Thiết kế phương tiện di chuyển cá nhân sử dụng động cơ bldc

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CNKT Ô TÔ THIẾT KẾ PHƯƠNG TIỆN DI CHUYỂN CÁ NHÂN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC GVHD: SVTH: ThS NGUYỄN TRUNG HIẾU TRẦN MẠNH CƯỜNG 13145047 TRƯƠNG THÁI TRANG 13145283 SKL007895 Tp Hồ Chí Minh, tháng 07/2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ PHƢƠNG TIỆN DI CHUYỂN CÁ NHÂN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC SVTH : TR ẦN MẠNH CƢỜNG MSSV : 13145047 SVTH : TRƢƠNG THÁI TRANG MSSV : 13145283 KHÓA : 2013-2017 GVHD : ThS NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Tên đề tài: THIẾT KẾ PHƢƠNG TIỆN DI CHUYỂN CÁ NHÂN SỬ DỤNG ĐỘNG CƠ BLDC SVTH : TRẦN MẠNH CƢỜNG MSSV : 13145047 SVTH : TRƢƠNG THÁI TRANG MSSV : 13145283 KHÓA : 2013-2017 GVHD : ThS NGUYỄN TRUNG HIẾU Tp Hồ Chí Minh, Tháng năm 2017 TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn: TP.HỒ CHÍ MINH, Ngày Tháng 07 Năm 2017 NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên MSSV: MSSV: Chuyên Ngành: Mã Ngành Đào Tạo: Hệ Đào Tạo: Mã Hệ Đào Tạo: Khóa : Lớp: Tên Đề Tài “Thiết kế phương tiện di chuyển cá nhân sử dụng động BLDC” Nhiệm Vụ Đề Tài Sản Phẩm Đề Tài Ngày Giao Đề Tài: Ngày tháng năm 2017 Ngày Nộp Đề Tài: Ngày tháng năm 2017 TRƢỞNG BỘ MÔN GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HỒ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên hướng dẫn) Họ tên sinh viên………………………………… MSSV:…………… Hội đồng:………… Họ tên sinh viên………………………………… MSSV:…………… Hội đồng:………… Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV hƣớng dẫn: Ý KIẾN NHẬN XÉT Nhận xét tinh thần, thái độ làm việc sinh viên (không đánh máy) Nhận xét kết thực ĐATN(không đánh máy) 2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: 2.2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) 2.3.Kết đạt được: 2.4 Những tồn (nếu có): Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt đƣợc 30 Đ ng ormat với đ y đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học hội Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế chế tạo hệ thống, thành ph n, quy trình đáp ứng yêu c u đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2017 Giảng viên hƣớng dẫn ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự – Hạnh phúc Bộ môn …………………………… PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP (Dành cho giảng viên phản biện) Họ tên sinh viên MSSV: ………….Hội đồng………… Họ tên sinh viên MSSV: ………….Hội đồng………… Tên đề tài: Ngành đào tạo: Họ tên GV phản biện: (Mã GV) Ý KIẾN NHẬN XÉT Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN: Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn khả ứng dụng đồ án, hướng nghiên cứu tiếp tục phát triển) Kết đạt được: Những thiếu sót tồn ĐATN: Câu hỏi: Đánh giá: Điểm tối đa Mục đánh giá TT Hình thức kết cấu ĐATN Điểm đạt đƣợc 30 Đ ng ormat với đ y đủ hình thức nội dung mục 10 Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan đề tài 10 Tính cấp thiết đề tài 10 Nội dung ĐATN 50 Khả ứng dụng kiến thức toán học, khoa học kỹ thuật, khoa học hội Khả thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10 Khả thiết kế, chế tạo hệ thống, thành ph n, quy trình đáp ứng yêu c u đưa với ràng buộc thực tế 15 Khả cải tiến phát triển 15 Khả sử dụng công cụ kỹ thuật, ph n mềm chuyên ngành Đánh giá khả ứng dụng đề tài 10 Sản phẩm cụ thể ĐATN 10 Tổng điểm 100 Kết luận:  Đƣợc phép bảo vệ  Không đƣợc phép bảo vệ TP.HCM, ngày tháng 07 năm 2017 Giảng viên phản biện ((Ký, ghi rõ họ tên) TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: “Thiết kế phương tiện di chuyển cá nhân sử dụng động BLDC” Họ tên sinh viên: MSSV: MSSV: Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Sau tiếp thu điều chỉnh theo góp ý Giảng viên hƣớng dẫn, Giảng viên phản biện thành viên Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp đƣợc hoàn chỉnh theo yêu cầu nội dung hình thức Chủ tịch Hội đồng: Giảng viên hƣớng dẫn: Giảng viên phản biện: Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng 07 năm 2017 3.2.3 Mạch driver Hình 3.24 Sơ đồ dây mạch driver  Thứ tự dây mạch driver: - 1,8 - dây đảo chiều quay động - 2,9 - dây pha kết nối với motor - 3,7 - Giắc kết nối với giắc đọc cảm biến Hall mạch - 4,6 - Giắc nhận giá trị điện áp điều khiển từ mạch 43 - - Giắc cấp nguồn 36V cho mạch driver 3.2.4 Mạch nguồn LM2596 Hình 3.25 Mạch nguồn LM2596 Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật mạch LM2596 Điện áp đầu vào 4.5 - 35V Điện áp đầu 1.3 - 30V Dòng điện max 3A Hiệu suất chuyển đổi 92% Tần số chuyển đổi 150 KHz Kích thƣớc Dài x Rộng x Cao 48 x 23 x 14 mm 44 3.2.5 IC MCP4921 Hình 3.26 MCP4921 Sơ đồ chân IC MCP4921: 1-VDD cấp nguồn dƣơng 5-LDAC chốt ngõ vào 2-CS Chip Select 6-VREFA điện áp tham chiếu 3-SCK Clock 7-AVSS nối mass 4-SDI Serial Data In 8- VOUTA ngõ analog Bảng 3.3 Thông số kỹ thuật IC MCP4921 Độ phân giải 12 bit Điện áp hoạt động 2.7 - 5V Thời gian xác lập ngõ 4.5us Dòng điện tiêu thụ 175uA Giải nhiệt độ hoạt động -400C - 1250C 45 3.2.6 Nguồn Accu Hình 3.27 Accu GS-12V-6A Sử dụng accu ghép nối tiếp để đƣợc điện áp36V Do có cấu tạo đặc biệt nên lƣợng dung dịch điện phân Ắc quy không q trình nạp - xả nhƣ Ắc quy thơng thƣờng Cấu tạo cho nguyên lý nhờ cách giấy thủy tinh AGM có khả tái tạo nƣớc đến 99% kết hợp với hệ thống van đặc biệt Ắc quy Bảng 3.4 Thơng số kỹ thuật Accu Loại bình Accu khơ, sử dụng cơng nghệ VRLA Điện áp định mức 12V Dịng phóng max 6Ah Dịng phóng 0.6Ah (trong 10h) Dịng sạc thơng thƣờng 0.6A x 5~10 (h) Dịng sạc nhanh 6.0A x 0.5 (h) 46 3.3 Sau hoàn thành cơng đoạn gia cơng lắp ghép Hình 3.28 Mạch điều khiển sau hoàn thành  Mạch điều khiển sau hồn thành đƣợc đặt vị trí xe để dễ dàng kết nối dây với mô tơ điện  Kết nối với bus dây cảm biến HAll giắc pha mô tơ 47 Hình 3.29 Hình ảnh mặt dƣới xe Hình 3.30 Hình ảnh xe nhìn từ góc 3/4 phía sau 48 Hình 3.31 Hình ảnh xe nhìn từ góc 3/4 phía trƣớc Hình 3.32 Hình ảnh xe nhìn từ phía sau 49 Chƣơng THỬ NGHIỆM 4.1 Mục đích việc thử nghiệm Nhằm đánh giá độ ổn định xe 4.2 Phƣơng pháp thử nghiệm Thử nghiệm chế độ (đi thẳng, quẹo trái quẹo phải) xe hai chế độ khơng tải có tải 4.3 Tiến hành  Bƣớc 1: - Cho xe chạy chế độ không tải - Chạy theo chế độ thẳng, quẹo trái quẹo phải - Xử lí số liệu  Bƣớc 2: - Cho xe chạy chế độ có tải - Chạy theo chế dộ thẳng, quẹo trái quẹo phải - Xử lí số liệu 50  Từ thực nghiệm ta có đƣợc đồ thị sau: Tốc độ bánh xe thẳng 350 300 Tốc độ(RPM) 250 200 Bánh xe trái 150 Bánh xe phải 100 50 0,2 0,6 1,4 1,8 2,2 2,6 3,4 3,8 4,2 4,6 5,4 5,8 6,2 6,6 7,4 7,8 8,2 8,6 Thời gian (s) Hình 4.1 Đồ thị thể tốc độ động xe thẳng khơng tải Hình 4.2 Đồ thị thể tốc độ động xe thẳng có tải 51 Theo nhƣ đồ thị ta thấy: Ở đồ thị Hình 4.1 Từ lúc bắt đầu tăng tốc đến khoảng 1,2s tốc độ động hoạt động tƣơng đối ổn định nhau, xe thẳng Đến khoảng 2,7s động phải quay chậm 2,9s động đƣợc PID điều khiển bù tốc độ lúc động quay với tốc độ ổn định nhƣ nhau, xe tiếp tục chạy thẳng Đến khoảng 7s bắt đầu giảm tốc độ động Ở đồ thị Hình 4.2 Ta thấy động trái có xu hƣớng hoạt động ổn định, tốc độ quay nhanh động phải Hai động khơng đồng tốc làm xe có xu hƣớng lệch phải Tốc độ bánh xe rẽ trái 350 300 Tốc độ (RPM) 250 200 Bánh xe trái 150 Bánh xe phải 100 50 0,2 0,6 1,4 1,8 2,2 2,6 3,4 3,8 4,2 4,6 5,4 5,8 6,2 6,6 7,4 7,8 Thời gian (s) Hình 4.3 Đồ thị thể tốc độ động xe rẽ trái Theo nhƣ đồ thị ta thấy: Từ lúc bắt đầu động hoạt động ổn định đến khoảng từ 3s đến 3,8s tốc độ động trái giảm đột ngột Sau tốc độ động trái đƣợc ổn định tốc độ khoảng 200 v/p 52 Đồng thời khoảng thời gian động phải giữ tốc độ ban đầu khoảng 300 v/p Do có khác tốc đồng (phải > trái) xe rẽ trái Tốc độ bánh xe rẽ phải 350 300 Tốc độ (RPM) 250 200 Bánh xe trái 150 Bánh xe phải 100 50 0,2 0,6 1,4 1,8 2,2 2,6 3,4 3,8 4,2 4,6 5,4 5,8 6,2 6,6 7,4 7,8 Thời gian (s) Hình 4.4 Đồ thị thể tốc độ động xe rẽ phải Đến khoảng từ 2,7s đến 3,5s tốc độ động phải giảm đột ngột Sau tốc độ động phải đƣợc ổn định khoảng 210 v/p Đồng thời khoảng thời gian động trái giữ tốc độ ban đầu khoảng 300 v/p Do có khác tốc đồng (phải < trái) xe rẽ phải 53 Chƣơng KẾT LUẬN 5.1 Mục tiêu đạt đƣợc sau đồ án - Tìm hiểu, nghiên cứu thiết kế đƣợc phƣơng tiện di chuyển ca nhân “WALKCAR” - Nghiên cứu động BLDC, nguyên lý hoạt động nhƣ phƣơng thức điều khiển lại động - Nghiên cứu Arduino nhƣ lập trình Arduino phục vụ cho việc giao tiếp điều khiển động BLDC Từ học hỏi đƣơc thêm nhiều kinh nghiệm, kiến thức bổ ích - Nghiên cứu board mạch PCB nhƣ cách vẽ board Orcad hàn linh kiện điện tử - Sử dụng đƣợc phần mềm chuyên ngành nhƣ SolidWorks, Proteus, phục vụ thiết kế mô sản phẩm - Hoàn thành đƣợc phần sở lý thuyết nhƣ hƣớng dẫn thi công sử dụng nhằm mục đích làm tài liệu tham khảo cho sinh viên khóa sau kế thừa, với mong muốn giúp bạn khóa sau tiết kiệm đƣợc thời gian, chi phí, chất lƣợng đƣợc cải thiện cải tiến đáng kể 5.2 Hạn chế trình thực đồ án Tuy nhiên trình thực đồ án chúng em gặp phải khó khăn hạn chế định nhƣ sau: - Một số chi tiết phải gia cơng bên ngồi tự gia cơng tay, dẫn đến việc thiếu xác trình hồn thành, nên phần ảnh hƣởng đến chất lƣợng sản phẩm - Việc lựa chọn sử dung linh kiện chƣa tốt, hay làm hỏng linh kiện chi tiết quan trong thao tác hàn mạch - Về hệ thống điều khiển cịn yếu việc lập trình nên phải nhận nhiều giúp đỡ từ Thầy Th.S Nguyễn Trung Hiếu 54 - Trong q trình tính tốn thơng số nhóm khơng thể tránh khỏi sai sót - Sử dụng mơ tơ cũ nên cịn sai số q trình nhận tín hiệu để điều khiển - Cịn yếu kiến thức lập trình 5.3 Phƣơng pháp khắc phục - Kỹ lƣỡng khâu làm mạch - Học hỏi trau dồi thêm phần lập trình điều khiển - Nghiên cứu sâu hệ thống xe để đƣa thơng số phù hợp - Lựa chon loại mô tơ có tín hiệu Hall đƣa ổn định có kích thƣớc nhỏ hơn,nhẹ - Tính tốn mơ thật kỹ trƣớc đƣa vào thi công để tránh sai sót giảm đƣợc kinh phí chế tạo 5.4 Đề xuất phát triển đồ án - Tiếp tục cải thiện tính động học xe - Cải thiện kết cấu xe - Cải thiện mạch điều khiển - Viết App giao tiếp với điện thoại - Ứng dụng sạc nhanh - Sạc không dây - Ứng dụng IoT vào xe 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-peripheral-interface-spi [2] https://kienltb.wordpress.com/2015/04/05/chuan-giao-tiep-spi/ [3] http://www.circuitbasics.com/basics-uart-communication/ [4] http://www.martyncurrey.com/arduino-and-hc-06-zs-040/ [5] http://www.martyncurrey.com/arduino-with-hc-05-bluetooth-module-at-mode/ [6] http://www.martyncurrey.com/connecting-2-arduinos-by-bluetooth-using-a-hc-05and-a-hc-06-pair-bind-and-link/ [7] https://www.huongnghiepviet.com/codientu/ki_thuat_cdt/dien_tu/vi_mach_so/chu ong_6/01_dac_01.html [8] http://www.electricaltechnology.org/2016/05/bldc-brushless-dc-motorconstruction-working-principle.html [9] http://www.learnengineering.org/2014/10/Brushless-DC-motor.html 56 ... tài thiết kế phƣơng tiện di chuyển cá nhân sử dụng động BLDC  Vấn đề nghiên cứu: - Tìm hiểu phƣơng thức hoạt động đông BLDC - Thiết kế chế tạo mơ hình xe di chuyển cá nhân sử dụng động BLDC. .. thời sử dụng “Phƣơng tiện di chuyển nhân sử dụng động BLDC? ?? khoảng cách gần nhƣ quan, cửa hàng đến trạm xe buýt ngƣợc lại khả quan Với ƣu điểm bật phƣơng tiện di chuyển cá nhân “Phƣơng tiện di chuyển. .. TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN Tên đề tài: ? ?Thiết kế phương tiện di chuyển cá nhân sử dụng động BLDC? ?? Họ tên sinh viên: MSSV: