Thiết kế mô hình hệ thống chiếu sáng và tín hiệu tự động trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TỰ ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ Ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Văn Nhanh Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Văn Khánh 1811252798 18DOTC3 Nguyễn Anh Thái 1811252890 18DOTC3 Nguyễn Hồ Mạnh Khương 1811252769 18DOTC3 TP Hồ Chí Minh, ngày 27 tháng 08 năm 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN I LỜI CẢM ƠN II TÓM TẮT III ABSTRACT V MỤC LỤC III DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VI DANH MỤC HÌNH ẢNH VII DANH MỤC CÁC BẢNG XIII CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.1.1 Đặt vấn đề 1.1.2 Tầm quan trọng đề tài 1.1.3 Lý chọn đề tài 1.2 Tình hình nghiên cứu 1.3 Mục đích nghiên cứu 1.4 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.5 Phương pháp nghiên cứu 1.6 Các kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu Đồ Án Tốt Nghiệp CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TRÊN XE MAZDA 2017 2.1 Tổng quan hệ thống chiếu sáng tín hiệu xe Mazda 2017 2.2.1 Hệ thống chiếu sáng xe Mazda 2017 2.2.1.1 Hệ thống đèn đầu (đèn chiếu xa-gần) 2.2.1.2 Hệ thống đèn sương mù 10 2.2.2 Hệ thống tín hiệu xe Mazda 2017 11 2.2.2.1 Hệ thống đèn báo rẽ hazard 11 iii 2.2.2.2 Hệ thống đèn phanh 14 2.3 Cơng nghệ chiếu sáng thích ứng phía trước (Adaptive Front-light System) Mazda 16 2.3.1 Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh 16 2.3.2 Hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động 18 2.4 Phương pháp giải 20 2.4.1 Ý tưởng chế tạo hệ thống liếc ngang 20 2.4.2 Ý tưởng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua tĩnh 21 2.4.3 Ý tưởng hệ thống đèn chiếu sáng góc cua động 23 2.4.4 Ý tưởng tự động bật/tắt hệ thống đèn chiếu sáng 25 2.4.5 Ý tưởng tự động bật/tắt hệ thống đèn sương mù theo thời tiết 26 2.5 Phương pháp giải cuối cùng nhóm 27 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG VÀ TÍN HIỆU TỰ ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ 29 3.1 Thơng số kỹ thuật mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 29 3.1.1 Thiết kế, mơ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 29 3.2 Phương pháp thiết kế 35 3.3 Thiết kế khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 39 3.3.1 Thi công lắp ráp khung giá đỡ nhôm alu mô hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 39 3.3.2 Thi cơng thiết kế chóa đèn trước, sau vơ lăng mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 50 3.3.2.1 Thi cơng thiết kế chóa đèn trước, sau mơ hình 50 3.3.2.2 Thi công thiết kế vơ lăng mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 57 3.4 Tính tốn thiết kế phần điện mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 62 3.4.1 Tính tốn phần điện mơ hình 62 iv 3.4.1.1 Tính tốn thiết kế mạch điện nhận tín hiệu đầu vào từ công tắc điều khiển đèn cho Arduino 62 3.4.1.2 Tính tốn thiết kế mạch điện cách ly điện áp mạch đầu cho Arduino 62 3.4.2 Thiết kế sơ đồ mạch điện mơ hình phần mềm Proteus 64 3.4.2.1 Sơ đồ mạch điện đèn đầu 64 3.4.2.2 Sơ đồ mạch điện đèn tín hiệu báo rẽ Hazard 69 3.4.2.3 Sơ đồ mạch điện giám sát cầu chì relay đèn Tail 72 3.4.3 Sơ đồ khối hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 73 3.4.3.1 Nguyên lý hoạt động sơ đồ khối mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 73 3.4.3.2 Khối cảm biến 75 3.4.3.3 Khối xử lý trung tâm 76 3.4.3.4 Khối chấp hành 76 3.4.3.5 Sơ đồ giải thuật chức mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 77 3.5 Khảo sát linh kiện phận 79 3.5.1 Linh kiện phần điện 79 3.5.2 Linh kiện phần lập trình điều khiển 85 3.6 Xây dựng quy trình lắp ráp 97 3.6.1 Phân loại vật liệu 97 3.6.2 Xác định chân linh kiện 98 3.7 Thi công lắp ráp mô hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 99 3.8 Thực nghiệm kiểm tra mô hình 112 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 115 4.1 Kết luận 115 4.2 Hướng phát triển 116 TÀI LIỆU THẢM KHẢO 118 PHỤ LỤC 119 v DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT AFS: Adaptive Front Light System CNC: Computer Numerical Control DC: Dòng điện chiều DT: Đèn trái DP: Đèn phải ALU: Aluminium vi DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Sơ đồ mạch điện đèn đầu Mazda 2017 Hình 2.2: Sơ đồ mạch điện đèn sương mù xa Mazda 2017 11 Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện hệ thống đèn báo rẽ hazard Mazda 2017 12 Hình 4: Sơ đồ mạch điện đèn phanh xe Mazda 2017 15 Hình 2.5: Đèn chiếu sáng góc cua tĩnh .17 Hình 2.6: Sự khác biệt xe có khơng trang bị hệ thống AFS 18 Hình 2.7: Vùng chiếu sáng đèn cốt thay đổi xe chạy cung đường cong .19 Hình 2.8: Góc điều chỉnh đèn liếc động đủ cho cung đường có độ cong gắt 19 Hình 2.9: Hệ thống đèn liếc động trang bị Mazda 20 Hình 2.10: Tính liếc ngang .21 Hình 2.11: Các chế độ hoạt động đèn chiếu sáng góc cua tĩnh 22 Hình 2.12: Sự khác biệt xe có trang bị đèn liếc động .23 Hình 2.13: Cấu tạo hệ thống đèn liếc động .24 Hình 2.14: Bố trí cảm biến ánh sáng xe .25 Hình 2.15: Trong điều kiện sương mù, tầm nhìn tài xế bị hạn chế 26 Hình 3.1: Hình chiếu 2D khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động ô tô 30 Hình 3.2: Hình chiếu 2D mơ aluminium .31 Hình 3.3: Hình chiếu 2D mơ chóa đèn trước 32 Hình 3.4: Hình chiếu 2D mơ chóa đèn sau 32 Hình 3.5: Hình chiếu 2D mô vô lăng .33 Hình 3.6: Hình chiếu 2D mơ gỗ đỡ bạc đạn vô lăng 34 Hình 3.7: Mơ tởng thể mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động ô tô 34 Hình 3.8: Phương án thiết kể bảng nằm nghiêng 36 Hình 3.9: Phương án thiết kế bảng đứng 37 vii Hình 3.10: Phương án thiết kế bảng nằm ngang .38 Hình 3.11: Sắt hộp vuông 20x20mm 39 Hình 3.12: Tấm nhơm Aluminium 40 Hình 3.13: Bìa cứng fomex .40 Hình 3.14: Ốc vít keo nến 41 Hình 3.15: Các máy móc hỗ trợ thi cơng mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 41 Hình 3.16: Hình chiếu khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động .42 Hình 3.17: Hình chiếu đứng khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động .42 Hình 3.18: Hình chiếu cạnh khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động .43 Hình 3.19: Đo đánh dấu kích thước sắt 43 Hình 3.20: Cắt sắt theo kích thước 44 Hình 3.21: Hàn sắt tạo thành khung giá đỡ mơ hình .44 Hình 3.22: Mài phẳng lại mối hàn 45 Hình 3.23: Bắn vít để khung giá đỡ đươc thêm chắn .45 Hình 3.24: Lắp bánh xe vào khung giá đỡ mơ hình 46 Hình 3.25: Khung giá đỡ mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động sau hoàn thành 46 Hình 3.26: Hình chiếu bằng, chiếu đứng chiếu cạnh nhơm alu 47 Hình 3.27: Bắt ốc vít cố định nhơm alu vào khung giá đỡ mơ hình 48 Hình 3.28: Tấm nhơm alu sau cắt theo kích thước khung giá đỡ mơ hình 48 Hình 3.29: Cắt hộp vuông đặt vô lăng 49 Hình 3.30: Tấm nhơm alu sau hoàn thiện 49 Hình 3.31: Hình chiếu chóa đèn trước .50 Hình 3.32: Hình chiếu đứng chóa đèn trước .51 viii Hình 3.33: Hình chiếu cạnh chóa đèn trước 51 Hình 3.34: Cắt bìa fomex theo kích thước 52 Hình 3.35: Lắp servo, đuôi đèn tail đèn báo rẽ trước vào chóa đèn trước 52 Hình 3.36: Sử dụng keo để dán mặt tạo thành cụm đèn trước 53 Hình 3.37: Chóa đèn trước sau hoàn thiện 53 Hình 3.38: Hình chiếu chóa đèn sau 54 Hình 3.39: Hình chiếu đứng chóa đèn sau 54 Hình 3.40: Hình chiếu cạnh chóa đèn sau 55 Hình 3.41: Dán bìa fomex tạo thành chóa đèn sau 56 Hình 3.42: Khoan lỗ bìa fomex để vừa dây điện qua 56 Hình 3.43: Chóa đèn hậu sau hồn thiện 57 Hình 3.44: Ống nhựa khớp nối 58 Hình 3.45: Hình chiếu vơ lăng 58 Hình 3.46: Hình chiếu đứng vơ lăng 59 Hình 3.47: Hình chiếu cạnh vô lăng 59 Hình 3.48: Cắt ống 27 tạo thành khúc nhỏ 60 Hình 3.49: Sau nối ống nối lại với .60 Hình 3.50: Vô lăng sau khoan lỗ lắp khúc 100mm 61 Hình 3.51: Vơ lăng sau hoàn thiện 61 Hình 3.52: Tín hiệu đầu vào sử dụng điện trở kéo lên 62 Hình 3.53: Sơ đồ mạch điện cách ly điện áp mạch đầu cho Arduino 63 Hình 3.54: Sơ đồ mạch điện đèn đầu 64 Hình 3.55: Sơ đồ mạch điện đèn đầu ở chế độ tail .65 Hình 3.56: Sơ đồ mạch điện đèn đầu ở chế độ chiếu gần 66 Hình 3.57: Sơ đồ mạch điện đèn đầu ở chế độ chiếu xa .67 Hình 3.58: Sơ đồ mạch điện đèn đầu ở chế độ flash 68 Hình 3.59: Sơ đồ mạch điện tín hiệu báo rẽ Hazard 69 Hình 3.60: Sơ đồ mạch điện tín hiệu báo rẽ Hazard bật chế độ báo rẽ bên trái 69 ix Hình 3.61: Sơ đồ mạch điện tín hiệu báo rẽ Hazard bật chế độ báo rẽ bên phải 70 Hình 3.62: Sơ đồ mạch điện tín hiệu báo rẽ Hazard bật chế độ đèn hazard 71 Hình 3.63: Sơ đồ mạch điện giám sát đèn Tail 72 Hình 3.64: Sơ đồ mạch điện giám sát cầu chì đèn Tail 72 Hình 3.65: Sơ đồ mạch điện giám sát relay đèn Tail 73 Hình 3.66: Sơ đồ khối mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 74 Hình 3.67: Sơ đồ khối chức bật tắt đèn đầu .75 Hình 3.68: Sơ đồ khối chức tự bật/tắt đèn sương mù .75 Hình 3.69: Sơ đồ khối chức giám sát hư hỏng bóng đèn 75 Hình 3.70: Sơ đồ khối chức liếc ngang đèn chiếu xa-gần 76 Hình 3.71: Sơ đồ giải thuật chức liếc ngang báo rẽ tự động .77 Hình 3.72: Sơ đồ giải thuật chức giám sát đèn Tail 78 Hình 3.73: Sơ đồ giải thuật chức tự động bật/tắt đèn sương mù 79 Hình 3.74: Nguồn tở ong chuyển điện từ 110V/245V sang 12V DC .80 Hình 3.75: Cầu chì 10A 80 Hình 3.76: Relay 12V chân 81 Hình 3.77: Bộ tạo chớp chân 12V 81 Hình 3.78: Các loại bóng đèn sử dụng cho mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động .82 Hình 3.79: Khóa điện 82 Hình 3.80: Cơng tắc đèn 83 Hình 3.81: Các chế độ làm việc công tắc đèn 84 Hình 3.82: Cơng tắc hazard (trái), cơng tắc hành trình (phải) 84 Hình 3.83: Dây điện chun dụng tơ .85 Hình 3.84: Động servo 9G 85 Hình 3.85: Arduino UNO SMD CH340 86 Hình 3.86: Các chân cua Arduino UNO SMD CH34 .87 Hình 3.87: Màn hình LCD2004 .89 x Hình 3.88: Mạch chuyển giao tiếp LCD2004 sang I2C .89 Hình 3.89: Cảm biến dòng điện INA219 90 Hình 3.90: Sơ đồ giao tiếp I2C 91 Hình 3.91: Cảm biến mưa 92 Hình 3.92: Cảm biến ánh sáng 92 Hình 3.93: Module relay 5VDC 93 Hình 3.94: Opto Pc817 94 Hình 3.95: Transistor c1815 95 Hình 3.96: Điện trở 330Ω 95 Hình 3.97: Điện trở 3,3KΩ .96 Hình 3.98: Điện trở 4,7KΩ .96 Hình 3.99: Điện trở 10KΩ 97 Hình 3.100: Sơ đồ khối quy trình lắp ráp hệ thống chiếu sáng tín hiệu tự động 98 Hình 3.101: Cụm chóa đèn trước sau lắp lên nhơm alu .100 Hình 3.102: Chóa đèn sau lắp lên nhơm alu 100 Hình 3.103: Trục vơ lăng sau lắp cố định 101 Hình 3.104: Hộp giấu trục vơ lăng sau dán cố định vào nhôm alu 101 Hình 3.105: Vơ lăng sau lắp vào nhơm alu .102 Hình 3.106: Relay, cầu chì cục chớp 103 Hình 3.107: Khóa điện, cơng tắc hazard, cơng tắt hành trình 103 Hình 3.108: Cơng tắc đèn 104 Hình 3.109: Lắp đèn tail đen báo rẽ trước vào chóa đèn trước 104 Hình 3.110: Lắp đèn báo rẽ sau đèn phanh vào chóa đèn sau 105 Hình 3.111: Nguồn tở ong sau lắp vào nhôm alu 105 Hình 3.112: Cụm servo sau lắp vào chóa đèn trước 106 Hình 3.113: Mạch in sau hàn chân 107 Hình 3.114: Cụm Ardunio hình LCD lắp vào mạch in .107 Hình 3.115: Cụm module relay .108 xi Sơ đồ mạch điện giám sát đèn Tail  Sơ đồ mạch điện giám sát cầu chì relay đèn Tail 131 132 Sơ đồ mạch điện giám sát cầu chì đèn Tail 133 Sơ đồ mạch điện giám sát relay đèn Tail Phụ lục 3: Code lập trình điều khiển #include #include #include LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,20,4); //Address I2C (0x27 or 0x3F) LCD 20x04 #include Servo myservo; int bientro = A1; int servo = 2; int giatribientro; int vitriservo; int cambienanhsang = A2; int giatriCBAS; const int nutPin1 = 10; const int ledPin1 = 11; //PIN TAIL const int nutPin2 = 9; const int ledPin2 = 12;//Pin LOW const int nutPin3 = 8; const int ledPin3 = 13;//Pin HIGH const int nutPin4 = 7;//Pin FLASH const int nutnhan1 = 3;//SIGNAL TR const int nutnhan2 = 4;//SIGNAL TL const int Relay1 = 5;//RELAY TR const int Relay2 = 6;//RELAY TL Adafruit_INA219 ina219_2 (0x40); void setup() { ina219_2.begin(); 134 myservo.attach(servo); pinMode(ledPin1, OUTPUT); pinMode(nutPin1, INPUT_PULLUP);//Tail pinMode(ledPin2, OUTPUT); pinMode(nutPin2, INPUT_PULLUP);//Low pinMode(ledPin3, OUTPUT); pinMode(nutPin3, INPUT_PULLUP);//High pinMode(nutPin4, INPUT_PULLUP);//flash pinMode(nutnhan1, INPUT_PULLUP);//TR pinMode(nutnhan2, INPUT_PULLUP);//TL pinMode(Relay1, OUTPUT);//RL TR pinMode(Relay2, OUTPUT);//RL TL pinMode(cambienanhsang, INPUT); lcd.init(); lcd.backlight(); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" HUTECH_VKT "); lcd.setCursor(2, 1); lcd.print("DO AN TOT NGHIEP"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" 2022 "); delay(1000); lcd.clear(); delay(1000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("GVHD:"); lcd.setCursor(0, 1); 135 lcd.print("TS.NGUYEN VAN NHANH"); delay(1000); lcd.clear(); delay(1000); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("SVTH:"); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print("NGUYEN VAN KHANH"); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print("NGUYEN ANH THAI"); lcd.setCursor(0, 3); lcd.print("NG HO MANH KHUONG"); delay(1000); lcd.clear(); lcd.noBlink(); } void loop() { { float current_mA_2 = 0; current_mA_2 = ina219_2.getCurrent_mA(); if (digitalRead(nutPin1) == LOW)//Switch Tail On { digitalWrite(ledPin1, HIGH);//Tail ON if(current_mA_2>100) { 136 lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" "); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" TAIL LIGHT ON "); lcd.setCursor(0, 2); lcd.print(" "); } if(current_mA_2 1000) { digitalWrite(ledPin2, HIGH); //AUTO LIGHT 137 } if (giatriCBAS < 100) if (digitalRead(nutPin2) == LOW)//Relay Head on { digitalWrite(ledPin2, HIGH);//Đèn cos ON } else { digitalWrite(ledPin2, LOW);//Đèn cos OFF } } { if (digitalRead(nutPin3) == LOW)//Công tắc pha ở mức thấp 0v { digitalWrite(ledPin3, HIGH);//Đèn pha ON } else { digitalWrite(ledPin3, LOW);//Đèn pha OFF }} { if (digitalRead(nutPin4) == LOW)//Công tắc flash ở mức thấp 0v { digitalWrite(ledPin2, HIGH);//Đèn pha ON digitalWrite(ledPin3, HIGH);//relay đèn đầu delay(300); digitalWrite(ledPin3, LOW); digitalWrite(ledPin2, LOW);//Đèn pha OFF } 138 } { if (digitalRead(nutnhan1) == LOW)//Công tắc TR ở mức thấp 0v { digitalWrite(Relay1, HIGH);// đèn phải bật } else { digitalWrite(Relay1, LOW);//đèn phải tắt } } { if (digitalRead(nutnhan2) == LOW)//Công tắc TL ở mức thấp 0v { digitalWrite(Relay2, HIGH);//đèn trái bật } else { digitalWrite(Relay2, LOW);//đèn trái tắt } } { giatribientro = analogRead (bientro); vitriservo = map (giatribientro,305,705,0,90);//0 1023 180 kiiikm myservo.write(vitriservo); delay(50); } { 139 305 505 705 if(giatribientro>605) { digitalWrite(Relay1, HIGH); } if(giatribientro