Hệ thống hỗ trợ chống nhầm bàn đạp chân ga trên ô tô

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHỐNG NHẦM BÀN ĐẠP CHÂN GA TRÊN Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S ĐỖ NHẬT TRƯỜNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Mai Nguyễn Phước Bảo 1711251239 17DOTA3 Nguyễn Văn Nhựt 1711251999 17DOTA4 Trần Lê Phúc Thành 1711250637 17DOTA4 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP HỆ THỐNG HỖ TRỢ CHỐNG NHẦM BÀN ĐẠP CHÂN GA TRÊN Ô TÔ NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S ĐỖ NHẬT TRƯỜNG Sinh viên thực hiện: MSSV: Lớp: Mai Nguyễn Phước Bảo 1711251239 17DOTA3 Nguyễn Văn Nhựt 1711251999 17DOTA4 Trần Lê Phúc Thành 1711250637 17DOTA4 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 LỜI CAM ĐOAN Chúng tơi cam đoan cơng trình nghiên cứu Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2021 i LỜI CẢM ƠN Trước tiên chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành giúp đỡ tận tình thầy Đỗ Nhật Trường, thầy cung cấp tài liệu giúp chúng em tìm phương pháp cách tiếp cận cách nghiên cứu, cách xếp kế hoạch làm việc suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Là sinh viên Trường Đại Học Công Nghệ TP.HCM, em trang bị kiến thức ô tô Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn giúp đỡ quý thầy cô Viện Kỹ Thuật Trường Đại học Công Nghệ TP.HCM trang bị cho sinh viên chúng em kiến thức ô tô, đồng thời tạo điều kiện thời gian thực tế để sinh viên chúng em trực tiếp áp dụng kiến thức vào thực tế, giúp chúng em nâng cao trình độ hiểu biết Bài báo cáo đồ án tốt nghiệp phần kiến thức mà chúng em tích lũy suốt q trình học tập trường tìm hiểu, trải nghiệm thực tế, em mong thầy đóng góp ý kiến để báo cáo đồ án tốt nghiệp nhóm em hồn thiện ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi DANH MỤC CÁC HÌNH .vii DANH MỤC CÁC BẢNG, SƠ ĐỒ ix LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1.2 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRONG NƯỚC VÀ NGỒI NƯỚC 1.2.1 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 1.3 MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI 1.4 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 1.5 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 1.6 KẾT CẤU CỦA ĐỀ TÀI Chương 2: TỔNG QUAN VỀ GIẢI PHÁP 2.1 MÔ TẢ CÁC NGUYÊN NHÂN DẪN ĐẾN ĐẠP NHẦM CHÂN GA 2.1.1 Tâm lý thiếu vững vàng 2.1.2 Tư ngồi lái xe chưa 2.1.3 Quên chưa gạt cần số, chế độ D iii 2.2 CÁC GIẢI PHÁP HIỆN CÓ NHẰM HẠN CHẾ VÀ NGĂN CHẶN VIỆC ĐẠP NHẦM CHÂN GA TRÊN XE Ô TÔ 11 2.2.1 Các giải pháp nhằm nâng cao khả điều khiển người tài xế 11 2.2.2 Các giải pháp công nghệ nhằm hỗ trợ tài xế trường hợp đạp nhầm chân ga 13 2.3 HỆ THỐNG ETCS-I (ĐIỀU KHIỂN BƯỚM GA ĐIỆN TỬ THÔNG MINH) 26 2.3.1 Cấu tạo hoạt động 26 2.3.2 Các chế độ điều khiển 29 Chương 3: PHƯƠNG PHÁP GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI 33 3.1 HỆ THỐNG PHÁT HIỆN BUỒN NGỦ VÀ CHỐNG ĐẠP NHẦM BÀN ĐẠP CHÂN GA 33 3.2 HỆ THỐNG KIỂM TRA GIA TỐC ĐỘT NGỘT NGOÀI Ý MUỐN SỬ DỤNG CẢM BIẾN ĐO KHOẢNG CÁCH 35 3.3 PHƯƠNG PHÁP ĐỂ NGĂN CHẶN SỰ TĂNG TỐC ĐỘT NGỘT XẢY RA TRÊN MỘT CHIẾC XE KHI NGƯỜI LÁI XE VÀO SỐ TRONG LÚC CHUẨN BỊ DI CHUYỂN TRONG TRƯỜNG HỢP DỪNG ĐÈN ĐỎ 38 3.4 CƠ CHẾ CẮT NHIÊN LIỆU KHI NHẤN NHẦM BÀN ĐẠP GA 41 3.5 GIẢI PHÁP CẮT TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN MƠ TƠ BƯỚM GA 42 Chương 4: THIẾT KẾ VÀ THI C NG 44 4.1 THAM SỐ ĐẦU VÀO VÀ THIẾT LẬP MÔ HÌNH LABVIEW 44 4.1.1 Điều kiện ban đầu lưu đồ giải thuật giải pháp chống đạp nhầm chân ga44 4.1.2 Thiết kế mơ hình labview thực nghiệm giá trị hoạt động hệ thống chống đạp nhằm chân ga 48 4.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH VẬT LÝ 54 Chương 5: MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ 55 iv Block Diagram: Hình 4.5 Giao diện Block Diagram hệ thống Block Diagram cửa sổ giúp xây dựng chương trình thơng qua q trình sử dụng khối chức chuyên biệt Chương trình đọc liệu hoạt động hệ thống chống đạp nhằm chân ga nhóm xây dựng chủ yếu dựa khối chức Instrument I/O  Serial Hình 4.6 Khối Giao tiếp truyền thông nối tiếp Labview Arduino thiết lập giá trị Baud rate 9600 Nguyên lý hoạt động chương trình sổ Block Diagram sau: 51 Bước 1: Dữ liệu từ Arduino gửi lên Serial Monitor khối chức VISA Bytes at Serial Port VISA READ Labview tiếp nhận Bước 2: Dữ liệu sau đọc có dạng chuỗi (String) qua khối chức Match Pattern nhằm bóc tách liệu chia thành hai khối liệu góc mở bướm ga giá trị bàn đạp ga Bước 3: Tuy nhiên, để thị biểu đồ Waveform Chart liệu phải định dạng Numbers, liệu cần sử dụng khối Decimal String To Numbers để chuyển từ dạng chuỗi qua dạng số Và cuối hiển thị lên đồ thị Waveform Chart 52 Sơ đồ mạch điện: Hình 4.7 Sơ đồ mạch điện hệ thống chống đạp nhằm chân ga Sơ đồ mạch điện sử dụng biến trở dạng Slider để mô tả chức giá trị tín hiệu mà cảm biến gửi đến vi điều khiển Arduino Cụ thể, cảm biến vị trí bàn đạp chân ga (APS) cảm biến gia tốc đươc thể chức hai biến trở trả arduino tín hiệu analog có độ phân giải 10bit tương đương 1023 giá trị điện áp Nguyên lý làm việc cụ thể sơ đồ mạch điện sau: APS gửi giá trị vị trí bàn đạp chân ga từ chân VPA  chân A0 Arduino; Giá trị gia tốc gửi từ chân A/O  chân A1 Arduino tín hiệu TPS gửi từ chân VTA  chân A2 Arduino 53 Arduino xử lí thơng tin đưa tín hiệu điều khiển từ chân D8 D9  chân IN1 IN2 cầu H: o Nếu giá trị gia tốc > 0.08m/s2 chân D8 xuất mức cao D9 mức thấp  Cánh ga đóng  tức lúc này, xảy đạp nhầm chân ga (với gia tốc lớn) Cánh ga lúc này, khơng thay đổi theo vị trí bàn đạp ga, trạng thái động khơng thay đổi theo hướng công suất tăng; o Nếu giá trị gia tốc < 0.08m/s2 chân D8 xuất mức thấp D9 mức cao  Góc mở bướm ga phụ thuộc vào tín hiệu bàn đạp ga Tức lúc này, hệ thống cho không xảy tượng đạp nhầm chân ga Do đó, cánh ga thay đổi theo tín hiệu bàn đạp ga 4.2 THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH VẬT LÝ Nhóm thiết kế mơ hình theo dạng sa bàn với kích thước tương đối nhỏ gọn, phù hợp với việc di chuyển dễ dàng quan sát trình thay đổi bướm ga có khơng xảy tượng đạp nhầm chân ga Mơ hình thiết kế với phận chính: module bướm ga điện tử, Bộ vi điều khiển – Arduino, bàn đạp ga Bản thiết kế mơ hình hồn thiện: Hình 4.8 Bảng vẽ thiết kế mơ hình 54 Mơ hình thực tế sau hồn thành việc lắp đặt: Hình 4.9 Mơ hình sau hồn thiện Mơ hình sau thi cơng lắp đặt  đảm bảo tương đối hình dáng kích thước so với thiết kế Tuy nhiên, chưa có độ hồn thiện thẩm mỹ cao, ảnh hưởng tình hình dịch bệnh Covid, dẫn đến thiếu hụt vật tư, thiết bị gia công 55 Chương MƠ PHỎNG, PHÂN TÍCH KẾT QUẢ Kết thực nghiệm hoạt động hệ thống với mô hình xây dựng Labview trường hợp:  So sánh tác động vào chân ga ứng xử cánh bướm ga  Xảy tượng đạp nhầm chân ga  Không xảy tượng nhầm chân ga  Xảy tình cục Đạp nhầm không nhầm chân ga Kết cụ thể trường hợp trình bày sau: 5.1 TRƯỜNG HỢP 1: SO SÁNH KHI TÁC ĐỘNG VÀO CHÂN GA VÀ ỨNG XỬ CỦA CÁNH BƯỚM GA Hình 5.1 Đáp ứng cánh bướm ga theo tín hiệu bàn đạp chân ga Trước tiên, nhóm thực khảo sát khả đáp ứng cánh bướm ga so với giá trị từ bàn đạp chân ga Nhóm nhận thấy giá trị góc mở cánh bướm ga - theo giá trị tín hiệu yêu cầu từ bàn đạp chân ga có hình dáng tương đối gần giống nhau, đồ thị hình 5.1 tính đồng tín hiệu ổn định Tuy nhiên thời điểm xuất sai số độ trễ, không vượt 2% Từ đó, cho thấy thuật tốn điều khiển nhóm mơ có hoạt động tương ứng 56 bướm ga thực tế, mặc khác làm sở thực khảo sát chuyên sâu nhằm đánh giá hiệu hệ thống chống đạp nhằm chân ga 5.2 TRƯỜNG HỢP 2: XẢY RA HIỆN TƯỢNG ĐẠP NHẦM CHÂN GA Hình 5.2 Sơ đồ thể trường hợp đạp nhầm chân ga Khi nhóm tiến hành tác động lực đạp ga với gia tốc lớn cụ thể lớn 0.08m/s2 ứng với thời gian thực nhỏ 0.5s đường đồ thị tín hiệu bàn đạp chân ga di chuyển từ giới hạn nhỏ (thời điểm bắt đầu tác động lên chân ga) lên tới hạn lớn (tức lúc điểm mà chân ga dừng lại) trì ổn định theo thời gian Tuy nhiên, đường đồ thị góc mở cánh bướm ga khơng di chuyển bám theo tín hiệu bàn đạp chân ga mà lại di chuyển tiệm cận giới hạn nhỏ nhất, lý thõa mãn điều kiện đạp nhầm chân ga  Thời gian t1 trường hợp 0.482s nhỏ 0.5s từ dẫn đến gia tốc đạp ga lớn 0.08m/s2 cụ thể 0.086m/s2  Phương pháp giải tượng này: cánh ga ổn định trạng thái bình thường  Cơng suất động không tăng đột ngột, hay tốc độ xe khơng tăng 57 5.3 TRƯỜNG HỢP 3: KHƠNG XẢY RA HIỆN TƯỢNG NHẦM CHÂN GA Hình 5.3 Sơ đồ thể trường hợp tăng tốc bình thường Trong trường hợp này, nhóm nhận thấy tác động lên bàn đạp chân ga gia tốc nhỏ 0.08m/s2 tuyến tính đến hết hành trình đường đặc tính góc mở cánh bướm ga tín hiệu bàn đạp ga gần đồng ổn định theo thời gian  Cụ thể cho trường hợp đạp ga khơng phải đạp nhằm thời gian nhóm khảo sát trường hợp 3.2s >1s >0.5s Từ đó, cho gia tốc 0.002m/s2 nhỏ nhiều so với 0.08m/s2 58 5.4 TRƯỜNG HỢP 4: XẢY RA TÌNH HUỐNG CỤC BỘ ĐẠP NHẦM VÀ KHƠNG NHẦM CHÂN GA Hình 5.4 Sơ đồ thể góc mở cánh bướm ga sau kiện đạp nhầm diễn Nhóm thực nghiệm kiểm tra hoạt động góc mở cánh bướm ga sau kết thúc kiện đạp nhằm chân ga Theo sư đồ hình 5.4 ta thấy, sau đạp nhằm chân ga, lúc người lái phải hồi vị bàn đạp ga vị trí ban đầu, góc mở cánh bướm ga hoạt động trở lại bình thường ngược lại 59 Chương KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 6.1 KẾT LUẬN, ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ Qua nội dung trình bày trên, đề tài hồn thành mục tiêu nghiên cứu đưa ra:  Các yếu tố gây lỗi bàn đạp, tìm hiểu nguyên tắc việc áp dụng sai bàn đạp đặc điểm lỗi bàn đạp người lái xe  Nghiên cứu lỗi bàn đạp thực cách sử dụng phương pháp lái xe tự nhiên, mô lái xe khảo sát, từ chọn hướng giải cho đề tài  Xây dựng mơ hình thuật tốn ngăn cản xe tăng tốc ý mốn người lái xe đạp nhầm chân ga trường hợp cụ thể  Xây dựng mơ hình Labview kết hợp với mơ hình vật lý để khảo sát trường hợp cụ thể người lái xe đạp nhầm chân ga Hệ thống sau hoàn thành hoạt động theo thuật tốn điều khiển mà nhóm xây dựng Mơ hình khảo sát LabView, nhóm thiết kế thể giá trị hoạt động hệ thống chống đạp nhằm chân ga xác với tính khả thi cao sai số nhỏ Tuy nhiên, hệ thống chống đạp nhằm chân ga nhóm đáp ứng số trường hợp cụ thể tình giao thơng định, cịn nhiều trường hợp phức tạp khác đòi hỏi hệ thống với điều khiển phức tạp hơn, đa biến số đầu vào 6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI Đề tài sở lý thuyết cho việc xây dựng phương án thiết kế hệ thống nhằm hạn chế rủi ro cho người tham gia giao thông phương tiện di chuyển đường xảy tượng đạp nhầm chân ga người tài xế Từ kết đề 60 tài, tiến hành thực nghiệm lắp đặt đánh giá kết xe trường hợp xe di chuyển đường thực tế Từ xây dựng thêm trường hợp cụ thể hơn, phức tạp di chuyển đường để ngày nâng cao tính an tồn chủ động xe 61 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ThS Nguyễn Thị Ngọc Anh, ThS Võ Thị Bích Ngọc, Kỹ thuật điện tử Đại học Công nghệ Tp.HCM [2] TS Nguyễn Phụ Thượng Lưu, Hệ thống an tồn ổn định tơ Đại học Công nghệ Tp.HCM [3] ThS Phạm Quốc Phương, Vi điều khiển Đại học Công nghệ Tp.HCM [4] PGSTS Đỗ Văn Dũng(2007), Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động Ơ tơ Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh [5] PGSTS Đỗ Văn Dũng (2007), Hệ thống điện - điện tử ô tô đại Đại Học Quốc Gia Thành Phố Hồ Chí Minh [6] Lococo, K H., Staplin, L., Martell, C A., & Sifrit, K J (March 2012) Pedal Application Errors (Report No DOT HS 811 597) Washington, DC: National Highway Traffic Safety Administration [7] http://arduino.vn/bai-viet/42-arduino-uno-r3-la-gi [8] https://oto.edu.vn/tim-hieu-chi-tiet-cam-bien-vi-tri-ban-dap-ga/ 62 PHỤ LỤC CODE ARDUINO int out_ban_dap, out_gia_toc, in_gia_toc, in_ban_dap, in_buom_ga, out_buom_ga ; const int tien = 9; const int lui = 8; void setup() { Serial.begin(9600); attachInterrupt(0, ngat, LOW); pinMode(3, OUTPUT); digitalWrite(3, HIGH); pinMode(13, OUTPUT); digitalWrite(13, HIGH); } void ngat() { Serial.print("a"); Serial.print(out_ban_dap); Serial.print("b"); Serial.print(out_buom_ga); in_ban_dap = analogRead(A0); in_buom_ga = analogRead(A2); out_ban_dap = map(in_ban_dap, 177, 800, 0, 90); out_buom_ga = map(in_buom_ga, 220, 900, 7, 90); if (out_ban_dap >= 10) { digitalWrite(13, LOW); } 63 if (out_ban_dap < 10) { digitalWrite(13, HIGH); loop(); } } void loop() { Serial.print("a"); Serial.print(out_ban_dap); Serial.print("b"); Serial.print(out_buom_ga); in_ban_dap = analogRead(A0); in_gia_toc = analogRead(A1); in_buom_ga = analogRead(A2); out_gia_toc = in_gia_toc; out_ban_dap = map(in_ban_dap, 175, 800, 0, 90); out_buom_ga = map(in_buom_ga, 219, 900, 7, 90); if (out_gia_toc >= 0.08) { digitalWrite(3, LOW); } if (out_gia_toc < 0.08) { digitalWrite(3, HIGH); } if (out_ban_dap > out_buom_ga) { analogWrite(tien, 1); analogWrite(lui, 0); 64 } else { analogWrite(tien, 0); analogWrite(lui, 1); } } 65