BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN THÔNG MINH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN TS NGUYỄN VĂN NHANH Sinh viên thực hiện MSSV Lớp Ngô Ngọc Sơn 1711251656 17DOTB4 Nghê Văn Ngọc Anh 1711251670 17DOTB4 Nguyễn Đình Hậu 1711250839 17DOTB4 Tp Hồ Chí Minh, tháng 092021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN THÔNG MINH NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT.
TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI
ĐẶT VẤN ĐỀ
- Nhu cầu của thị trường ô tô hiện nay;
Điều khiển motor là một phần quan trọng trong hệ thống ghế xe, bao gồm cách thức hoạt động của motor, sơ đồ mạch điện tương ứng với các hãng xe khác nhau Bài viết sẽ phân tích ưu và nhược điểm của các phương pháp vận hành motor, đồng thời đề xuất những cải tiến nhằm nâng cao khả năng đáp ứng nhu cầu của khách hàng.
Arduino là một nền tảng phần cứng mã nguồn mở, cho phép người dùng dễ dàng thiết kế và lập trình các dự án điện tử So với các bo mạch điều khiển khác, Arduino có ưu điểm về tính dễ sử dụng, cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ và khả năng mở rộng linh hoạt, nhưng cũng có nhược điểm như hiệu suất thấp hơn và hạn chế về khả năng xử lý phức tạp Để chạy chương trình, người dùng có thể sử dụng mô phỏng trên máy tính hoặc thực hiện trực tiếp trên bo mạch Để tối ưu hóa quy trình lập trình, người dùng nên tuân thủ các nguyên tắc lập trình đơn giản và rõ ràng, giúp dễ dàng bảo trì và phát triển dự án sau này.
Để đọc vị trí hiệu quả, cần tìm hiểu các phương pháp lưu trữ vị trí hiện có và so sánh, đánh giá độ tối ưu của các cảm biến Việc liên kết các cảm biến với Arduino cũng đóng vai trò quan trọng trong việc tối ưu hóa quá trình đọc vị trí.
- Phương pháp ngắt motor: Các giải pháp ngắt motor hiện có trên thị trường.
TẦM QUAN TRỌNG
Đề tài này tập trung vào việc nâng cao sự hài lòng của người tiêu dùng thông qua việc tích hợp toàn bộ các nút điều khiển và chức năng nhớ vị trí ghế vào cảm biến vân tay Điều này không chỉ mang lại hiệu quả an toàn mà còn giúp người lái dễ dàng điều chỉnh ghế trong quá trình di chuyển mà không bị nhầm lẫn giữa các chức năng, từ đó giảm thiểu nguy cơ mất tập trung khi lái xe.
Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu này có ý nghĩa khoa học quan trọng khi cải tiến quá trình điều khiển hệ thống ghế điện, giúp giảm thời gian thao tác và hạn chế nhầm lẫn giữa các chức năng của nút điều khiển.
LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Nhằm nắm vững kiến thức về điện tử và hiểu rõ cách vận hành hệ thống điện trên ô tô, nhóm nghiên cứu đã quyết định thực hiện đề tài chế tạo remote điều khiển các thao tác của ghế điện Đây cũng là cơ hội để nhóm nâng cao kỹ năng và áp dụng lý thuyết vào thực tiễn.
Đề tài nghiên cứu lý thuyết về cấu trúc và bản chất hoạt động của hệ thống ghế ngồi điều khiển điện tử, đồng thời đề xuất phương pháp cải tiến ghế điện để nâng cao tính tiện lợi và hiệu quả sử dụng.
TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU
Xe trang bị hệ thống ghế ngồi điều khiển điện tử vẫn còn mới mẻ tại Việt Nam, với ít người biết đến và sử dụng Điều này dẫn đến việc có rất ít nghiên cứu về dòng xe này trong nước Qua đề tài này, tôi mong muốn góp phần nâng cao hiểu biết của sinh viên và người dân Việt Nam về công nghệ tiên tiến như hệ thống treo điện tử.
Chúng tôi mong muốn tham gia nghiên cứu về ghế điện có điều khiển trên ô tô, nhằm nâng cao khả năng êm dịu cho cả hành khách và người lái Vấn đề này liên quan đến an toàn giao thông, đặc biệt trong bối cảnh hệ thống đường xá tại Việt Nam vẫn đang phát triển Việc cải thiện khả năng êm dịu của xe là cần thiết, nhất là khi hoạt động trong điều kiện thời tiết xấu và đường xá không được tốt.
MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU
Nhóm nghiên cứu tập trung vào lý thuyết hệ thống ghế chỉnh điện, nhằm tối ưu hóa thời gian điều khiển và cải tiến tính năng nhớ ghế Mục tiêu là mang lại sự thoải mái và tiện lợi cho người lái, đồng thời giảm giá thành để sản phẩm có thể phổ biến rộng rãi.
Bài viết này tập trung vào việc khám phá các phân khúc xe khác nhau, nhằm nâng cao hiểu biết về hệ thống ghế chỉnh điện và các loại ghế trên nhiều dòng xe Đồng thời, nó cũng chỉ ra những khuyết điểm mà người lái thường gặp phải, từ đó tìm ra các phương pháp tối ưu để cải thiện trải nghiệm lái xe.
NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
- Tìm hiểu tổng quan về đề tài
- Tính toán thiết kế phần điện của ghế ô tô
- Vẽ sơ đồ mạch điện
- Khảo sát các linh kiện điện
- Tính toán thiết kế ghế điện ô tô
- Xây dựng thuật toán điều khiển ghế điện ô tô
- Mô phỏng điều khiển ghế trên phần mềm
- Thi công lắp đặt và thực nghiệm
- Viết báo cáo đồ án tốt nghiệp
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
- Phương pháp phân tích, tổng hợp
- Phương pháp dùng số liệu
- Phương pháp nghiên cứu taì liệu
CÁC KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA ĐỀ TÀI
- Hiểu được cấu tạo của ghế điện hiện nay;
- Phân tích các ưu nhược điểm thường gặp có trên ghế điện;
- Đưa ra được các biện pháp tối ưu nhằm nâng cao chất lượng sử dụng, cũng như khắc phục các điểm yếu thường gặp;
- Thực hiện hóa giải pháp kỹ thuật đề ra; thiết kế, chế tạo vả hoàn thiện mô hình đề tài theo giải pháp đề xuất;
- Sản phẩm của đề tài hoạt động tốt như trên ô tô thực tế.
KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI
- CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
- CHƯƠNG 2: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN TRÊN Ô TÔ
- CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG GHẾ ĐIỆN THÔNG MINH TRÊN Ô TÔ
- CHƯƠNG 4: ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ, KẾT LUẬN
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN THÔNG
TỔNG QUAN CÁC LOẠI GHẾ TRANG BỊ TRÊN Ô TÔ HIÊN NAY
Ghế cứng
Ghế cơ khí cổ điển là loại ghế phổ biến được sử dụng chủ yếu trong các loại xe tải và xe đời cũ Đặc điểm nổi bật của loại ghế này là không thể di chuyển hoặc điều chỉnh góc độ, khoảng cách và tư thế, vì nó được gắn chặt vào 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.
Ghế có điều khiển cơ khí
Khác với ghế cứng, ghế điều khiển cơ khí được trang bị bộ điều khiển tay với các chức năng trượt và ngả lưng Hệ thống dẫn động của ghế này hoàn toàn bằng cơ khí, sử dụng các bộ phận như thanh trượt, cá, lẫy, cần gạt và bi Mặc dù ghế điều khiển cơ khí vẫn được sử dụng, nhưng chúng không còn được ưa chuộng bởi người lái, chủ yếu được lắp đặt trên các loại xe cũ hoặc 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.
Ghế có điều khiển bằng khí nén
Ghế điều khiển bằng khí nén đã tồn tại từ lâu, nhưng ban đầu có thiết kế thô sơ Qua nhiều lần cải tiến, hiện nay loại ghế này được sử dụng rộng rãi trên các dòng xe bán tải và xe tải nhờ vào hệ thống giảm sốc hỗ trợ bằng khí nén Tuy nhiên, vẫn còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố cơ khí trong thiết kế và hoạt động.
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;
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.
Ghế có điều khiển điện tử
Ghế điện đã xuất hiện trong ô tô từ cuối những năm 1940, với ghế điện bốn chiều lần đầu tiên được giới thiệu trên Ford Thunderbird năm 1955, cho phép điều chỉnh trước/sau và lên/xuống Vào cuối những năm 1950, ghế điện sáu chiều ra đời, và hiện nay, hầu hết các ghế điện trong xe mới đều có khả năng điều chỉnh sáu hoặc tám chiều.
Các chức năng của ghế xe bao gồm nhớ vị trí, điều chỉnh chiều cao đệm ghế trước và sau, và hỗ trợ lưng ghế Tất cả những tính năng này được thiết kế nhằm mang lại sự thoải mái tối ưu 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.
KHẢO SÁT NHU CẦU CỦA CÁC BÊN LIÊN QUAN
Biểu đồ 2 1 : Ghế điện trên ô tô cần cải thiện những gì? (Khảo sát 20 người)
Theo biểu đồ 1.1, trong số 20 phiếu khảo sát, có 11 phiếu (55%) mong muốn thêm một số tính năng mới trên ghế Ngoài ra, 4 phiếu (20%) muốn thay đổi cách điều khiển ghế, 3 phiếu (15%) đề xuất thay đổi độ êm của ghế, và 2 phiếu (10%) có ý kiến khác.
Nếu có một giải pháp phù hợp cho vấn đề này thì bạn có tham gia không? (Khảo sát
10% Độ êm dịu của ghếCách điều khiển ghếMột số tính năng mớiKhác
Biểu đồ 2 2: Nếu có một giải pháp phù hợp cho vấn đề này thì bạn có tham gia không? (Khảo sát 20 người)
Theo biểu đồ 1.2, trong số 20 phiếu khảo sát, có 16 phiếu (80%) thể hiện mong muốn tham gia cải tiến, trong khi 4 phiếu (20%) không muốn tham gia.
ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI NHÓM
Biểu đồ 2 3 : Đánh giá đề tài nhóm
11 Đề tài nhóm (tạm thời): Việc điều khiển ghế điện còn thủ công
Dễ tìm tài liệu tham khảo
Nhiều người có nhu cầu giải quyết
Dễ tiếp cận người khảo sát
Ít người chú ý vấn đề này
Kiến thức lập trình còn hạn chế
Khó tìm các thông số chi tiết
PHÂN TÍCH CẤU TRÚC/ NGUYÊN NHÂN CỦA VẤN ĐỀ
Bảng 2 1 : Phân tích vấn đề của đề tài Đề tài nhóm Người lái điều khiển ghế còn thủ công
Bởi vì việc bố trí vị trí các nút chưa tối ưu
Bởi vì các khớp trượt ghế chưa tối ưu
Chưa tích hợp nhiều chức năng trong bộ điều khiển
Bởi vì không điều chỉnh được chính xác vị trí mong
Bởi vì ghế không nhớ vị trí cho lần dùng sau
Bởi vì chức năng nhớ vị trí hiện có khó vận hành
Bởi vì chi phí cải tiến bộ chỉnh ghế cao
Bởi vì chi phí linh kiện Bởi vì chi phí của ghế điện
Bởi vì hệ thống điện khi cải tiến dễ gây hư hỏng
Bởi vì kỹ thuật cải tiến ghế phức tạp
Bởi vì khó điều chỉnh trong quá trình di chuyển
Bởi vì bất tiện trong việc thường xuyên ra vào xe
Bởi vì khó nhớ vị trí các nút điều khiển
Bởi vì nhu cầu tự động hóa trên xe Bởi vì tính tiện ích trên xe
LỰA CHỌN NGUYÊN NHÂN CỤ THỂ CỦA VẤN ĐỀ
Để đánh giá mức độ thoả mãn của từng nguyên nhân từ Sơ đồ xương cá, cần liệt kê tất cả các nguyên nhân có khả năng lựa chọn Sau đó, tiến hành đánh giá mức độ thoả mãn của từng nguyên nhân theo các tiêu chí đã thống nhất Việc này giúp xác định các yếu tố chính ảnh hưởng đến kết quả và đưa ra giải pháp cải thiện hiệu quả công việc.
Phân vân (khó quyết định), đánh ?
- Nguyên nhân đề xuất nhận được số điểm cao nhất nên được xem xét là lựa chọn tối ưu nhất
Bảng 2 2 : Lựa chọn nguyên nhân cụ thể của vấn đề
Vấn đề cụ thể là một yếu tố dễ dàng thực hiện và áp dụng, đồng thời có tầm quan trọng lớn trong việc định hướng Nó có mối liên hệ mật thiết với chủ đề lớp học và thường nhận được sự quan tâm từ các bên liên quan Khi vấn đề cụ thể được giải quyết, nó có thể mang lại những đóng góp tích cực cho xã hội Thực trạng ổn định của vấn đề này rất rõ ràng, cho thấy tầm quan trọng của việc chú trọng vào các giải pháp hiệu quả.
C ác n guyê n n hân t iềm nă ng (V ấn đ ề cụ t hể)
Bởi vì bất tiện trong việc thường xuyên ra vào xe ? O X O X ? 6
Bởi vì ghế không nhớ vị trí cho lần dùng sau O ? X O ? ? 7
Bởi vì chức năng nhớ vị trí hiện có khó vận hành X X ? O O X 5
Bởi vì chưa tích hợp nhiều chức năng trong bộ điều khiển ? ? O X O O 8
Bởi vì chi phí cải tiến bộ chỉnh ghế cao X O X O ? X 5
GIẢI PHÁP PHÁT TRIỀN GHẾ ĐIỂN THÔNG MINH TRÊN Ô TÔ
Gắn thêm bộ điều hướng
Để biến ghế cơ thành ghế chỉnh điện với chi phí thấp, bộ điều hướng được gắn thêm dựa trên nguyên tắc điều khiển của ghế điện truyền thống bằng các motor điều khiển Việc lắp đặt này không chỉ giúp tiết kiệm chi phí mà còn bổ sung thêm nhiều tính năng mới cho ghế cơ thông thường.
Ghế có khả năng điều chỉnh đa hướng, cho phép thay đổi độ cao lưng và độ ôm cơ thể, giúp nâng hạ và nghiêng để mang lại sự thoải mái tối ưu cho người lái và hành khách.
Chức năng ghi nhớ vị trí ghế ngồi cho phép người dùng dễ dàng điều chỉnh lại vị trí đã thiết lập trước đó, giúp giảm bớt thao tác cho tài xế và tiết kiệm thời gian khi thiết lập ghế lái.
Sản phẩm này rất phù hợp cho người sử dụng, đặc biệt là các thành viên trong gia đình, nhờ khả năng điều chỉnh linh hoạt theo chiều cao và cân nặng khác nhau, giúp mọi người có thể lái xe một cách thoải mái nhất.
- Có tính năng sưởi ấm giúp người lái có thể lái xe an toàn, không bị ảnh hưởng bởi thời tiết;
- An toàn hơn cho người lái bởi nó ôm sát cơ thể người lái, tránh được những tổn thương nếu không may gặp tai nạn
Nâng cấp hướng ghế mà không cần thay ghế đang có sẵn trên xe;
Thuận tiện dễ tháo tác;
Chi phí rẻ hơn so với việc thay mới
Thời gian lắp đặt tốn khá nhiều thời gian;
Tuân thủ nghiêm quy chuẩn của thông số kỹ thuật theo pháp luật;
Tính phổ biến không cao.
Tích hợp chức năng massage cho ghế
Hình 2 6: Ghế tích hợp chức năng làm mát và thoáng khí
Ghế massage trên ô tô đang ngày càng được một số hãng xe nổi tiếng tích hợp với nhiều tính năng mới, tuy nhiên vẫn chưa phổ biến trên nhiều dòng xe Việc tích hợp ghế massage giúp giải quyết các vấn đề cho tài xế, cho phép họ điều chỉnh ghế một cách dễ dàng và thoải mái hơn trong suốt hành trình.
Ghế được trang bị nút điều khiển tích hợp ngay trên tay gác, mang lại sự thuận tiện cho người sử dụng Mặc dù cấu trúc vẫn dựa trên nguyên lý điều khiển ghế thông thường, phần mềm đã được cải tiến với các tính năng điều khiển mới, nâng cao trải nghiệm sử dụng.
Tạo cảm giác thư giãn cho người lái;
Dễ thao tác, thuận tiện;
Ghế phổ biến cho xe khách hiện nay
Cần tuân thủ nghiên quy chuẩn của thông số kỹ thuật theo pháp luật;
Chi phí lắp đặt, thay thế cao;
Ghế to, cồng kềnh, nặng.
Ghế tích hợp chức năng làm mát và thoáng khí
Hình 2 7: Ghế tích hợp chức năng làm mát và thoáng khí
Ghế tích hợp tính năng bơm lưng và thoáng khí mang lại nhiều lợi ích cho người lái, giúp định hình xương sống và ngăn ngừa các vấn đề về cột sống.
Ngồi không đúng tư thế trong thời gian dài có thể gây mệt mỏi và cảm giác khó chịu Chức năng thoáng khí của ghế ngồi giúp người lái cảm thấy thoải mái hơn khi phải ngồi yên trong suốt quá trình di chuyển.
Giảm thiểu khả năng đọng nước gây mùi hôi
Bố trí tốn nhiều diện tích.
Tích hợp công cụ điều khiển lên màn hình chính
Hình 2 8: Tích hợp công cụ điều khiển vị trí và các chức
Ghế điện truyền thống vẫn sử dụng các nút điều khiển bên hông hoặc trên thành cửa, nhưng giờ đây, tính năng điều khiển và lưu trữ đã được tích hợp vào màn hình trung tâm, mang lại sự tiện lợi và hiện đại hơn cho người sử dụng.
Tránh được tình trạng nhầm lẫn khi thao tác với các nút được trang bị trên ghế;
Tích hợp điều khiển được hàng loạt các chức năng khác (massage, sấy, sưởi,…)
Chưa được áp dụng rộng rãi;
Không thêm được các tính năng khác khi mong muốn;
Giá thành cao chỉ áp dụng trên các xe cao cấp.
ĐIỀU KHIỂN GHẾ BẰNG GIỌNG NÓI QUA ARDUINO
Chúng ta sẽ kết hợp cảm biến âm thanh với bộ mạch cầu H và Arduino để điều khiển hai motor A và B, giúp ghế di chuyển Arduino là bo mạch đã được lắp sẵn, chỉ cần nạp chương trình theo yêu cầu thiết kế Thay vì sử dụng nút bấm hoặc điều chỉnh bằng tay, chúng ta sẽ điều khiển ghế bằng giọng nói đã được thiết lập trước Tín hiệu từ cảm biến âm thanh sẽ được chuyển đổi thành tần số dạng xung và gửi vào Arduino.
Hình 2 9: 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;
Vì chương trình nạp mở khó kiểm soát bản quyền;
Chưa đồng bộ vào dữ liệu của xe.
Điều khiển ghế thông qua cảm biến hồng ngoại
Hình 2 10: 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 đã được cài đặt trước Trước khi sử dụng cảm biến, người lái cần thiết lập vị trí tối ưu để có tư thế tốt nhất và lưu lại trong cảm biến Khi sử dụng lần sau, chỉ cần đưa tay vào vùng cảm ứng, cảm biến sẽ nhận diện tín hiệu và gửi đến Arduino, từ đó phát tín hiệu điều khiển motor.
- 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.
ĐIỀU KHIỂN GHẾ BẰNG CẢM BIẾN VÂN TAY QUA ARDUINO
Hình 2 11: Điều khiển ghế bằng cảm biến vân tay thông qua Ardruino
Giải pháp kết hợp cảm biến vân tay với Arduino cho phép điều khiển motor xoay đến vị trí mong muốn đã được cài đặt trước Trước khi sử dụng cảm biến vân tay để kích hoạt, người dùng cần thiết lập vị trí tối ưu cho tư thế lái Sau khi ghi lại vị trí này vào cảm biến, trong những lần sử dụng sau, người lái chỉ cần đặt vân tay lên cảm biến để hệ thống tự động nhận dạng và điều chỉnh motor đến vị trí đã lưu.
21 sau khi đã nhận tín hiệu input, arduino sẽ đưa ra tín hiệu output điều khiển motor về vị trí đã đặt
- Điểm mạnh của giải pháp
Giá thành không quá cao;
Dễ dàng thiết kế cơ khí và tạo thành phẩm
- Điểm yếu của giải pháp
Độ khó cao khi cần nhiều đến lập trình;
Khó thiết kế mạch điện;
Cảm biến vân tay có độ trễ nhất định.
KẾT HỢP ĐIỀU KHIỂN VÀ LƯU TRỮ VỊ TRÍ TRUYỀN THỐNG VỚI TRỢ LÝ ẢO TRÊN APPLE CARPLAY & ANDROID AUTO
Hình 2 12: Kết hợp điều khiển và lưu trữ vị trí truyền thống với trợ lý ảo trên Apple
Ghế điện hiện đại vẫn giữ nguyên tắc điều khiển truyền thống qua các nút bên hông hoặc trên thành cửa, nhưng đã được cải tiến với tính năng điều khiển và lưu trữ thông qua màn hình trung tâm Nhờ vào AI tích hợp, người dùng có thể dễ dàng ra lệnh bằng giọng nói, cho phép hệ thống tự động điều chỉnh ghế về vị trí đã lưu hoặc điều chỉnh cường độ massage theo ý muốn.
- Điểm mạnh của giải pháp
Tránh được tình trạng nhầm lẫn khi thao tác với các nút được trang bị trên ghế;
Đồng bộ được nhiều chức năng điều khiển khác trên xe
- Điểm yếu của giải pháp
Độ khó cao khi cần nhiều đến lập trình;
Không có tính linh hoạt;
Không cải thiện nhờ vào kinh nghiệm.
ĐÁNH GIÁ CÁC GIẢI PHÁP PHÁT TRIỂN
- Viết chỉ số mục tiêu cho mỗi giải pháp, lần lượt đánh giá mức độ thoải mãn của từng giải pháp đối với các tiêu đã thống nhất
Không thoả mãn, đánh ✕ (0 điểm)
Phân vân (khó quyết định), đánh ? (1 điểm)
- Giải pháp đề xuất nhận được số điểm cao nhất có thể là lựa chọn tối ưu nhất
Bảng 2 1: Đánh giá giải pháp cá nhân
Giá trị của các điều kiện mục tiêu sẽ được cải thiện thông qua các giải pháp thỏa mãn tất cả các điều kiện tiên quyết Khi giải pháp được hiện thực hóa và áp dụng, nó sẽ mang lại những đóng góp tích cực cho xã hội mà không gây ra vấn đề đạo đức nào Giải pháp sáng tạo sẽ có những điểm độc đáo và đặc trưng riêng, đồng thời có tính khả thi cao Khi giải pháp được thực hiện, vấn đề sẽ được giải quyết và các bên liên quan sẽ sẵn sàng sử dụng nó.
G iải pháp cá nhâ n đề xuất Điều khiển ghế bằng giọng nói thông qua
O O X ? X O ? 8 Điều hiển ghế bằng cảm biến vân tay thông qua
O O ? O ? ? ? 10 Điều khiển ghế bằng tia hồng ngoại O O X X ? ? X 6
Kết hợp điều khiển và lưu trữ vị trí truyền thống với trợ lý ảo trên Apple
MỘT SỐ SƠ ĐỒ VÀ CHỨC NĂNG ĐIỀU KHIỂN GHẾ Ô TÔ
Chức năng ghế
- Các chức năng này được thực hiện bằng cách tác động vào các công tắc điều khiển tương ứng được gắn trên thân ghế
Hình 2 13: Các công tắc điều khiển và các hướng di chuyển của ghế lái
1 Trượt ghế; 2 Ngả ghế; 3 Nâng hạ ghế; 5 Chỉnh đỡ lưng ghế;
Hình 2 14: Cụm công tắc nhớ, gọi lại vị trí ghế lái
Chức năng điều khiển vị trí ghế sử dụng mã ID của chìa khóa điện tử, giúp ghi nhớ và tự động điều chỉnh ghế về vị trí lái xe phù hợp cho từng người sử dụng chìa khóa.
Người lái sử dụng cụm công tắc điều khiển ghế để điều chỉnh vị trí ghế theo các phương và hướng tương ứng, đảm bảo sự thoải mái và an toàn trong quá trình lái xe.
Khi người dùng điều chỉnh công tắc vị trí ghế lái, tín hiệu đầu vào được tạo ra và ECU tích hợp với cụm công tắc sẽ nhận diện các tín hiệu này để điều khiển motor hoạt động Tuy nhiên, nếu có hơn hai tín hiệu đầu vào cùng lúc, motor sẽ không hoạt động, mà chỉ phản hồi khi nhận một tín hiệu duy nhất Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng lưu trữ vị trí ghế để người dùng dễ dàng quay lại vị trí yêu thích.
ECU chính thân xe nhận tín hiệu ghi nhớ vị trí ghế lái từ ECU điều khiển gương chiếu hậu qua đường truyền CAN Khi nhấn công tắc SET cùng lúc với một trong hai công tắc M1 hoặc M2, hoặc nhấn một trong hai công tắc M1 hoặc M2 trong vòng 3 giây sau khi ấn phím SET, ECU sẽ gửi tín hiệu yêu cầu ghi nhớ tới cụm công tắc điều khiển ghế lái Sau khi nhận tín hiệu, cụm công tắc sẽ ghi nhớ dữ liệu vị trí của từng motor Sau khi điều chỉnh ghế, người lái có thể lưu trữ vị trí đó vào bộ nhớ xe để sử dụng cho các lần lái xe sau.
- Kiểm tra vị trí cần số ở vị trí P;
- Tiến hành điều chỉnh ghế cho phù hợp;
Để lưu vị trí ghế thứ nhất, bạn hãy ấn giữ phím SET, sau đó nhấn phím M1 trong vòng 3 giây Hệ thống sẽ phát âm báo để xác nhận quá trình lưu đã thành công.
- Điều chỉnh ghế đến vị trí thứ 2 (nếu cần);
Để lưu vị trí ghế thứ hai, bạn hãy ấn giữ phím SET và sau đó nhấn phím M2 trong vòng 3 giây Hệ thống sẽ phát âm báo khi quá trình lưu thành công Chức năng này cho phép bạn gọi lại vị trí ghế đã được lưu trữ.
- Bật khóa điện, đóng cửa xe và mang theo chìa khóa thông minh;
Để lưu trữ vị trí ghế, bạn cần ấn giữ một trong hai phím M1 hoặc M2 Khi đó, ECU chính sẽ chuyển sang chế độ xác nhận chìa, và ghế sẽ tự động dịch chuyển đến vị trí đã lưu trước đó, kèm theo âm báo để xác nhận quá trình thực hiện thành công Nếu không có âm báo, nghĩa là hệ thống không hoạt động Chức năng này cũng cho phép bạn xóa vị trí đã lưu trữ.
- Bật khóa điện, đóng cửa xe và mang theo chìa khóa thông minh;
- Ấn giữ phím SET để thực hiện xóa vị trí đã lưu trữ tương ứng với chìa khóa.
Hệ thống điều khiển ghế điện có những yêu cầu sau
- Có kết cấu nhỏ gọn điều khiển dễ dàng ít phải chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa;
- Tạo sự thoải mái cho người ngồi;
- Dễ tháo lắp sửa chữa;
- Các chi tiết hệ thống đảm bảo độ an toàn tuyệt đối;
- Có tính thẩm mỹ và độ chính xác cao.
MỘT SỐ SƠ ĐỒ ĐIỀU KHIỂN
Sơ đồ mạch điều khiến ghế ngồi lý thuyết
Hình 2 15: Sơ đồ mạch điện điều khiển ghế ngồi ( TOYOTA CAMRY 2009)
Xe TOYOTA CAMRY 2009 có hai phiên bản: một phiên bản không có bộ nhớ ghế và một phiên bản có điều khiển ghế ngồi với bộ nhớ Sự đa dạng này nhằm đáp ứng nhu cầu lựa chọn phong phú của khách hàng.
- Sơ đồ mạch điện điều khiển ghế ngồi không có bộ nhớ ghế:
Hình 2 16: Sơ đồ mạch điện điều khiển ghế ngồi không có bộ nhớ ghế
- Các thông tin của từng chi tiết trong mạch:
N27(A),U11(B) Junction connector: Bộ chia dây;
U8 Power Seat Front LH Seat Lumbar Support Control: Công tắc hỗ trợ điều khiển thắt lưng phía trước;
U7 Power Seat SW (Front LH Seat): Nút nhấn điều khiển ghế điện phía trước;
K2 Power Seat Motor (Front LH Seat Lumbar Support Control): Motor điều khiển thắt lưng phía trước;
U1 Power Seat Motor (Front LH Seat Slide Control): Motor điều khiển trượt;
U2 Power Seat Motor (Front LH Seat Front Vertical Control): Motor điều khiển nâng hạ ghế phía trước;
K1 Power Seat Motor Front LH Seat Reclining Control): Motor điều khiển ngã ghế phía trước
- Sơ đồ mạch điện điều khiển của băng ghế sau
Hình 2 17: Sơ đồ mạch điện điều khiển của băng ghế sau
A/C Control Assembly (Rear): Tổ hợp điều khiển ghế phía sau;
Junction Connector: Bộ chia dây;
Power Seat Motor (Rear Seat LH): Motor ghế sau trái;
Power Seat Motor (Rear Seat RH): Motor ghế sau phải.
Sơ đồ ma ̣ch điê ̣n điều khiển ghế của mô ̣t số mẫu xe
Hình 2 18: Sơ đồ mạch điều khiển ghế ngồi xe Toyota C-HR2018 (Loại này có một động cơ: Động cơ điều khiển phần lưng ghế)
MÔ PHỎNG, THI CÔNG GHẾ ĐIỆN THÔNG
Tên giải pháp Điều khiển ghế thông minh bằng cảm biến vân tay thông qua
THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN TRÊN PHẦN MỀM SOLIDWORKS
Hình chiếu đứng của ghế điện
Hình 3 1 : Hình chiếu đứng của ghế điện
Chiều cao tổng thể ghế : 120cm
Chiều rộng lưng ghế: 63,52cm
Chiều cao đế ghế : 24,93 cm
Chiều cao chân ghế : 10 cm
Hình chiếu cạnh của ghế điện
Hình 3 2: Hình chiếu cạnh của ghế điện thông minh
Chiều cao lưng ghế: 100 cm
Chiều cao chân ghế đến yên ghế: 38cm
Hình chiếu bằng của ghế điện
Hình 3 3: Hình chiếu bằng của ghế điện thông minh
Chiều rộng tối đa của ghế: 66,2 cm
Mô phỏng 3D của ghế điện thông minh
Hình 3 4: Mô phỏng 3D của ghế điện thông minh
CẤU TẠO CỦA BỘ ĐIỀU KHIỂN GHẾ BẰNG CẢM BIẾN VÂN TAY THÔNG QUA ARDUINO
Cảm biến vân tay (số lượng 1)
Cảm biến nhận dạng vân tay sử dụng giao tiếp UART TTL hoặc USB 1.1 để kết nối với vi điều khiển hoặc máy tính Với nhân xử lý nhận dạng vân tay tích hợp, cảm biến tự động gán vân tay với chuỗi dữ liệu và truyền qua giao tiếp UART, giúp loại bỏ các thao tác xử lý hình ảnh phức tạp Người dùng chỉ cần phát lệnh đọc/ghi và so sánh chuỗi UART, mang lại sự dễ dàng trong việc sử dụng và lập trình.
Cảm biến nhận dạng vân tay có khả năng lưu nhiều vân tay cho 1 ID (1 người), thích hợp cho các ứng dụng bảo mật, khóa cửa, sinh trắc học,…
Mô-đun vân tay được ứng dụng rộng rãi và tương thích với tất cả các hệ thống nhận dạng vân tay, từ cao cấp đến thấp cấp.
Nhóm em đã tận dụng các đặc điểm nổi bật của cảm biến vân tay để lưu trữ hình ảnh vân tay, từ đó sử dụng làm công cụ bộ nhớ ghế thay thế cho các nút nhớ ghế truyền thống Điều này giúp cải thiện đáng kể thời gian nhớ ghế.
Hình 3 6: Cảm biến vân tay AS608
Arduino Mega 2560 R3 (số lượng 1)
Sử dụng để nhận mã lập trình đã được phát triển, xử lý tín hiệu đầu vào từ các nút nhấn và cảm biến vân tay, đồng thời xuất tín hiệu đầu ra nhằm điều khiển các động cơ và đọc tín hiệu từ encoder.
Module điều khiển động cơ XY-160D L298 (số lượng 2)
Mạch cầu H, hay còn gọi là mạch H, có chức năng chia dòng điện thành hai nhánh riêng biệt, giúp điều khiển động cơ DC theo hai chiều thuận và nghịch Điều này giúp ngăn chặn tình trạng chập mạch giữa hai cực, từ đó bảo vệ động cơ khỏi hư hỏng.
Encoder (30 xung, số lượng 3)
Encoder là một bộ phận thiết yếu trong động cơ, có chức năng đo lường tốc độ và vị trí của động cơ thông qua các xung vuông với tần số biến đổi theo tốc độ hoạt động của nó.
Công tắc gạt 3 vị trí MST – 103 (số lượng 5)
Công tắc gạt 3 chân 3 vị trí MTS-103 6A-125V hoạt động với dòng điện 6A ở điện áp 125VAC và 2A ở điện áp 250VAC Sản phẩm này thường được sử dụng để đảo chiều động cơ hoặc thực hiện chức năng tắt mở.
2 hay nhiều thiết bị cùng dòng
Hình 3 10: Công tắc gạt 3 vị trí MST – 103
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GHẾ ĐIỆN THÔNG MINH ĐIỀU KHIỂN VÂN TAY THÔNG QUA ARDUINO
Tính toán lựa chọn các linh kiện
- Công suất có tải của 3 motor: P= 3.U.I = 3.12.2 = 72W;
- Dòng điện định mức 3 motor: I = 3.i = 3.2 = 6A;
- Số lượng encoder cần dùng: 3 cái => cần 3 chân ngắt
Lựa chọn thiết bị cần thiết để motor vận hành:
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;
- Cảm biến vân tay AS608:
Điệp áp hoạt động: 3.6 đến 6.0VDC;
Phương thức giao tiếp: UART;
Tỉ lệ chấp nhận sai (FAR):
