(Đồ án) khảo sát và mô hình hóa hệ thống điều khiển cho mô hình dạy lái xe

GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH MÔ PHỎNG LÁI XE

Tổng quan mô hình mô phỏng

Trong những năm gần đây, công nghệ thông tin đã có những bước phát triển vượt bậc về cả phần cứng lẫn phần mềm Ứng dụng của công nghệ thông tin ngày càng phong phú và thiết thực, ảnh hưởng đến nhiều lĩnh vực từ khoa học cơ bản, kinh tế kỹ thuật đến giải trí và du lịch Không có lĩnh vực nào không được hưởng lợi từ sự tiến bộ của công nghệ thông tin, giúp thúc đẩy sự phát triển hiệu quả và bền vững.

Sinh viên Nguyễn Hữu Hải Âu, dưới sự hướng dẫn của Ths Phạm Minh Mận, đã thực hiện nghiên cứu khoa học trên hệ thống thực, giúp tiết kiệm đáng kể thời gian, tiền bạc và công sức.

Mô phỏng (Simulation) là một công cụ quan trọng trong nhiều lĩnh vực như kinh tế, kỹ thuật và y học, với định nghĩa từ từ điển OXFORD là hành động giả cách hoặc bắt chước các điều kiện của một tình huống thông qua mô hình Về mặt kỹ thuật, mô phỏng sử dụng các mô hình để tạo ra kết quả mà không thử nghiệm hệ thống thực tế Nếu mô hình chứa yếu tố ngẫu nhiên, chúng ta gọi đó là mô phỏng ngẫu nhiên Mô phỏng có thể được xem xét từ hai góc độ: nghệ thuật và kỹ thuật, và trong nhiều trường hợp, ranh giới giữa chúng rất khó phân định Hiện nay, công nghệ mô phỏng được ứng dụng rộng rãi trong các lĩnh vực như mô phỏng hiện tượng vật lý, hóa học, và đặc biệt là trong mô phỏng số và công nghệ ảo, như mô phỏng lái xe ô tô, máy bay và tàu ngầm, phục vụ cho mục đích huấn luyện, sản xuất và giải trí.

Tổng quan về mô hình lái xe trong nước

Theo Thông tư 38/2019/TT-BGTVT, từ ngày 1/1/2021, tất cả các trung tâm sát hạch lái xe phải áp dụng phần mềm mô phỏng tình huống giao thông trong đào tạo lái xe ô tô Thiết bị mô phỏng này bao gồm hệ thống máy tính được cài đặt phần mềm mô phỏng và ca bin học lái xe ô tô.

Hình 1 1: Trải nghiệm lái ô tô trong 'cabin ảo' tại Hà Nội

Việc học lái xe bằng thiết bị mô phỏng, hay còn gọi là "cabin tập lái xe 3D", rất dễ dàng vì đã được cơ quan chức năng kiểm tra và thử nghiệm trước khi đưa vào đào tạo Thiết bị này tương tự như buồng lái của xe thực tế, với sự khác biệt chủ yếu là việc quan sát qua gương thực tế so với việc nhìn qua màn hình điện tử mô phỏng các tình huống giao thông.

Giúp người lái xe hiểu rõ các yếu tố cơ bản về địa hình và tình huống giao thông khi điều khiển ô tô Cung cấp trải nghiệm thực tế, giúp người học phát triển cảm quan và kỹ năng lái xe tốt nhất trước khi vận hành phương tiện trong thực tế.

Các phần mềm lái xe ô tô ảo cho người học bằng lái

Hiện nay, việc học lái xe ô tô đã trở nên phổ biến hơn rất nhiều so với trước đây

Một số người vẫn muốn học lái xe nhưng chưa đủ điều kiện thực hành, vì vậy các nhà sản xuất công nghệ đã phát triển phần mềm lái xe ô tô ảo Đây là cơ hội tuyệt vời để bạn trải nghiệm và rèn luyện kỹ năng lái xe trong môi trường an toàn.

1.3.1 Phần mềm 3D học lái xe Asphalt

Phần mềm lái xe ô tô ảo 3D Asphalt giúp nâng cao kỹ năng lái xe của bạn một cách nhanh chóng Giao diện hấp dẫn và dễ sử dụng giúp bạn làm quen nhanh chóng Trải nghiệm các tính năng thú vị với thiết kế 3D chân thực, mang lại cảm giác như đang điều khiển ô tô thật.

Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hữu Hải Âu Người hướng dẫn: Ths Phạm Minh Mận

Hình 1 2: Thiết kế đồ họa 3D Asphalt

Các chức năng vận hành của xe được bố trí tương tự như xe ô tô thông thường, giúp người dùng dễ dàng làm quen Mỗi bài tập được thiết kế từ mức độ dễ đến khó, đảm bảo phù hợp với nhu cầu luyện tập Với nhiều tính năng hiện đại, các bài tập bao gồm các tình huống thực tế như: tốc độ, vượt dốc, di chuyển trên đường hẹp, quay đầu và đậu xe.

Tầm quan sát trong vị trí ghế lái được tính toán sát với không gian khoang lái ô tô thật

Bạn sẽ tăng khả năng quan sát vật khi điều khiển phương tiện tham gia giao thông

Phần mềm lái xe ô tô 3D Asphalt có dung lượng nhẹ, giúp bạn khởi động một cách dễ dàng mà không lo bị giật lag Bạn cũng không cần lo ngại về virus khi tải về máy Sau khi hoàn thành việc học lái xe, chỉ cần đăng nhập và làm theo hướng dẫn, bạn sẽ nhanh chóng tham gia vào ứng dụng chỉ sau khoảng 1 phút.

1.3.2 Phần mềm lái xe 3D Đây cũng là phần mềm lái xe ô tô ảo B2 có độ HOT tại nước ta hiện nay Ứng dụng này mô phỏng chân thân các chi tiết trong xe như thật Khi điều khiển người học sẽ cảm nhận được chân thực các bài tập Thế giới được lập trình với những bài thi sát với bài học sa hình Điều này sẽ giúp học viên xử lý được tình huống nhanh nhất h

Hình 1 3: Phần mềm lái xe ô tô ảo 3D

Phần mềm lái xe 3D bao gồm 10 bài thi sa hình, giúp người dùng dễ dàng hơn trong việc thi lấy bằng lái xe ô tô Ngoài ra, phần mềm còn hỗ trợ chấm điểm cho các bài tập lái trên đường trường, giúp người lái tự tin và không bỡ ngỡ khi ra đường thực tế.

Ứng dụng học lái xe 3D không chỉ cung cấp tính năng hiện đại mà còn mô phỏng các tình huống khẩn cấp, như lùi xe vào chỗ đậu nhỏ và lựa chọn hướng đi đúng Điều này giúp học viên giữ vững tâm lý và nâng cao khả năng xử lý an toàn trong các tình huống khó khăn.

1.3.3 Ứng dụng công nghệ VR học lái xe ô tô

Một ứng dụng hiện đại và không thể bỏ qua tại Việt Nam là VR, với các sản phẩm hỗ trợ thông minh Người dùng có thể trực tiếp điều khiển xe ô tô thông qua chip thi thử được tích hợp trong sa bàn.

Hình 1 4: Ứng dụng công nghệ VR học lái xe ô tô Ứng dụng VR là giải pháp giúp nâng cao tay lái khi không có thời gian thực hành thật

Việc áp dụng công nghệ thực tế ảo trong các đơn vị sát hạch mang lại lợi ích lớn về chi phí, giúp tiết kiệm đáng kể so với phương pháp truyền thống, đặc biệt là trong việc giảm thiểu chi phí xăng dầu.

Quá trình học tập kéo dài đòi hỏi một lượng nhiên liệu lớn cho các phương tiện, không chỉ là một sự kết thúc nhanh chóng.

Cách khắc phục tình trạng này là sử dụng công nghệ học lái ô tô ảo 3D Bạn chỉ cần ngồi trước màn hình và học cách thao tác

Việc áp dụng công nghệ thực tế ảo trong đào tạo giúp các tổ chức tiết kiệm chi phí học tập đáng kể Thay vì học lái xe ô tô thực tế tại trường, phương pháp truyền thống tiêu tốn nhiều nhiên liệu cho các xe hoạt động Hơn nữa, quá trình học kéo dài, dẫn đến việc tiêu thụ nhiên liệu lớn hơn.

Việc thực hành lái xe ô tô có thể dẫn đến các sự cố gây thiệt hại về vật chất và làm hư hỏng xe cộ, từ đó phát sinh thêm chi phí sửa chữa Tuy nhiên, học lái ô tô thông qua công nghệ thực tế ảo giúp bạn tiết kiệm chi phí, chỉ cần ngồi trước màn hình và học cách thao tác mà không lo về hư hỏng xe.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ, ĐỘNG HỌC MÔ HÌNH LÁI XE

Tính toán thiết kế mô hình lái xe

Việc thiết kế mô hình lái xe yêu cầu tính toán công suất động cơ phù hợp với tải trọng và thiết kế các cơ cấu đảm bảo độ bền, an toàn và tin cậy trong vận hành Quá trình này không chỉ giảm chi phí và thời gian chế tạo mà còn rất quan trọng cho các cơ cấu chịu tải trọng lớn Đối với các cơ cấu nhẹ hoặc không chịu tải trọng, các tiêu chí như giá thành, thẩm mỹ và gọn nhẹ trở nên quan trọng hơn so với độ bền và độ cứng vững.

Mô hình được xây dựng trong đề tài bao gồm các phần chính như phần đế, phần thân ghế, khớp cầu đóng vai trò là trục quay, động cơ, cơ cấu phát động và cơ cấu thanh truyền.

Qua nghiên cứu các kết cấu và mô hình ghế học lái xe cũng như các mô hình mô phỏng lái xe trên thế giới, bài viết sẽ xây dựng mô hình lái xe bán tự nhiên dựa trên những tìm hiểu đó và điều kiện thực tế của Việt Nam Mô hình này sẽ có hình dạng và kích thước cơ bản được thiết kế hợp lý để phục vụ nhu cầu học lái xe hiệu quả.

Hình 2 1: Mô hình sau khi thiết kế và gia công h

Tính toán động học mô hình lái xe

2.2.1 Cấu hình mô hình mô phỏng

Một chiếc xe ô tô có thể được mô hình hóa như một hệ thống có 6 bậc tự do trong không gian 3 chiều, bao gồm 3 phương chuyển động tịnh tiến (dọc, ngang, lên xuống) và 3 phương chuyển động quay (yaw, roll, pitch) Để đơn giản hóa tính toán và giảm độ phức tạp trong quá trình thiết kế, một số giả thiết sẽ được áp dụng.

 Xe ô tô chỉ chạy trên đường bằng phẳng nằm ngang

Hình 2 2: Các hướng chuyển động của xe ô tô

Mô hình lái xe bán tự nhiên được nghiên cứu trong đồ án này là mô hình mô phỏng hai bậc tự do của xe di chuyển trên đường tự nhiên.

Pitch là bậc tự do khiến xe quay quanh trục Y, thường xảy ra khi xe di chuyển lên dốc hoặc xuống dốc Chuyển động này được tạo ra bởi lực quán tính hoặc các ngoại lực khác tác động lên xe, dẫn đến sự quay quanh trục Y.

Bậc tự do Roll là yếu tố quan trọng trong việc mô phỏng lực tác động khiến xe quay quanh trục X Chuyển động này xảy ra khi xe di chuyển trên các bề mặt gồ ghề, mấp mô, hoặc khi thực hiện các thao tác rẽ trái, rẽ phải Ngoài ra, xe cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các ngoại lực, dẫn đến sự quay quanh trục X.

Hình 2 3: Các chuyển động làm xe quay quanh các trục h

XÂY DỰNG BỘ ĐIỀU KHIỂN

Tổng quan về arduino

Arduino là một dự án nổi bật của sinh viên tại Interaction Design Institute Ivrea, nhanh chóng trở thành nền tảng mã nguồn mở được ưa chuộng toàn cầu Sự đơn giản trong việc sử dụng Arduino đã hỗ trợ hiệu quả cho những người đam mê điện tử, sinh viên và chuyên gia trong việc hoàn thành các dự án và đề tài một cách nhanh chóng và tiết kiệm chi phí.

Với phần cứng bo mạch Arduino được gia công và chuẩn hóa sẵn, quá trình sử dụng trở nên dễ dàng và tiết kiệm thời gian, không cần phải tốn công làm mạch.

Dưới đây là một số hình ảnh về phần cứng đã được Arduino sản xuất và phát triển:

Hình 3 1: Một số hình ảnh board mạch chủ

Hình 3 2: Một số hình ảnh shield arduino h

Hình 3 3: Một số hình ảnh cảm biến arduino

3.1.2 Phần mềm Arduino IDE Được phát triển trên nền tản IDE nên việc viết một chương trình (code) giờ đây thật đơn giản Với Arduino IDE gần như bạn không cần phải code nhiều mà đã được các nhà sản xuất, doanh nghiệp, cộng đồng, cá nhân hỗ trợ mã chương trình (code), thư viện

Việc duy nhất mà bạn phải làm là lựa chọn những đoạn code phù hợp để đưa vào thực thi h

3.1.3 Ứng dụng của Arduino trong thời đại 4.0

Nếu bạn là một người yêu thích điện tử hay là một sinh viên, học sinh chẳng hạn

Nếu bạn có những ý tưởng sáng tạo như làm một chú Robot nhện, xe điều khiển từ xa hay ngôi nhà thông minh nhưng chưa biết bắt đầu từ đâu, Arduino là giải pháp lý tưởng cho bạn Với Arduino IDE, bạn không cần phải là một lập trình viên chuyên nghiệp để hiện thực hóa những dự án này, mang đến cho bạn sự dễ dàng và tiện lợi trong việc sáng tạo.

Hình 3 5: Các ứng dụng thực tế

3.1.4 Arduino mang lại gì cho nền giáo dục?

Với sự phát triển nhanh chóng của mã nguồn mở Arduino IDE, việc học điện tử và lập trình trở nên dễ dàng hơn bao giờ hết Hiện nay, Arduino đã được tích hợp vào chương trình giảng dạy tại các trường THCS, THPT, Cao Đẳng và Đại Học, giúp sinh viên thực hiện các đề tài và tham gia hoạt động ngoại khóa Điều này không chỉ thúc đẩy niềm đam mê học hỏi mà còn giúp sinh viên tiếp cận công nghệ một cách nhanh chóng và hiệu quả.

Hình 3 6: Các hình ảnh hoạt động ngoại khóa ở các trường

3.1.5 Arduino Leonardo và ứng dụng để làm mô hình cabin tập lái

Arduino Leonardo không chỉ hoạt động như một bo mạch Arduino thông thường mà còn hỗ trợ chức năng USB host, cho phép giả lập các thiết bị như chuột, bàn phím và tay cầm game thông qua chuẩn USB-HID.

Arduino Leonardo không chỉ đáp ứng nhu cầu người dùng mà còn mang đến sự đổi mới so với Arduino Uno, với bootloader nặng 4kb Điều này khiến Arduino Leonardo trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc phát triển mô hình cabin tập lái xe ô tô.

Bảng 3 1: Thông số kĩ thuật

Vi điều khiển ATmega32u4 Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào (Khuyến nghị) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V

Các kênh đầu vào tương tự 12

Dòng điện DC trên mỗi chân I / O 40 mA

Dòng điện một chiều cho chân 3,3V 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega32u4) trong đó 4 KB được bộ nạp khởi động sử dụng

Tốc độ đồng hồ 16 MHz

Arduino Leonardo có thể được cấp nguồn qua kết nối micro USB hoặc nguồn điện bên ngoài, với việc tự động chọn nguồn cấp Nguồn bên ngoài, không phải USB, có thể đến từ bộ chuyển đổi AC-sang-DC hoặc pin Để kết nối bộ chuyển đổi, chỉ cần cắm phích cắm dương trung tâm 2,1mm vào giắc cắm nguồn trên bo mạch Dây dẫn từ pin có thể được lắp vào chân Gnd và Vin của đầu nối.

POWER Các chân như sau

Số VIN trên bảng Arduino cho phép cấp điện áp đầu vào từ nguồn điện bên ngoài, khác với 5 volt từ kết nối USB Bạn có thể cung cấp điện áp trực tiếp qua chân VIN hoặc truy cập nó khi sử dụng giắc cắm nguồn.

Nguồn điện 5V điều chỉnh cung cấp năng lượng cho bộ vi điều khiển và các thành phần khác trên bo mạch Nguồn này có thể được lấy từ VIN thông qua bộ điều chỉnh trên bo mạch hoặc từ USB và các nguồn 5V khác.

3V3 Nguồn cung cấp 3,3 volt được tạo ra bởi bộ điều chỉnh trên bo mạch Dòng điện tối đa là 50 mA

GND Các chân nối đất h

Mỗi chân trong số 20 chân I/O kỹ thuật số trên Leonardo có thể được cấu hình làm đầu vào hoặc đầu ra thông qua các hàm pinMode(), digitalWrite() và digitalRead() Chúng hoạt động ở mức điện áp 5 volt và có khả năng cung cấp hoặc nhận tối đa 40 mA Mỗi chân được trang bị điện trở kéo lên bên trong (mặc định là ngắt kết nối) với giá trị từ 20-50 kOhms Bên cạnh đó, một số chân còn có chức năng chuyên biệt.

Nối tiếp: 0 (RX) và 1 (TX) Được sử dụng để nhận (RX) và truyền (TX) dữ liệu nối tiếp

TTL bằng khả năng nối tiếp phần cứng ATmega32U4 Lưu ý rằng trên

Leonardo, lớp Serial đề cập đến giao tiếp USB (CDC); đối với nối tiếp TTL trên chân 0 và 1, hãy sử dụng lớp Serial1

TWI: 2 (SDA) và 3 (SCL) Hỗ trợ giao tiếp TWI bằng thư viện Wire

Ngắt ngoài bao gồm các chân 3 (ngắt 0), 2 (ngắt 1), 0 (ngắt 2), 1 (ngắt 3) và 7 (ngắt 4), có khả năng được cấu hình để kích hoạt ngắt dựa trên giá trị thấp, cạnh tăng hoặc giảm, hoặc sự thay đổi giá trị Để tìm hiểu thêm, hãy tham khảo hàm AttachInterrupt().

PWM: 3, 5, 6, 9, 10, 11 và 13 Cung cấp đầu ra PWM 8 bit với hàm analogWrite ()

SPI: trên tiêu đề ICSP Các chân này hỗ trợ giao tiếp SPI bằng cách sử dụng thư viện

Khi sử dụng SPI trên board Uno, các chân SPI không được kết nối với bất kỳ chân I/O kỹ thuật số nào và chỉ khả dụng trên đầu nối ICSP Điều này có nghĩa là nếu bạn có một tấm chắn sử dụng SPI mà không có đầu nối ICSP 6 chân kết nối với đầu cắm ICSP 6 chân của Leonardo, tấm chắn sẽ không hoạt động Board cũng có một đèn LED tích hợp kết nối với chân số 13; đèn LED sẽ sáng khi chân có giá trị cao và tắt khi chân có giá trị thấp Ngoài ra, các đầu vào tương tự A0-A5 và A6-A11 nằm trên các chân kỹ thuật số 4, 6, 8, 9, 10.

Leonardo có 12 đầu vào tương tự, được đánh dấu từ A0 đến A11, tất cả đều có khả năng hoạt động như các đầu vào/đầu ra kỹ thuật số Các chân A0 đến A5 được sắp xếp ở vị trí tương tự như trên.

Các đầu vào A6-A11 của Uno được kết nối với các chân i/o kỹ thuật số 4, 6, 8, 9, 10 và 12, cung cấp độ phân giải 10 bit với 1024 giá trị khác nhau Mặc định, các đầu vào này đo từ mặt đất đến 5 vôn, nhưng có thể điều chỉnh dải trên bằng cách sử dụng chân AREF và hàm analogReference().

Công tắc hành trình ( Limit switch )

Công tắc hành trình, hay còn gọi là công tắc giới hạn, là thiết bị chuyển đổi chuyển động cơ thành tín hiệu điện Tín hiệu từ công tắc hành trình đóng vai trò quan trọng trong quá trình điều khiển và tự động hóa.

Công tắc hành trình là thiết bị dùng để giới hạn hành trình của các bộ phận chuyển động, có cấu tạo tương tự như các loại công tắc điện thông thường nhưng được thiết kế với cần tác động để dễ dàng kích hoạt Loại công tắc này không duy trì trạng thái, tức là khi không còn tác động, nó sẽ trở về vị trí ban đầu Công tắc hành trình thường được lắp đặt trên đường hoạt động của cơ cấu, nhằm đảm bảo khi cơ cấu di chuyển đến một vị trí nhất định sẽ kích hoạt công tắc.

Hành trình có thể diễn ra theo hai hướng: tịnh tiến hoặc quay Khi công tắc hành trình được kích hoạt, nó sẽ đóng hoặc ngắt một tiếp điểm, từ đó có khả năng ngắt hoặc khởi động một thiết bị khác.

Người ta có thể dùng công tắc hành trình vào các mục đích như:

Giới hạn hành trình là cơ chế quan trọng trong các thiết bị cơ cấu, khi cơ cấu di chuyển đến vị trí giới hạn, nó sẽ tác động vào công tắc và ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu Điều này đảm bảo rằng cơ cấu không thể vượt qua vị trí giới hạn, giúp bảo vệ thiết bị khỏi hư hỏng và đảm bảo an toàn trong quá trình hoạt động.

Hành trình tự động kết hợp với relay, PLC và VDK giúp điều khiển các cơ cấu hoạt động hiệu quả Khi cơ cấu đạt đến vị trí định trước, nó sẽ kích hoạt các cơ cấu khác hoặc chính cơ cấu đó, đảm bảo quy trình hoạt động trơn tru và chính xác.

Hiện nay có rất nhiều loại công tắc hành trình, để lựa chọn 1 loại công tắc hành trình ta cần biết:

Hình dạng, vật liệu, hướng tác động của cơ cấu tác động vào công tắc

Môi trường hoạt động của công tắc (có bụi hay không bụi, môi trường dầu hay nước )

Lực tác động vào công tắc hành trình [7]

Hình 3 8: Công tắc hành trình.

Mạch điều khiển động cơ

Mạch Driver động cơ là bộ khuếch đại dòng điện, đóng vai trò cầu nối giữa bộ điều khiển và động cơ trong hệ thống truyền động Được cấu thành từ các thành phần rời rạc tích hợp trong vi mạch, mạch này nhận tín hiệu dòng điện thấp từ IC điều khiển Chức năng chính của mạch là chuyển đổi tín hiệu dòng điện thấp thành tín hiệu dòng điện cao, sau đó truyền đến các loại động cơ như động cơ DC không chổi than, động cơ DC có chổi than, động cơ bước và các loại động cơ DC khác.

 Cung cấp điện áp cao

 Cung cấp ổ đĩa hiện tại cao

 Bao gồm các chương trình bảo vệ để ngăn ngừa sự cố động cơ do bất kỳ lỗi nào

3.3.3 IC điều khiển động cơ

Trong giao tiếp giữa động cơ và bộ điều khiển, yêu cầu chính là điện áp thấp và dòng điện nhỏ từ bộ điều khiển, trong khi động cơ lại cần điện áp và dòng điện cao để hoạt động Điều này dẫn đến việc đầu ra của bộ điều khiển không đủ để điều khiển động cơ trực tiếp Do đó, cần sử dụng mạch điều khiển động cơ hoặc IC điều khiển động cơ để giải quyết vấn đề này.

3.3.4 Mạch điều khiển động cơ DC BTS7960 cầu H

Mạch cầu H là một loại mạch điều khiển động cơ phổ biến trong các ứng dụng robot, cho phép động cơ DC hoạt động theo cả hai hướng tiến và lùi Tên gọi "cầu H" xuất phát từ hình dạng sơ đồ của mạch này, thể hiện vai trò quan trọng của nó trong việc điều khiển động cơ.

Mạch cầu H BTS7960 43A được thiết kế để giao tiếp dễ dàng với vi điều khiển nhờ vào driver tích hợp sẵn trong IC Mạch này cung cấp đầy đủ các tính năng bảo vệ như cảm biến dòng (kết hợp với điện trở đo dòng), tạo thời gian chết, chống quá nhiệt, quá áp, quá dòng, sụt áp và ngắn mạch, giúp đảm bảo an toàn và hiệu suất cho các ứng dụng điều khiển động cơ.

Hình 3 9: Mạch điều khiển động cơ BTS7960

Bộ chiết áp

3.4.1 Bộ chiết áp là gì?

Chiết áp, hay còn gọi là potentiometer, là một loại điện trở có ít nhất một tiếp điểm di động, cho phép điều chỉnh điện áp Tiếp điểm di động này chia điện trở thành các phần có giá trị bù nhau, tạo thành một "bộ chia điện áp" có khả năng điều chỉnh linh hoạt Khi áp dụng điện áp lên chiết áp, người dùng có thể thay đổi giá trị điện áp đầu ra một cách dễ dàng.

Điện áp tại tiếp điểm của tín hiệu V được xác định bằng cách chia tỷ lệ điện áp theo các giá trị điện trở, từ đó hình thành tên gọi "chiết áp".

Chiết áp là thiết bị quan trọng trong việc điều khiển mức tín hiệu trong các thiết bị điện và điện tử Mặc dù công suất tiêu tán trên chiết áp thường nhỏ, nhưng trong một số trường hợp, nó có thể đạt tới hàng watt hoặc thậm chí hàng trăm watt.

Nếu một đầu ra của thân điện trở không được sử dụng và chỉ còn lại một đầu ra cần gạt, nó sẽ hoạt động như một điện trở thay đổi hoặc biến trở.

3.4.2 Phân loại bộ chiết áp

3.4.2.1 Theo vật liệu Điện trở của chiết áp được chế tạo theo hai nhóm vật liệu chính:

 Màng than graphit hoặc tương đương, là các chiết áp phổ biến trong điện tử tiêu dùng h

 Dây điện trở cao quấn lên trụ lõi, có độ chính xác, ổn định cao, dùng trong kỹ thuật điện tử đo đạc phân tích

3.4.2.2 Theo hình dạng điện trở a Phân loại theo hình dạng gắn với công dụng thì có các dạng chính:

 Chiết áp xoay có tấm điện trở hình vòng cung và tiếp điểm di động lắp trên cần xoay Hầu hết chiết áp xoay là màng than

Chiết áp thanh trượt sử dụng tấm điện trở hình dạng dải thẳng với tiếp điểm di động gắn trên cần trượt Trong khi các thiết bị dân dụng thường áp dụng trở màng than, thiết bị kỹ thuật lại sử dụng trở dây quấn.

Helipot là một dạng chiết áp đặc biệt, được thiết kế dưới hình thức dây quấn quanh một trụ Trụ này được cuốn thành nhiều vòng dạng lò xo, thường là 10 vòng, giúp tạo ra độ chính xác cao trong việc đo lường.

10 vòng xoay b Theo công dụng trong thiết bị

Chiết áp lắp trên bảng điều khiển, bao gồm chiết áp tinh chỉnh trimpot hoặc trimmer có kích thước nhỏ, thường được lắp vào mạch in và không cần điều chỉnh thường xuyên Các trimpot có thể là màng than tiếp điểm xoay, tuy nhiên, trong các thiết bị kỹ thuật, loại dây quấn với độ ổn định và chính xác cao thường được sử dụng.

Một số loại chiết áp thường gặp:

Hình 3 10: Chiết áp màng than xoay phổ biến h

Hình 3 12: Chiết áp tinh chỉnh trimmer hoặc trimpot, lắp vào mạch in khi không điều chỉnh thường xuyên

3.4.3 Ứng dụng bộ chiết áp

Chiết áp là thiết bị thường được sử dụng để điều khiển âm lượng trên các thiết bị âm thanh Khi thanh trượt được vận hành bởi một cơ chế xác định, chiết áp có thể hoạt động như một đầu dò vị trí, ví dụ như trong joystick Tuy nhiên, chiết áp ít khi được sử dụng để điều khiển trực tiếp công suất lớn hơn một watt, vì công suất tiêu tán trong chiết áp sẽ tương đương với công suất trong tải điều khiển.

Encoder

Encoder, hay bộ mã hóa, là thiết bị cảm biến chuyển động cơ học, tạo ra tín hiệu kỹ thuật số tương ứng với chuyển động Trước khi đi vào nội dung chính, hãy cùng tìm hiểu một số thông tin cơ bản về loại thiết bị này.

Bộ mã hóa Encoder là một thiết bị cơ điện quan trọng, có chức năng chuyển đổi chuyển động thành tín hiệu số hoặc xung, đóng vai trò then chốt trong cấu trúc của máy CNC.

Encoder là một thành phần thiết yếu trong động cơ, giúp đo lường và hiển thị các thông số liên quan đến tốc độ và vị trí của động cơ Nó hoạt động bằng cách tạo ra các xung vuông với tần số thay đổi, tương ứng với tốc độ quay của động cơ.

Trong ngành gia công cơ khí chính xác, máy CNC là thiết bị tự động hóa quy trình gia công Để điều khiển và xác định các góc quay của dao hoặc bàn gá, máy tính hiển thị các đường thẳng hoặc góc độ cụ thể Bên trong cánh tay robot của máy CNC, các Encoder được bố trí để thực hiện nhiệm vụ này.

Có hai loại bộ mã hóa chính: bộ mã hóa tuyến tính và bộ mã hóa quay Bộ mã hóa tuyến tính được thiết kế để theo dõi chuyển động dọc theo một đường dẫn, trong khi bộ mã hóa quay chuyên dụng cho việc đo lường chuyển động quay.

Các bạn có thể quan sát hình ảnh mô tả bên dưới để phần nào hiểu thêm về cấu tạo của encoder nhé Cụ thể thì chúng bao gồm:

 1 đĩa quay có khoét lỗ gắn vào trục động cơ

 1 đèn Led dùng làm nguồn phát sáng

 1 mắt thu quang điện được sắp xếp thẳng hàng

 Bảng mạch điện giúp khuếch đại tín hiệu

Hình 3 13: Cấu tạo của encoder

3.5.3 Nguyên lí làm việc của encoder

Khi Encoder hoạt động, bộ chuyển đổi sẽ xử lý chuyển động và chuyển đổi thành tín hiệu điện Các tín hiệu này được truyền tới thiết bị điều khiển PLC để xử lý và biểu thị các giá trị cần đo bằng chương trình riêng Ngoài ra, việc ghi nhận ánh sáng chiếu qua hoặc không chiếu qua cũng được thực hiện, cho phép xác định xem đèn LED có chiếu qua lỗ hay không Hơn nữa, số xung đếm được cũng được ghi lại.

Trên đĩa có một lỗ duy nhất, mỗi khi con mắt nhận tín hiệu từ đèn LED, điều đó có nghĩa là đĩa đã quay một vòng Đây chính là nguyên lý hoạt động của hệ thống.

Encoder cơ bản, còn đối với nhiều chủng loại Encoder khác thì khi đĩa quay có nhiều lỗ hơn khi đó tín hiệu thu nhận sẽ khác hơn

Gồm 2 loại chính: Encoder tuyệt đối và Encoder tương đối

Encoder tuyệt đối (absolute encoder) cung cấp tín hiệu chính xác về vị trí của Encoder mà người sử dụng không cần xử lý thêm Điều này giúp người dùng dễ dàng xác định vị trí mà không gặp khó khăn trong việc giải mã tín hiệu.

Hình 3 14: Nguyên lí và kết cấu encoder

Encoder kiểu tuyệt đối bao gồm ba thành phần chính: bộ phát ánh sáng LED, đĩa mã hóa với dải băng mang tín hiệu, và bộ thu ánh sáng nhạy (photosensor) Đĩa mã hóa được làm từ vật liệu trong suốt, với mặt đĩa được chia thành các góc đều và các đường tròn đồng tâm, giúp tối ưu hóa quá trình mã hóa tín hiệu.

Các đường tròn đồng tâm và bán kính giới hạn các góc hình thành các phân tố diện tích

Tập hợp các phân tố diện tích cùng giới hạn bởi 2 vòng tròn đồng tâm gọi là dải băng h

Số dải băng phụ thuộc vào công nghệ sản xuất và loại sản phẩm, mỗi dải băng đi kèm với một đèn LED và một bộ thu Một trong những ưu điểm nổi bật là khả năng duy trì giá trị tuyệt đối ngay cả khi Encoder mất nguồn.

Nhược điểm: giá thành cao vì chế tạo phức tạp, đọc tín hiệu khó

Các Encoder tương đối có cấu trúc tương tự nhau, điểm khác biệt chính nằm ở đĩa mã hóa Đĩa mã hóa của encoder tương đối bao gồm một dải băng tạo xung, được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau Dải băng này có thể được làm từ chất liệu trong suốt, cho phép ánh sáng chiếu qua.

Hình 3 15: Đĩa mã hóa encoder

Encoder tương đối (encoder tăng dần) phát ra tín hiệu theo chu kỳ, với đĩa mã hóa chứa một dải băng tạo xung Dải băng này thường được chia thành nhiều lỗ bằng nhau và cách đều nhau, giúp xác định vị trí và chuyển động chính xác.

Chất liệu có thể là trong suốt để giúp ánh sáng chiếu qua

Encoder thường có 1, 2 hoặc tối đa 3 vòng lỗ, kèm theo một lỗ định vị Ưu điểm của nó bao gồm giá thành rẻ, quy trình chế tạo đơn giản và khả năng xử lý tín hiệu trả về dễ dàng.

Nhược điểm: dễ bị sai lệch về xung khi trả về Sẽ tích lũy sai số khi hoạt động lâu dài

3.5.5 Cách thức xác định chiều quay của encoder

Encoder thường có 3 kênh (3 ngõ ra) bao gồm kênh A, kênh B và kênh I (Index)

Trong hình 2, chú ý đến lỗ nhỏ bên trong đĩa quay và cặp phát-thu dành riêng cho lỗ này, được gọi là kênh I của encoder Mỗi khi motor quay một vòng, lỗ nhỏ sẽ xuất hiện tại vị trí cặp phát-thu, cho phép hồng ngoại từ nguồn phát xuyên qua lỗ và đến cảm biến quang, tạo ra tín hiệu trên cảm biến.

Đĩa quay của encoder được chia thành nhiều rãnh nhỏ, mỗi rãnh tương ứng với một cặp thu-phát, tạo thành kênh A Kênh A hoạt động tương tự như kênh I, nhưng trong mỗi vòng quay của motor, có N “xung” xuất hiện trên kênh A, với N là số rãnh trên đĩa, được gọi là độ phân giải (resolution) của encoder Mỗi loại encoder có độ phân giải khác nhau, từ vài rãnh cho đến hàng nghìn rãnh Việc hiểu rõ độ phân giải của encoder là rất quan trọng để điều khiển động cơ, vì nó ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác và phương pháp điều khiển.

Trên các encoder còn có một cặp thu phát khác được đặt trên cùng đường tròn với kênh

Motor DC 12V - RS895

Động cơ RS895 là động cơ chổi than hoạt động với điện áp 12VDC, lý tưởng cho việc chế tạo robot, mô hình học tập và các thiết bị như máy khoan mini, máy mài và máy cắt Với trục đường kính 5mm, động cơ này dễ dàng kết nối với các cánh quạt thông dụng, đồng thời có thể được sử dụng trong các ứng dụng như máy bơm nước mini, máy hút bụi và máy thổi bụi.

Hình 3 18: Động cơ DC 12V Bảng 3 2: Thông số kĩ thuật Điện áp định mức 12 VDC

Tốc độ quay không tải 6000 rpm Đường kính trục 5mm

Chiều dài 101mm Đường kính 50mm

ĐÁNH GIÁ VÀ THỬ NGHIỆM MÔ HÌNH HỆ THỐNG LÁI ĐIỆN Ô TÔ

Tổng quan bộ mô hình mô phỏng lái xe

Cabin điện tử, hay cabin tập lái 3D, được xem là công nghệ hiện đại giúp nâng cao chất lượng đào tạo lái xe ô tô Người học sẽ được trải nghiệm lái xe mô phỏng trên nhiều loại đường, điều kiện thời tiết và tình huống giao thông khác nhau, mang lại sự chuẩn bị tốt hơn cho thực tế.

Từ năm 2001, các cơ sở đào tạo lái xe ô tô phải trang bị cabin điện tử theo quy định của Bộ GTVT, với giá khoảng 200 triệu đồng cho mỗi cabin nhập khẩu Tuy nhiên, từ năm 2007, quy định mới đã bỏ yêu cầu này, dẫn đến việc cabin điện tử không còn phổ biến trong đào tạo lái xe Kể từ ngày 1/1/2021, tất cả học viên lái xe ô tô phải học ít nhất 3 giờ với "cabin tập lái 3D", và các trung tâm sát hạch lái xe phải sử dụng phần mềm mô phỏng tình huống giao thông trong quá trình đào tạo.

Người học lái xe cần nắm vững kỹ thuật lái xe thông qua phần mềm mô phỏng và thực hành trong cabin Họ sẽ bắt đầu với các bài tập cơ bản như vận hành số, đề pa lên dốc và điều khiển trên đường vuông góc, sau đó nâng cao kỹ năng trên các địa hình khác nhau như đường đồi núi, cao tốc và trong thành phố Thiết bị tập lái 3D sẽ cảnh báo người học khi họ vi phạm như sai làn đường, không thắt dây an toàn hoặc khi xảy ra tai nạn Hệ thống cũng tích hợp các điều kiện thời tiết khác nhau để cải thiện khả năng xử lý tình huống của người học.

Xây dựng bộ điều khiển

4.2.1 Phần cứng bộ điều khiển

Các thành phần trong bộ điều khiển bao gồm: mạch điều khiển Arduino Leonardo R3,

Sensor Encoder, mạch driver điều khiển động cơ BTS 7960, bộ biến đổi nguồn AC -

DC 12v-30A, động cơ DC Các phần tử trong bộ điều khiển đƣợc ghép nối theo sơ đồ như sau: h

Hình 4 1: Các thành phần trong bộ điều khiển

Bộ điều khiển hoạt động dựa trên phần mềm mô phỏng WheelCofign, kết hợp với ứng dụng đua xe để mô phỏng và cài đặt driver cho các thiết bị phần cứng như vô lăng, chân ga, chân phanh và mạch điều khiển Arduino Tất cả các thiết bị phần cứng được kết nối với máy tính qua cổng USB Khi phần mềm được khởi chạy, ứng dụng đua xe nhận tín hiệu điều khiển từ vô lăng, trong khi tín hiệu trạng thái xe từ game được gửi đến phần mềm WheelCofign.

WheelCofign mã hóa tín hiệu và gửi dưới dạng số hex đến mạch điều khiển Mạch này nhận dữ liệu, chuyển đổi thành tín hiệu xung để điều khiển hai động cơ, mô phỏng trạng thái xe trong ứng dụng đua xe Hai động cơ một chiều được kết nối với cảm biến, gửi tín hiệu phản hồi vị trí về mạch điều khiển, giúp điều chỉnh tín hiệu xung và đưa động cơ đến vị trí yêu cầu.

Tiếp theo chúng ta cần nạp code vào trong Arduino Leonardo R3 nhằm tạo tín hiệu xung

Bài viết này trình bày cách điều khiển động cơ bằng PWM thông qua vô lăng lái Đoạn mã tham khảo bắt đầu với việc khai báo các biến cần thiết như int a, b, c, d, e, r, right, và left Hàm setup() được sử dụng để thiết lập cấu hình ban đầu cho chương trình.

{ pinMode(8, OUTPUT); pinMode(9, OUTPUT); pinMode(10, OUTPUT); pinMode(11, OUTPUT); pinMode(3, INPUT); pinMode(4, INPUT); pinMode(5, INPUT);

{ a = pulseIn(3, HIGH,100); b = pulseIn(4, HIGH,100); e = d; d = c; c = analogRead(0); r = floor((c+d+e)/25); if (a>0){ right = r+(a* ((250-r)/50) ); analogWrite(10, right); analogWrite(11, right); digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, LOW);

Sinh viên thực hiện:Nguyễn Hữu Hải Âu Người hướng dẫn: Ths Phạm Minh Mận left = r+(b* ((250-r)/50) ); analogWrite(10, left); analogWrite(11, left); digitalWrite(8, LOW); digitalWrite(9, HIGH);

}else{ analogWrite(10, 0); analogWrite(11, 0); digitalWrite(8, HIGH); digitalWrite(9, HIGH);

Vô lăng này mang đến một kích thước lớn hơn mà vẫn giữ nguyên chức năng hoàn hảo Tất cả các nút và D-Pad hoạt động bình thường, đảm bảo tương thích với mọi trò chơi trên PC và console Không cần bộ điều hợp để kết nối bánh xe vào trung tâm, vì bánh xe được gia công trực tiếp.

CNC chính xác đảm bảo vị trí lỗ bu lông, D-Pad và khe hở cho nút, giúp bánh xe gắn chắc chắn mà không có khoảng trống không mong muốn Vô lăng được chế tạo từ composite sợi thủy tinh, mang lại kích thước lớn nhưng vẫn nhẹ và nhạy Mô hình bánh xe Momo sử dụng nhôm cứng nhẹ, tăng cường độ bền và truyền tải cú thúc cùng rung động một cách rõ ràng, không bị biến dạng đến tay người lái.

Bộ bàn đạp này bao gồm bàn đạp ga, bàn đạp phanh và bàn đạp ly hợp, được thiết kế tương tự như bàn đạp của ô tô sử dụng hộp số sàn.

Bàn đạp ga được thiết kế đồng bộ với bàn đạp phanh và ly hợp, đảm bảo vị trí và hình dạng hài hòa Mặt bàn đạp độc đáo giúp dễ dàng di chuyển gót chân xuống, trong khi lò xo hồi vị cứng mang lại phản hồi xúc giác rõ ràng Cảm biến tuyến tính hoạt động mượt mà và đáng tin cậy, cho phép đo lường chính xác nguồn điện.

Bàn đạp phanh được thiết kế để tái hiện cơ chế hoạt động của hệ thống phanh thực tế, yêu cầu lực tác động lớn giống như trên xe đua Người lái phải sử dụng toàn bộ chân để điều khiển bàn đạp, với thiết kế cánh tay và điểm xoay phù hợp với chuyển động chân.

Bàn đạp phanh công nghiệp bằng thép không gỉ được thiết kế để đọc áp suất thủy lực trong hệ thống phanh và gửi thông tin đến ECU cho xử lý Người dùng có thể hoán đổi các mô-đun kháng lực trên cụm xi-lanh phụ, cho phép điều chỉnh cảm giác bàn đạp phanh từ xe đường phố hạng phổ thông đến xe F1 Thiết kế độc đáo của bàn đạp truyền tải mọi sắc thái của hệ thống phanh xe đua, mang lại cảm giác chân thực khi má phanh tiếp cận với rô-to và phản hồi giá trị khi xe giảm tốc Bàn đạp được thiết lập để cảm giác giống như phanh trên xe đường phố chuẩn bị cho cuộc đua, với bộ điều chỉnh cho phép tối ưu hóa trải nghiệm lái Bộ điều chỉnh bao gồm các ống lót urethane bổ sung, tạo ra tổng cộng 10 thiết lập độ cứng, tái tạo cảm giác từ phanh xe đường phố đến phanh xe đua NASCAR hạng nặng.

Chúng tôi tự hào về bàn đạp ly hợp, với cảm giác đặc biệt mà chúng tôi đã phân tích kỹ lưỡng Bàn đạp ly hợp của xe đua không sử dụng cơ cấu lò xo phức tạp như trên xe đường phố, giúp người lái có thể nhả bàn đạp một cách trơn tru Trong khi các phương tiện thông thường sử dụng cơ cấu này để hỗ trợ người lái, dẫn đến cảm giác mềm-cứng-mềm, thì xe đua lại mang đến trải nghiệm khác biệt, tập trung vào sự chính xác và hiệu suất Điều này khiến bàn đạp ly hợp của xe đua trở nên độc đáo và mang lại cảm giác lái mạnh mẽ hơn.

Xây dựng bộ điều khiển mô hình lái xe

4.3.1 Ghép nối mạch điều khiển và phần mềm mô phỏng

Phần mềm WheelConfign và mạch điều khiển Arduino Leonardo R3 cần được kết nối để hoạt động hiệu quả Khi khởi động một trò chơi đua xe đã kết nối với WheelConfign, trạng thái của xe trong game sẽ trở thành tín hiệu đầu vào cho phần mềm này.

Dựa trên các tín hiệu đầu vào, WheelConfign sẽ thực hiện phân tích và tính toán theo các cài đặt đã được thiết lập trước đó Quá trình này nhằm xác định tín hiệu của bậc tự do và các lực cần mô phỏng, sau đó gửi các kết quả tương ứng.

Hình 4 4: Phần mềm điều chỉnh WheelConfig

Góc tối đa (Max Angle) - Góc tối đa mà vô lăng sẽ quay

Bánh xe trung tâm (Center Wheel) giúp vị trí vô lăng của bạn trở về trạng thái ban đầu khi được nhấn Nếu tay lái quay sai hướng, hãy sử dụng tùy chọn Đảo ngược (Invert) để điều chỉnh.

Hiệu chỉnh (Calibrate) - Nhấn nút này nếu vô lăng chưa được hiệu chỉnh hoặc nếu nó bị xê dịch

Nếu bánh xe không tự động hiệu chỉnh, hãy chọn hộp này và nhấn nút "Hiệu chỉnh" Sau đó, xoay bánh xe cho đến khi "Trạng thái thiết bị" hiển thị là "Homing" hoặc "Sẵn sàng".

The Device Status feature indicates the current connection state: "Disconnected" signifies that the cable is not connected or the correct COM port has not been selected, while "Connected" confirms that everything is functioning normally.

Lỗi hiệu chuẩn - Đã xảy ra sự cố với hiệu chuẩn

Sẵn sàng - Hiệu chuẩn thành công Độ lợi bên ngoài sẽ hiển thị giá trị phản ánh cài đặt khi bạn kết nối chiết áp bên ngoài và điều chỉnh trong phần Cài đặt bổ sung.

Nó cũng hiển thị vòng quay của tay lái, vị trí của bàn đạp và trạng thái của các nút

Tự động kiểm tra các bản cập nhật - Bật nếu bạn muốn chương trình kiểm tra các bản cập nhật mỗi khi nó khởi động h

Kiểm tra ngay - Kiểm tra các bản cập nhật theo cách thủ công

Phiên bản phần mềm điều khiển - Phiên bản phần mềm cơ sở của arduino, phải khác

0,0, nếu không, hãy mở chân 6 khỏi mặt đất và quay bánh xe, phiên bản phải thay đổi, sau đó rút chân 6 xuống đất một lần nữa

Phiên bản phần mềm - Phiên bản chương trình

Thiết bị chơi game - Chọn Arduino Leonardo

Cổng Wheel Com - Chọn cổng COM mà Arduino Leonardo được kết nối

Cài đặt nâng cao - Cài đặt "nơi những gì được kết nối" với Arduino Leonardo

Hồ sơ trò chơi (Game Profiles)

Mới - Nhấp vào nút này để tạo hồ sơ

Chỉnh sửa - Sửa đổi hồ sơ hiện có

Xóa - Xóa hồ sơ hiện có

Phát hiện trò chơi - Nếu bạn muốn chương trình tự động phát hiện trò chơi và áp dụng cấu hình, hãy chọn hộp này

Hiệu ứng trò chơi (Game Effects)

Các hiệu ứng trong quá trình chơi game

Main Gain - Sức mạnh của tất cả các hiệu ứng

Spring - Trả bánh xe về vị trí trung tâm

Ma sát - Mô phỏng ma sát tĩnh

Bộ giảm chấn - Bạn quay vô lăng càng nhanh, nó càng chống lại bạn

Quán tính - Mô phỏng quán tính khối lượng của vô lăng (thêm trọng lượng vào vô lăng)

Không đổi - Điều khiển mô-men xoắn vô lăng trực tiếp bằng trò chơi Được sử dụng bởi một số trò chơi

Hiệu ứng người dùng (User Effect)

Các hiệu ứng này được thêm vào bên trên các hiệu ứng trò chơi

Các hiệu ứng này độc lập với cài đặt hiệu ứng trò chơi Chúng nên được sử dụng một cách thận trọng

4.3.2 Cài đặt kết nối Arduino Leonardo với phần mềm Wheel Confign

Step 1: Connect the Arduino to your computer or laptop, and Windows will automatically install the Arduino USB Driver Wait for the driver installation process to complete.

Bước 2 : Mở Bảng điều khiển Trình quản lý Thiết bị, Nhìn vào Ví dụ về Cổng (COM

& PlT), Com 8 có thể khác trên các máy tính khác h

Hình 4 5: Bảng điều khiển Device Manager

Nếu nó giống như hình trên, trình điều khiển đã được cài đặt thành công

Bước 3: Tiếp theo, cài đặt Phần mềm cấu hình bánh xe AI Wave 2016, phần mềm đã được tải xuống ở liên kết trên, cho đến khi hoàn tất,

Bước 4: Chạy hoặc mở Wheel Config, thông báo "New Firmware Found" sẽ xuất hiện, chỉ cần nhấp vào "yes" , firmware sẽ tự động được cài đặt h

Hình 4 6: Giao điện phần mềm WheelConfign

Giải nén và chạy XLoader để cài đặt phần mềm theo cách thủ công và điền vào nó như hình và mô tả bên dưới

Tệp Hex: Trình duyệt hoặc tìm tệp Phần mềm cơ sở đã được tải xuống trước đó

Tốc độ truyền: Đừng thay đổi nó

Cổng COM: Trong chế độ Arduino Bootloader, hãy mở bảng điều khiển Device Manager và nhấn nút Reset (nút màu đỏ) trên board Arduino Sau đó, kiểm tra lại trình quản lý thiết bị Arduino để xác nhận kết nối.

Bootloader là gì? Để sử dụng bootloader, bạn cần xác định cổng COM, ví dụ như COM7 Sau khi xác định cổng COM, hãy nhập thông tin này vào cột cổng COM trong phần mềm Xloader Cuối cùng, nhấn nút "Tải" để bắt đầu quá trình.

Bước 6: Sau đó nhấp vào Cài đặt nâng cao trên cấu hình bánh xe WheelConfign

Hình 4 8: Giao diện nâng cao của phần mềm

Chỉ định Chế độ lệnh: PWN +/-, trong khi các chân 10 và 11 sẽ gửi tín hiệu PWM để quay động cơ sang trái và phải

Chỉ định Tần số PWM: 20KHz

Bộ mã hóa PPR bạn cần chỉ định số lượng xung từ bộ mã hóa của bạn nhận được trên mỗi vòng quay

Trong phần Đầu vào kỹ thuật số, bạn có thể xác định vị trí kết nối của các nút, trong khi ở phần Đầu vào tương tự, bạn có thể điều chỉnh các thành phần như trục, tay lái, ga và phanh.

Bước 7: Bây giờ hãy thử quay tay lái và xem hình ảnh tam giác màu đỏ trên softare cấu hình bánh xe, h

Hình 4 9: Thử nghiệm kết nối với vô lăng

Nếu thành công, hình tam giác màu đỏ sẽ quay theo vòng của bộ điều khiển đã được cài đặt bởi bộ mã hóa Nếu vòng quay của cần lái không khớp với vòng quay của hình tam giác màu đỏ, cần cài đặt hoặc thay đổi số lượng cho phù hợp.

PPR trong Cài đặt nâng cao, cho đến khi nó thực sự phù hợp với xoay chỉ đạo

4.3.3 Ghép nối mô hình lái xe với bộ điều khiển

Nhóm đồ án sẽ giải quyết vấn đề ghép nối các thiết bị phần cứng để đảm bảo đủ công suất và điều khiển mô hình lái xe theo đúng mục tiêu đề ra Các thiết bị phần cứng cần thiết bao gồm mạch điều khiển Arduino Leonardo R3, mạch công suất động cơ một chiều BTS7960, cảm biến góc quay, động cơ điện một chiều và bộ biến đổi nguồn AC.

Trong phần này, chúng ta sẽ thảo luận về cách ghép nối các thiết bị để đạt được mục tiêu điều khiển hiệu quả Các chức năng và cấu tạo của từng thành phần đã được giới thiệu chi tiết trước đó, giúp hiểu rõ hơn về quy trình kết nối và điều khiển.

Sơ đồ điều khiển như trong hình: h

Hình 4 10: Sơ đồ điều khiển

Các chân và chức năng điều khiển của chúng được quy định như sau:

1 Kết nối từ BTS7960 H tới Arduino

2 Kết nối từ PSU đến BTS7960 H

3 Kết nối từ động cơ DC đến BTS7960 H

- M - - Động cơ DC (Đen) Để thử thực hiện Kiểm tra FFB trên tay lái, trước tiên hãy mở hoặc chạy Phần mềm

WheelConfign và cài đặt Hiệu ứng trò chơi Trượt mọi thứ sang bên phải trên cài đặt như hình dưới đây h

Hình 4 11: Giao diện điều chỉnh

Để kiểm tra bảng điều khiển FFB, bạn cần phần mềm Force FeedBack Test Sau khi tải xuống, hãy mở phần mềm và thay đổi tùy chọn trong cột Spring Force từ vô hiệu hóa thành Simple Spring.

Hình 4 12: Giao diện Force FeedBack Test

Và cuối cùng hãy thử xoay vô lăng để trải nghiệm mô hình [12]

Kết nối hệ thống điều khiển với phần mềm dạy lái xe 3D

4.4.1 Các tự game mô phỏng lái xe a Tựa game mô phỏng xe đầu kéo Euro Truck Simulator 2

Euro Truck Simulator 2 là một trò chơi giả lập xe tải được SCS Software phát h

Trò chơi giả lập xe tải do SCS Software phát triển và phát hành cho Microsoft, được thực hiện bởi sinh viên Nguyễn Hữu Hải Âu dưới sự hướng dẫn của Ths Phạm Minh Mận.

Windows, Linux và macOS và ban đầu được phát hành dưới dạng phát triển mở vào ngày 19 tháng 10 năm 2012

Giới thiệu đôi nét về tựa game mô phỏng Euro truck simulator 2

Euro Truck Simulator 2 là một trò chơi đua xe mô phỏng sống động, được phát triển bởi SCS Software Ra mắt lần đầu vào năm 2012, trò chơi đã có mặt trên các nền tảng máy tính như Windows, Linux và Mac OS Hiện nay, phiên bản di động của trò chơi cũng đã được phát hành, giữ nguyên các yếu tố chính của phiên bản gốc.

Game Euro Truck Simulator 2 nhận được sự yêu thích vượt trội với hơn 97% người chơi đánh giá tích cực Con số này thể hiện sự ấn tượng và thành công của nhà sản xuất trong việc phát triển nội dung trò chơi.

Trò chơi được phát triển hoàn toàn trên nền tảng mô phỏng 3D, mang đến trải nghiệm chơi đơn độc đáo Hình ảnh trong game sắc nét với độ phân giải HD 1080p, tạo cảm giác chân thực Tất cả các mẫu xe khách trong game đều được lấy cảm hứng từ những thương hiệu nổi tiếng thế giới như Mercedes, Volvo, Scania, DAF và BMW.

Hệ thống âm thanh trong game được tái hiện từ những âm thanh động cơ thực tế, mang đến trải nghiệm chơi game chân thực và sống động cho cộng đồng game thủ.

Hình 4 13: Một phần của giao diện game h b Tựa game mô phỏng xe ô tô con City Car Driving

City Car Driving là một trò chơi mô phỏng lái xe hấp dẫn trên máy tính, cho phép người chơi khám phá nhiều thành phố khác nhau trên toàn cầu và trải nghiệm giao thông thực tế.

Lái xe không chỉ mang đến cho bạn trải nghiệm thú vị mà còn giúp bạn đối mặt với nhiều tình huống giao thông đa dạng Tất cả những trải nghiệm này được tái hiện một cách chân thực, giống như khi bạn tham gia giao thông trong cuộc sống hàng ngày.

Trong trò chơi City Car Driving, người chơi sẽ khám phá nhiều thành phố khác nhau khi hoàn thành từng màn chơi, mỗi thành phố mang đến những quy tắc giao thông riêng biệt Có những nơi ưu tiên giao thông bên phải, trong khi nơi khác lại ưu tiên bên trái, và thậm chí có những khu vực mà người đi bộ không có làn đường riêng, tạo nên sự hỗn loạn Nhiệm vụ của bạn là điều khiển xe một cách chính xác để vượt qua các thử thách trên đường phố, mỗi bước đi đều là một thử thách mới.

Hình 4 14: Giao diện phần mềm

Trò chơi có hỗ trợ đầy đủ cho đầu vào bánh xe bao gồm phản hồi lực, đồ họa HD và

UHD và hỗ trợ VR mang đến trải nghiệm hình ảnh sống động Game có thể tải xuống nhanh chóng từ Steam và quá trình cài đặt rất đơn giản Người chơi có thể nhìn qua vai và kiểm tra những người bên cạnh tại đèn đỏ, đồng thời khả năng quan sát từ các góc nhìn thực tế hơn cũng được cải thiện rõ rệt.

Trò chơi có chế độ nghề nghiệp với một người hướng dẫn kỹ thuật số, dẫn dắt bạn qua các nhiệm vụ từ thắt dây an toàn, khởi động xe đến các thao tác né tránh tốc độ cao Trò chơi được chia thành nhiều giai đoạn, giúp bạn làm quen với từng phần một Trình mô phỏng đảm bảo bạn học từ những điều cơ bản và cảnh báo bạn khi thực hiện các hành động sai như quay đầu mà không bật đèn nháy hay kéo ra ngoài mà không quan sát Bạn sẽ bị trừ điểm khi lái xe kém, ảnh hưởng đến quá trình lên cấp của bạn.

City Car Driving cung cấp trải nghiệm mô phỏng lái xe với mọi loại thời tiết như sương mù, mưa, băng và tuyết Người chơi có thể điều khiển xe trên nhiều loại mặt đường khác nhau, bao gồm đá cuội, đất, sỏi, mặt đường và bê tông Trò chơi cho phép bạn khám phá các khu vực như quận, thành phố, và công viên Ngoài ra, người chơi sẽ gặp phải nhiều tình huống thực tế như người đi bộ, lái xe hung hãn, giao thông giờ cao điểm, tai nạn và sự hiện diện của cảnh sát.

Những con đường nhỏ như đường mòn đến xa lộ 8 làn đóng vai trò quan trọng trong các nhiệm vụ khác nhau, mô phỏng chân thực trải nghiệm lái xe trong cuộc sống hàng ngày.

4.5.1 Sơ lược về các thiết bị phần cứng và nguyên lí hoạt động:

Hình 4 15: Hình ảnh vô lăng thực tế h

Vô lăng được chế tạo chắc chắn từ nhựa PVC và khung kim loại, mang thiết kế gần gũi với vô lăng thật Nó có nút ấn còi xe ở giữa và viền được bo nhám, mang đến cảm giác cầm nắm và trải nghiệm lái xe chân thật nhất.

Hình 4 16: Sơ đồ điều khiển hộp số

Hộp số được thiết kế dạng khối vuông bằng ván ép, bao gồm 6 cấp số và số lùi Cần số làm bằng kim loại, kết nối với chân GND của Arduino Leonardo Các khe số được trang bị Limit Switch, kết nối với các chân Digital (4, 5, 7, 8, 9, 12, 13) để nhận diện vị trí số.

Switch sẽ được cấp nguồn từ cần số thông qua chân GND và gửi tín hiệu về Arduino

Ngoài ra chân cần số còn được thiết kế bộ phận lò xo cố định đàn hồi giúp cho việc trả số vào số chân thực đến tuyệt đối

4.5.1.3 Các chân ga, chân phanh và chân côn h

Các chân ga, phanh và chân côn được chế tạo từ kim loại, với thiết kế lò xo đàn hồi phù hợp để tạo cảm giác chân thực khi lái xe Chân phanh được trang bị lò xo có lực đàn hồi lớn hơn để tăng cường trải nghiệm Thân các chân được trang bị cảm biến góc quay Potention, cho phép tín hiệu góc xoay được gửi về Arduino tùy theo lực đạp của người dùng.

Hộp điều khiển bao gồm các thiết bị bao gồm: Arduino Leonardo, Encoder,

Motor DC, Mạch điều khiển động cơ DC BTS7960 và các bánh răng, băng truyền dộng,

Nguyên lí hoạt động của hộp điều khiển :

Thực nghiệm mô hình

5.1 Kết luận Được giao đề tài tốt nghiệp là: “KHẢO SÁT VÀ MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN CHO MÔ HÌNH DẠY LÁI XE”

Ngay khi nhận được đề tài, tôi đã bắt đầu công việc tính toán thiết kế Sau ba tháng, dưới sự hướng dẫn tận tình của Thầy giáo THs Phạm Minh Mận, tôi đã hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, mặc dù tôi đã nỗ lực tìm hiểu thêm qua sách vở và thực tiễn, nhưng do hạn chế về trình độ và thời gian, đồ án vẫn còn nhiều thiếu sót trong tính toán và phương án lựa chọn Tôi nhận thấy còn một số vấn đề mà tôi chưa thể đi sâu, chỉ sử dụng thông số tham khảo, dẫn đến những hạn chế trong đồ án Tôi rất mong nhận được sự hỗ trợ từ các thầy cô và bạn bè đồng nghiệp để hoàn thiện hơn nữa bản đồ án của mình Qua đồ án này, tôi đã có cơ hội làm quen với thiết kế tính toán ô tô, hiểu rõ hơn về hệ thống lái và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống, đồng thời nâng cao khả năng nghiên cứu và đọc tài liệu của mình.

Trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp, mặc dù em đã nỗ lực tìm hiểu qua sách vở và thực tế, nhưng do hạn chế về trình độ và thời gian, em vẫn còn nhiều thiếu sót trong tính toán và lựa chọn phương án Một số vấn đề em chưa thể đi sâu, chỉ sử dụng các thông số tham khảo, khiến đồ án chưa hoàn thiện Em hy vọng nhận được sự hỗ trợ từ các thầy cô và bạn bè để cải thiện bản đồ án Qua đồ án này, em đã làm quen với thiết kế tính toán trên ô tô, hiểu sâu hơn về hệ thống lái và nguyên lý hoạt động của các bộ phận trong hệ thống, đồng thời nâng cao khả năng nghiên cứu và đọc tài liệu.

Em xin chân thành cảm ơn Thầy giáo THs Phạm Minh Mận cùng toàn thể các thầy giáo trong khoa Cơ Khí, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật - Đại học Đà Nẵng, vì đã tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành bản đồ án tốt nghiệp này.

1 Đã hoàn thành nhiệm vụ đặt ra là khảo sát và mô hình hóa hệ thống điều khiển cho mô hình dạy lái xe h

Tiêu đề	Khảo Sát Và Mô Hình Hóa Hệ Thống Điều Khiển Cho Mô Hình Dạy Lái Xe
Tác giả	Nguyễn Hữu Hải Âu, Trần Minh Hưng, Hứa Đại Thẵng
Người hướng dẫn	Ths Phạm Minh Mận
Trường học	Đại Học Đà Nẵng
Chuyên ngành	Công Nghệ Kĩ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Đà Nẵng

Định dạng
Số trang	70
Dung lượng	4,35 MB