Nghiên cứu và thiết kế mô hình điện thân xe

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ THIẾT KẾ MƠ HÌNH ĐIỆN THÂN XE Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN VĂN GIAO Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Nguyễn Văn Hiếu 1811251495 18DOTB6 Huỳnh Trọng Phúc 1811252165 18DOTB6 Lê Thanh Dương 1811252807 18DOTB6 TP Hồ Chí Minh, 2022 MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii TÓM TẮT iii ABSTRACT iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT viii DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC HÌNH ẢNH x LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Mục đích nghiên cứu 1.3 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Phương pháp giải 1.6 Kết đạt đề tài 1.7 Kết cấu đồ án tốt nghiệp Chương 2: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH 2.1 Khái quát lịch sử phát triển hệ thống chiếu sáng, tín hiệu 2.1.1 Đèn xe trước thời kỳ sử dụng đèn điện 2.1.2 Đèn sợi đốt sử dụng phổ biến xe 2.1.3 Đèn halogen đời sử dụng phổ biến xe ( thời kỳ 19601990 ) v 2.1.4 Đèn xenon đời sử dụng phổ biến xe (thời kỳ 1990 – 10 2.1.5 Đèn pha công nghệ ốt phát quang led 13 2.2 Khái quát lịch sử phát triển hệ thống nâng hạ kính 14 Chương 3: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH 17 3.1 Khái quát hệ thống chiếu sáng hệ thống tín hiệu xe 17 3.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu phân loại 17 3.1.2 Hệ thống chiếu sáng 19 3.1.3 Hệ thống tín hiệu 40 3.2 Khái quát hệ thống nâng hạ cửa kính 46 3.2.1 Nhiệm vụ hệ thống nâng hạ kính 46 3.2.2 Chức 46 3.2.3 Cấu tạo hệ thống nâng hạ cửa kính 48 3.2.4 Sơ đồ mạch điện nguyên lý hoạt động hệ thống nâng hạ kính 51 Chương 4: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU VÀ MƠ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH 57 4.1 Thiết kế mơ hình 3D 57 4.1.1 Đèn đầu 57 4.1.2 Đèn hậu 57 4.1.3 Mô tơ nâng hạ kính 58 4.1.4 Bàn mơ hình 58 4.1.5 Tổng quan mơ hình 3D 59 vi 4.2 Mơ mơ hình phần mềm Proteus 59 4.3 Thi công thiết kế mơ hình thực tế 62 4.3.1 Thông số xe Toyota Innova 2015 62 4.3.2 Các linh kiện mơ hình 62 4.3.3 Thiết kế hệ thống chiếu sáng nâng hạ kính mơ hình 69 4.3.4 Nâng cấp hệ thống chiếu sáng mạch arduino điều khiển thông qua điện thoại 70 Chương 5: SỬA CHỮA VÀ BẢO TRÌ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU VÀ HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH 75 5.1 Một số hư hỏng thường gặp, cách sửa chữa hệ thống chiếu sáng, tín hiệu 75 5.2 Một số hư hỏng thường gặp cách khắc phục hệ thống nâng hạ cửa 78 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 81 6.1 Kết luận 81 6.2 Phương hướng phát triển đề tài 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO 83 Phụ lục: CODE CHƯƠNG TRÌNH 84 vii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Từ viết tắt Diễn giải LED Light emitting diodes (Đèn đi-ốt phát quang) HID AFS LCS High Intensity Discharge (Đèn phóng điện cường độ cao) Adaptive Front Lighting System (Hệ thống chiếu sáng chủ động) Light Control Switch (Công tắc điều khiển ánh sáng) viii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 3.1: Bảng kí hiệu màu dây 53 Bảng 4.1: Bảng linh kiện mơ hình 68 ix DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1: Đèn carbua gắn xe đạp Hình 2.2: Đèn Hallogen Hình 2.3: Bộ đèn xenon tăng áp 10 Hình 2.4: Cơng nghệ chiếu sáng Bi -Xenon 11 Hình 2.5: Vị trí tim đèn Xenon thay đổi chế độ pha – cốt khác 12 Hình 2.6: Bộ đèn Bi – Xenon 12 Hình 2.7: Đèn pha sử dụng LED 13 Hình 2.8: Đèn pha đèn hậu dạng mành Hella Frankfurt 14 Hình 2.9: Cửa sổ ô tô sử dụng tay cầm quay 15 Hình 2.10: Cửa sổ ô tô sử dụng công tắc trung tâm 16 Hình 3.1: Vị trí phận hệ thống chiếu sáng tín hiệu 18 Hình 3.2: Sơ đồ mạch điện Headlight INNOVA 2015 19 Hình 3.3: Bóng đèn loại dây tóc 20 Hình 3.4: Bóng đèn halogen 21 Hình 3.5:Bóng đèn Xenon 22 Hình 3.6: Sơ đồ cấu tạo đèn Xenon 24 Hình 3.7: Dãy màu mà đèn Xenon phát 24 Hình 3.8: Cấu tạo chóa bóng đèn D2S 25 Hình 3.9: Cấu tạo chóa bóng đèn D2R 25 Hình 3.10 : Cấu tạo bóng đèn D1S 26 Hình 3.11: Cấu tạo bóng đèn D1R 26 Hình 3.12: Sơ đồ kết nối loại đèn D2 D1 với Ballast 27 Hình 3.13: Hiệu hai loại đèn đường 28 Hình 3.14: Chóa đèn hình chữ nhật 29 x Hình 3.15: Cách bố trí tim đèn 29 Hình 3.16: Đèn hệ châu Âu 30 Hình 3.17: Đèn hệ Mỹ 30 Hình 3.18: Hệ thống đèn đầu khơng có relay điều khiển 31 Hình 3.19: Sơ đồ công tắc điều khiển đèn đầu loại dương chờ 32 Hình 3.20: Sơ đồ mạch điều khiển đèn kiểu âm chờ 33 Hình 3.21 : Sơ đồ mạch điện StopLight INNOVA 2015 35 Hình 3.22: Hệ thống đèn hậu 36 Hình 3.23: Sơ đồ mạch điện Front Fog Light INNOVA 2015 37 Hình 3.24: Hoạt động hệ thống đèn sương mù trước 38 Hình 3.25: Hoạt động hệ thống sương mù sau 39 Hình 3.26 : Sơ đồ mạch điện Turn Signal and Hazard Warning Light INNOVA 2015 42 Hình 3.27: Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc Hazard rời 43 Hình 3.28: Mạch điện hệ thống đèn xi nhan có cơng tắc hazard tổ hợp 44 Hình 3.29: Mạch điện hệ thống đèn xinhan điều khiển tích hợp 45 Hình 3.30 : Cấu tạo hệ thống chống kẹt cửa 47 Hình 3.31: Chức chống kẹt cửa sổ điều khiển cửa sổ tắt khóa điện 47 Hình 3.32: Các phận hệ thống nâng hạ kính 48 Hình 3.33: Bộ nâng hạ kính với đòn bẩy kiểu chữ X 48 Hình 3.34: Dẫn động cáp xoắn 49 Hình 3.35: Dẫn động cáp Bowden cáp Bowden kép 49 Hình 3.36: Cấu tạo Motor cửa sổ điện 50 Hình 3.37: Các sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ cửa kính INNOVA 2015 52 Hình 3.38: Mạch điện nâng hạ kính kiểu dương chờ 53 Hình 3.39: Mạch điện nâng hạ kính kiểu âm chờ 55 xi Hình 4.1: Đèn đầu 57 Hình 4.2: Đèn hậu 57 Hình 4.3: Motor nâng hạ kính 58 Hình 4.4: Bàn mơ hình 58 Hình 4.5: Tổng quan mơ hình 59 Hình 4.6: Đèn chế độ kích thước 59 Hình 4.7: Đèn chế độ đèn đầu 60 Hình 4.8: Đèn chế độ pha flash 61 Hình 4.9: Tổng quan mơ hình hệ thống chiếu sáng, tín hiệu nâng hạ kính 69 Hình 4.10: Thiết kế giao diện 70 Hình 4.11: Thiết kế giao diện 71 Hình 4.12: Thiết kế giao diện 71 Hình 4.13: Kết giao diện điện thoại 72 Hình 4.14: Kết giao diện điện thoại 72 Hình 4.15: Kết nối linh kiện mạch Arduino mạch Bluetooth 73 Hình 4.16: Đèn led bo mạch liên kết với Arduino 74 Hình 5.1: Bóng đèn bị hư hỏng 75 Hình 5.2: Cầu chì bị đứt 76 Hình 5.3: Relay bị lỗi 77 Hình 5.4: Dây điện bị lỗi bị đứt 77 Hình 5.5: Sử dụng bóng đèn khơng thơng số kỹ thuật 78 Hình 5.6: Hộp cầu chì 79 xii LỜI MỞ ĐẦU Khóa học 2018-2022 giai đoạn cuối chương trình đào tạo thực đồ án tốt nghiệp Sau năm học tập trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, chúng em lĩnh hội nhiều kiến thức quý báu rèn luyện kỹ chun ngành Cơng Nghệ Ơ Tơ Trong q trình tìm kiếm đề tài đồ án tốt nghiệp chúng em chọn đề tài mong muốn, phù hợp với khả lĩnh vực yêu thích Từ chúng em mạnh dạng tự đề xuất đề tài “Nghiên cứu thiết kế mơ hình điện thân xe tơ” nhận đồng ý GVHD Việc thiết kế mơ hình với đầy đủ phận, cấu, chức hệ thống giúp cho thân chúng em có hội ơn lại kiến thức, hội nghiên cứu, thực nghiệm rèn luyện kỹ làm việc trước bước vào môi trường làm việc thực Sau thời gian thực đề tài, chúng em gặp nhiều khó khăn với giúp đỡ thầy GVHD NGUYỄN VĂN GIAO thầy cô Viện Kỹ Thuật cố gắng nỗ lực thân đề tài hoàn thành tiến độ Dù cố gắng nỗ lực để thực đề tài này, kiến thức thời hạn có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót hạn chế, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp q thầy bạn *Cháy cầu chì: Giống nhà cửa, tơ sử dụng cầu chì để bảo vệ mạch điện Cầu chì đơn giản mắt xích mạch điện thiết kế để “cháy” phương tiện nạp nhiều điện tích Trong trường hợp này, cầu chì thiết bị tương đối rẻ tiền bảo vệ thiết bị đắt tiền mạch, chẳng hạn đèn pha Nếu cầu chì bị “cháy” người dùng nên thay Hình 5.2: Cầu chì bị đứt *Cơng tắc relay bị lỗi: Theo kinh nghiệm chăm sóc bảo dưỡng xe tơ, đèn pha khơng hoạt động đèn cốt bình thường vấn đề nằm cơng tắc relay bị lỗi Công tắc relay thành phần cho phép chủ xe chuyển từ đèn cốt sang đèn pha Nếu rơle không hoạt động, đèn pha bị kẹt vị trí 76 Hình 5.3: Relay bị lỗi *Dây điện bị lỗi bị đứt: Có nhiều dây điện sử dụng hệ thống chiếu sáng ô tô mẫu xe đại Đơi dây bị đứt, bị ăn mịn, kết nối bị hư hỏng Do đó, dây dẫn truyền lượng điện hiệu đến đèn Nếu đèn chiếu sáng ô tô người dùng nhấp nháy thường xuyên, dấu hiệu kết nối bị lỗi Trừ có kinh nghiệm làm việc với hệ thống điện, tốt để lại vấn đề điện cho chuyên gia Hình 5.4: Dây điện bị lỗi bị đứt 77 *Công tắc đèn bị hỏng: Công tắc đèn nằm bên xe bảo vệ tốt Tuy nhiên, bạn lái xe nhiều, đặc biệt vào ban đêm bạn phải liên tục thay đổi pha cos, bạn làm mịn cơng tắc đèn *Sử dụng bóng đèn khơng thơng số kỹ thuật: Trên số xe, đặc biệt xe có đèn pha HID bảo vệ mạch trạng thái rắn (điốt Zener ngắt mạch đèn pha) lắp đặt bóng đèn sai dẫn đến hoạt động đèn khơng liên tục khơng có sáng Bóng đèn sai khơng sáng điện áp xe sử dụng nhiều điện thiết kế mạch bảo vệ Hình 5.5: Sử dụng bóng đèn khơng thông số kỹ thuật 5.2 Một số hư hỏng thường gặp cách khắc phục hệ thống nâng hạ cửa *Hư hỏng cầu chì: Chạm mạch (cháy cầu chì liên tục) rút cơng tắc phụ tổng xem hết có khơng, chạm công tắc, rút hết mà bị chạm chạm đường dây, đầu giắc 78 Hình 5.6: Hộp cầu chì * Khắc phục cố dây điện: Tìm sơ đồ mạch điện xe cần sửa, theo dõi dây từ bảng cầu chì đến cơng tắc Sử dụng đồng hồ đo để xác nhận cơng tắc có nguồn 12V, theo dõi từ dây công tắc đến mô tơ cửa Sử dụng đồng hồ đo để xác nhận công tắc có nguồn 12V cắm đầu, tìm cố điện bị gián đoạn gây lỏng giắc ăn mòn, sửa giắc nối khu vực bị ăn mịn *Thay cơng tắc bị hư: Xác định vị trí bảng cơng tắc điều khiển cửa sổ, tháo bảng công tắc điều khiển cửa sổ Rút giắc điện công tắc Sử dụng đồng hồ đo để thăm dò kết nối, kiểm tra công tắc khác *Thay mô tơ nâng hạ kính: Nếu mơ tơ nhận điện áp thích hợp khơng hoạt động đúng, cần phải thay Bắt đầu cách rút giắc điện từ mơ tơ Một bánh bị mịn chí gãy sức nặng cửa kính Nếu mơ tơ hoạt động bình thường cửa sổ khơng phản hồi, cần thay nâng hạ kính 79 Khơng có âm phát khơng có chuyển động bấm nút lên xuống kính *Cửa kính bị kẹt: Có ngun nhân dẫn đến việc cửa kính bị kẹt sau: - Motor hỏng khơng có âm phát khơng có chuyển động bấm nút lên xuống kính - Một bánh bị mịn chí gãy sức nặng cửa kính - Một dây cáp (thay dùng bánh răng) bị đứt bị kẹt trục xoắn *Ngồi cịn số lỗi khác là: - Kính khơng lên hết do: Mơ tơ yếu, cáp lỏng, miếng gioăng giữ kính lỏng, làm lắc kính, kính chèo lên làm kính khơng lên - Kính lúc chạy lúc khơng chạy: Do nóng nên tự ngắt cầu chì nhiệt *Các bước kiểm tra sửa chữa cửa sổ điện gặp cố: - Thay cầu chì - Tháo ốp cửa xe - Kiểm tra dây cáp, dây nối, giắc nối - Kiểm tra miếng đệm cửa xe - Lắp lại thứ kiểm tra - Lắp lại thứ vị trí ban đầu, ngược lại bước tháo Khi lắp vào dùng keo kết dính để giữ lớp cách điện 80 Chương 6: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 6.1 Kết luận Sau thời gian dài nghiên cứu thiết kế mơ hình cuối đề tài “Nghiên cứu thiết kế mơ hình điện thân xe” hồn thành điều kiện thời gian trình độ thân hạn chế, thiếu kiến thức kinh nghiệm thực tế Song hướng dẫn thầy GVHD với nỗ lực thành viên nhóm đạt kết sau đây: *Kết đạt được: - Thiết kế chế tạo mô hình hệ thống chiếu sáng, tín hiệu với đầy đủ cấu, phận chức - Hoàn thành sở lý thuyết giới thiệu hệ thống chiếu sáng, tín hiệu hệ thống nâng hạ kính - Tổng quan khái quát sơ đồ mạch điện xe Innova 2015 - Biết cách sử dụng hoạt động linh kiện điện tử mơ hình - Sử dụng Arduino để nâng cấp hệ thống chiếu sáng dùng điện thoại để điều khiển đèn mơ hình - Cải thiện khả đọc, hiểu sơ đồ mạch điện hệ thống trình thực đề tài - Kỹ làm việc nhóm nâng cao - Biết cách đo kiểm sửa chữa linh kiện hệ thống *Kết chưa đạt được: - Mơ hình thiết kế cồng kềnh, chưa cân đối - Các đường dây điện bố trí chưa đạt tính thẩm mỹ - Hệ thống nâng hạ kính chưa hồn thiện sử dụng motor để mô tả hệ thống 81 - Còn nhiều hệ thống liên quan đến hệ thống tín hiệu nâng hạ kính chưa khai thác giới hạn nội dung đề tài 6.2 Phương hướng phát triển đề tài - Phát triển nâng cấp hệ thống chiếu sáng thông minh: + Tự động bật đèn gầm có sương mù mưa + Đèn xe thay đổi góc chiếu sáng theo hướng đánh lái xe độ cân xe lên dốc + Chế độ tự động bật đèn pha trời tối tắt có xe di chuyển hướng ngược lại - Nâng cấp tích hợp đèn đờ mi đèn xi nhan dùng chung nhân led - Tự động nâng kính lên khóa xe khơng có người xe 82 TÀI LIỆU THAM KHẢO * Các tài liệu tham khảo sách: [1] TS Nguyễn Văn Nhanh, Th.S Nguyễn Văn Bản (2019) Hệ thống điện – điện tử ô tô, ĐH Công Nghệ, TP.HCM [2] PGS.TS Đỗ Văn Dũng (2007) Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động ô tô, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật, TPHCM [3] Th.S Nguyễn Anh Tuấn (2012) Giáo trình hệ thống điện điện tử ô tô, CĐ Lý Tự Trọng, TPHCM [4] Th.S Trần Hồng Ln (2019) Giáo trình hệ thống điện, điện tử ô tô CĐ Giao Thông Vận Tải, TPHCM [5] Chu Đức Hùng (2017) Giáo trình hệ thống điện, điện tử ô tô NXB Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội * Các tài liệu tham khảo qua Internet: [6] Phạm Văn Minh Tổng quan hệ thống chiếu sáng tín hiệu, 7/2022, https://oto-hui.com/threads/tong-quan-ve-he-thong-chieu-sang-tin-hieu.26638/ [7] Phạm Văn Hiếu Hệ thống nâng hạ cửa kính – Cấu tạo, nguyên lý, sơ đồ mạch điện, 7/2022, https://oto-hui.com/threads/he-thong-nang-ha-kinh-cau-tao-nguyen-ly-so-do-machdien.94256/ [8] Lưu Huyền Hậu Tìm hiểu hệ thống chiếu sáng tơ, 7/2022, https://anhsangvacuocsong.vn/tim-hieu-ve-he-thong-chieu-sang-tren-o-to/ 83 Phụ lục: CODE CHƯƠNG TRÌNH Chương trình hệ thống #include SoftwareSerial BT(0,1); int latchPin = 8; int clockPin = 12; int dataPin = 11; int L6A = 2; int L6B = 3; int L6C = 4; int L7A = 5; int L7B = 6; int L7C = 7; char kitu = 'j'; const int HC595_COUNT = 2; byte ledStatus[HC595_COUNT]= {0}; void setup() { BT.begin(9600); Serial.begin(9600); pinMode(L6A, OUTPUT); pinMode(L6B, OUTPUT); pinMode(L6C, OUTPUT); pinMode(L7A, OUTPUT); pinMode(L7B, OUTPUT); pinMode(L7C, OUTPUT); digitalWrite(L6A, HIGH); digitalWrite(L6B, HIGH); digitalWrite(L6C, HIGH); digitalWrite(L7A, HIGH); digitalWrite(L7B, HIGH); digitalWrite(L7C, HIGH); 84 pinMode(latchPin, OUTPUT); pinMode(clockPin, OUTPUT); pinMode(dataPin, OUTPUT); } void fillValueToArray(byte value) { for (int i = 0;i < HC595_COUNT; i += 1) { ledStatus[i] = value; } } void shiftOutHC595(int dataPin, int clockPin, byte ledStatus[]) { digitalWrite(latchPin, LOW); for (int i = 0; i < HC595_COUNT; i++) { shiftOut(dataPin,clockPin,LSBFIRST,ledStatus[i]); } digitalWrite(latchPin, HIGH); } void loop() { if(Serial.available()>0){ kitu = Serial.read(); } ///////////////////////////////// if(kitu=='a'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6A, LOW); } if(kitu=='b'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6A, HIGH); } if(kitu=='c'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6B, LOW); } 85 if(kitu=='d'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6B, HIGH); } if(kitu=='e'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6C, LOW); } if(kitu=='f'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L6C, HIGH); } //////////////////////////////////// if(kitu=='g'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L7A, LOW); } if(kitu=='h'){ Serial.println(kitu); digitalWrite(L7A, HIGH); } if(kitu=='i'){ Serial.println(kitu); fillValueToArray(0); //Bật for (int i = 0; i < HC595_COUNT; i++) { for (byte j=0;j