuyên ngành quan trọng học đƣợc cách làm việc nhóm, làm tăng tính hiệu làm việc quan trọng kỹ doanh nghiệp cần, giúp ích cho cơng việc sau trường chúng em nhiều Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy Trịnh Đắc Phong hướng dẫn giúp đỡ em tận tình để em hồn thành tập lớn Hà Nội, ngày 15 tháng 06 năm 2022 Sinh Viên Thực Hiện Chương I Tổng quan hệ thống gạt nước tự động ô tô 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô Gạt nước 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 trên tất xe mà trang bị cho xe lửa, tàu biển máy bay Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, phát mưa kính chắn gió để bật cần gạt nước ô tô cách phù hợp Khi hệ thống làm việc giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay khỏi tay lái Hệ thống phát giọt mưa kính chắn gió, tự động bật điều chỉnh hệ thống gạt nước tương ứng với mức độ mưa.[3] 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe Ảnh I.1:Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh gạt nước Cần gạt nước đời lần vào năm 1903 phát minh người phụ nữ mang tên Mary Anderson NewYork Phát minh bà giúp cho tất tài xế thời gian để dừng lại lau kính chắn gió bảo vệ an toàn tài xế phải lái xe mưa Sau nhiều nỗ lực đến năm 1905 bà nhận sáng chế Mỹ Cơ cấu hoạt động thiết bị đơn giản dùng hai cần gắn vào thân xe tiếp xúc với kính lưỡi cao su, cần người lái xe quay tay nắm đạt cabin qua cấu truyền động, hai cần gạt nước chuyển động lên xuống để gạt tuyết nước, tạo tầm nhìn cho người lái Tuy nhiên phát minh bà không hãng xe hưởng ứng Mãi đến năm 1911, tức 11 năm sau, cần gạt nước trở thành thiết bị tiêu chuẩn ơtơ Mỹ Kể từ đó, gạt nước liên tục hệ nhà phát minh cải tiến, bổ sung chức để ngày hôm nay, trở thành công cụ quan trọng tiện lợitrên tất xe hơi.[4] 1.1.2 Hệ thống cảm biến mưa Hệ thống cảm biến mưa sử dụng cảm biến quang học để phát diện nước kính chắn gió chuyển tiếp liệu điều khiển cần gạt tới mơ-đun điều khiển xe (BCM) Nhưng cảm biến mưa quang học cung cấp diện tích cảm biến nhỏ, dễ dẫn đến lỗi chủ động đắt đỏ để thêm vào thiết bị tiêu chuẩn hầu hết loại xe.[1] 1.2Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt nước 1.2.1 Nhiệm vụ Hệ thống gạt nước ô tô 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 tham gia giao thông.[2] 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) 1.2.3 Yêu cầu 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 Hệ thống gạt mưa ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ).[2] Chương II Cấu tạo nguyên lí sở lý thuyết hệ thống gạt mưa tự động 2.1Cấu tạo hệ thống gạt nước 2.1.1 Cấu tạo chung Ảnh II.1:Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính Ảnh II.2:Cấu tạo chung hệ thống gạt nước Hệ thống gạt nước rửa kính ô tô 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 trước Bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính) Cơng tắc gạt nước rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn) Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau Motor gạt nước phía sau Relay điều khiển gạt nước phía sau 9 Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách) 10 Cảm biến nước mưa 2.1.2 Cảm biến nước mưa Hầu hết ô tô điều sử dụng chung loại cảm biên nước mưa cảm biến hồng ngoại Ảnh II.3:Vị trí cảm biến nước mưa Cảm biến nước mưa nằm đầu kính chắn gió cảm nhận lượng mưa điều khiển chu kỳ gạt mưa để đưa chế độ phù hợp Trời mưa cần gạt nước hoạt động nhanh Khi hết mưa cần gạt nước ngừng.[2] Cấu tạo cảm biến mưa gồm: - Led hồng ngoại dùng để phát chùm tia hồng ngoại chiếu lên kính chắn gió tơ - Diode quang học dùng để thu tia hồng ngoại phản xạ lại từ kính chắn gió 10 Arduino IDE có giao diện đơn giản, dễ sử dụng giúp người dùng thuận tiện thao tác Dưới số tính thường sử dụng: Ảnh III.8:Thanh cơng cụ Arduino • Nút kiểm tra chương trình (Verify): giúp dò lỗi phần code định truyền xuống bo mạch Arduino • Nút tải đoạn code vào bo mạch Arduino (Upload): giúp nhập đoạn code vào bo mạch Arduino • Vùng lập trình: người dùng viết chương trình khu vực • Thanh Menu: gồm thẻ chức nằm File, Edit, Sketch, Tools, Help Hỗ trợ đa tảng Windows, MacOS, Linux 33 Arduino IDE hoạt động hệ điều hành phổ biến Đó Windows, Mac OS Linux Nhờ vậy, người dùng truy cập vào phần mềm đâu, Ngoài ra, người dùng truy cập vào cơng cụ từ đám mây Điều cho phép nhà lập trình lựa chọn tạo lưu dự án đám mây Hoặc họ xây dựng chương trình máy tính upload lên bo mạch Arduino [10] 3.2Mơ hệ thống gạt mưa rửa kính Proteus Hình III.1:Giao diện mạch Proteus Mạch điện mơ gồm có phần tử điện sau: Màn hình LCD LMO16L Motor-PWM SORVO Biến trở POT-HG Cảm biến mưa Arduino Button PCF 8574 34 Code nạp cho Arduino #include #include #define start #define rain #include int timer = 5; // tốc độ servo int gocquay = 150; // góc quay int pos = 0; int aa = 0; int a = 0; Servo myservo; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // void setup() { Serial.begin(9600); lcd.init(); lcd.backlight(); myservo.attach(3); pinMode(start, INPUT_PULLUP); pinMode(rain, INPUT); Serial.println("Da khoi dong xong"); lcd.setCursor(0, 0); 35 lcd.print(" RAIN SENSOR"); myservo.write(pos); } // void loop() { a = analogRead(A0); aa = map(a, 150, 900, 0, 30); Serial.println(a); lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("not rain "); if ((digitalRead(start) == 0) || ( a < 900)) { lcd.setCursor(4, 1); if (digitalRead(start) == 0) lcd.print(" START "); else if(a > 600) lcd.print("small rain"); else lcd.print("heavy rain"); servo(); } } 36 // void servo() { a = analogRead(A0); aa = map(a, 150, 900, 0, 25); for (pos = 0; pos = 0; pos -= 1) { myservo.write(pos); if (a < 900) { delay(aa); } else 37 { delay(timer); } } } Chương IV PHÂN TÍCH MẠCH MƠ PHỎNG Ảnh IV.1 Sơ đồ khối mạch gạt mưa rửa kính tự động Nguồn cấp (Power supply module) : nguồn 12V xe thông qua module nguồn chuyển thành nguồn 3-5V cho vi điều khiển hoạt động Cảm biến (Rain sensor): có nhiệm vụ lấy mẫu tín hiệu mưa chuyển thành giá trị điện áp để đưa đến vi điều khiển để xử lý Khối điều khiển ( Arduino Uno): làm nhiệm vụ giao tiếp, nhận xử lý liệu từ cảm biến, điều khiển thiết bị ngoại vi Ở khối điều khiển đóng vai trị quan trọng, nhận tín hiệu từ khối cảm biến (cảm biến mưa) xử lí thơng tin để từ đưa tín hiệu đến khối chấp hành (để tác động điều khiển động gạt nước hoạt động theo yêu cầu) Động gạt nước (wiper motor): sử dụng động DC Servo, nối với hệ thống cần gạt nước để gạt nước có mưa Động nhận tín hiệu điều khiển từ điều khiển để hoạt động theo yêu cầu 38 Ảnh IV.2:Lưu đồ thuật toán mạch gạt mưa rửa kính Ưu điểm - Kết nối khối đơn giản - Ngơn ngữ lập trình đơn giản, dễ hiểu - Nạp chương trình cho Arduino đơn giản - Tiết kiệm lượng Nhược điểm 39 - Do sử dụng loại cảm biến mưa thông thường nên không phù hợp ô tô thực tế loại cảm biến cần phải tiếp xúc trực tiếp với nước mưa nên điều tồn nhiễu dẫn đến độ xác giảm độ bền giảm Vì để ứng dụng mơ hình ô tô thực tế ta cần sử dụng cảm biến phản xạ quang để phát mưa rơi mà không cần tiếp xúc trực tiếp với nước mưa 40 KẾT LUẬN Trải qua thời gian nghiên cứu thực đồ án giúp em hiểu rõ vai trò, ứng dụng vi điều khiển thực tiễn, cách lập trình cho vi điều khiển (Arduino) Ngoài qua đề tài giúp em hiểu rõ cấu tạo hoạt động hệ thống gạt nước ô tô, để từ có hướng phát triển ứng dụng điện tử vào hệ thống gạt nước rửa kính tự động ô tô với giá thành phù hợp để người khơng có khả sở hữu xe cao cấp trang bị cho ứng dụng tiện ích Dưới hướng dẫn bảo tận tình thầy Trịnh Đắc Phong, em hồn thành đề tài thời hạn mơ mạch gạt nước tự động có mưa, biết cách ứng dụng tô Mặc dù cố gắng kiến thức hạn hẹp nên nhiều hạn chế Em mong nhận đóng góp thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 41 Tài liệu tham khảo [1]Nguyễn Thu Phương,2012,Nguyên lí ứng dụng số loại sensor,NXB Khoa Học Kĩ Thuật,TP Hà Nội(Tr6-Tr10) [2]TS.Mai Hán Trung,Bùi Quốc Tuấn,2018,Giáo trình hệ thống tiện nghi ô tô,NXB Khoa Học Kĩ Thuật,Đại học Sư Phạm Kĩ Thuật Hưng Yên(Tr85-Tr99) [3] Vũ Trang ,2022, Cần gạt nước tơ gì? Cách sử dụng cần gạt nước ô tô 15/01/2022 [4] Khoa học công nghệ ,2021, Những phát minh nữ giới 18/04/2021 [5]Ths Giáp Văn Vịnh., 2018 MƠ HÌNH HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH ƠTƠ(BÁO CÁO KHOA HỌC)., 202 Trần Ngun Hãn - TP Bắc Giang - Bắc Giang [6]Trần Xuân Huỳnh,2017 Nghiên cứu,thiết kế hệ thống gạt mưa rửa kính tự động ô tô(Đồ án tốt nghiệp) Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội [7]Vương Ngọc Thắng,2021,SƠ ĐỒ MẠCH ĐIỆN HỆ THỐNG GẠT MƯA VÀ PHUN NƯỚC RỬA KÍNH XE Ơ TƠ,06/05/2021 [8]Hồng Ngun Phước,2014, Giáo trình Thí nghiệm mô mạch điện,NXB Khoa Học Kĩ Thuật,Đại học Cơng nghệ Tp.Hồ Chí Minh [9]TS.Trần Thế Thắng,2019,Giáo Trình Thiết Kế Mạch Bằng Máy Tính,NXB Kim Đồng, Trường Cao Đẳng Nghề Kỹ Thuật Cơng Nghệ(Tr8-Tr11) [10]TS.Trần Minh Sơn TS.Lê Hồng Minh KS.Phạm Quang Huy,2018, Lập Trình Arduino Với IoT - Hệ Vạn Vật Kết Nối,NXB Thanh Niên,TP Hà Nội [11]Nguyễn Trung Tín,2014,Hướng dẫn sử dụng Arduino bản.NXB Tuổi Trẻ,TP Hà Nội [12]Ts Nguyễn Tiến Hán - Ts, Phạm Việt Thành - Ths, Nguyễn Thành Bắc 2017 Giáo trình hệ thống điện -điện tử s.l : Nhà xuất Khoa học Kỹ thuật, TP Hà Nội [13]TS Nguyễn Thanh Quang, TS Lê Văn Anh, Ths Phạm Việt Thành, 2017 Giáo trình điện tử tơ s.l : Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật,TP Hà Nội 42 43 Hướng dẫn sử dụng sản phẩm thuyết minh 1.Tìm nội dung Cách 1: Từ phần danh mục “ MỤC LỤC” đưa chuột đến nội dung muốn xem ấn ctrl + click chuột trái chuyển đến vị trí nội dung muốn xem Cách 2: Ấn Ctrl + F lên cửa sổ tìm kiếm bên trái hình Nhập nội dung muốn tìm vào tìm kiếm.kết trả bơi vàng ấn vào mũi tên lên xuống ô tìm kiếm để chuyển kết khác 44 Ấn vào Pages để xem nội dung theo trang Ấn vào Headings để xem nội dung theo đầu mục 45 Tìm hình ảnh Từ phần danh mục “ DANH MỤC HÌNH ẢNH” đưa chuột đến hình ảnh muốn xem ấn ctrl + click chuột trái chuyển đến vị trí Kết 46 47 ... nhóm em nghĩ đến tự động hóa hệ thống gạt mưa, rửa kính (auto trời có mưa) giúp tạo điều kiện thuận lợi cho người lái xe Để nghiên cứu hệ thống gạt mưa, rửa kính cần sử dụng tổng hợp nhiều kiến thức... tất xe ô tô sử dụng loại này) 1.2.3 Yêu cầu 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... loại yêu cầu hệ thống gạt nước 1.2.1 Nhiệm vụ Hệ thống gạt nước ô tô 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