Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Trương Đình Rin 1711251962 17DOTB5 Bùi Văn Trọng 1711251554 17DOTB5 TP Hồ Chí Minh, Tháng 9 Năm 2021 ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên.

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO

QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh

TP Hồ Chí Minh, Tháng 9 Năm 2021

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO

QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ

NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỤC LỤC iii

DANH MỤC CÁC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU ix

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 5

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP 6

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TRONG NƯỚC 6

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Ở NƯỚC NGOÀI 7

2.3. ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG 10

2.4 NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG 10

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 11

3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 11

3.1.1 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÔ PHỎNG 11

3.1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN 12

3.1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM 12

3.1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP KHÁC 12

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ 14

4.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 14

4.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG 14

4.2.1 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 16

4.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO TRẺ EM TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS 18

4.3.1 CUNG CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG 18

4.3.2 MÔ PHỎNG CÁC CẢM BIẾN VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ARDUINO BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS 19

4.3.3 MÔ PHỎNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS 21

4.3.3.1 HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH 21

4.3.3.2 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG 23

4.3.3.3 HỆ THỐNG CÒI 23

4.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ 25

4.5 THIẾT KẾ MÔ HÌNH 27

4.5.1 CÁC THÀNH PHẦN LINH KIỆN SỬ DỤNG CHO HỆ THỐNG 27

4.5.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH 28

4.5.2.1 THIẾT KẾ KHỐI NGUỒN 28

4.5.2.2 THIẾT KẾ KHỐI CẢM BIẾN 29

4.5.2.2.1 CẢM BIẾN ỨNG LỰC ĐIỆN TRỞ 29

4.5.2.2.2 CẢM BIẾN SÓNG SIÊU ÂM 31

4.5.2.2.3 CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG HC-SR501 34

4.5.2.3 BỘ XỬ LÝ ARDUINO 37

4.5.2.3.1 MẠCH ARDUINO UNO 37

4.5.2.3.2 PHẦN MỀM 38

4.5.2.4 THIẾT KẾ KHỐI THÔNG BÁO 39

4.5.2.4.1 MODULE SIM 800L 39

4.5.2.4.2 CÒI BÁO ĐỘNG 40

4.5.2.4.3 ĐÈN HALOGEN 41

4.5.2.5 TÍNH TOÁN CÔNG SUẤT CỦA HỆ THỐNG 42

4.5.3 THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ 43

4.5.4 MÔ PHỎNG VỊ TRÍ LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ 47

4.5.4.1 MÔ PHỎNG VỊ TRÍ LẮP ĐẶT MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ 47

4.5.4.2 MÔ PHỎNG VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CẢM BIẾN FSR402 TRÊN Ô TÔ 48 4.5.4.3 MÔ PHỎNG VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI PIR HC-SR501 TRÊN Ô TÔ 49

4.5.4.4 MÔ PHỎNG VỊ TRÍ LẮP ĐẶT CẢM BIẾN SÓNG SIÊU ÂM HC-SR04 TRÊN Ô TÔ 50

CHƯƠNG 5: MÔ PHỎNG,THI CÔNG, LẮP ĐẶT HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ EM TRÊN Ô TÔ 51

5.1 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG MÔ PHỎNG BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS 51

5.1.1 CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO CHO MÔ PHỎNG PROTEUS 51

5.1.2 HOẠT ĐỘNG CỦA MÔ HÌNH MÔ PHỎNG 52

5.2 MÔ HÌNH VẬT LÝ 54

5.2.1 CODE ARDUINO CHO MÔ HÌNH VẬT LÝ 54

5.2.2 HỆ THỐNG HOẠT ĐỘNG 55

CHƯƠNG 6: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ KẾT LUẬN 59

6.1 KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỒ ÁN 59

6.1.1 KẾT QUẢ CỦA ĐỒ ÁN THỰC HIỆN 59

6.1.2 KIẾN THỨC THU ĐƯỢC 59

6.2 KẾT LUẬN 60

6.2.1 ƯU ĐIỂM 60

6.2.2 NHƯỢC ĐIỂM 60

6.3 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 60

TÀI LIỆU THAM KHẢO 62

PHỤ LỤC 63

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4 1: Danh sách các linh kiện module, cảm biến sử dụng trong mạch điều khiển hệ thống quên trẻ em ô tô 27Bảng 4 2: Chân của cảm biến HC-SR04 33Bảng 4 3: Bảng kết nối chân giữa board Arduino Uno với các linh kiện module của

hệ thống 46

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 1 1: Thống kê trẻ em đã chết vì bị bỏ quên trên ô tô ở Mĩ 5

Hình 2 1: Hệ thống Sensorsafe cảnh báo cho lái xe biết nếu có trẻ em ở trong xe khi xe đã tắt máy 9

Hình 2 2: Hệ thống nhắc nhở ghế sau của GM được gắn ở cửa sau xe ô tô giúp kích hoạt khi cửa sau mở ra hoặc đóng lại 10

Hình 3 1: Phần mềm Proteus 11

Hình 4 1: Sơ đồ khối hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô 14

Hình 4 2: Lưu đồ thuật toán hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô 16

Hình 4 3: Sơ đồ cấp nguồn cho hệ thống bằng phần mềm Proteus 18

Hình 4 4: Sơ đồ điều khiển hệ thống mô phỏng bằng phần mềm Proteus 19

Hình 4 5: Virtual Terminal hiển thị các giá trị của hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô 20

Hình 4 6: Sơ đồ hệ thống nâng hạ kính bằng phần mềm Proteus 21

Hình 4 7: Sơ đồ của hệ thống nâng hạ kính thông thường 22

Hình 4 8: Hệ thống chiếu sáng mô phỏng bằng Proteus 23

Hình 4 9: Sơ đồ hệ thống còi bằng phần mềm Proteus 24

Hình 4 10: Mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Proteus 25

Hình 4 11: Module LM2596 28

Hình 4 12: Sơ đồ chân Module LM2596 28

Hình 4 13: Cảm biến cảm ứng lực điện trở 29

Hình 4 14: Cấu tạo của cảm biến FSR402 30

Hình 4 15: Đồ thị qua hệ điện trở và lực tác động 30

Hình 4 16: Đồ thị quan hệ VOUT và lực tác động 31

Hình 4 17: Cảm biến sóng siêu âm HC-SR04 32

Hình 4 18: Nguyên lý hoạt động của HC-SR04 33

Hình 4 19: Cảm biến nhiệt lượng – PIR 34

Hình 4 20: Nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR- khi chưa có người 36

Hình 4 21: Nguyên lý hoạt động của cảm biến PIR- khi có người 36

Hình 4 22: Mạch Arduino 37

Hình 4 23: Các linh kiện trên mạch Arduino Uno 37

Hình 4 24: Modules SIM800L 39

Hình 4 25: Còi hú Buzzer 41

Hình 4 26: Đèn Halogen 41

Hình 4 27: Các thiết bị dùng để hàn linh kiện vào mạch 150 mm x 100 mm 43

Hình 4 28: Mạch in PCB thiết kế bằng phần mềm Proteus 43

Hình 4 29: Mạch PCB của hệ thống 44

Hình 4 30: Sắp xếp linh kiện vào bảng mạch 44

Hình 4 31: Hàn cố định các chân của linh kiện 45

Hình 4 32: Dây dẫn nối các tiếp điểm lại với nhau 45

Hình 4 33: Mạch điều khiển hệ thống sau khi đã lắp các linh kiện 47

Hình 4 34: Vị trí lắp đặt của mạch điều khiển hệ thống trên ô tô 47

Hình 4 35: Vị trí lắp đặt cảm biến FSR402 trên ô tô 48

Hình 4 36: Vị trí lắp đặt cảm biến PIR trên ô tô 49

Hình 4 37: Vị trí lắp đặt cảm biến sóng siêu âm HC-SR04 50

Hình 5 1: Lấy file hex của chương trình Arduino 51

Hình 5 2: Nạp chương trình Arduino cho phần mềm Proteus 52

Hình 5 3: Mô hình mô phỏng bằng Proteus hoạt động theo TH1 53

Hình 5 4: Toàn bộ hệ thống mô phỏng bằng Proteus hoạt động 54

Hình 5 5: Nạp chương trình Arduino cho mô hình 54

Hình 5 6: Kết nối board Arduino Uno với máy tính 55

Hình 5 7: Không có trẻ em bên trong xe 55

Hình 5 8: Giá trị analog của cảm biến FSR402 56

Hình 5 9: Trường hợp trẻ em bị bỏ lại trong xe 56

Hình 5 10: Hệ thống hoạt động 57

Hình 5 11: Tin nhắn thông báo đã được gửi đến 57

Hình 5 12: Hệ thống tắt sau khi nhận được lệnh hủy 58

LỜI MỞ ĐẦU

Đặt vấn đề: Ngành công nghiệp sản xuất ô tô nước ta ngày nay đang là một ngành

hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân Phát triển công nghiệp ô tô sẽ là động lực và sức mạnh giúp đất nước hoàn thành công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước và trở thành một nước phát triển Việc đi sâu vào phát triển ngành ứng dụng khoa học công nghệ và mở cửa hội nhập là điều kiện để ngành công nghiệp sản xuất

ô tô phát triển

Trong vòng 20 năm trở lại đây, ngành công nghiệp ôtô đã có những thay đổi lớn

lao Hiện nay với sự tiếp cận ô tô một cách dễ dàng, nên nhiều người đã chuyển từ

việc sử dụng xe máy cho cuộc sống sinh hoạt hàng ngày bằng xe ô tô Một phần tiện dụng để không còn phải lo lắng chuyện nắng mưa, khói bụi, mà họ còn hướng đến sự

an toàn khi tham gia giao thông

Vì vậy với công nghệ kĩ thuật khoa học phát triển mọi vị trí trên chiếc xe đều phải bảo vệ người dùng, và vị trí ghế ngồi cũng không phải là ngoại lệ Không chỉ dừng lại ở việc tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng mà nó còn vật bảo vệ tính mạng chúng ta trong những tình huống xấu Trong đồ án này, nhóm chúng em sẽ đề cập đến tính năng cảnh báo còn trẻ em trên ô tô, hệ thống gồm có: cảm biến sóng siêu

âm, cảm biến nhiệt chuyển động, cảm biến lực cảm ứng điện trở Trong vòng 2 năm

trở lại đây có rất nhiều tại nạn thương tâm xảy ra mà nguyên nhân chính là sự bất cẩn nên đã quên đi còn trẻ em trên ô tô Vì vậy mục tiêu chính của đề tài là nâng cao sự

an toàn khi sử dụng ô tô

Mục tiêu đề tài: Chính vì thế nhóm tôi đã đưa ra ý tưởng cảm biến trên ghế để

giảm thiểu tối đa các tai nạn này xảy ra, để đảm bảo phục vụ con người một cách hoàn thiện nhất Hơn hết, trên thế giới hiện nay qua hàng thế kỉ phát triển cũng như sáng tạo thêm cho chiếc ô tô không chỉ là phương tiện đi lại mà còn là một ngôi nhà thu nhỏ cho bản thân, trên tinh thần đó, các nhà phát triển kết hợp với các công nghệ

đã đưa các hệ thống cho chiếc ô tô để thêm nhiều tiện ích

Và hơn hết các thiết bị an toàn trên ô tô luôn được các hãng xe cũng như các dòng

xe mới hiện nay đã trang bị rất nhiều, trên tinh thần phát triển đó nhóm tôi đã đưa ra thiết bị an toàn trên ghế xe để góp phần thêm tính an toàn cho người điều khiển cũng

như người ngồi phía sau Chính vì thế, nhóm tôi đã chọn đề tài: “Hệ thống điều khiển

an toàn ghế hành khách” với hi vọng góp phần cùng tìm hiểu thực trạng phát triển của ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đồng thời nghiên cứu con đường đi tới tương

lai của ngành công nghiệp này

Nội dung đề tài: Tìm hiểu về các vấn đề thiết yếu của các công nghệ có trên ô tô

hiện nay Giúp hiểu rõ hơn về ô tô công nghệ để cho sinh viên dễ dàng tiếp cận được kiến thức và thu nhận kiến thức đó cho việc phát triển sau này Mô phỏng được mạch điện cảnh báo quên trẻ em trên ô tô thông qua phần mềm Proteus Tính toán được các

thông số điện áp để cho mạch hoạt động hiệu quả

Phương pháp nghiên cứu: Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: nghiên cứu qua

tài liệu ô tô, giáo trình được học trên lớp, tạp chí qua thông tin internet,…Phương pháp tìm kiếm và lựa chọn: thực hiện việc tìm kiếm thông tin qua tất cả các nguồn và

từ đó chắt lọc những thông tin cần thiết cho đề tài mà nhóm nghiên cứu Tổng hợp,

so sánh, phân tích từ các thông tin mà nhóm tìm kiếm sau đó thực hiện việc tổng hợp tất cả thông tin cần thiết và cho kết quả của từng thông tin so sánh cho từ nguồn và phân tích thông tin nào tốt nhất và cụ thể dễ dàng tiếp cận được đề tài nhất Đo đạc:

sử dụng các thiết bị đo đạc điện như đồng hồ: VOM,… để đo đạc Phương pháp tính toán lựa chọn linh kiện: từ việc nguyên cứu đề tài nhóm chọn hướng triển khai đề tài thông qua các linh kiện và việc tính toán cho từng linh kiện để dễ cho việc thực hành Phương pháp thiết kế mô phỏng: mô phỏng mạch điện thông qua phần mềm Proteus Lập trình hệ thống bằng phần mềm Arudino IDE Phương pháp thực nghiệm: thi công lắp ráp, kiểm tra thực nghiệm cho hệ thống

Nhiệm vụ cần thực hiện trong đề tài: Tìm hiểu được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên xe ô tô Biết cách vẽ mạch, đọc được các chi tiết cơ bản của hệ thống cảnh báo Thiết kế được phần mềm, thi công mô hình Giúp sinh viên tiếp cận gần hơn với các công nghệ tiện ích trên ô tô thời đại mới

Ý nghĩa đề tài: Với đề tài này kết qủa sẽ đạt được: Mô hình hóa hệ thống điều

khiển an toàn cho hành khách giảm thiểu tốt nhất về tai nạn quên trẻ em trên ô tô Giúp sinh viên tiếp cận được các tiện ích đang và sẽ có trên chiếc ô tô, để dễ dàng cho việc học tập cũng nhưng công việc sau này Là mô hình giúp cho các khóa sau tham khảo cũng như phát triển thêm các tính năng vượt bậc cho hệ thống

Giúp sinh viên hiểu rõ hơn các hệ thống an toàn trên nói chung cũng như các hệ thống điều khiển ghế an toàn nói riêng

Kết cấu đồ án: Ở đề tài “Nghiên cứu, thiết kế hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô” chúng tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu các nội dung như sau:

 Nội dung 1: Tìm hiểu các mô hình hiện có, phân tích các đặc điểm Từ đó lựa chọn cách làm đề tài

 Nội dung 2: Thiết kế sơ đồ khối, sơ đồ mạch điện của hệ thống, lựa chọn linh kiện phù hợp với đề tài

 Nội dung 3: Thiết kế hệ thống điều khiển

 Nội dung 4: Thi công hệ thống

 Nội dung 5: Đánh giá kết quả thực hiện và đề ra hướng để áp dụng mô hình vào thực tế

Trong bản báo cáo, nhóm nghiên cứu đã cố gắng trình bày một cách thật logic để người đọc có thể dễ dàng hiểu rõ được kiến thức, phương thức cũng như cách hoạt động của đề tài Bố cục của bản báo cáo được nhóm chia ra là 6 chương như sau:

 CHƯƠNG 1: Giới thiệu: tổng quát mục tiêu về đối tượng nghiên cứu

 CHƯƠNG 2: Tổng quan giải pháp: đề cập đến cách thức giải quyết, bộ phận

chính được sử dụng cho đề tài

 CHƯƠNG 3: Phương pháp giải quyết: những phương pháp sử dụng để thực hiện

đề tài nghiên cứu

 CHƯƠNG 4: Quy trình thiết kế: tập trung vào những lý thuyết khái niệm liên

quan đến đề tài bao gồm kiến thức về các linh kiện, thiết bị được sử dụng trong

hệ thống như các cảm biến, thiết bị sóng âm, mạch điều khiển, cũng như phần mềm liên quan đến đề tài

 CHƯƠNG 5: Thi công mô hình: dựa trên thiết kế hệ thống, tiến hành thi công

phần cứng và phần mềm cho hệ thống Từ đó đưa ra quy trình vận hành của hệ thống

 CHƯƠNG 6: Đánh giá kết quả và kết luận: nêu những kết quả đạt được của đồ

án tốt nghiệp, những đóng góp mang tính cải tiến, tính năng mới; những vấn đề còn tồn tại của đề tài, và hướng phát triển tiếp theo của đề tài

Đối tượng nghiên cứu: Để việc tìm hiểu, nghiên cứu đề tài được cụ thể và sinh động

hơn nhóm chúng em sử dụng mẫu xe santafe 2019 Vì đây là một trong những mẫu

xe đươc sử dụng rộng rãi nhất trong thị trường Việt Nam hiện nay, nên việc tìm kiếm

tư liệu về hai hệ thống trên sẽ được chi tiết và cụ thể hơn, và mẫu xe này cũng tập hợp được hệ thống: Cảm biến dây an toàn và, Rear occupant alert

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trước sự phát triển của đời sống ở thời đại công nghiệp 4.0, con người phải hứng chịu rất nhiều những áp lực trong cuộc sống và bị sao nhãng bởi những thiết bị công nghệ tiện ích, điều này rất nguy hiểm cho việc điều khiển phương tiện khi tham gia giao thông Không những chỉ gây nguy hiểm khi tham gia giao thông, mà đôi khi các tài xế còn bất chợt quên đi mình có trẻ em ở trên xe, vội vàng tắt máy xe và đóng cửa và quên đi đứa trẻ vẫn còn bên trong chính chiếc xe của mình Trẻ em có thể bị ngất xỉu vì kiệt sức khi đã la hét, khóc òa để tìm cách báo hiệu rằng mình bị bỏ quên,

và nguy hiểm hơn hết là bị sốc nhiệt hay hạ thân nhiệt theo điều kiện môi trường khi

đỗ xe Dưới đây là bảng thống kê của công ty luật The Carlson Law Firm về số lượng trẻ em đã chết vì bị bỏ quên trong xe ô tô tại Mĩ

Hình 1 1: Thống kê trẻ em đã chết vì bị bỏ quên trên ô tô ở Mĩ (Nguồn internet)

Mục tiêu của đề tài là tạo ra một hệ thống giúp cho người sử dụng xe ô tô tránh được sự sai lầm đáng tiếc của chính mình, bảo vệ trẻ em trước sự tắc trách của những người có trách nhiệm Vì vậy, chúng tôi thực hiện đề tài "Hệ thống cảnh báo quên trẻ

em trên ô tô” nhằm mang lại bảo vệ sự an toàn mọi người đặc biệt là trẻ em kể cả thời điểm sau khi tham gia giao thông

CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN GIẢI PHÁP

2.1 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI TRONG NƯỚC

Tại Việt Nam, hiện cũng có thiết bị cảnh báo quên trẻ em trên xe ô tô qua tin nhắn SMS và cuộc gọi lắp đặt đơn giản, các bậc phụ huynh có thể tham khảo hệ thống báo động có tên là Aviso, hoạt động dựa trên việc kết nối ghế ngồi trẻ em với hệ thống điều khiển của xe ô tô Ngay khi ô tô tắt máy mà em bé bị bỏ quên trên ghế, Aviso sẽ phát ra hàng loạt tiếng “bíp” trong 8 phút (là khoảng thời gian trước khi tình trạng của trẻ trở nên nguy cấp) để nhắc nhở, sau khoảng thời gian đó, Aviso sẽ kích hoạt còi xe ô tô để báo động cho mọi người

Tại các trường học các học sinh, sinh viên cũng đã có những đề tài nghiên cứu về việc tạo ra các thiết bị rời để hỗ trợ việc nhắc nhở trẻ em trên xe như các nghiên cứu sau:

Mô hình “Cảnh báo quên trẻ em trong xe ô tô qua tin nhắn SMS và cuộc gọi”, hai học sinh Nguyễn Thành Đạt, lớp 12A1 và Nguyễn Hồng Hà, lớp 11A8 (Trường THPT Bãi Cháy, TP Hạ Long, Quảng Ninh)

Mô tả về hoạt động của thiết bị, Nguyễn Hồng Hà cho biết, sản phẩm gồm 2 bộ phận được kết nối với nhau bằng dây điện, bao gồm một bộ cảm biến đặt tại vị trí người lái xe, một bộ cảm biến chuyển động được lắp đặt trên trần xe ô tô

Sau khi người lái xe rời khỏi ghế, cảm biến siêu âm đo khoảng cách lớn hơn 25cm được 10 phút, hệ thống sẽ bắt đầu kiểm tra cảm biến chuyển động, nếu không phát hiện thấy chuyển động, hệ thống sẽ tiến hành bật còi chíp trong xe đánh thức trẻ

đề phòng trường hợp trẻ đang ngủ Sau khi bật còi 2 phút, hệ thống tắt còi và tiến hành kiểm tra cảm biến chuyển động lần 2, nếu phát hiện có chuyển động, lập tức bật còi báo động ngoài xe và gửi tin nhắn với nội dung cài đặt sẵn “Có thể bạn đã để quên trẻ trong xe, vui lòng kiểm tra!” đến số điện thoại tài xế hoặc phụ huynh đã được cài đặt sẵn trong thiết bị Tiếp đó, trong trường hợp an toàn, tài xế sẽ nhắn lại cho thiết

bị tin nhắn có nội dung “stop”, hệ thống sẽ dừng cảnh báo và chờ đến phiên tiếp theo,

khi có lái xe vào và đi ra khỏi xe Nếu không nhận được tin nhắn “stop”, hệ thống tiến hành cảnh báo cấp 2 bằng cách liên tục gọi điện đến số điện thoại của tài xế cho đến khi không còn nhận diện được chuyển động hoặc nhận được tin nhắn “stop” thì dừng hoàn toàn cảnh báo và chờ phiên làm việc tiếp theo “Thiết bị cảnh báo quên trẻ

em trên ô tô” qua tin nhắn SMS, hệ thống chiếu sáng, còi ô tô Thiết bị này hoạt động khi đã tắt máy xe, có thêm tính năng tự động hạ cửa kính để tránh tình trạng trẻ bị ngộp và sốc nhiệt khi bên trong ô tô

2.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI Ở NƯỚC NGOÀI

Để giảm thiểu tình trạng trên, các nhà sản xuất đã tạo lập ra nhiều ứng dụng cảnh báo hay các hãng xe hiện đã nghiên cứu và ứng dụng một số thiết bị cảnh báo cho lái xe biết đang có trẻ nhỏ trên xe khi tắt máy hoặc rời khỏi xe Một trong những ứng dụng được ưa dùng nhất là Waze, ứng dụng chỉ đường của Google, trang bị tính năng cảnh báo người dùng về trẻ em ngồi ở ghế sau Chức năng “Child Reminder” được kích hoạt bằng cách truy cập tài khoản, chọn Settings > Reminders > Child Reminder

Một ứng dụng khác là Kars4Kids Safety Ứng dụng hoạt động dựa trên công nghệ Bluetooth nên xe hơi cần trang bị Bluetooth để có thể kết nối với nhau Sau khi cài đặt, ứng dụng sẽ đồng bộ với Bluetooth trên xe để phát ra âm thanh cảnh báo khi bạn rời xe, nhắc nhở mang theo con Người dùng có thể cá nhân hóa bằng bức ảnh của con hay nhạc chuông riêng Ngoài hai, các bậc phụ huynh có thể tham khảo các ứng dụng như sau: Kars 4 Kids, The Backseat, Cybex, Amazon,

Bên cạnh đó, nhiều hãng ô tô cũng quan tâm phát triển và trang bị các hệ thống cảnh báo trên xe Nissan là một trong số đó Nhà sản xuất ô tô Nhật Bản cho biết hệ thống Cảnh báo cửa sau (Rear Door Alert - RDA) của hãng có thể phát tín hiệu cảnh báo để nhắc tài xế kiểm tra hàng ghế sau khi dừng đỗ xe Hiện tại, hệ thống này được trang bị cho các xe sau của Nissan: Altima, Armada, LEAF, Murano, Maxima, Pathfinder, Rogue, Rogue Sport và Titan (cả phiên bản King Cab và Crew Cab)

Từ phiên bản 2020 sẽ có thêm mẫu Versa thế hệ mới có hệ thống này - trang bị tiêu chuẩn trên các bản SV và SR Nếu tài xế vẫn không chú ý (không có phản hồi gì

với hệ thống cảnh báo), và rời khỏi xe mà cửa sau không được mở thì hệ thống sẽ tự động kích hoạt còi xe để thu hút sự chú ý Trong tương lai, hệ thống này sẽ có trên tất cả các mẫu sedan, SUV, và bán tải của Nissan dự kiến từ năm 2022 Công nghệ cảnh báo cửa sau sẽ giám sát các công tắc ở cửa sau trước và sau chuyến đi

Nếu cánh cửa đã được mở để đặt một đứa trẻ vào bên trong, vào cuối chuyến đi, các tài xế sẽ được đưa ra một cảnh báo từ hệ thống xe nhắc nhở tài xế kiểm tra ghế sau Nếu tài xế đi khỏi xe mà không kiểm tra ghế sau, họ tiếp tục được cảnh báo Nissan cho biết công ty có kế hoạch giới thiệu hệ thống cảnh báo cửa sau là một tính năng tiêu chuẩn trên tất cả mẫu xe bốn cánh vào năm 2022

Hãng sản xuất ô tô General Motors (GM) cũng giới thiệu trong mẫu xe Acadia GMC 2017 trang bị tín hiệu nhắc nhở thắt dây an toàn, âm thanh cảnh báo vang lên nhắc nhở tài xế “Nhìn vào hàng ghế sau" sẽ xuất hiện ở màn hình đo tốc độ của xe Acadia

Tesla đang nghiên cứu phát triển một cảm biến nhận dạng chuyển động mới có thể phát hiện một đứa trẻ bị để lại một mình trong xe hơi ở nhiệt độ cao Theo Reuters, hãng xe điện đang tìm cách có được chứng nhận từ Ủy ban Truyền thông Liên bang (FCC) để đem công nghệ tiếp cận thị trường, cho phép họ sử dụng cảm biến radar phổ tần mm-Wave chưa được cấp phép, được thiết kế để hoạt động ở mức công suất cao hơn quy định dựa theo các quy tắc đang áp dụng hiện hành

Tesla cho biết thiết bị có thể được sử dụng để "giảm thiểu nguy cơ sốc nhiệt xe

hơi ở trẻ em, bảo vệ người ngồi trên xe khỏi bị thương thông qua cơ chế tân tiến của túi khí và hệ thống nhắc nhở cài dây đai an toàn cùng với phòng chống trộm cắp" Hệ thống sẽ sử dụng hình ảnh radar đo kích thước cơ thể để phân biệt giữa người lớn và trẻ em Điều này có thể giúp chiếc xe "tối ưu hóa cơ chế bung túi khí khi xảy ra va chạm, hiệu quả hơn các hệ thống cảm biến tại chỗ ngồi và dựa trên trọng lượng hiện tại", công ty giải thích

Trước đấy, Hyundai cũng cho biết sẽ trang bị hệ thống cảnh báo có người ngồi ở hàng ghế sau cho hầu hết các mẫu xe mới của hãng vào năm 2022 Một số xe của

hãng hiện đã có các tính năng an toàn chủ động nhắc nhở về sự hiện diện của trẻ nhỏ trong xe

Hệ thống siêu âm của hãng sẽ bật còi cảnh báo nếu có sự cử động ở hàng ghế sau

Cứ 25 giây hệ thống lại còi một lần và làm 8 lần như vậy, cho đến khi tài xế chủ động ngắt báo động Hệ thống này hoạt động dựa trên một nguyên lý đơn giản là giám sát việc đóng - mở cửa sau cả trước và sau khi xe lăn bánh Nếu ai đó dùng cửa sau trước khi xe khởi hành và hệ thống phát hiện không có hành động mở cửa sau khi xe đỗ thì

sẽ phát tín hiệu cảnh báo trên cụm điều khiển để nhắc tài xế kiểm tra hàng ghế sau Ngoài ra còn có các hệ thống khác như:

 Hệ thống Sensorsafe: Hệ thống Sensorsafe ứng dụng công nghệ mới, hiện đại

đã được hãng Evenflo phát triển dựa trên hàng loạt cảm biến gắn trên xe Hệ thống này sẽ cảnh báo cho lái xe biết nếu có trẻ em ở trong xe khi xe đã tắt máy

Hình 2 1: Hệ thống Sensorsafe cảnh báo cho lái xe biết nếu có trẻ em ở trong xe

khi xe đã tắt máy (Nguồn internet)

 Hệ thống nhắc nhở ghế sau: Tính năng này được tích hợp trên một số dòng xe

ô tô nhập khẩu của GM Hệ thống bao gồm một cảm biến được gắn ở cửa sau

xe ô tô giúp kích hoạt khi cửa sau mở ra hoặc đóng lại Khi xe ô tô dừng lại,

hệ thống sẽ nhắc nhở người lái bằng thông báo trên màn hình hoặc âm thanh Điều đặc biệt là tính năng này chỉ được kích hoạt khi một trong hai cửa sau được mở và đóng lại trong vòng 10 phút trước khi xe chạy

Hình 2 2: Hệ thống nhắc nhở ghế sau của GM được gắn ở cửa sau xe ô tô giúp

kích hoạt khi cửa sau mở ra hoặc đóng lại (Nguồn internet)

2.3 ƯU ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG

 Giảm thiểm được tình trạng bỏ quên trẻ em trên xe

 Nâng cao tính an toàn cho chiếc ô tô

 Cải tiến công nghệ cho những chiếc ô tô tương lai

2.4 NHƯỢC ĐIỂM CỦA HỆ THỐNG

 Đối với các đề tài nghiên cứu trong nước: hệ thống được cài đặt riêng trên xe làm cho thẩm mỹ của chiếc xe giảm xuống

 Đối với các nghiên cứu nước ngoài: chưa được phổ biến, chỉ vài hãng xe mới

sử dụng hệ thống

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT 3.1 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1.1 PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ MÔ PHỎNG

Với đề tài trên nhóm chọn cách mô phỏng đề tài phần điện trên phần mềm Proteus

Hình 3 1: Phần mềm Proteus (Nguồn internet)

Proteus là phần mềm cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, …

Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Lancenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola

Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại vi điều khiển khá tốt,

nó hỗ trợ các dòng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet, ngoài ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả Proteus là bộ công cụ chuyên

về mô phỏng mạch điện tử

Dựa trên các thiết bị có sẵn trên phần mềm cũng như thư viện tải thêm nhóm

đã chọn được những linh kiện cần thiết cho việc mô phỏng hoàn chỉnh hệ thống

Công việc mô phỏng trên phần mềm đã được nhóm thực hiện cho việc sắp xếp cũng như thiết kế mạch điện cho hệ thống một cách tối ưu nhất, sau đó nhóm tiến

hành viết chương trình điều khiển cho mạch và cho chương trình chạy thử trên điều kiện tối ưu của phần mềm

3.1.2 PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN

Phương pháp tính toán lựa chọn linh kiện: từ việc nghiên cứu đề tài nhóm chọn hướng triển khai đề tài thông qua các linh kiện và việc tính toán cho từng linh kiện

để dễ cho việc thực hành

Dựa vào các thông số kỹ thuật mà các linh kiện điện tử nhóm đã tiến hành tính toán công suất cho hệ thống cũng như tính toán điện áp để cho từng linh kiện hoạt động bình thường và ổn định nhất, dựa trên các công thức tính toán điện áp đã được học và tham khảo trên các tài liệu cũng như giáo trình mà nhóm đã được học

3.1.3 PHƯƠNG PHÁP THỰC NGHIỆM

Từ việc tình toàn chọn được các linh kiện cho hệ thống, nhóm tiến hành lắp ráp mạch Đầu tiên nhóm đã sử dụng mạch có sẵn sắp xếp các linh kiện trên bo mạch một cách hợp lý và sau đó tiến hành việc hành các thiết bị lên bo mạch, và dùng các dây điện để nối thiết bị

Trải qua quá trình lắp ráp sản phẩm nhóm đã cho hệ thống chạy thử: Nhóm đã chọn dòng điện và điện áp hợp lý đã được tính toán từ trước, cấp cho hệ thống và tiến hành kiểm tra hoạt động của từ thiết bị trên hệ thống và đưa ra kết quả cho việc thực nghiệm

Việc thực nghiệm trải qua nhiều lần để biết được khả năng hoạt động và tính hiệu quả của hệ thống, từ đó đưa ra các kết quả cũng như kết luận về đề tài nghiên cứu

 Phương pháp tổng hợp, so sánh, phân tích: từ các thông tin mà nhóm tìm kiếm sau đó thực hiện việc tổng hợp tất cả thông tin cần thiết và cho kết quả của từng thông tin so sánh cho từ nguồn và phân tích thông tin tốt nào tốt nhất và cụ thể dễ dàng tiếp cận được đề tài nhất

 Phương pháp đo đạc: sử dụng các thiết bị đo đạc điện như đồng hồ VOM, Ampe kế,… để đo đạc

 Phương pháp lập trình hệ thống bằng phần mềm Arudino IDE

CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH THIẾT KẾ

4.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG

Ở đề tài này vi điều khiển trung tâm thực hiện chức năng thu thập giá trị từ các cảm biến bao gồm: cảm biến lực nhằm phát hiện vị trí của tài xế đối với ô tô, cảm biến hồng ngoại và cảm biến sóng siêu âm nhằm đảm bảo phát hiện trẻ em có bị bỏ quên ở trên ô tô hay không

Đồng thời vi điều khiển cũng thực hiện chức năng điều khiển các cơ cấu cảnh báo dùng cho hệ thống như:

 Sử dụng hệ thống còi, hệ thống chiếu sáng: để tác động đến thị giác, thính giác của tài xế hay của mọi người xung quanh để giải cứu trẻ em

 Hệ thống dùng Module sim nhằm nhắn tin và thực hiện cuộc gọi cho số điện thoại của những người có trách nhiệm khi phát hiện có người bị mắc kẹt ở trong xe

 Để đề phòng trường hợp bị ngộp vì thiếu oxi, khả năng bị sốc nhiệt của trẻ em,

hệ thống sẽ kích hoạt các motor để hạ cửa kính xuống

điện trở

Cảm biến sóng siêu âm

Cảm biến thân nhiệt chuyển động

Đèn Hazard

Hạ kính

Còi

Module Sim

để không khí được lưu thông trong xe

 Module Sim: Khi đã nhận thông tin từ bộ xử lý thì Module sim sẽ có chức năng gọi điện và gửi tin nhắn với nội dung đã được cài đặt sẵn đến cho chủ xe

để thông báo còn trẻ em trên xe

4.2.1 THUẬT TOÁN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG

Hình 4 2: Lưu đồ thuật toán hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô

Giải thích lưu đồ:

 Tiếp điểm khóa ở vị trí OFF

 Khi cảm biến lực FSR402 nhận biết được tài xế vẫn còn bên trong xe, cảm biến hồng ngoại PIR, cảm biến sóng âm HC-SR501 không cấp nguồn Các điều kiện hoạt động để thành phần cảnh báo của hệ thống không đủ nên không hoạt động

 Cảm biến lực FSR402 không có lực tác động do không có tài xế bên trong xe, nên cảm biến PIR được cấp nguồn

 Nếu cảm biến PIR không phát hiện đượng thân nhiệt và cảm biến sóng siêu

âm không phát hiện được sự thay đổi khoảng cách thì hệ thống cảnh báo ngừng hoạt động

 Cảm biến hồng ngoại PIR phát hiện thân nhiệt, tín hiệu từ chân Signal truyền đến Arduino

 Cảm biến sóng siêu âm HC-SR04 nhận biết có sự thay đổi khoảng cách từ trần xuống ghế ngồi (nhỏ hơn 1,3 m)

 Nhờ vào điều kiện của 2 cảm biến trên kích hoạt các hệ thống cảnh báo: còi ô

tô, hệ thống chiếu sáng, hạ mô tơ kính ô tô, gửi tin nhắn và gọi điện thoại đến tài xế

 Đưa trẻ em ra ngoài ô tô sẽ khiến hệ thống ngừng hoạt động

 Người dùng có thể nhắn tin “OFF” đến hệ thống khi muốn hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô dừng hoạt động

4.3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO TRẺ EM TRÊN Ô TÔ BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS

4.3.1 CUNG CẤP NGUỒN CHO HỆ THỐNG

Hình 4 3: Sơ đồ cấp nguồn cho hệ thống bằng phần mềm Proteus

Hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô khi được ứng dụng trên ô tô được sử dụng nguồn của ắc quy Tiếp điểm OFF của khóa ô tô được nối với relay 12 V của hệ thống, để đảm bảo khi ô tô đã dừng hoạt động hoàn toàn hệ thống được cung cấp nguồn hoạt động

Nguồn từ relay được hạ dòng để đảm bảo an toàn cho hoạt động của hệ thống bởi module LM2596 Dòng được hạ xuống còn 5 V, 1 A Các bộ phận chấp hành vẫn được cấp nguồn theo như mặc định của nhà sản xuất và được điều khiển bằng các công tắt Transistor được nhận tín hiệu từ bộ sử lý Arudino

4.3.2 MÔ PHỎNG CÁC CẢM BIẾN VÀ MẠCH ĐIỀU KHIỂN ARDUINO BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS

Hình 4 4: Sơ đồ điều khiển hệ thống mô phỏng bằng phần mềm Proteus

1: Arduino Uno; 2: Cảm biến FSR402; 3: Cảm biến hồng ngoại PIR; 4: Module Sim; 5: Virtual Terminal; 6: Cảm biến sóng siêu âm HC-SR04; 7: Còi; 8: Biến trở Pot- HG; 9: Hệ thống nâng hạ kính; 10: Hệ thống chiếu sáng

 Arduino Uno mạch xử lý trung tâm điều khiển tất cả chức năng của hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô

 Cảm biến lực FSR402 được đặt ở dưới ghế người lái, với mục đích nhận biết tài xế còn ở trong xe hay không Tín hiệu analog từ cảm biến được đặt vào chân A0 của Arduino Output tại chân D11

 Cảm biến hồng ngoại PIR mô phỏng cho cảm biến hồng ngoại HC-SR501, được cấp nguồn bởi relay thông qua điều khiển của cảm biến FSR402 Chân signal input của PIR đặt tại D10 của Arduino, output của cảm biến ở chân D9

 Cảm biến sóng siêu âm HC-SR04 có chân echo đặt ở chân D5, chân trigger đặt ở D6, và output tại chân D7

 Các tín hiệu của cảm biến PIR và HC-SR04 được mô phỏng trên Proteus tại các cổng SimPin hay TestPin Các cổng này được nối với biến trở Pot-HG, từ

đó có thể thực hiện chức năng của các cảm biến

 Hệ thống cảnh báo bằng còi được điều khiển bởi chân D9 và D7 của 2 cảm biến PIR và cảm biến sóng siêu âm

 Bộ phận cảnh báo Sim900D Proteus được dùng để mô phỏng chức năng thông báo của module sim800L Chân TXD nối với D3 và RXD nối với D4 của Arduino Từ đó có thể mô phỏng chức năng gửi tin nhắn và gọi điện thoại của module sim 800L

 Hệ thống nâng hạ kính, hệ thống chiếu sáng là những cơ cấu chấp hành của mạch Arduino, được điều khiển bằng các transistor NPN

 Virtual Terminal được mô phỏng chức năng Serial Monitor của Arduino IDE

để hiển thị các giá trị cảm biến input và output

Hình 4 5: Virtual Terminal hiển thị các giá trị của hệ thống cảnh báo quên trẻ

em trên ô tô

4.3.3 MÔ PHỎNG CƠ CẤU CHẤP HÀNH BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS 4.3.3.1 HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH

Hình 4 6: Sơ đồ hệ thống nâng hạ kính bằng phần mềm Proteus

Nguyên lý hoạt động:

Sau khi nhận tín hiệu từ Arduino:

 Dòng đi từ chân D13 của Arduino  chân B transistor Q4  cuộn dây RL3 

mass: làm cho công tắc RL3 đóng đóng công tắc chính của nâng hạ cửa kính ( tại vị trí tài xế)

 Nguồn đi từ Ắc quy  cuộn dây RL4  mass: làm cho công tắc RL4 đóng 

Open ( công tắc mô tơ hạ kính)  Mô tơ hạ kính  mass : làm cho các cửa kính hạ xuống

Hình 4 7: Sơ đồ của hệ thống nâng hạ kính thông thường (Nguồn internet)

Hệ thống motor nâng hạ kính trên ô tô, được ứng dụng trên được ứng dụng cho mô hình cảnh báo để quên trẻ em trên ô tô để tránh hiện tượng bị ngạt thở do không khí lưu thông kém trong ô tô qua các điều kiện thời tiết khác nhau, và để nâng cao khả năng nhận biết của mọi người xung quanh khi hệ thống hoạt động

Để các mô tơ có thể hoạt động khi khóa xe đã hoàn toàn tắt, cần có relay nối thông qua công tắt Auto trên ghế tài xế Relay này hoạt động nhờ công tắc transistor NPN, điều khiển bởi chân D13 của Arduino khi nhận được các tín hiệu thích hợp của các cảm biến

Các relay của hệ thống nâng hạ kính sẽ được mắc diode song song với các cuộn dây Cực cathode của diode sẽ nối với tiếp điểm dương của cuộn dây relay và anode của diode nối với mass cùng với tiếp điểm còn lại của relay Nhằm để bảo vệ relay chống xoay chiều dòng điệ

4.3.3.2 HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG

Hình 4 8: Hệ thống chiếu sáng mô phỏng bằng Proteus

Nguyên lý hoạt động:

Sau khi nhận tín hiệu từ Arduino:

 Dòng điện đi từ D12 của Arduino  chân B transistor Q5 kích chân B

 Dòng đi từ Ắc quy  cầu chì  cuộn dây RL5 , RL6  chân C transistor Q5,

tại đây đã được kích chân B nên dòng đi từ chân C qua chân E của Q5  mass: làm cho công tắc của RL5 , RL6 đóng  dòng qua đèn  mass: đèn cảnh báo sáng

Hệ thống chiếu sáng trên ô tô được dùng vào hệ thống cảnh báo quên trẻ em trên ô tô Hệ thống dùng để thông báo với mọi người xung quanh qua thị giác Hệ thống được điều khiển khi tắt khóa xe bởi công tắc NPN qua chân D12 của Arduino

4.3.3.3 HỆ THỐNG CÒI

Hệ thống còi dùng để thông báo với mọi người xung quanh qua thị giác:

 Cuộn dây của relay còi được cấp nguồn transistor PNP Dòng VCE của PNP được tiếp mass bởi tín hiệu của cảm biến PIR

 Tiếp điểm mass của còi được điều khiển bởi transistor PNP Chân B của PNP được nối với D7 của Arduino, là tín hiệu từ cảm biến sóng siêu âm HC-SR04

Hình 4 9: Sơ đồ hệ thống còi bằng phần mềm Proteus

Nguyên lý hoạt động:

Sau khi nhận tín hiệu từ Arduino:

 Dòng đi từ D10 của Arduino  chân B transistor Q2 ( chân B được kích)

 Dòng đi từ D7 của Arduino  chân B transistor Q1 ( chân B được kích)

 Dòng đi từ Ắc quy  chân C transistor Q2 do đã được kích chân B nên dòng tiếp tục đi xuống chân E qua cuộn dây của RL1  mass: công tắc của RL1 đóng

 buzzer  chân C transistor Q1,tại đây chân B của Q1 đã được kích nên dòng tiếp tục xuống chân E  mass: buzzer hoạt động

4.4 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG CẢNH BÁO QUÊN TRẺ

EM TRÊN Ô TÔ

Hình 4 10: Mô phỏng hoạt động của hệ thống bằng Proteus

Nguyên lý hoạt động của hệ thống:

Trường hợp 1:

 Tiếp điểm khóa ở vị trí OFF, hệ thống được cấp nguồn

 Cảm biến lực nhận được tín hiệu có lực tác động, vì tài xế vẫn còn trong xe

Hệ thống cảnh báo không hoạt động

Trường hợp 2:

 Tiếp điểm khóa ở vị trí OFF, hệ thống được cấp nguồn

 Cảm biến lực không nhận được tín hiệu do không còn tài xế ngồi tại vị trí Tín hiệu analog được truyền đến chân A0 của Arduino Uno

 Dòng từ chân D11 của Arduino  chân B transistor Q3, kích chân B Đồng thời nguồn đi từ Ắc quy đến  chân C transistor Q3, vì chân B đã được kích

nên dòng tiếp tục qua chân E transistor Q3  cuộn dây RL2  mass: làm cho công tắc của RL2 đóng  cấp nguồn cho PIR

 Dòng đi từ D6 Arduino  chân Trigger HC-SR04  chân Echo HC-SR04

Nếu không có trẻ em trên xe thì hệ thống sẽ không không hoạt động

Nếu trên xe vẫn còn trẻ em thì:

 Signal của cảm biến PIR HC-SR501  D10 của Arduino

 Chân Echo của cảm biến HC-SR04  D5 của Arduino

Hệ thống nâng hạ kính sẽ hoạt động:

 Dòng điện từ D13 của Arduino  chân B transistor Q4  cuộn dây RL3 

mass: công tắc RL3 đóng công tắc tổng nâng hạ kính (tại vị trí tài xế)

 Nguồn đi từ Ắc quy  cuộn dây RL4  mass  công tắc RL4 đóng  công tắc Open (công tắc mô tơ hạ kính)  Mô tơ hạ kính  mass : làm cho các cửa kính hạ xuống

Hệ thống cảnh báo còi Buzzer hoạt động:

 Dòng đi từ D10 Arduino  chân B transistor Q2

 Dòng đi từ D7 của Arduino  chân B của transistor Q1 ( chân B được kích),

 Dòng đi từ Ắc quy  ICE thông  cuộn dây RL1  mass: công tác RL1 đóng

 Buzzer  ICE của transistor Q1 thông mass: buzzer hoạt động

Hệ thống đèn cảnh báo hoạt động:

 Dòng từ D12 Arduino  chân B transistor Q5

 Dòng từ Ắc quy  cầu chì  cuộn dây RL5 , RL6  chân C transistor Q5 

chân E transistor Q5  mass: công tắc của RL5 , RL6 đóng  hệ thống đèn 

mass: hệ thống đèn cảnh báo sáng

Module sim800L hoạt động:

 Dòng từ D3 và D4 Arduino  chân TXD và RXD của Sim800L  gọi điện thoại đến số điện thoại của chủ xe thông qua việc cài đặt trước số điện thoại

 chủ xe gửi tin nhắn “OFF”  hệ thống ngưng hoạt động

Hệ thống cảnh báo sẽ ngưng hoạt động nếu:

 Chủ xe đến và mở cửa đưa em bé ra ngoài

 Chủ xe gửi tin nhắn “OFF” đến hệ thống

4.5 THIẾT KẾ MÔ HÌNH

4.5.1 CÁC THÀNH PHẦN LINH KIỆN SỬ DỤNG CHO HỆ THỐNG

Bảng 4 1: Danh sách các linh kiện module, cảm biến sử dụng trong mạch điều

khiển hệ thống quên trẻ em ô tô

4.5.2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MÔ HÌNH

4.5.2.1 THIẾT KẾ KHỐI NGUỒN

Để đảm bảo khả năng hoạt động ổn định, an toàn của hệ thống, thì cuồn điện cung cấp phải đi qua Module hạ áp LM2596 để cung cấp nguồn ổn định ở mức 5VDC 1A

Hình 4 11: Module LM2596 (Nguồn Internet)

Thông số kỹ thuật:

 Module nguồn không sử dụng cách ly

 Nguồn đầu vào từ 4 – 35 V

 Nguồn đầu ra: 1 – 30 V

 Dòng ra Max: 3 A

 Kích thước mạch: 53 mm x 26 mm

 Đầu vào: INPUT +, INPUT-

 Đầu ra: OUTPUT+, OUTPUT-

Cách sử dụng:

Hình 4 12: Sơ đồ chân Module LM2596 (Nguồn Internet)

 Chỉ cần cấp nguồn đúng vào chân INPUT+, INPUT-, rồi nhận nguồn ra từ chân OUTPUT+, OUTPUT-

 Chỉnh điện áp đầu ra bằng cách vặn cái biến trở trên module rồi lấy đồng hồ

đo điện áp đầu ra, hiệu chỉnh sao cho phù hợp ( Nếu vặn biến trở mà đo vẫn không thấy thay đổi các bạn vặn thêm 10 vòng nữa hoặc vặn ngược lại nhé, bởi vì cái biến trở đó hỗ trợ vặn 14 vòng)

4.5.2.2 THIẾT KẾ KHỐI CẢM BIẾN

4.5.2.2.1 CẢM BIẾN ỨNG LỰC ĐIỆN TRỞ

Hình 4 13: Cảm biến cảm ứng lực điện trở (Nguồn Internet)

Fsr402 là một cảm biến lực cảm ứng điện trở, cảm biến này sẽ thay đổi trở kháng tùy thuộc vào áp lực (áp suất) đề lên phần cảm ứng Nó được thiết kế siêu nhẹ, nhỏ gọn, độ nhạy cao

 Cảm biến chuyển đổi áp suất áp dụng cho khu vực của màng cảm biến FSR thành thay đổi giá trị điện trở để có được thông tin áp suất

 Áp suất càng cao, điện trở càng thấp, có thể cảm biến áp suất từ 0 -100 N