Thiết kế ghế chỉnh điện nhớ vị trí và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ GHẾ CHỈNH ĐIỆN NHỚ VỊ TRÍ VÀ CẢNH BÁO THỜI GIAN NGHỈ NGƠI CHO TÀI XẾ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN THS NGUYỄN VĂN BẢN 30 08 2021 Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Huỳnh Quốc Chính 1711251605 17DOTB4 Tô Hoàng Nhựt 1711251740 17DOTB4 Đào Tiến Thành 1711250446 17DOTB4 TP Hồ Chí Minh, 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH VIỆN KỸ THUẬT HUTECH ĐỒ.

Tính cấp thiết của đề tài

Đặt vấn đề

Trong bối cảnh công nghiệp hóa - hiện đại hóa, nhu cầu phát triển phương tiện giao thông ngày càng trở nên quan trọng, không chỉ ở Việt Nam mà trên toàn thế giới An toàn và sức khỏe con người là ưu tiên hàng đầu trong thiết kế phương tiện giao thông Để đảm bảo sự thoải mái và an toàn cho người sử dụng, việc cải tiến nội thất và trang thiết bị từ cơ khí sang điện tử là cần thiết Đặc biệt, trong các thành phố lớn của Việt Nam, tình trạng giao thông đông đúc dẫn đến việc lái xe sai tư thế và sử dụng ghế ngồi không phù hợp, có thể gây ra nhiều vấn đề sức khỏe như tai nạn, bệnh xương khớp và tim mạch.

Trước đây, sự thoải mái trong khoang xe chỉ được coi là một yếu tố nhỏ trong việc lựa chọn mua xe tại Việt Nam Tuy nhiên, một khảo sát gần đây của Chevrolet cho thấy sự thay đổi lớn trong quan điểm của khách hàng, khi khoảng 95% người tham gia đánh giá rằng không gian để chân rộng rãi và ghế ngồi thoải mái là những yếu tố quan trọng hàng đầu.

Ngồi quá lâu trong thời gian dài có thể gây hại cho sức khỏe và làm tăng nguy cơ mắc các bệnh mãn tính như bệnh tim mạch, vấn đề về mắt và các bệnh liên quan đến xương khớp.

Ngồi lâu hàng giờ là thói quen có hại cho sức khỏe, với nghiên cứu chỉ ra rằng 50-70% người dành ít nhất 6 giờ mỗi ngày cho việc ngồi Thói quen này làm tăng nguy cơ mắc các bệnh về tim mạch, xương khớp, tiêu hóa và mắt.

Để đảm bảo an toàn giao thông và đáp ứng nhu cầu về sự thoải mái, sức khỏe của người điều khiển phương tiện, chúng tôi đã quyết định chọn đề tài đồ án “Thiết kế ghế chỉnh điện nhớ vị trí và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế.”

Tầm quan trọng của công trình nghiên cứu

Để đảm bảo an toàn và tiện lợi cho người sử dụng, đồng thời bảo vệ sức khỏe lâu dài, ghế xe được trang bị nhiều tính năng cải tiến như điều khiển điện tử, nhớ vị trí ghế và nhắc nhở tài xế nghỉ ngơi khi cần thiết Những tính năng này không chỉ giúp tài xế dễ dàng thao tác điều khiển xe mà còn giảm thiểu tình trạng mệt mỏi, đau nhức xương khớp, đau mắt và buồn ngủ, từ đó ngăn ngừa tai nạn đáng tiếc Việc sử dụng ghế lái hiện đại là lựa chọn hàng đầu trong thời buổi hiện nay, giúp giảm cường độ lao động cho tài xế và đảm bảo an toàn khi lái xe.

Ý nghĩa của đề tài

Thông qua đề tài, nhóm đã tổng hợp lý thuyết và áp dụng kiến thức vào thực tiễn để xây dựng mô hình, đồng thời mở ra hướng phát triển mới nhằm giảm cường độ lao động cho tài xế, từ đó giảm thiểu tai nạn giao thông Thực hiện đề tài tốt nghiệp cũng giúp các thành viên nâng cao tự tin làm việc độc lập và trách nhiệm trong quá trình làm việc nhóm.

Mô hình sản phẩm này không chỉ có khả năng ứng dụng cao mà còn hoàn toàn có thể thương mại hóa trên thị trường Ngoài ra, nó còn có thể được sử dụng làm công cụ trực quan hỗ trợ cho việc học tập và giảng dạy trong các giờ học.

Lý do chọn đề tài

An toàn giao thông là một vấn đề toàn cầu quan trọng, khi tai nạn giao thông cướp đi hàng ngàn sinh mạng mỗi năm Điều này đặt ra yêu cầu cấp bách cho các nhà sản xuất ô tô trong việc nâng cao tính năng an toàn chủ động và thụ động của xe, thông qua các hệ thống điều khiển hiện đại như hệ thống lái, phanh, túi khí và căng đai tự động Ngoài các hệ thống an toàn, vai trò của tài xế cũng rất quan trọng trong việc đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông Vì vậy, chúng tôi đã chọn đề tài "Thiết kế ghế chỉnh điện nhớ vị trí và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế" nhằm giảm cường độ lao động, nâng cao kỹ năng điều khiển và giảm thiểu tai nạn giao thông, đặc biệt trong bối cảnh mật độ xe và tốc độ di chuyển ngày càng tăng.

Tình hình nghiên cứu

Bằng cách áp dụng các phương pháp tính toán, đo đạc và mô phỏng, một chiếc ghế lái cơ khí thông thường đã được cải tiến thành ghế chỉnh điện Quá trình này bao gồm việc lắp đặt thêm các thiết bị điện tử, cắt gọt và thay đổi cấu trúc ban đầu của ghế Các thông số như điện áp, cường độ dòng điện và điện trở được đo kiểm để xác định vị trí lắp đặt cảm biến Kết quả là ghế điều chỉnh điện với nút nhấn, có chức năng nhớ vị trí và cảm biến nhắc nhở thời gian nghỉ ngơi cho tài xế.

Mục đích nghiên cứu

Mục đích chung

Tìm hiểu nguyên lý làm việc của mạch điều khiển, cấu tạo các motor nâng hạ trên ghế, hộp điều khiển vị trí

Tìm hiểu cấu tạo nguyên lý hoạt động của từng thiết bị

Tăng cường hiểu biết về các sản phẩm ghế chỉnh điện đang được sử dụng phổ biến trên nhiều loại xe hiện nay, giúp bạn có cơ hội tìm hiểu sâu hơn về tính năng và lợi ích của chúng.

Tạo nhiều cơ hội cho nhóm vận dụng và liên kết các kiến thức đã học trên giảng đường, đồng thời cập nhật kiến thức mới trong quá trình chuẩn bị và thực hiện đề tài.

Tạo ra một sản phẩm có tính ứng dụng cao, phù hợp với yêu cầu của thị trường hiện nay và hoàn toàn có thể thương mại hóa

Giải quyết các vấn đề của xã hội thông qua kiến thức đã học để hạn chế các trường hợp tai nạn không đáng có trong cuộc sống.

Kết quả hướng tới

Cần cải tiến ghế chỉnh cơ thuần túy sang ghế chỉnh điện với chức năng nhớ vị trí và mạch cảm biến cảnh báo hoạt động hiệu quả Đồng thời, cần hoàn thành các yêu cầu của giáo viên hướng dẫn để hoàn tất đồ án tốt nghiệp, đặc biệt trong bối cảnh khó khăn hiện nay.

Ngoài ra sẽ cố gắng hoàn thành được các mục tiêu đã được nhóm đề ra trước khi lựa chọn đề tài như:

Nâng cao kiến thức về điện-điện tử, điều khiển tự động hóa và cơ khí; đồng thời, hiểu rõ hơn về quy trình lập trình cho một ứng dụng và thiết kế, xây dựng mạch điện thực tiễn.

Trang bị thêm kiến thức tổng quan về sửa chữa bảo dưỡng các thiết bị điện-điện tử trước khi tốt nghiệp.

Nhiệm vụ nghiên cứu

Nhiệm vụ chung

Nghiên cứu ghế lái chỉnh điện trên ô tô;

Thiết kế mô hình ghế lái điều khiển điện;

Lập trình điều khiển cảnh báo tài xế khi điều khiển xe trong thời gian dài;

Kiểm tra, hiệu chỉnh và hoàn thiện mô hình;

Xây dựng bài tập ứng dụng trên đề tài;

Viết báo cáo thuyết minh đề tài.

Nhiệm vụ cụ thể

Tìm hiểu nguyên lí hoạt động và cấu tạo chi tiết, cơ cấu của các thiết bị;

Tìm hiểu về lập trình Arduino và thực hiện lập trình;

Thử code mạch cảnh báo trên phần mềm Proteus;

Tháo các chi tiết, cơ cấu điều chỉnh cơ cũ của ghế;

Kiểm tra các chi tiết thiết bị năng hạ ghế, cảm biến các thiết bị cảnh báo; Đo kiểm các chi tiết, thiết bị của ghế;

Lắp mới các chi tiết, cơ cấu lên ghế; Điều chỉnh để hoàn thiện các chuyển động của ghế;

Hoàn thiện mô hình động cơ;

Nghiên cứu lý thuyết và hoàn thiện cuốn báo cáo tổng kết.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập thông tin

Dựa vào các tài liệu sẵn có trên:

 Trên sách giáo trình chuyên ngành đã học;

 Được sự hỗ trợ và tư vấn của thầy hướng dẫn;

 Được hỗ trợ và tư vấn của các kỹ thuật viên có kinh nghiệm

Lựa và chọn lọc các tài liệu phù hợp với đề tài.

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập số liệu bao gồm việc khai thác các nguồn tài liệu và thông tin đã được xác thực từ nhiều nguồn khác nhau Điều này giúp đảm bảo rằng các kết luận về đối tượng và vấn đề nghiên cứu đạt được độ chính xác cao nhất.

Phương pháp diễn giải là quá trình bắt đầu từ những bản chất, nguyên tắc và nguyên lý đã được công nhận, từ đó khám phá các hiện tượng và vấn đề cụ thể liên quan đến đối tượng nghiên cứu.

Phương pháp dựa vào quá trình thực nghiệm: là phương pháp thử nghiệm trực tiếp trên mô hình

Phương pháp so sánh, phân tích và tổng hợp lý thuyết là cách tiếp cận nghiên cứu hiệu quả, giúp phân tích và nghiên cứu các tài liệu, lý luận khác nhau bằng cách chia chúng thành các phần riêng biệt Qua quá trình tổng hợp và so sánh, phương pháp này cho phép lựa chọn và xây dựng một hệ thống lý thuyết mới, đầy đủ và sâu sắc về đối tượng và vấn đề nghiên cứu.

Phương pháp tính toán và đo đạt bao gồm việc áp dụng các công thức đã được chứng minh, kết hợp với mô hình hóa để nghiên cứu, tái hiện và cải tiến các cơ cấu cũng như chức năng của đối tượng.

Công cụ hỗ trợ

Kết quả đạt được sau nghiên cứu

Chúng tôi đã nâng cấp từ ghế chỉnh cơ đơn giản sang ghế chỉnh điện với tính năng nhớ vị trí và cảm biến, cùng với các thiết bị cảnh báo hoạt động hiệu quả Việc ứng dụng kiến thức từ các môn học chuyên ngành đã giúp chúng tôi hoàn thành dự án một cách tốt nhất.

Xâu chuỗi được các kiến thức đơn ngành từ điện-điện tử, cơ khí, điều khiển tự động hóa thành kiến thức đa ngành trên ô tô

Nắm vững được nguyên lý hoạt động của một động cơ, một bộ chấp hành được điều khiển từ một module

Trang bị thêm kiến thức tổng quan về sửa chữa, thay thế, bảo dưỡng các thiết bị điện-điện tử trong khi thi công mô hình.

Kết cấu của đồ án

Định nghĩa và phân loại ghế xe ô tô

2.1.1 Định nghĩa ghế xe ô tô

Ghế xe ô tô đã trải qua sự phát triển đáng kể từ những ngày đầu, khi chúng được làm từ vật liệu rẻ tiền nhưng bền như polyester Hiện nay, với nhu cầu ngày càng cao của khách hàng, ghế ô tô không chỉ được cải tiến về kiểu dáng và chất lượng mà còn về tiện nghi và chất liệu Các tính năng mới như nệm lót, da bọc ghế, cùng với các thiết bị phụ trợ như sưởi ấm, quạt mát và máy xoa bóp đã trở thành những lựa chọn phổ biến, mang lại trải nghiệm thoải mái hơn cho người sử dụng.

2.1.2 Phân loại các loại ghế được sử dụng trên ô tô

Ghế cứng cổ điển thường được sử dụng trong các loại xe tải, xe bán tải và xe đời cũ Loại ghế này không có khả năng di chuyển hay điều chỉnh góc gập lưng, khoảng cách và tư thế, vì nó được gắn chặt với gầm xe bằng các bu-lông đai ốc.

 Dễ bảo dưỡng, sửa chữa thay thế khi hư hỏng;

 Kết cấu đơn giản cũng như vẻ bề ngoài tương đối đẹp

 Không thể dịch chuyển ghế theo nhiều hướng khác nhau;

 Tạo cảm giác khó chịu cho người lái khi đi đường xa;

 Không có giảm xóc cho người lái

2.1.2.2 Ghế có điều khiển cơ khí

Khác với ghế cứng, ghế điều khiển cơ khí được trang bị bộ điều khiển tay với chức năng trượt và ngả lưng Hệ thống dẫn động của ghế này hoàn toàn bằng cơ khí, bao gồm các thành phần như thanh trượt, cá, lẫy, cần gạt, và bi Mặc dù ghế điều khiển cơ khí vẫn còn được sử dụng, nhưng chúng không còn được ưa chuộng bởi người lái, chủ yếu được sử dụng cho các loại xe cũ hoặc xe thấp hiện nay.

Hình 2.2: Ghế có điều khiển cơ khí

 Có thể dịch chuyển theo nhiều vị trí;

 Chi phí bảo dưỡng và sửa chữa không cao;

 Phù hợp với nhiều dòng xe

 Vẫn chưa có hệ thống giảm xóc;

 Tạo ra tiếng động khi dịch chuyển ghế;

 Mọi thứ điều chỉnh bằng tay;

 Tài xế khó điều chỉnh ghế khi đang lái xe

2.1.2.3 Ghế có điều khiển bằng khí nén

Ghế điều khiển bằng khí nén đã tồn tại từ lâu và trải qua nhiều cải tiến, hiện nay được sử dụng phổ biến trên các dòng xe bán tải và xe tải nhờ hệ thống giảm sốc tích hợp Tuy nhiên, thiết kế vẫn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố cơ khí.

Hình 2.3: Ghế điều khiển bằng khí nén

 Ghế ngồi rộng hơn và thoải mái hơn với các vòng đệm thấp dễ dàng ra vào;

 Hệ thống treo giúp lái xe ổn định hơn;

 Hệ thống điều chỉnh liên tục hỗ trợ cả hai bên lưng, đem lại sự thoải mái hơn cho người ngồi;

 Bộ giảm xóc kép cho địa hình khó khăn hơn hoặc người lái xe nặng hơn;

 Giá thành rẻ, bảo dưỡng và kiểm tra hư hỏng dễ

 Vẫn chưa tự động hóa hoàn toàn và phần cơ khí khá nhiều;

 Chỉ thích hợp cho các xe tải đi đường dài;

 Diện tích cũng như khối lượng ghế chiếm khá lớn

2.1.2.4 Ghế có điều khiển điện tử

Ghế điện đã xuất hiện trong ô tô từ cuối những năm 1940, với mẫu ghế bốn chiều đầu tiên của Ford Thunderbird vào năm 1955 cho phép điều chỉnh trước/sau và lên/xuống Đến cuối những năm 1950, ghế điện sáu chiều ra đời, và hiện nay, hầu hết các ghế điện trong xe mới có từ sáu đến tám chiều Các chức năng của ghế điện bao gồm nhớ vị trí, nâng hạ chiều cao đệm ghế trước và sau, cùng với chức năng đỡ ngang lưng ghế, tất cả đều nhằm mang lại sự thoải mái và giảm bớt căng thẳng cho người lái xe.

Hình 2.4: Ghế có điều khiển điện tử

 Tự động hóa hoàn toàn về các hệ thống điều khiển;

 Không gây tiếng động khi dịch chuyển vị trí;

 Có nhiều cảm biến hỗ trợ người lái tạo sự thoải mái nhất;

 Có thể dịch chuyển theo nhiều hướng và nhiều góc độ khác nhau

 Kiểm tra và bảo dưỡng khó khăn;

 Khi lắp ráp cần thợ có tay nghề cao.

Khung ghế

Khung ghế trên mô hình là loại khung cơ bản phổ biến, được nhiều hãng xe như Mitsubishi, Ford Ranger và các dòng xe Toyota đời cũ sử dụng từ lâu.

Hình 1.5: Khung ghế điều khiển cơ khí

Bảng 2.1: Thông số kỹ thuật của ghế điều khiển cơ khí

Vật liệu chế tạo chủ yếu Thép hợp kim

Phương pháp dẫn động Cơ khí

Chức năng

Để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng, đặc biệt là về sự tiện nghi, các chức năng mới đã được phát triển nhằm phục vụ người lái, bao gồm điều khiển ghế di chuyển theo nhiều hướng, lưu trữ và thay đổi vị trí ghế đã lưu.

Các chức năng điều chỉnh ghế được thực hiện thông qua các công tắc điều khiển gắn trên thân ghế, cho phép người lái điều chỉnh vị trí ghế theo nhu cầu Điều này giúp người lái duy trì tư thế thoải mái nhất trong suốt quá trình lái xe.

Hình 2.6: Các hướng di chuyển của ghế lái [14]

Hình 2.7: Vị trí các motor điều khiển ghế lái [14]

Hình 2.8: Công tắc điều khiển ghế lái[14]

(1) Trượt ghế; (2) Ngả ghế; (3) Nâng hạ toàn bộ ghế; (4) Nâng hạ phía trước

2.3.2 Chức năng điều khiển hướng di chuyển của ghế

Người lái cần tác động vào cụm công tắc của ghế (hình 2.8) để điều chỉnh các hướng di chuyển của ghế theo mong muốn

Khi người lái kích hoạt công tắc điều khiển, tín hiệu sẽ được gửi vào SPC, nơi tín hiệu này được nhận và sử dụng để điều chỉnh motor quay theo hướng mong muốn Tuy nhiên, nếu có hai hoặc nhiều tín hiệu đầu vào cùng lúc, motor sẽ không hoạt động.

SPC sử dụng mạch đảo chiều động cơ (thường là mạch cầu H) và motor hai chiều giúp tiết kiệm chi phí và diện tích

Hình 2.9: Module điều khiển ghế 2.3.3 Chức năng lưu trữ vị trí ghế

Hình 2.10: Công tắc nhớ vị trí ghế

Hệ thống SPC của xe nhận tín hiệu để ghi nhớ vị trí ghế lái Khi nhấn công tắc SET đồng thời với một trong ba công tắc (1), (2) hoặc (3), vị trí ghế sẽ được lưu lại.

Khi nhấn 3 công tắc (1), (2) hoặc (3) trong vòng 3 giây sau khi ấn phím SET, SPC sẽ gửi tín hiệu yêu cầu ghi nhớ đến cụm công tắc điều khiển ghế lái Sau khi nhận tín hiệu, cụm công tắc sẽ ghi nhớ vị trí của mỗi motor thông qua các cảm biến vị trí gắn trên motor Khi ghế đã được điều chỉnh phù hợp, dữ liệu vị trí sẽ được lưu trữ.

17 người lái xe có thể lưu trữ vị trí ghế của mình vào bộ nhớ xe để tiện lợi cho các lần lái xe sau Để thực hiện việc này, bạn chỉ cần làm theo trình tự hướng dẫn.

- Tiến hành điều chỉnh ghế cho phù hợp;

- Ấn giữ phím SET, sau đó ấn và giữ phím (1) để lưu vị trí ghế thứ nhất (phím (1) phải ấn sau khi ấn phím SET trong vòng 3 giây);

- Điều chỉnh ghế đến vị trí thứ 2 hoặc 3 (nếu cần), thao tác cài đặt ghi nhớ vị trí 2 hoặc 3 cũng tương tự vị trí 1

2.3.4 Chức năng gọi lại vị trí ghế đã lưu

Nhấn phím nhớ vị trí đã cài đặt trước đó, SPC sẽ nhận tín hiệu từ công tắc nhớ vị trí và điều khiển các motor để di chuyển ghế về vị trí đã được cài đặt.

2.3.5 Chức năng thay đổi vị trí ghế đã lưu

- Thực hiện giống như lưu trữ vị trí mới để thay đổi vị trí đã lưu.

Yêu cầu

Hệ thống điều khiển ghế chỉnh điện có những yêu cầu như sau:

- Có kết cấu nhỏ gọn;

- Chi phí chăm sóc, bảo dưỡng, sửa chữa thấp;

- Tạo sự thoải mái cho người ngồi;

- Dễ tháo lắp sửa chữa;

- Hoạt động ổn định, ít hư hỏng;

- Các chi tiết hệ thống đảm bảo an toàn, không gây cháy nổ;

- Có tính thẩm mỹ và độ chính xác cao

Các sơ đồ mạch điện thông dụng

2.5.1 Sơ đồ mạch điện điều khiển cơ bản

Hình 2.11: Sơ đồ mạch điều khiển ghế ngồi lý thuyết[11]

 Đợn giản, ít hư hỏng;

Các loại điều khiển ghế chỉnh điện bao gồm: điều chỉnh trực tiếp không qua ECU hoặc SPC, điều chỉnh thông qua ECU hoặc SPC không có chức năng nhớ vị trí, và điều khiển có chức năng nhớ vị trí Những lựa chọn này đáp ứng nhu cầu đa dạng và khả năng tài chính của từng khách hàng.

Motor hỗ trợ thắt lưng Motor hỗ trợ thắt lưng

Sơ đồ mạch điện điều khiển ghế trực tiếp không thông qua bộ nhớ ghế của TOYOTA CAMRY 2009:

Hình 2.12: Sơ đồ mạch điều khiển ghế ngồi không có nhớ vị trí ghế[8]

Sơ đồ mạch điện điều khiển ghế có bộ nhớ ghế của LEXUS E300 - 1997:

Hình 2.13: Sơ đồ mạch điều khiển ghế ngồi có nhớ vị trí ghế[6]

2.5.2 Các sơ đồ mạch điện điều khiển ghế khác

Hình 2.14: Sơ đồ mạch điều khiển ghế lái Lexus ES 350[5]

Hình 2.15: Sơ đồ mạch điều khiển ghế lái Lexus LX 570 2018[4]

Lý do nên có mạch cảnh báo thời gian nghỉ cho tài xế

Theo thông tin từ Vinmec, việc ngồi lâu có tác động tiêu cực đến hoạt động của các cơ quan trong cơ thể, ảnh hưởng đến sức khỏe và chất lượng cuộc sống Những tác hại này không thể xem nhẹ.

Nghiên cứu cho thấy rằng những người lái xe quá cảnh, thường xuyên ngồi trong thời gian dài, có nguy cơ mắc bệnh tim cao gấp đôi so với những người dẫn đường hoặc lính canh, những người thường xuyên đứng hoặc di chuyển Mặc dù chế độ ăn uống và thói quen sống của hai nhóm này tương tự nhau, nhưng sự khác biệt trong mức độ hoạt động thể chất đã chỉ ra mối liên hệ rõ ràng giữa việc ngồi lâu và tổn thương tim.

Ngồi quá lâu có thể khiến não bộ hoạt động kém, giống như triệu chứng của chứng mất trí nhớ Hơn nữa, thói quen ngồi nhiều cũng làm tăng nguy cơ mắc các bệnh nghiêm trọng như tim mạch, tiểu đường, đột quỵ, huyết áp cao và cholesterol không lành mạnh.

Ngồi quá nhiều có thể làm giảm hiệu quả của việc tập thể dục, ngay cả khi bạn tập luyện 7 giờ mỗi tuần, vượt xa mức khuyến nghị 2 đến 3 giờ Thực tế, việc ngồi liên tục trong 7 giờ có thể đảo ngược những lợi ích mà bạn đạt được từ việc luyện tập.

Khối huyết mạch (DVT) là cục máu đông hình thành ở chân do ngồi yên quá lâu, có thể gây ra tình trạng nghiêm trọng nếu cục máu đông di chuyển đến phổi Một số người có thể gặp triệu chứng sưng và đau, trong khi những người khác lại không có dấu hiệu nào Do đó, việc từ bỏ thói quen ngồi nhiều là rất cần thiết để giảm nguy cơ mắc chứng nghẽn mạch.

Suy tĩnh mạch là tình trạng xảy ra khi ngồi quá lâu, làm hạn chế dòng chảy của máu về chân Điều này tạo ra áp lực gia tăng trong tĩnh mạch, dẫn đến các dấu hiệu như sưng, xoắn hoặc phình tĩnh mạch, được gọi là giãn tĩnh mạch.

Ngoài ra còn một số nguy cơ khác như:

Thoái hóa cột sống thắt lưng là một trong những căn bệnh khó chịu nhất mà tài xế phải đối mặt, có thể dẫn đến việc họ phải rời xa vô lăng vĩnh viễn Các triệu chứng bao gồm đau lưng, mỏi lưng, đau thắt và cảm giác đau khi cúi đầu, thường kèm theo tê bì ở lưng và mông.

Hình 2.16: Thoái hóa cột sống thắt lưng khi chạy xe đường dài[9]

Khi lái xe, tài xế cần tập trung cao độ vào đường xá, điều này khiến võng mạc phải làm việc liên tục với cường độ lớn Bên cạnh đó, bụi bẩn và ô nhiễm môi trường cũng gây ra nhiều vấn đề cho mắt, như đỏ mắt và loét giác mạc.

Tài xế đường dài thường phải làm việc liên tục để kịp chuyến, dẫn đến việc họ ít có thời gian nghỉ ngơi và thường sử dụng các chất kích thích như cà phê, thuốc lá và nước tăng lực Hành vi này không chỉ ảnh hưởng đến sức khỏe của họ mà còn tiềm ẩn nhiều nguy cơ cho sự an toàn khi lái xe.

25 tham gia giao thông khác Lâu dài có thể khiến họ bị căng thẳng, rối loạn thận kinh dẫn đến mất ngủ trầm trọng

Hình 2.17: Buồn ngủ khi đang lái xe [9]

Theo khuyến cáo của bác sĩ, người lái xe nên thường xuyên đứng dậy, vươn vai và đi lại để cải thiện lưu thông máu và giữ tinh thần tỉnh táo Điều này cũng lý giải sự ra đời của các thiết bị cảnh báo, nhằm nhắc nhở người lái không nên lái xe quá lâu, tránh ảnh hưởng xấu đến sức khỏe và đảm bảo an toàn khi điều khiển phương tiện, vì mệt mỏi có thể khiến người lái mất tập trung.

Thói quen ngồi lâu hàng giờ liên tục gây ra nhiều vấn đề sức khỏe nghiêm trọng, bao gồm ảnh hưởng đến xương khớp, tim mạch và thị lực Theo các thông tin từ Vinmec.com, việc duy trì thói quen này có thể dẫn đến các bệnh lý nguy hiểm, ảnh hưởng tiêu cực đến cơ thể chúng ta trong thời gian dài.

26 người nào đó có những dấu hiệu hoặc có mắc các bệnh như đã nêu ở trên ngồi lái xe liên tục nhiều giờ đồng hồ

Với nhu cầu ngày càng cao về sự thoải mái và tiện nghi khi lái xe, người tiêu dùng hiện nay ưu tiên lựa chọn những chiếc xe có ghế điều chỉnh điện thay vì ghế cơ truyền thống Nhu cầu này đã dẫn đến việc hầu hết các mẫu xe hạng sang được trang bị ghế chỉnh điện với chức năng nhớ vị trí, trong khi các dòng xe thấp hơn vẫn sử dụng ghế điều khiển cơ Để đáp ứng xu hướng này, thị trường cũng xuất hiện nhiều thiết bị nâng cấp ghế cơ thành ghế chỉnh điện, giúp người dùng cải thiện trải nghiệm lái xe và tăng cường sự thoải mái khi sử dụng phương tiện.

Để nâng cao sự thoải mái và sức khỏe cho người lái xe, cần có những giải pháp nâng cấp trang thiết bị nội thất trên xe Việc này không chỉ giúp người lái cảm thấy dễ chịu hơn khi điều khiển xe mà còn giảm thiểu nguy cơ mắc các bệnh lý về xương khớp, tim mạch và mắt Đồng thời, cải thiện nội thất xe cũng góp phần nâng cao an toàn giao thông, tránh tình trạng mệt mỏi do lái xe quá lâu, từ đó giảm thiểu nguy cơ xảy ra tai nạn.

Để giải quyết các vấn đề đã nêu, nhóm chúng tôi đã thảo luận và đề xuất một số phương pháp cải tiến, nhằm tăng cường tính năng cho ghế xe, đáp ứng nhu cầu của người sử dụng và giải quyết hiệu quả các vấn đề hiện tại.

PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI

Lập ý tưởng thiết kế cho đề tài

3.1.1 Điều khiển ghế bằng giọng nói qua Arduino

Nhóm sẽ kết hợp cảm biến âm thanh với bộ mạch cầu H để điều khiển motor thông qua Arduino, giả lập hai motor A và B để điều chỉnh ghế di chuyển Với Arduino là bo mạch lắp sẵn, chúng ta chỉ cần nạp chương trình theo yêu cầu thiết kế Thay vì sử dụng nút bấm để điều khiển ghế điện, chúng ta sẽ điều chỉnh bằng giọng nói đã được thiết lập trước Giọng nói sẽ được truyền vào cảm biến thu âm, chuyển thành tần số dạng xung và gửi đến Arduino.

Hình 2.1: Module điều khiển động cơ L298N – cầu H

- Điểm mạnh của giải pháp

 Điều kiện lắp đặt dễ;

 Các linh kiện lắp ráp phổ biến

- Điểm yếu của giải pháp

 Độ ổn định không cao;

 Chưa có khả năng thương mại hóa;

 Vì chương trình nạp mở khó kiểm soát bản quyền;

3.1.2 Điều khiển ghế điện kết hợp chức năng massage

Nhóm sẽ chuyển đổi ghế điều khiển cơ khí thành ghế điều khiển điện với nút nhấn lên xuống, kết hợp hệ thống con lăn chạy dọc thân ghế, giúp xoa bóp lưng hiệu quả và giảm cảm giác đau mỏi Vùng vai và gáy được trang bị động cơ riêng, tập trung vào việc đấm bóp các cơ cổ, vai, gáy, mang lại cảm giác thoải mái và giảm stress Bộ phận điều khiển massage được thiết kế đặc biệt với nhiều công tắc điều khiển, phù hợp với không gian lắp đặt hạn chế của ghế.

Hình 3.2: Đệm ghế massage [15]

2 Đai cố định đệm với ghế ngồi

- Điểm mạnh của giải pháp

 Thích hợp với mọi loại ghế;

- Điểm yếu của giải pháp

 Cần nhiều chương trình lập trình;

 Bộ điều khiển không phù hợp với môi trường làm việc;

 Đệm massage đã có trên thị trường

3.1.3 Điều khiển ghế thông qua cảm biến hồng ngoại

Giải pháp kết hợp cảm biến tia hồng ngoại và Arduino cho phép điều khiển motor xoay đến vị trí mong muốn Trước khi kích hoạt cảm biến, người dùng cần cài đặt vị trí tối ưu để có tư thế tốt nhất, sau đó lưu thông tin vào cảm biến Ở những lần sử dụng sau, chỉ cần đưa tay vào vùng cảm biến để motor tự động xoay đến vị trí đã được cài đặt trước đó.

Hình 3.3: Điều khiển ghế thông qua cảm biến hồng ngoại

Cảm biến hồng ngoại 30 tia sẽ nhận diện tín hiệu và truyền đến Arduino để điều khiển motor Chức năng của cảm biến hồng ngoại tương tự như nút nhấn nhớ ghế cơ, giúp tăng tính thẩm mỹ và công nghệ cho sản phẩm Các nút nhấn điều khiển vị trí ghế vẫn sẽ là nút cơ, điều khiển gián tiếp các motor thông qua module kiểm soát vị trí ghế.

- Điểm mạnh của giải pháp

- Điểm yếu của giải pháp

 Độ ổn định không cao;

 Cần nhiều chương trình lập trình;

 Bộ điều khiển không phù hợp với môi trường làm việc

3.1.4 Điều khiển ghế điện kết hợp cảnh báo thời gian nghỉ cho tài xế

Hình 3.4: Mạch cảnh báo tài xế sử dụng cảm biến siêu âm

Nhóm sẽ tích hợp điều khiển ghế chỉnh điện với hệ thống cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế, sử dụng hai mạch Arduino độc lập.

Nhóm sử dụng cảm biến siêu âm US-015 cho mạch cảnh báo, nhờ vào góc quét hẹp hơn so với các cảm biến SRF04 và SRF05, giúp tăng độ chính xác trong việc phát hiện vật thể Sự kết hợp với Arduino Uno R3 không chỉ giảm chi phí mà còn mang lại sự dễ dàng trong việc lắp đặt.

Với mạch điều khiển ghế lái, nhóm sử dụng bộ điều khiển bằng nút nhấn điều khiển các motor hoạt động thông qua module điều khiển SPC

- Điểm mạnh của giải pháp:

- Điểm yếu của giải pháp:

 Không thể mô phỏng trên phần mềm Proteus (do cảm biến US-015 là cảm biến đời mới nên chưa được cập nhật lên phần mềm);

 Cần nhiều chương trình lập trình;

 Cảm biến có độ trễ nhất định.

Đánh giá và lựa chọn phương án thiết kế

Đánh giá mức độ hài lòng của từng giải pháp được thực hiện dựa trên các chỉ tiêu đã thống nhất, với điểm số phản ánh ý kiến và sự đồng thuận của toàn bộ nhóm.

 Không hài lòng, đánh 0 (0 điểm)

 Phân vân (khó quyết định), đánh 1 (1 điểm)

- Giải pháp đề xuất nhận được số điểm cao nhất là lựa chọn tối ưu nhất và được nhóm đưa vào thực hiện

Bảng 3.1: Lựa chọn giải pháp thích hợp

Giải pháp được cả nhóm đồng thuận và đánh giá cao nhất là việc sử dụng "Ghế chỉnh điện và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế".

Theo đánh giá của nhóm, đề tài "Ghế chỉnh điện kết hợp cảnh báo thời gian nghỉ ngơi của tài xế" đang thu hút sự quan tâm của nhiều lái xe Nhiều tài xế hiện nay đã và đang cải tiến xe của mình để nâng cao tính tiện nghi mà không tốn quá nhiều chi phí.

Giá thành sản phẩm tỷ lệ thuận với nhu cầu sử dụng, và giải pháp hiện tại có khả năng đáp ứng mọi yêu cầu của khách hàng Khi giải pháp được hiện thực hóa và áp dụng, nó sẽ mang lại những đóng góp tích cực cho xã hội Giải pháp này không chỉ sáng tạo mà còn có những điểm độc đáo và đặc trưng riêng, đảm bảo tính khả thi cao trong việc triển khai Các chỉ tiêu đánh giá tổng thể cũng sẽ được xem xét kỹ lưỡng.

Giải pháp được đề xuất Điều khiển ghế bằng giọng nói thông qua Arduino 1 0 1 2 1 5 Điều khiển ghế kết hợp chức năng massage 1 1 2 1 1 6 Điều khiển ghế bằng tia hồng ngoại 0 1 2 2 0 5

Kết hợp điều khiển ghế điện và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế

Phương hướng giải quyết đề tài

Hình 3.5: Sơ đồ khối hoạt động chung của mô hình

Hoạt động chung của hệ thống:

Khi nhấn công tắc nhớ ghế lái, tín hiệu được truyền đến hộp điều khiển, nơi điều khiển mạch cầu H để motor quay đến các vị trí đã thiết lập trước đó Khi tài xế ngồi vào ghế, bộ điều khiển bắt đầu hoạt động và gửi tín hiệu đến hộp để đếm ngược thời gian, hiển thị trên màn hình LCD Khi quá trình đếm ngược kết thúc, hệ thống sẽ cảnh báo bằng buzzer và đèn LED.

Tìm kiếm khung ghế cơ khí giá rẻ và motor DC từ các cửa hàng phụ tùng đồ cũ không chỉ giúp nhóm tiết kiệm chi phí mà còn mang lại cơ hội cho từng thành viên trong nhóm tích lũy kinh nghiệm trong việc lựa chọn sản phẩm và thương lượng giá cả phù hợp với yêu cầu đã đặt ra.

Chúng tôi tiến hành thu thập thông tin tổng quan về chức năng của các loại ghế điện hiện có trên thị trường, nhằm tìm ra giải pháp tối ưu nhất cho đề tài của nhóm.

Tìm hiểu, lựa chọn, áp dụng và cải tiến các mạch điện điều khiển ghế của các hãng xe lớn vào mô phỏng mô hình đồ án

Quá trình thiết kế và mô phỏng hình dáng, kích thước và vị trí của các chi tiết, thiết bị yêu cầu cá nhân có khả năng làm việc nhóm hiệu quả và kiến thức vững chắc về thiết kế và mô phỏng.

Thực hiện lắp ráp, đo kiểm, hoàn thành mạch điều khiển ghế lái Đưa mô hình ghế lái vào chạy thử nghiệm và hiệu chỉnh

3.3.2 Mạch cảnh báo thời gian nghỉ ngơi của tài xế

Sử dụng phần mềm Proteus để thiết kế mạch cảnh báo cho phép nhóm mô phỏng trực tiếp hoạt động của mạch, tiết kiệm công sức và thời gian thực hiện.

Tìm hiểu và làm quen với các phương pháp lập trình trên Arduino IDE là một nhiệm vụ cần thiết nhưng cũng đầy thách thức, đặc biệt vì đây là phần mềm không được giảng dạy trong chương trình đại học Việc nắm vững kiến thức về Arduino IDE không chỉ giúp ích cho đề tài nghiên cứu mà còn hỗ trợ các thành viên trong quá trình phát triển sau khi tốt nghiệp.

Lập trình mã điều khiển mạch cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế trên phần mềm Arduino IDE yêu cầu đảm bảo độ chính xác và tính khả dụng cao của mô hình.

Tìm kiếm và thu thập tất cả các linh kiện điện tử phục vụ cho quá trình thử nghiệm cũng như hoàn thành mạch điện thực tế

THIẾT KẾ MÔ PHỎNG GHẾ CHỈNH ĐIỆN

VÀ CẢNH BÁO THỜI GIAN NGHỈ NGƠI CỦA TÀI XẾ

Thiết kế tổng thể của mô hình ghế chỉnh điện và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi của tài xế

Hình 4.1: Mô phỏng tổng thể mô hình

Hầu hết các motor được lắp đặt song song hoặc vuông góc với mặt đất, ngoại trừ motor điều khiển lưng ghế Do lưng ghế có hướng di chuyển đặc biệt, motor điều khiển lưng ghế được đặt nghiêng với mặt đất một góc 45º.

Bộ công tắc nhớ ghế

Hình 4.2: Mô phỏng chi tiết các bộ phận cơ bản của ghế lái

Nguyên lý làm việc tổng thể của mô hình:

Khi tài xế ngồi vào ghế lái, cảm biến cảnh báo sẽ gửi tín hiệu về Arduino để bắt đầu quá trình đếm thời gian Khi thời gian kết thúc, tài xế có thể điều chỉnh ghế ngồi phù hợp với tư thế của mình thông qua các công tắc điều khiển, điều khiển các motor gián tiếp qua SPC Mô hình còn tích hợp chức năng nhớ vị trí ghế, nâng cao tính tiện nghi cho người sử dụng.

Mạch cảnh báo thời gian nghỉ ngơi của tài xế

4.2.1 Nguyên lý hoạt động của mạch cảnh báo

Khi ngồi vào ghế lái và bật khóa điện, nguồn điện từ ắc quy sẽ được cấp cho mạch Arduino Cảm biến siêu âm sẽ phát tín hiệu liên tục sau mỗi 5 ms qua chân Trig, với thời gian tín hiệu ngắn giúp tăng độ chính xác của cảm biến Arduino sẽ nhận tín hiệu phản hồi từ chân Echo để xử lý thông tin.

Hệ thống giám sát lái xe sử dụng giá trị 1 để chỉ thị người lái đang ngồi tại ghế lái và giá trị 0 khi không có người lái Thông tin này được gửi về Arduino để bắt đầu chương trình đếm thời gian Màn hình LCD hiển thị thời gian còn lại và cảnh báo nghỉ ngơi đã được lập trình sẵn Khi thời gian lái xe vượt quá giới hạn cài đặt, buzzer BUZ1 sẽ phát âm thanh cảnh báo, trong khi đèn LED D2 chớp tắt hai lần và màn hình LCD hiển thị thông báo “STOP & RELAX NOW” Đèn LED D2 sẽ tiếp tục chớp cho đến khi tài xế rời khỏi ghế lái, nhằm nhắc nhở người lái dừng xe và nghỉ ngơi.

Khi xe rời khỏi vị trí ghế lái, cảm biến siêu âm không nhận tín hiệu, dẫn đến việc Arduino tự khởi động lại chương trình Đồng thời, đèn LED cảnh báo D2 sẽ tắt và thông tin hiển thị trên màn hình LCD sẽ trở về thời gian đã được cài đặt trước.

Biến trở RV2 có tác dụng chỉnh cường độ sáng của LCD (độ tương phản của màn hình tinh thể lỏng)

Các nút SET, UP, DOWN được tích hợp trong mạch để điều chỉnh thời gian cảnh báo cài đặt trước, giúp phù hợp với thể trạng và nhu cầu riêng của từng người lái.

Khi nhấn nút SET lần 1  chỉnh giây

Khi nhấn nút SET lần 2  chỉnh phút

Khi nhấn nút SET lần 3  chỉnh giờ

Khi nhấn nút SET lần 4  trở về giao diện ban đầu

Hai nút nhấn UP và DOWN dùng để tăng và giảm thời gian được cài đặt trước sau khi nhấn nút SET

Mạch cảnh báo được phát triển dựa trên thói quen của con người, nhận diện khi người lái rời khỏi ghế để nghỉ ngơi Thay vì quay lại ngay lập tức, họ thường dành thời gian nghỉ ngơi trước khi tiếp tục lái xe.

38 ngơi hoặc ăn uống, Vì vậy, mạch cảnh báo không được thiết kế chức năng đếm thời gian tài xế rời khỏi buồng lái

4.2.2 Mô phỏng mạch cảnh báo trên Proteus

Hình 4.3: Mạch điện mô phỏng mạch cảnh báo trên Proteus

Led D2 có khả năng kết nối trực tiếp với Arduino, điều này cho phép nhóm phát triển mô hình trong tương lai Chẳng hạn, khi lắp mạch cảnh báo vào xe, thay vì chỉ sử dụng một đèn LED đơn, chúng ta có thể làm sáng cả mặt đồng hồ tap-lô, vừa mang lại tính thẩm mỹ vừa giúp tài xế dễ dàng nhận biết hơn.

Hình 4.4: Mạch điện mô phỏng khi khởi động

Hình 4.5: Mạch cảnh báo thực hiện cảnh báo cho tài xế

Khi mạch phát hiện tài xế lái xe quá lâu, màn hình LCD sẽ hiển thị dòng chữ “STOP & RELAX NOW” và đèn LED cảnh báo D2 sẽ nhấp nháy liên tục, nhắc nhở người lái cần nghỉ ngơi.

Cảm biến siêu âm được sử dụng để phát hiện khi tài xế ngồi lên ghế, từ đó kích hoạt công tắc khóa điện và gửi tín hiệu đến mạch Arduino Điều này giúp mạch bắt đầu hoạt động khi tài xế lái xe và tự động khởi động lại khi tài xế rời khỏi vị trí lái.

Cảm biến siêu âm được sử dụng trong mạch thực tế khác với cảm biến siêu âm sử dụng trong mô phỏng do một số hạn chế Nhóm nghiên cứu không thể thay đổi cảm biến siêu âm cho phù hợp với mô phỏng do khó khăn trong việc đi lại Hơn nữa, phần mềm mô phỏng chỉ hỗ trợ cảm biến HC-SR04, không cho phép sử dụng cảm biến US-015 trong mô phỏng.

Cảm biến siêu âm US-015 mới ra mắt trên thị trường có nhiều ưu điểm và độ ổn định cao hơn so với SRF04 và SRF05 Qua thử nghiệm thực tế, US-015 cho thấy góc quét hẹp hơn, giúp xác định vật thể với độ chính xác cao hơn Khoảng cách phát hiện vật thể chính xác nhất của US-015 là dưới 1m, điều này là lý do chính để nhóm lựa chọn cảm biến này thay vì các loại cảm biến khác hiện có.

Trong thiết kế này, nhóm đã sử dụng mạch Arduino Uno R3, nhờ vào việc Arduino cung cấp thư viện mẫu có sẵn trong phần mềm Để đo điện áp bằng vi điều khiển ATmega8 và hiển thị đầu ra trên màn hình máy tính, cần trải qua quy trình học về bộ vi điều khiển ADC, giao tiếp nối tiếp và bộ chuyển truyền cổng USB Tuy nhiên, với Arduino, những mẫu này đã có sẵn trong thư viện, giúp đơn giản hóa quá trình phát triển.

Arduino cung cấp 41 chức năng hữu ích giúp đơn giản hóa công việc lập trình Một trong những tính năng nổi bật là khả năng tự động chuyển đổi đơn vị, giúp lập trình viên không cần phải lo lắng về vấn đề này, từ đó tiết kiệm thời gian và nâng cao hiệu quả làm việc.

Để cung cấp nguồn cho Arduino Uno R3, cần sử dụng một mạch hạ áp để chuyển đổi điện áp từ 12V DC của ắc quy xuống 9V DC, giúp đảm bảo Arduino hoạt động ổn định.

Mạch hạ áp sử dụng bốn tụ điện (hai tụ điện phân cực và hai tụ điện không phân cực) để ổn định dòng điện, cung cấp điện áp 9V ổn định Ngoài ra, diode D2 định hướng chiều dòng điện, trong khi LED D1 và điện trở R1 cùng đồng hồ đo giúp kiểm tra và xác nhận độ ổn định của dòng điện đầu ra.

Hình 4.8: Mô phỏng mạch hạ áp trên Proteus

Ghế lái chỉnh điện có chức năng nhớ vị trí

4.3.1 Mô phỏng mạch điện điều khiển ghế lái chỉnh điện Đây là mạch điều khiển được thiết kế trên phần mềm Proteus với mục đích điều khiển bốn motor điều chỉnh 8 hướng: lên/xuống ghế; lên/xuống phía trước đệm ghế; trượt tới/lui; gập/nghiêng lưng ghế

Do ảnh hưởng của dịch bệnh, nhóm chúng em không thể mua đủ linh kiện cho mạch điều khiển Với sự đồng ý của giáo viên hướng dẫn, chúng em đã chuyển từ mạch điều khiển thông qua cầu H sang mạch điều khiển sử dụng bộ điều khiển của Toyota.

Hình 4.9: Mô phỏng mạch điều khiển ghế chỉnh điện trên Proteus

Trong hình 4.9, nhóm em sử dụng 1 mạch Arduino Mega dùng để điều khiển hai mạch cầu H kép (module điều khiển động cơ XY-160D L298), mỗi mạch cầu H kép chỉ

Mạch cầu H có khả năng điều khiển tối đa 2 motor DC, cho phép xoay chiều động cơ theo cả hai hướng thuận và nghịch Chức năng chính của mạch cầu H là chia dòng điện thành hai đường riêng biệt, giúp tránh tình trạng trùng cực có thể làm hư hỏng động cơ Khi lựa chọn thiết bị và linh kiện, cần dựa vào các thông số định mức của từng thiết bị để đảm bảo hiệu suất và độ bền.

 Điện áp cung cấp: 7 ~ 24 VDC (Giới hạn: 6,5 ~ 27VDC);

 Mức tín hiệu điều khiển (Tương thích 3,3V / 5V);

 Dòng hoạt động liên tục tối đa: 7A;

 Điện áp hoạt động: 5VDC;

 Điện áp đầu vào: 7-12VDC;

 Dòng sử dụng 3.3V Pin: 50mA

- Nguồn sử dụng cho mô hình: Ắc quy 12V, 10A

Do mô hình sử dụng 4 motor: Dòng điện định mức: I = 4*i = 4*2 = 8A

Mô hình áp dụng mạch điều khiển ghế điện của Lexus ES 250 2014 để điều khiển các motor và chức năng nhớ vị trí ghế

Mô hình sử dụng 5 motor bao gồm: motor nâng hạ ghế, motor nâng hạ phía trước đệm ghế, motor trượt ghế, motor hỗ trợ thắt lưng và motor điều chỉnh lưng ghế, thay vì 6 motor như trong mạch đã trình bày (hình 4.10-4.12).

Hình 4.10: Mạch điều khiển mô hình [7]

Hình 4.11: Mạch điều khiển mô hình [7]

Hình 4.12: Mạch điều khiển mô hình [7]

4.3.3 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển ghế chỉnh điện

Nguồn điện cho mạch điều khiển được lấy từ ắc quy của xe, với các công tắc điều khiển giúp gửi tín hiệu từ người điều khiển đến module điều khiển Các motor nhận lệnh từ module điều khiển X9, cho phép điều chỉnh ghế theo vị trí mong muốn Khi người lái thả công tắc, module ngừng nhận tín hiệu và các motor dừng hoạt động Các cảm biến vị trí lưu trữ thông tin về vị trí đã cài đặt, hỗ trợ chức năng nhớ vị trí ghế, trong khi bộ công tắc M10 được sử dụng để cài đặt chức năng nhớ vị trí ghế.

Sau khi cài đặt vị trí ghế số 1, nhấn công tắc M10 sẽ gửi tín hiệu đến M9, nhận tín hiệu 0 từ M1 thông qua cảm biến đã được cài đặt Tín hiệu này được truyền qua mạng giao tiếp CAN đến hộp điều khiển X9, từ đó ra lệnh cho bốn motor điều chỉnh ghế theo 8 hướng cơ bản, bao gồm nâng hạ ghế, trượt ghế, nâng hạ phía trước và ngả lưng, quay về vị trí đã lưu trước đó.

Chức năng hỗ trợ thắt lưng được điều khiển trực tiếp mà không cần qua hộp điều khiển X9, mang đến sự tùy biến cho người mua Tính năng này không chỉ tăng cường sự lựa chọn mà còn nâng cao tính linh hoạt của sản phẩm.

Nguyên lý hoạt động đảo chiều động cơ trong mô hình này là một mạch lý thuyết cho phép đảo ngược hướng quay của động cơ mà không cần sử dụng module kiểm soát vị trí ghế Mô hình áp dụng nguyên lý đảo chiều động cơ để thực hiện chức năng này một cách hiệu quả.

Hình 4.13: Mạch nguyên lý đảo chiều motor

A được ký hiệu cho nguồn dương (Accu), M ký hiệu cho nguồn âm (Mass)

Khi dòng điện chạy từ A đến M, các tiếp điểm của công tắc luôn có điện áp Trong trạng thái không hoạt động, hai thanh gạt của công tắc đứng thẳng và không tiếp xúc với tiếp điểm nào Khi người lái xe di chuyển lên ghế lái, sự thay đổi này sẽ ảnh hưởng đến hoạt động của công tắc.

Khi người lái gạt và giữ công tắc lên, hai thanh gạt sẽ chuyển sang trái, dòng điện từ nguồn dương sẽ đi qua công tắc điều khiển UP vào motor, khiến motor quay theo chiều kim đồng hồ và ghế lái di chuyển lên Ngược lại, khi người lái gạt và giữ công tắc xuống, hai thanh gạt sẽ chuyển sang phải, dòng điện sẽ đi từ nguồn dương qua công tắc DOWN vào motor, khiến motor quay ngược chiều kim đồng hồ và ghế lái di chuyển xuống.

Mô phỏng vị trí lắp đặt module điều khiển cho ghế lái yêu cầu sử dụng động cơ DC 12V, cho phép điều chỉnh hướng ghế theo nhu cầu của người lái Động cơ này có khả năng xoay chiều và được điều khiển thông qua các nút nhấn, thực hiện lệnh từ người lái, với sự hỗ trợ điều khiển gián tiếp qua SPC.

4.3.4 Sơ đồ nguyên lý bộ công tắc điều khiển

Hình 4.16: Bộ công tắc điều khiển 4 motor[14]

Hình 4.17: Công tắc điều khiển hỗ trợ thắt lưng

THI CÔNG MÔ HÌNH GHẾ CHỈNH ĐIỆN VÀ

CẢNH BÁO THỜI GIAN NGHỈ NGƠI CHO TÀI XẾ

Thi công mạch cảnh báo

B1: Dùng dây dẫn kết nối các nút nhấn thay đổi thời gian và biến trở thay đổi độ tương phản cho LCD với Arduino

Mạch kết nối nút nhấn với Arduino được thiết kế trên breadboard, nhằm thử nghiệm chức năng Ban đầu, nhóm dự định in mạch, nhưng do tình hình dịch bệnh phức tạp, họ đã tự thiết kế và chế tạo bộ công tắc điều chỉnh thời gian riêng.

Hình 5.2: Bộ công tắc chỉnh thời gian cài đặt trước

B2: Kết nối dây nguồn và tín hiệu cho LCD

Dây kết nối với LCD được chia làm 3 cụm: Cụm dây nguồn, cụm dây truyền tín hiệu và cụm dây điều khiển

Hình 5.3: Cấp nguồn và tín hiệu cho LCD

B3: Kết nối và nạp code cho Arduino

Dùng dây dẫn kết nối cảm biến siêu âm, Buzzer, đèn cảnh báo vào Arduino, cấp nguồn và tiến hành nạp code cho mạch cảnh báo

Nguồn cấp cho Arduino trong quá trình thử nghiệm được lấy trực tiếp từ máy tính Tuy nhiên, khi triển khai mạch cảnh báo vào mô hình thực tế, nguồn cấp sẽ được cung cấp từ ắc quy qua bộ hạ áp sử dụng IC KA 7809, đảm bảo nguồn điện ổn định 9V cho Arduino, giúp thiết bị hoạt động một cách ổn định.

Hình 5.4: Nạp code và chạy thử

Mạch đã hoàn thành và được lắp ráp, thử nghiệm trước khi chỉnh sửa và đưa vào mô hình Quá trình này nhằm kiểm tra và điều chỉnh mã lập trình, sơ đồ đấu dây, cũng như đánh giá độ ổn định của cảm biến siêu âm US-015 và toàn bộ mạch.

Hình 5.5: Hoàn tất quá trình chạy thử

Mô hình ghế lái chỉnh điện

5.2.1 Sơ đồ các giắc cắm và quy trình thực hiện

Hình 5.6: Thứ tự và vị trí đấu dây dẫn cho các công tắc[7]

Hình 5.7: Ký hiệu đấu các công tắc điều khiển[7]

Hình 5.8: Vị trí đấu dây cho các motor và các giắc cắm của SPC[7]

Quy trình thực hiện mô hình:

Bước 1: Cắt bỏ phần chuyển động cơ khí của ghế

Bước 2: Lắp đặt bộ truyền động

 Lắp các motor và các bộ phận chuyển động tịnh tiến theo các phương thẳng đứng và phương ngang vào khung ghế

 Lắp các motor và bộ phận chuyển động hỗ trợ thắc lưng và lưng ghế

Bước 3: Kết nối các giắc cắm từ các motor đến SPC và từ các công tắc điều khiển đến SPC theo sơ đồ giắc cắm (hình 5.6-5.8)

Bước 4: Cấp nguồn từ ắc quy và tiến hành chạy thử

Quy trình thực hiện không có hình ảnh thực tế vì lắp ráp và chạy thử đã được thực hiện trước thời gian làm đồ án Nhóm chỉ lắp ráp mô hình để tìm hiểu hoạt động và phương hướng giải quyết vấn đề Hộp SPC được sử dụng như giải pháp tạm thời để hoàn thiện mô hình, nhưng việc áp dụng hai module điều khiển động cơ L298 kết hợp với Arduino Mega không thể thực hiện do thiếu linh kiện trong thời gian dịch bệnh Do đó, các hình ảnh lắp ráp không có trong báo cáo tốt nghiệp.

5.2.2 Hình ảnh mô hình hoàn thiện

Các hình ảnh mô hình được thực hiện với sự hỗ trợ của người khác và các thành viên trong nhóm không tham gia vào quá trình chụp hình, dẫn đến việc hình ảnh (hình 5.9-5.12) có tính thẩm mỹ chưa cao và chưa làm nổi bật được mô hình.

Hình 5.9: Mặt trước của mô hình ghế chỉnh điện

Hình 5.10: Mặt cạnh bên của mô hình

Hình 5.11: Cụm công tắc điều khiển của mô hình

Hình 5.12: Hoàn thành mô hình ghế lái chỉnh điện

Mô hình vẫn chưa hoàn thiện về mặt thẩm mỹ và mạch cảnh báo chưa được lắp ghép vào ghế lái do tình hình dịch bệnh phức tạp Các cửa hàng bọc da ghế trong khu vực đã ngưng hoạt động, và các thành viên trong nhóm bị hạn chế đi lại, nên không thể gặp mặt và thảo luận trực tiếp để hoàn chỉnh mô hình.

Kết luận

Sau thời gian nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp với đề tài "Thiết kế ghế chỉnh điện nhớ vị trí và cảnh báo thời gian nghỉ ngơi cho tài xế", nhóm em đã gặp nhiều khó khăn như cập nhật kiến thức mới, hư hỏng linh kiện và sự cố kỹ thuật Tuy nhiên, nhờ sự hỗ trợ tận tình của thầy hướng dẫn ThS Nguyễn Văn Bản và các thầy trong Bộ môn kỹ thuật ô tô, chúng em đã hoàn thành nội dung của đề tài.

Dù quá trình thực hiện gặp nhiều khó khăn và thử thách, nhóm chúng em đã học hỏi được nhiều điều bổ ích và thú vị Chúng em đã hoàn thành cơ bản đồ án tốt nghiệp và đạt được những mục tiêu đã đề ra từ trước.

Trong quá trình thực hiện đồ án, chúng em đã có cơ hội tìm hiểu và tiếp xúc với nhiều nguồn tài liệu khác nhau, từ đó sàng lọc và thu thập kiến thức mới Điều này không chỉ giúp xây dựng nền tảng lý thuyết cho đề tài mà còn là hành trang quý giá cho bản thân sau khi ra trường.

 Liên kết được các kiến thức đã học trên giảng đường và áp dụng thành công vào mô hình thực tiễn;

 Nắm vững được kỹ năng đọc hiểu và vẽ sơ đồ mạch điện;

 Tính toán, đo kiểm được các thiết bị và linh kiện điện tử;

 Lập trình điều khiển trên phần mềm Arduino IDE;

 Mô phỏng thành công mạch điện cảnh báo trên phần mềm;

 Mô phỏng mạch điện điều khiển ghế lái trên phần mềm Proteus

Nhóm đã nâng cao kiến thức về cơ khí và điện-điện tử, đồng thời cải thiện tinh thần làm việc nhóm và khả năng quan sát Họ cũng phát triển khả năng làm việc độc lập, thực hiện thành công việc mô phỏng các mạch điện trên phần mềm Proteus và lập trình trên Arduino IDE.

Sau một thời gian làm việc, nhóm chúng em đã hoàn thiện mô hình thiết kế và bổ sung các tính năng mới, nâng cao hiệu quả sử dụng.

Các nội dung bao gồm:

 Đã cắt gọn lại những chi tiết thừa và không phù hợp để hoàn chỉnh, hợp lí mô hình và có tính thẩm mĩ cao hơn;

 Đã lắp ráp, đo đạc, kiểm tra các motor;

 Lập trình mạch cảnh báo;

 Lắp ráp, hoàn thiện mạch cảnh báo;

 Đo kiểm và hoàn thiện các chức năng của mô hình

Nhóm đã hoàn thiện thiết kế và chế tạo mô hình ghế lái từ ghế chỉnh cơ thuần túy sang ghế lái chỉnh điện với nhiều chức năng hỗ trợ Sau khi hoàn thành chế tạo, mô hình đã được chạy thử và hoạt động ổn định, cho thấy sự thành công trong quá trình cải tiến.

Giới hạn của mô hình

Sau khi nhóm chúng em hoàn thành các yêu cầu về hình thức và nội dung, chúng em vẫn phải đối mặt với nhiều thách thức trong quá trình triển khai mô hình và nội dung.

Do ảnh hưởng của dịch bệnh, mô hình sản phẩm chưa hoàn thiện và tính thẩm mỹ không đạt yêu cầu Tuy nhiên, chúng tôi tin rằng khi dịch bệnh được kiểm soát, nhóm sẽ có cơ hội mua thêm phụ tùng và trao đổi trực tiếp, từ đó nâng cao chất lượng và tính thẩm mỹ của sản phẩm.

Hướng phát triển của mô hình

Trong tương lai, nhóm sẽ nỗ lực phát triển hệ thống nhằm thương mại hóa và ứng dụng thực tiễn, từ đó nâng cao chất lượng xe ô tô và đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của khách hàng.

 Có thể áp dụng đối với nhiều dòng xe khác nhau trên thị trường;

Chúng tôi đang nỗ lực cải tiến và bổ sung nhiều tính năng mới cho sản phẩm, nhằm nâng cao tính thẩm mỹ, tiện ích và sự đa năng, giúp sản phẩm hoàn thiện hơn trong tương lai.

Trong thời đại công nghệ phát triển mạnh mẽ, việc tiếp xúc với kiến thức mới sẽ giúp nhóm sáng tạo hơn trong việc phát triển các tính năng của mô hình Điều này không chỉ giúp mô hình đáp ứng tốt hơn nhu cầu của khách hàng trong tương lai mà còn phù hợp với khả năng của nhóm.

Kiến nghị

Những đề tài thực nghiệm không chỉ nâng cao kỹ năng thực hành cho sinh viên mà còn tạo ra các mô hình trang thiết bị hữu ích cho việc dạy và học.

Chúng tôi hy vọng trong thời gian tới sẽ có nhiều đề tài thực nghiệm tương tự nhằm cải thiện thiết bị hỗ trợ dạy và học, đặc biệt là trong việc thực hành và nâng cao kỹ năng tay nghề cho sinh viên.

- Tăng cường thêm các phần mềm thực hành, máy chiếu, máy tính, hình vẽ, biểu bảng phục vụ thực hành cho sinh viên