Đề tài " Thiết kế và thi công xe lăn điện " potx

THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN CHƯƠNG I 1.1 - GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG GIỚI THIỆU VỀ XE ĐIỆN Các loại hình xe điện hành giới Việt Nam: Trước tình hình giá xăng dầu giới ngày tăng nay, nguyên liệu chất đốt nguồn dầu khí ngày cạn kiệt nhu cầu sử dụng nguồn nguyên liệu thay nguồn nguyên liệu sử dụng thời – việc vận hành loại phương tiện vận chuyển(xe, tàu,…) nhu cầu cấp thiết Chính lượng điện nguồn nguyên liệu phù hợp để thay thay cho loại nguyên liệu Chúng ta khơng có ngạc nhiên hệ thống xe điện đời ngày phát triển giới Hầu hết nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống xe điện phục vụ nhu cầu “thượng đế”, phương tiện phổ biến như: xe điện, xe moto điện, xe đạp điện ,….Công nghệ ngày phát triển đại lĩnh vực thiết kế điều khiển với nhiều tính cho xe điện, tạo nhiều thuận tiện cho việc điều khiển thích ứng với phương tiện sử dụng nguồn nguyên liệu Các loại xe điện ngày tân trang thiết kế đẹp hơn, đồng thời có nhiều tính phương tiện chạy xăng, dầu… Nhiều hãng xe lớn Mittshubisi, Toyota,…cũng bắt đầu chuyển hướng đầu tư qua loại hình xe điện có kết cấu hình dáng đẹp, đảm bảo chức vận hành xe Hình 1.1 Chiếc xe điện hãng Mittshubisi sản xuất SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Tuy nhiên thị trường loại phương tiện xe điện phổ biến lại xe đạp điện, số nước phát triển Châu Á phát triển mạnh loại phương tiện xe đạp điện xe motor điện Việc phát triển hệ thống xe đạp điện dựa sở nhu cầu thực tế người sử dụng Một xe điện nói chung, nhược điểm lớn nguồn điện cung cấp cho xe hoạt động, việc phát triển loại xe motor điện hay xe điện lại phát triển xe đạp điện Chính yếu tố nguồn điện cung cấp, quãng đường di chuyển ngắn, phương tiện nhỏ gọn tốc độ vừa phải ưu điểm lớn để nghành sản xuất xe đạp điện ngày phát triển; Trung Quốc nước phát triển mạnh công nghệ sản xuất xe đạp điện xe motor điện Nhiều loại xe đạp điện đời với nhiều chức có tính mỹ thuật cao Hình 1.2 Một loại xe đạp điện leo núi Kết cấu xe đạp điện đơn giản, bao gồm: khung xe đạp thông thường, động đùm, điều khiển nguồn cung cấp, với hệ thống truyền động xích, líp, Chính yếu tố đơn giản thuận tiện việc dịch chuyển nên xe đạp điện dần người tiêu dùng quan tâm sử dụng ngày nhiều.Và nhu cầu người tiêu dùng Việt Nam (một đấc nước có truyền thống gắn bó với xe đạp) ưa chuộng SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Hình 1.3: Động xe đạp điện gắn với hệ thống xích, líp cấu truyền động Ngồi hệ thống xe đạp điện phát triển mạnh hệ thống xe máy điện nhà sản xuất quan tâm nhà sản xuất Vino hay Bianco Yamaha Họ bắt tay vào việc chế tạo loại xe máy chạy điện có chức tương tự xe máy chạy xăng Theo số tài liệu đươc nghiện cứu tình hình phát triển xe điện Việt Nam ta thấy: “Những xe máy điện thị trường thiết kế chủ yếu theo mẫu xe Yamaha Bianco Vino, số giống loại xe máy tay ga hành Tuy chạy điện nhà sản xuất để nắp bình xăng giả phía sau cho giống với xe chạy xăng Do hình thức loại xe bắt mắt, có nhiều màu sắc vàng hay hồng, thấy xe máy thông thường Xe lắp vành đúc giảm xóc xe gắn máy Tuy nhiên, quan sát kỹ thấy mặt đồng hồ nhìn khơng nét, cịn chi tiết mà khơng sáng Do bình ắc-quy khơng q lớn nên xe có cốp xe rộng yên Dưới gầm xe, thay vào chỗ động bình ắc-quy dùng để tạo lượng Mỗi ắc-quy cần chừng tiếng đồng hồ để nạp đầy, đủ để chạy quãng đường chừng 80km, thích hợp với người có nhu cầu lại phạm vi hẹp SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Xe đạt vận tốc khoảng 40km/ So với xe đạp điện, xe máy điện khác chỗ có cơng suất lớn hơn, có tốc độ cao Tuy nhiên, dáng xe “nhái” theo kiểu xe ga hãng tiếng, nên khơng có bàn đạp, hết điện, người sử dụng cách dắt Về mặt kỹ thuật, xe máy điện vận hành theo nguyên lý truyền động, dạng động điện chiều truyền động trục động qua hộp giảm tốc để kéo xe thơng qua xích bánh với lượng lấy từ bình ắc-quy khơ đặt bên thân xe Bình ắc-quy dùng cho xe điện nạp nguồn điện từ 90 đến 204V Với xe điện sản xuất nước, bình ắc-quy sử dụng thường hàng Nhật, có độ trữ lâu, chất lượng ổn định Ngược lại bình ắc-quy xe điện nhập từ Trung Quốc hay bị hư, chảy nước cháy Khi chọn mua, nên lưu ý xem xét kỹ bình ắc-quy phận quan trọng xe điện Mang xe bảo hành đến tháng/lần để đảm bảo an toàn cho xe, đồng thời không nên để bánh xe mềm quá, không nên bơm bánh xe căng Nếu không cần thiết nên tránh lắp thêm còi nhạc, đèn nháy, máy hát làm ảnh hưởng đến bình ắc–quy ” Hình 1.4: Một số mẫu xe điện Việt Nam 1.2 V a i trò công dụng xe lăn điện nay: SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Hiện heä thoáng xe điện phát triển mạnh sở việc nghiên cứu cho đời xe lăn điện làm phương tiện lại phục vụ cho người khuyết tật yêu cầu phù hợp khả thi việc mở rộng phát triển hệ thống xe lăn điện giới Việt Nam Hiện có số hãng xe lăn tiếng đầu tư phát triển xe lăn điện nhằm phục vụ nhu cầu người tiêu dùng hãng xe lăn Kiến Tường…Nhìn chung mẫu xe lăn có kiểu dáng đẹp phù hợp với thị hiếu đối tượng người tiêu dùng Một số mẫu xe lăn điện như: Hình 1.5 Xe lăn điện Kiến Tường chỗ ngồi Hình 1.6 Xe lăn điện Kiến Tường hai chỗ ngồi SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Nhìn chung hệ thống xe lăn điện chưa thực phát triển mạnh nhu cầu sử dụng người tiêu dùng tương lai ngành phát triển yếu tố hạn chế xe điện nguồn cung cấp cho xe không đủ lâu để đáp ứng nhu cầu di chuyển xa, nghiên cứu vận dụng nguồn lượng mặt trời cung cấp cho xe lại yếu tố thúc đẩy ngành sản xuất phát triển mạnh mẽ SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG CHƯƠNG - NỘI DUNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện: 2.1.1 Ảnh hưởng điện áp đến tốc độ xe lăn điện: Điện áp yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến trình điều khiển động xe lăn điện, giá trị điện áp ngõ điều khiển cao hay thấp định tốc độ động chậm hay nhanh Vì để điều khiển động chạy ổn định, ta phải điều khiển điện áp ngõ cách tuyến tính n(vịng/phút) nđm Uđm Điện áp(Volt) Hình 2.1: Đồ thị vận tốc thay đổi ứng với điện áp Ứng với điện áp ngõ ta quy định giá trị tốc độ động (Ví dụ: ứng với 1V điện áp ngõ động đạt tốc độ vịng/phút), muốn điều chỉnh tốc độ động ta cần điều chỉnh giá trị điện áp vào động 2.1.2 Ảnh hưởng điều kiện ngoại cảnh đến tốc độ xe lăn điện: Các điều kiện ngoại cảnh yếu tố làm thay đổi lớn tốc độ xe lăn điện Tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh địa hình khác tốc độ xe khác Trong điều kiện có sức cản lớn tốc độ động bị chậm lại (ví dụ xe lên dốc), ngược lại tốc độ động tăng thêm tốc độ (ví dụ xe xuống dốc) Việc điều chỉnh tốc độ động tùy thuộc vào hoàn cảnh xe vận hành, SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG nơi cần chạy chậm ta phải điều chỉnh tốc độ động giá trị phù hợp, địa hình khó khăn tốc độ động điều chỉnh tăng lên Do để ổn định động đạt tốc độ theo ý muốn người sử dụng đòi hỏi có điều khiển phù hợp ổn định 2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ xe điện: 2.2.1 Khái niệm phương pháp điều khiển động điện: Điều khiển tốc độ động dùng biện pháp nhân tạo để thay đổi thông số nguồn điện áp hay thông số mạch điện trở phụ, thay đổi từ thơng Từ tạo đặc tính để có tốc độ làm việc phù hợp với yêu cầu Có phương pháp để điều chỉnh tốc độ động : - Phương pháp : Biến đổi thông số đầu hay cịn gọi thơng số điều chỉnh moment (M) tốc độ ( ω ) động Có nghĩa làm thay đổi thơng số đầu cách tác động lên thông số đầu vào cách rời rạc Mỗi lần tác động ta có giá trị khơng đổi thơng số đầu vào tương ứng ta đường đặc tính (nhân tạo) Khi động làm việc, nhiễu loạn tác động vào hệ (như phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động …) Nhưng thông số đầu vào giữ không đổi nên điểm làm việc động di chuyển đường đặc tính Người ta gọi dạng điều chỉnh “điều chỉnh tay” “điều chỉnh vòng hở” “điều chỉnh không tự động” - Phương pháp : Biến đổi thơng số đầu vào hay cịn gọi thông số điều chỉnh điện trở phần ứng Rư (hoặc Rfư), từ thơng Φ (hoặc điện áp kích từ Ukt ; dịng điện kích từ Ikt) điện áp phần ứng Uư Có nghĩa nhờ thay đổi liên tục thông số đầu vào theo mức độ sai lệch thông số đầu so với giá trị định trước, nhằm khắc phục độ sai lệch Như có tác động nhiễu làm ảnh hưởng đến thơng số đầu ra, thơng số đầu vào thay đổi đông có đường đặc tính khác, điểm làm việc động dịch chuyển từ đường đặc tính nhân tạo sang đường đặc tính nhân tạo khác vạch đường đặc tính hệ điều chỉnh tự động Việc thay đổi tự động thông số đầu vào thực nhờ mạch phản hồi ; mạch lấy tín hiệu từ thơng số đầu thơng số liên quan đến đầu ra, đưa trở SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG lại gây tác động lên thông số đầu vào, tạo thành hệ có liên hệ kín đầu đầu vào Vì người ta gọi hệ hệ “điều chỉnh vịng kín” “điều chỉnh tự động” Vì ta khảo sát điều chỉnh tốc độ động DC theo phương pháp thứ hai Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động điện chiều có nhiều ưu việt so với loại động khác Khơng có khả điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển đơn giản hơn, đồng thời lại đạt chất lượng điều chỉnh cao dãy điều chỉnh tốc độ rộng Các tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng hệ thống điều chỉnh tốc độ Khi điều chỉnh tốc độ hệ thống truyền động điện ta cần ý vào tiêu sau để đánh giá chất lượng hệ thống truyền động điện : A - Hướng điều chỉnh tốc độ Hướng điều chỉnh tốc độ ta điều chỉnh để có tốc độ lớn hay bé so với tốc độ (là tốc độ làm việc) động điện đường đặc tính tự nhiên B - Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh tốc độ) Phạm vi điều chỉnh tốc độ D tỷ số tốc độ lớn n max tốc độ bé nmin mà người ta điều chỉnh giá trị phụ tải định mức : D = n max/nmin Trong : nmax : giới hạn độ bền học nmin : giới hạn phạm vi cho phép động Thông thường người ta chọn nmin làm đơn vị Phạm vi điều chỉnh lớn tốt phụ thuộc vào yêu cầu hệ thống, khả phương pháp điều chỉnh C - Độ cứng đặc tính điều chỉnh tốc độ Độ cứng : β = ∆M / ∆n Khi β lớn tức ∆M lớn ∆n nhỏ, nghĩa độ ổn định tốc độ ∆M lớn phụ tải ∆n thay đổi nhiều Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt phương pháp mà giữ nguyên nâng cao độ cứng đường đặc tính Hay nói cách khác β lớn tốt D - Độ phẳng hay độ liên tục điều chỉnh tốc độ SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ Độ liên tục điều chỉnh tốc độ γ đánh giá tỷ số hai cấp tốc độ kề : γ = ni/ni+1 Trong : ni : tốc độ điều chỉnh thứ cấp i ni+1 : tốc độ điều chỉnh thứ cấp i+1 Với ni ni+1 lấy giá moment γ tiến gần tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ liên tục Lúc cấp tốc độ nhau, khơng có nhảy cấp hay cịn gọi điều chỉnh tốc độ vô cấp γ ≠ hệ thống điều chỉnh có cấp Hệ làm việc ổn định số giá trị tốc độ dãy điều chỉnh tốc độ E - Tổn thất lượng điều chỉnh tốc độ Hệ thống truyền động điện có chất lượng cao hệ thống có hiệu suất làm việc động η cao nhất, tổn hao lượng ∆ Pphu mức thấp F - Tính kinh tế hệ thống điều chỉnh tốc độ Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao hệ thống điều chỉnh phải thoả mãn tối đa yêu cầu kỹ thuật hệ thống Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông thiết bị máy móc dễ dàng thay bảo trì 2.2.2 Phương pháp điều khiển xe lăn điện: Trong đề tài nhóm sinh viên áp dụng thay đổi điện áp động để làm thay đổi tốc độ xe lăn điện Với phương pháp điều khiển làm thay đổi độ rộng xung áp động xe lăn ta dễ dàng hiệu chỉnh tốc độ động theo chế độ cụ thể Hình 2.6: Xung áp điều khiển tốc độ xe lăn điện SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 10 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG = [{ ((5-Vi) ×R34/(R36+R34)) + Vi}×(R42 + R45)/R45]/ Vi Triệt tiêu Vi hai vế ta có giá trị Av theo R Chọn giá trị R R34 = 180K R36 = 10K Ta suy Av mạch Tương tự ta có R42 = 27K R44 = 10K R45 = 10K 4.2.2.3 Mạch bảo vệ xảy cố: a Sơ đồ mạch: B A TTE R Y + B A TTE R Y + C O N TAC T_PO S1 K1 J2 B A TTE R Y R 35 2 /3 W R ELAY SPD T R 37 47K Q6 D 468 P R O TE C T R 40 2K2 R 43 47K C 15 Q7 C 828 R 41 C 14 47K 104 10uF Hình 4.9: Mạch bảo vệ xảy cố b Nguyên lý hoạt động mạch: Khi mạch hoạt động bình thường, Q7 ngưng dẫn tín hiệu ngõ Protect mức 0, nguồn pin cung cấp kích cho Q6 dẫn, đóng relay cho mạch hoạt động Khi có cố xảy tín hiệu đưa vào vi điều khiển xử lý, sau vi điều khiển xuất tín hiệu ngõ chân Protect mức 1, Q7 dẫn Q6 ngưng dẫn nên relay SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 47 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG bị ngắt, tắt nguồn cung cấp cho mạch.Các linh kiện điện tử dụng C828, D468 đóng vai trị khóa đóng ngắt kích dẫn tín hiệu điện áp Chọn giá trị điện trở như: R43 = Vbe1/ Ib = 0,7/ 80.Ic1 ∼ 47K Chọn R43 = 47K Tuơng tự ta có : R37 = 36 /(Ic 1– Ib2) = 47K Chọn R40 = 2K2 4.2.2.4 Mạch cho phép chọn lựa chế độ hoạt động xe lăn điện: a Sơ đồ mạch: • Chọn chế độ chạy nhanh, chậm: 5V 10K J1 Q VD K C 828 R 32 10K TH A Y D O I TO C D O Hình4.10: mạch thay đổi chế độ chạy nhanh, chậm Với giá trị điện trở sau: R32 = R31 = / Ic = 10K • Chọn chế độ chạy đường phẳng, đường dốc: SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 48 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN 5V GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG 5V R 38 D IA _ H IN H _ D O C R 39 K 2K Q C 828 B R C O N TA C T_P O S 2 Hình4.11: mạch thay đổi chế độ chạy đường phẳng, đường dốc b Nguyên lý hoạt động mạch: Ta chọn chế độ hoạt động xe lăn điện cách dùng công tắt gạt Đối với mạch chọn tốc độ gạt công tắt, chân nối lại với , cực B transistor C828 mức nên dẫn, đưa tín hiệu qua điều khiển  Đối với chế độ chạy nhanh, chậm : - Mức logic 0: Chọn chế độ chạy nhanh(26km/h) - Mức logic 1: Chọn chế độ chạy chậm(6km/h) Thơng thường khơng chọn chế độ mạch tự hiểu mức 0, tức chế độ chạy nhanh Trong mạch chọn chế độ chạy đường phẳng / đường dốc gạt nút điều khiển tiếp điểm 1,2 hở ra, tín hiệu áp cực B transistor C828 mức , kích dẫn đồng thời đưa tín hiệu vào vi điều khiển xử lý  Đối với chế độ chạy đường phẳng, đường dốc(26km/h): - Mức logic 0: Chọn chế độ chạy đường phẳng (khả tải hơn) - Mức logic 1: chọn chế độ chạy đường dốc(khả tải nhiều hơn) Tương tự chế độ chọn trên, không gạt công tắc chọn mạch hiểu chế độ chạy đường phẳng Các giá trị điện trở tính tốn tương tự mạch có transistor C828 SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 49 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Ta có giá trị điện trở cần thiết 4.2.2.5 Mạch động lực xe lăn điện: a Sơ đồ mạch: C5 M1 /2 K V R 14 D2 M O TO R D C D IO D E X U N G 3 /3 W 12V C7 U4 R 18 4K PMW R 26 2k2 Q4 C 828 DSCHG CV RST TH R TR G OUT R 17 1K C9 104 VCC Q3 Z48A R 19 47K /2 k v QUA DONG R 20 R 21 0 /1 W 0 /1 W LM 555 Hình 4.12: mạch động lực xe lăn điện b Nguyên lý hoạt động mạch: Sau lựa chọn chế độ hoạt động kiểm tra an toàn đảm bảo động xe hoạt động tốt, vi điều khiển xuất tín hiệu điện áp qua IC LM555 tạo tín hiệu xung điều khiển, tín hiệu xung kích có độ rộng xung lớn hay nhỏ phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển tay ga tác động Hall_sensor, lên ga xung áp lớn, tốc độ xe cao.Mosfet Z48A đóng vai trị khóa cách ly mạch động lực mạch điều khiển động cơ, đồng thời Mostfet có khả chịu dịng cao đảm bảo mặt cơng suất khả chịu dòng, chịu nhiệt động hoạt động Diode D2 đóng vai trị “làm nhụt ” điện áp ngược qua Mostfet ngưng dẫn, sau tụ C5 R14 làm triệt tiêu toàn điện áp ngược sinh ra, bảo vệ cho Mosfet động SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 50 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG 4.2.2.6 Mạch điều khiển bóp, nhả thắng xe lăn điện: Khi tác động cơng tắc thắng (bóp tay thắng), tín hiệu điều khiển đóng ngắt transistor C828 đồng thời cho phép tín hiệu vào vi điều khiển xử lý lệnh cho cấu chấp hành hoạt động 5V 5V R 4K TH _TH A N G R 2K Q C 828 B R TH A N G Hình 4.13: mạch điều khiển thắng xe lăn điện Việc bóp, nhả thắng khâu quan trọng quy trình khởi động xe lăn điện, đồng thời thắng hoạt động tốt hay khơng ảnh hưởng đến an tồn cho người sử dụng Do cần lưu ý kiểm tra kĩ thắng trước vận hành xe lăn điện Khi chưa bóp thắng, cực B transistor C828 mức 0, trasistor Q2 khơng dẫn Khi bóp thắng, cực B Q2 mức Q2 dẫn, đồng thời đưa tín hiệu áp vào PIC 16F87A để xuất tín hiệu điều khiển 4.2.2.7 Mạch tạo tín hiệu từ Hall_sensor biến trở đưa vào IC 16F876A: a Sơ đồ mạch: SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 51 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG 5V R 10K R 15K R 15K R 15K R 10 2K U 5V O P 07 R 12 15K - V _H A LL + B R H A LL_S E N S O R R 13 12V 15K R 15 15K Hình 4.14 : Mạch tạo tín hiệu từ Hall_Sensor biến trở đưa vào IC 16F876A b Nguyên lý hoạt động mạch: Khi xe hoạt động bình thường giá trị điện áp vào OP07 Vin = U+ Khi thay đổi Hall_sensor (vặn tay ga) làm thay đổi giá trị điện áp ngõ vào opam OP07 ta có : Vi(+) =[(1,2 ÷ 4,8 V) (R13+R15)] / (R12+R13+R15) = 1÷ 4,1V Ta có Vi(+) = V’ Khi ta có V’ = *R10/(R10 + R6) Mà : V’ – Vout = (V-Vout)R2/(R2 + R1) Suy Vout = (V’/R2) – (Vi (+)(R2+R1))/R2 Từ ta có Av = Vout / Vin = [(V’/R2) – (Vi (+)(R2+R1))/R2] / Vi(+) Chọn Av cho mạch Dựa Av tính tốn từ mạch ta có thông số điện trở sau: R8 = R9 = R12 = R13 = R15 = 15K R6 =10K R10 = 2k7 Khi cảm biến khơng thay đổi , tín hiệu ngõ tai chân số OP07 qua vi điều khiển xuất giá trị điện áp 0V chân 13 (PWM) → Xe không hoạt động SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 52 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG 4.2.2.8 Mạch đo mức pin: a Sơ đồ mạch: 36V R 11 U 22K V_BAT C 10K1 O P07 + - V I C H IN H 470uF 12V Hình 4.15:Mạch đo mức pin b.Nguyên lý hoạt động mạch: Khác mạch OP07 mạch đóng vai trò mạch đệm, giá trị điện áp không đổi Biến trở tinh chỉnh chọn 10K, thay nguồn cung cấp thay đổi → làm thay đổi giá trị điện trở → làm thay đổi giá trị điện áp U+ Tín hiệu điện áp ngõ hồi tiếp chân số → giá trị điện áp U- Khi mạch tiếp tục so sánh: Tín hiệu sau so sánh xuất chân số OP07 để đưa vào vi điều khiển Từ thay đổi giá trị điện áp nguồn làm thay đổi mức đèn báo hiệu điều khiển Điện áp ngõ vào OP07 tính theo cơng thức : Vin = 36(R11+R1)/(R11+10K) Nhằm bảo đảm tính cân đối mạch tín hiệu áp mạch ổn định sau cân chỉnh ta chọn R11= 22K, biến trở tinh chỉnh R = 10K SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 53 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG 4.2.2.9 Mạch tạo nguồn: BATTER Y 12V R 1 0 /1 W Q H V IN 5V VOUT GND C1 C2 C3 C4 104 0 u F /1 R 2K2 U LM 78L05 R 3 /3 W 2 0 /2 D1 D IO D E Z E N E R Nguồn 36V cung cấp cho động nguồn có cơng suất lớn, giá trị điện áp 63n định có dịng định mức cao(trong đề tài chọn bình acquy có dịng định mức 5A), mạch nguồn phải ổn định R1 điện trở cơng suất có khả chịu dịng lớn, thích hợp với việc thiết kế nguồn có dịng cao , chọn R1 = 100 Ω /10W D1 diode Zenner 12V đóng vai trị ồn áp tạo nguồn 12V cho mạch D1 dẫn bão hịa dịng qua lớn định mức (Iz max = 0,45A) Ta chọn R3 = (36V – 12V*2)/ 0,45 = 2K2 Tụ C1 C2 đóng vai trị lọc áp DC để điện áp ngõ phẳng R2 điện trở công suất kết hợp với cuộn L1 có tác dụng ổn định dịng, theo thơ số tính tóan mạch, ta chọn R2 = 33 Ω /3W Nguồn 12V qua ổn áp 7805 tạo nguồn 5V cung cấp cho mạch 4.3 Một số hình ảnh điều khiển sau hoàn thành: SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 54 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG HỆ THỐNG HIỂN THỊ VÀ CẢNH BÁO LỖI Hình 4.16: Hệ thống đèn LED cảnh báo lỗi IC PIC 16F876A DÙNG ĐỂ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN Hình 4.17: IC PIC 16F876A sử dụng lập trình điều khiển 4.4 Giải thuật lập trình điều khiển điều khiển tối ưu cho xe lăn điện: 4.1.1 Lưu đồ giải thuật: SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 55 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT CHÍNH START HIỂN THỊ CÁC TRẠNG THÁI ĐỌC ADC ĐỂ KHỞI ĐỘNG XE KIỂM TRA KHỞI ĐỘNG XE N Y KHỞI ĐỘNG XE ĐỌC PIN ĐỌC QUÁ DÒNG CHỌN CHẾ ĐỘ HOẠT ĐỘNG CHỌN CHẠY CHẬM N N Y CHẠY CHẬM SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN CHỌN ĐỊA HÌNH Y CHẠY BÌNH THƯỜNG (CHẠY NHANH, ĐỊA HÌNH PHẲNG) CHẠY ĐỊA HÌNH DỐC Trang 56 THIẾT KẾ & THI CƠNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT KIỂM TRA KHỞI ĐỘNG XE START N N ĐỌC ADC HALL_SENSOR MIN BÓP THẮNG Y Y N KTRA Y ĐỌC ADC HALL_SENSOR MAX NHẢ THẮNG N Y Y N N KTRA Y ĐỌC PIN CHỌN CHẾ ĐỘ HĐ HT PIN SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 57 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT KIỂM TRA CÁC LỖI CỦA HỆ THỐNG KIỂM TRA CÁC LỖI HỆ THỐNG N KIỂM TRA Q DỊNG Y HIỂN THỊ TÍN HIỆU CẢNH BÁO QUÁ DÒNG N KIỂM TRA PIN(DƯỚI MỨC PIN) Y HIỂN THỊ TÍN HIỆU CẢNH BÁO Q DỊNG N KIỂM TRA ĐỘNG CƠ Y HIỂN THỊ TÍN HIỆU CẢNH BÁO Q DỊNG 4.4.2 Chương trình điều khiển: (Phụ Lục) SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 58 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG CHƯƠNG – KẾT LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 5.1 Kết hoạt động điều khiển: Bằng thực nghiệm nhằm xem xét kết đánh giá cơng trình, tác giả lập trình cài đặt cho điều khiển với thơng số hoạt động sau: • Chế độ chạy chậm: tốc độ điều khiển tối đa 6km/h, khả q dịng nhỏ • Chế độ chạy đường phẳng: tốc độ điều khiển tối đa 26km/h, khả dòng cao hơn( khoảng Chạy chậm Hình 5.1 So sánh mức tiêu hao lượng chế độ hoạt động Bước tăng chế độ hoạt động chọn 10 ms, thời gian để tăng tốc tối đa chế độ hoạt động là: T = Thời gian tăng bước × Số bước cực đại = 10 ms X 255 = 2,55 sec Bộ sạc điện hoạt động tương đối ổn định, nhiên công suất chưa cao, tạo nguồn điện chưa đủ để cung cấp nguồn ngược trở lại cho động hoạt động SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 59 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Hình 5.2 Xe lăn điện sau gắn điều khiển tối ưu Mơ hình xe lăn điện hoạt động theo yêu cầu chế độ hoạt động xe Người sử dụng ln có cảm giác an tồn dễ dàng vận hành xe lăn điện với điều khiển tối ưu Mơ hình chạy ổn định, tiêu hao lượng cho Acquy, đồng thời việc chuyển từ chế độ chuyển động sang chế độ chuyển động khác thực dễ dàng thông qua cơng tắc gạt điều khiển Tuy nhiên cơng trình cịn số hạn chế sau: • Do dùng nguồn lượng chủ yếu Acquy nên việc điều tiết lượng vận hành thời gian dài làm tiêu hao hết, phải bảo trì sạc điện định kì cho bình điện • Phần khí thiết kế chưa tốt nên cịn số khâu chưa đạt ỵếu tố mỹ thuật 5.2 Hướng phát triển đề tài Hướng phát triển đề tài ứng dụng thực tế rộng rãi việc sử dụng điều khiển tối ưu tốc độ cho xe lăn điện hệ thống xe điện khác Sử dụng kết hợp nguồn lượng acquy lượng mặt trời nhằm tạo nguồn liên tục cung cấp cho xe hoạt động, cách thiết kế hấp thu lượng mặt trời bố trí bên hệ thống mái che, từ tạo nguồn lượng liên tục cung cấp cho động hoạt động SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 60 THIẾT KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG Sử dụng Hall_Sensor thay cho biến trở nhằm đảm bảo độ bền dễ dàng việc điều khiển tốc độ xe 5.3 Kết luận đề tài Hiện việc ứng dụng cơng trình vào việc điều khiển tối ưu tốc độ xe lăn điện áp dụng tương đối nhiều nước phát triển, riêng nước ta cần sử dụng rộng rãi hơn, mặt để áp dụng khoa học kỹ thuật vào đời sống để không bị tụt hậu, mặt khác nhằm tạo điều kiện thích ứng tốt cho người khuyết tật, người khó khăn sống Đề tài mang tính khoa học khả ứng dụng thực tế cao, việc sử dụng điều khiển tối ưu xe lăn điện góp phần tăng tính thuận tiện việc sử dụng cho người sử dụng, đồng thời tiết kiệm lượng hoạt động cho xe điện (tiết kiệm khoảng 15% tổng lượng tiêu hao trình vận hành xe) Cơng trình thiết kế điều khiển xe lăn thông minh thiết kế thi công tương đối hồn chỉnh, nhóm nghiên cứu mong thời gian tới sản suất phục vụ người anh em khuyết tật, giúp họ dễ dàng hội nhập sống SVTH: LÊ NGUYÊN TUẤN Trang 61 ... 39 THI? ??T KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG THI? ??T KẾ, THI CÔNG VÀ LẬP TRÌNH CHƯƠNG - ĐIỀU KHIỂN CHO XE LĂN ĐIỆN 4.1 Sơ đồ khối tổng qt mơ hình xe lăn điện: Đồ án thi? ??t kế thi công. .. khiển xe lăn điện: 4.2.1 Cấu tạo chức phần khí liên quan: Chiếc xe lăn điện thi? ??t kế sở xe lăn truyền thống kết hợp hệ thống khí xe điện với tính sáng tạo thi? ??t kế mơ hình hồn thi? ??n, có thi? ??t kế. .. THI? ??T KẾ & THI CÔNG XE LĂN ĐIỆN GVHD: ThS TRẦN VIẾT THẮNG CHƯƠNG - NỘI DUNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện: 2.1.1 Ảnh hưởng điện áp đến tốc độ xe lăn điện: