Đang tải... (xem toàn văn)
Đối với việc thực hiện đề tài “Khai thác hệ thống điện thân xe Toyota. Ứng dụng thiết kế mô hình chiếu sáng, tín hiệu điều khiển giọng nói bằng Arduino”. Nhóm chúng em đã trình bày, thực hiện dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống giống như trên thực tế, tham khảo sơ đồ mạch điện trên phần mềm Carmin. Bên cạnh đó để cải tiến việc điều khiển bằng giọng nói, chúng em đã tìm hiểu ngôn ngữ lập trình Arduino và vi mạch điều khiển Arduino Uno R3.
Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn TÓM TẮT KHÓA LUẬN Đối với việc thực đề tài “Khai thác hệ thống điện thân xe Toyota Ứng dụng thiết kế mơ hình chiếu sáng, tín hiệu điều khiển giọng nói Arduino” Nhóm chúng em trình bày, thực dựa nguyên lý hoạt động hệ thống giống thực tế, tham khảo sơ đồ mạch điện phần mềm Carmin Bên cạnh để cải tiến việc điều khiển giọng nói, chúng em tìm hiểu ngơn ngữ lập trình Arduino vi mạch điều khiển Arduino Uno R3 Bố cục khóa luận bao gồm: - Chương 1: Giới thiệu tổng quan đề tài - Chương 2: Cơ sở lý thuyết hệ thống chiếu sáng tín hiệu xe Toyota - Chương 3: Trình bày sở lý thuyết, quan mạch arduino uno r3 [4] - Chương 4: Quy trình sửa chữa tháo lắp, thay hệ thống chiếu sáng, tín hiệu xe Toyota - Chương 5: Quy trình kiểm tra bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng, tín hiệu xe Toyota - Chương 6: Trình bày thiết kế mơ hình hệ thống chiếu sáng, tín hiệu điều khiển giọng nói qua Arduino - Chương 7: Kết luận hướng phát triển đề tài ii Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i TÓM TẮT KHÓA LUẬN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC HÌNH ẢNH vi DANH MỤC BẢNG BIỂU vi CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tổng quan đề tài 1.2 Mục tiêu nghiên cứu đề tài 1.3 Phương pháp nghiên cứu 1.4 Nội dung nghiên cứu 1.5 Giá trị thực tiễn CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG TÍN HIỆU TRÊN XE TOYOTA 2.1 Hệ thống đèn chiếu sáng phía trước 2.1.1 Nhiệm vụ, yêu cầu 2.1.2 Cấu tạo phận hệ thống chiếu sáng phía trước 2.1.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển đèn nguyên lí hoạt động 2.1.3.1 Sơ đồ mạch đèn Head 2.1.3.2 Nguyên lí hoạt động đèn Head 2.2 Hệ thống tín đèn chiếu sáng tín hiệu 2.2.1 Nhiệm vụ, yêu cầu 2.2.2 Cấu tạo phận hệ thống chiếu sáng tín hiệu 2.2.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển đèn nguyên lí hoạt động 2.2.3.1 Sơ đồ mạch đèn Tail 2.2.3.2 Nguyên lí hoạt động mạch đèn Tail 2.2.3.3 Sơ đồ mạch điện đèn đèn signal hazard iii Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn 2.2.3.4 Nguyên lí hoạt động đèn signal hazard 2.3 Hệ thống gạt mưa 10 2.3.1 Nhiệm vụ, yêu cầu 10 2.3.2 Cấu tạo hệ thống gạt mưa 10 2.3.3 Sơ đồ mạch điện điều khiển gạt mưa nguyên lí hoạt động 12 2.3.3.1 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa 12 2.3.3.2 Nguyên lí hoạt động mạch điện hệ thống gạt mưa 12 CHƯƠNG 3: TỔNG QUAN MẠCH ARDUINO UNO R3 [4] 14 3.1 Tổng quan mạch Arduino uno R3 14 3.2 Sơ đồ chân Arduino 14 3.3 Module Voice Recognition V3 17 3.3.1 Thông số kỹ thuật 18 3.4 Module relay kênh 5VDC 18 CHƯƠNG 4: QUY TRÌNH SỬA CHỮA VÀ THÁO LẮP, THAY THẾ HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU TRÊN XE TOYOTA 21 4.1 Tháo lắp, kiểm tra hư hỏng cách khắc phục, hệ thống chiếu sáng 21 4.1.1 Những hư hỏng thường gặp hệ thống chiếu sáng, tín hiệu 21 4.1.1.1 Những hư hỏng thường gặp hệ thống đèn Low, High 21 4.1.1.2 Những hư hỏng thường gặp hệ thống đèn cảnh báo xi nhan 22 4.1.1.3 Những hư hỏng thường gặp hệ thống đèn Tail 23 4.1.2 Quy trình tháo lắp, thay hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu 23 4.1.2.1 Quy trình tháo hệ thống đèn phía trước 23 4.1.2.2 Quy trình ráp hệ thống đèn phía trước 26 4.1.2.3 Quy trình tháo hệ thống đèn phía sau 30 4.1.2.4 Quy trình ráp hệ thống đèn phía sau 35 4.1.2.5 Quy trình tháo lắp cụm cơng tắc đa 42 4.2 Tháo lắp, kiểm tra hư hỏng cách khắc phục hệ thống gạt mưa, rửa kính 44 iv Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn 4.2.1 Quy trình tháo hệ thống gạt mưa 44 4.2.2 Quy trình lắp hệ thống gạt mưa 47 CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH KIỂM TRA BẢO DƯỠNG HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU TRÊN XE TOYOTA 51 5.1 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống chiếu sáng, tín hiệu 51 5.1.1 Quy trình kiểm tra bảo dưỡng hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu 51 5.1.1.1 Kiểm tra bảo dưỡng chi tiết đèn 51 5.1.1.2 Kiểm tra bảo dưỡng dây điện hệ thống chiếu sáng 51 5.1.1.3 Kiểm tra bảo dưỡng chế độ đèn qua hộp BCM 52 5.1.2 Quy trình kiểm tra sửa chữa cụm công tắc đa 61 5.1.3 Quy trình kiểm tra bảo dưỡng khóa điện 63 5.2 Quy trình kiểm tra, bảo dưỡng hệ thống gạt mưa, rửa kính 63 5.2.1 Cách kiểm tra 63 5.2.2 Cách bảo dưỡng 64 CHƯƠNG 6: THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG CHIẾU SÁNG, TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN BẰNG GIỌNG NÓI QUA ARDUINO 65 6.1 Thiết kế mơ hình 65 6.1.1 Khung mơ hình 65 6.1.2 Thiết kế bố trí khung mơ hình 65 6.2 Triển khai ý tưởng thực 66 6.3 Tổng quan chương trình Arduino IDE 68 6.3.1 Tổng quan 68 6.3.2 Cấu trúc chương trình phần mềm IDE 72 6.3.3 Sơ đồ khối hệ thống cải tiến 73 6.3.4 Nạp code thử nghiệm cho mơ hình 73 6.4 Cải tiến mạch điện thân xe xe Toyota 75 6.4.1 Yêu cầu 75 v Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn ➢ Thanh Menu bao gồm: Hình 6.7 Các thao tác với File Mục File: - New: tạo file - Open: mở file có có sẵn - Open Recent: hiển thị danh sách rút gọn file mở gần - Sketchbook: hiển thị sketch sử dụng cho project - Examples: ví dụ vài vấn đề để tham khảo - Close: đóng cửa sổ hình - Save: lưu sketch - Save as: cho phép lưu sketch với tên khác - Page setup: cài đặt trang để sửa đổi trang - Print: sử dụng để in chương trình - Preferences: cài đặt phần mềm IDE thay đổi - Quit: đóng tất cửa sổ IDE Trang 69 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn Hình 6.8 Các thao tác với Edit Mục Edit: - Undo / Redo: quay lại nhiều bước bạn làm chỉnh sửa - Cut: cắt văn chọn khỏi trình chỉnh sửa - Copy: chép văn chọn từ trình chỉnh sửa - Copy for Forum: chép thay đổi kiểu mã phù hợp với diễn đàn - Copy as HTML: chép thay đổi kiểu mã phù hợp với HTML - Paste: dán văn từ văn chép - Select All: chọn tất nội dung từ trình chỉnh sửa - Comment / Uncomment: sử dụng để ghi bỏ ghi dòng mã chọn - Increase / Decrease Indent: thêm xóa khoảng trắng đầu dịng - chọn - Find: tìm văn nhập trình chỉnh sửa - Find next: tìm vị trí từ tìm kiếm - Find previous: tìm vị trí trước từ tìm kiếm Trang 70 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn Hình 6.9 Các thao tác với Sketch Mục Sketch - Verify / Compile: kiểm tra xác minh chương trình bạn có lỗi - hiển thị bảng đầu - Upload: biên dịch tải mã lên bo Arduino - Upload using programmer: tải mã lên Programmer có sẵn tab Tools - Export Compiled Binary: lưu file hex hệ thống - Show Sketch Folder: mở thư mục sketch - Include Library: thêm thư viện vào sketch bạn cách chèn câu lệnh #include vào đầu mã - Add File: thêm file vào sketch file tab cửa sổ Hình 6.10 Các thao tác với Tools Mục Tools Trang 71 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn - Auto Format: định dạng mã thành định dạng để người hiểu - Archive Sketch: chép mã sang định dạng winrar (.zip) - Fix Encoding & Reload: khắc phục khác biệt có mã hóa đồ char trình soạn thảo đồ char hệ điều hành khác - Serial Monitor: hình nối tiếp hiển thị giao tiếp trực quan cách gửi nhận liệu - Board: để chọn loại bo Arduino - Port: để chọn cổng mà bạn kết nối Arduino - Programmer: để chọn programmer phần cứng lập trình bo mạch chip không sử dụng kiểu giao tiếp USB - Burn Bootloader: sử dụng để ghi nạp khởi động vào bo Arduino 6.3.2 Cấu trúc chương trình phần mềm IDE ➢ Khai báo biến Hình 6.11 Hình Khai báo biến Arduino IDE ➢ Thiết lập void setup Hình 6.12 Hình Thiết lập void setup Trang 72 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn 6.3.3 Sơ đồ khối hệ thống cải tiến ĐÈN HEAD Voice Recognition Module V3 ĐÈN TAIL ARDUINO UNO R3 ĐÈN SIGNAL ĐÈN HAZARD Hình 6.13 Hình Sơ đồ hệ thống cải tiến ➢ Tín hiệu điều khiển Nhận tín hiệu giọng nói cài đặt Module Voice Recognition V3, báo mạch điều khiển Arduino Uno R3 để điều khiển realy, từ điều khiển tín hiệu đèn + Khi nhận tín hiệu Low, High, Tail, Right, Light, Hazard, module báo cho Arduino, Arduino nhận tín hiệu điều khiển đèn Low, High, Tail, Right, Light, Hazard sáng 6.3.4 Nạp code thử nghiệm cho mơ hình ➢ Các bước thực − Bước 1: Viết code cho module Voice Recognition V3 Hình 6.14 Viết code cho module Voice Recognition V3 Trang 73 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn − Bước 2: Kiểm tra chương trình Hình 6.15 Hình Kiểm tra chương trình − Bước 3: Nạp chương trình vào board Arduino Hình 6.16 Nạp chương trình vào board Arduino Hình 3.21: Nạp chương trình vào board Arduino − Bước 4: Thử nghiệm mơ hình Trang 74 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn Hình 6.17 Thử nghiệm mơ hình với mạch cải tiến Hình 3.22: Thử nghiệm mơ hình với mạch cải tiến ➢ Nhận xét: Khi ta tiến hành thử nghiệm mơ hình, hoạt động chức nguyên lí hồn thành Ngược lại, mơ hình khơng hoạt động quay lại bước (chỉnh sửa lại code) thực bước 6.4 Cải tiến mạch điện thân xe xe Toyota 6.4.1 Yêu cầu - Hệ thống hoạt động ổn định, nguyên lí, khơng ảnh hưởng đến ngun lý hoạt động hệ thống chiếu sáng tín hiệu chưa thực cải tiến - Đảm bảo không gây ảnh hưởng đến Ắc quy, không bị tiêu hao điện 6.4.2 Sơ đồ mạch điện chiếu sáng tín hiệu sau cải tiến ➢ Sơ đồ mạch Trang 75 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn Hình 6.18 Sơ đồ mạch cải tiến ➢ Nguyên lí hoạt động Khi module Voice Recognition V3 nhận tín hiệu giọng nói lập trình gửi tín hiệu Arduino, từ Arduino điều khiển tín hiệu, làm xuất dịng điện cuộn dây relay, từ điều khiển đóng ngắt relay để kích cho hộp BCM hoạt động Khi nói “Tail”, chân Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay hoạt động, có chân Tail nhận tín hiệu, qua hộp BCM, tín hiệu sử lý điều khiển relay Tail, hai chân IC4, IC5 nhận tín hiệu điện +, cấp cho đèn Tail hoạt động Khi nói “Low”, chân 6,7 Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay realy hoạt động, có chân Tail chân Head nhận tín hiệu, qua BCM điều khiển xuất dòng điện âm chân ID3, điều khiển relay Low hoạt động, đến tim Low hai bóng LH RH → mass Lúc đèn Head chế độ Low sáng Khi nói “High”, chân 5,7 Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay 3, realy hoạt động, có chân Tail chân Hu nhận tín hiệu, qua BCM Trang 76 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn điều khiển xuất dòng điện âm chân ID9, điều khiển relay High hoạt động, đến tim High hai bóng LH RH → mass Lúc đèn Head chế độ High sáng Khi nói “Right”, chân Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay hoạt động, có chân ER chớp nhận tín hiệu, qua chớp, chân LR xuất tín hiệu điện, truyền đến chân II1 hộp BCM, qua hộp tín hiệu xử lí cho tín hiệu điện, chân IC3 ID7 cấp nguồn cho xi nhan bên phải hoạt động Khi nói “Left”, chân Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay hoạt động, có chân chân EL chớp nhận tín hiệu, qua chớp, chân LL xuất tín hiệu điện, truyền đến chân II6 hộp BCM, qua hộp tín hiệu xử lí cho tín hiệu điện, chân IL9 IP12 cấp nguồn cho xi nhan bên trái hoạt động Khi nói “Hazard”, chân Arduino xuất tín hiệu điện qua điều khiển relay hoạt động, có chân HAZ chớp nhận tín hiệu, qua chớp, chân LR LL xuất tín hiệu điện, truyền đến chân II1 II6 hộp BCM, qua hộp tín hiệu xử lí cho tín hiệu điện, chân IC3 ID7, IL9 IP12 cấp nguồn cho xi nhan bên phải trái hoạt động 6.5 Mơ hình hồn thiện Hình 6.19 Mơ hình hoàn thiện Trang 77 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn Hình 6.20 Bộ vi mạch cải tiến ➢ Nhận xét - Mơ hình hệ thống chiếu sáng tín hiệu hoạt động ổn định, thực đầy đủ chức xe thực tế - Mạch điều khiển tín hiệu giọng nói cấp nguồn trực tiếp từ hệ thống pin ngoài, hệ thống đèn hoạt động cơng tắc đa bật, nhiên để tối ưu hoạt động nên tắt công tắt đa Hệ thống tiêu thụ điện nhỏ, dễ dàng tháo lắp Trang 78 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 7.1 Kết luận Hệ thống điện chiếu sáng, tín hiệu xe Toyota hệ thống điều khiển phức tạp vô quan trọng hệ thống xe Sau khoảng thời gian nguyên cứu, tìm hiểu thiết kế đặc biệt dẫn đóng góp ý kiến từ Thầy Dương Minh Thái – giảng viên hướng dẫn, giảng viên khác thuộc Viện Cơ khí, qua giúp em có nhìn tổng quát hệ thống ứng dụng hệ thống thực tiễn, sau suốt thời gian nghiên cứu, tìm hiểu thực đề tài hoàn thành tiến độ đáp ứng yêu cầu mà đề tài đặt Kết đề tài đạt kết sau: - Thiết kế mơ hình hệ thống chiếu sáng, tín hiệu gạt nước xe TOYOTA hoàn thiện Hoạt động mơ hình giống với ngun lý hoạt động thực tế xe - Chế tạo thành công mơ hình điều khiển hệ thống chiếu sáng, tín hiệu điều khiển giọng nói qua Arduino Qua giúp người lái xe giảm thiểu thao tác tay để tập trung phần lớn vào hệ thống lái Việc thực luận văn tốt nghiệp giúp em hiểu biết nhiều hơn, tăng tính sáng tạo, làm việc tìm hiểu thơng tin có ích hơn, từ vận dụng kiến thức học vào thực tế, từ giúp củng cố bổ sung kiến thức học hệ thống điện thân xe, hiểu nguyên lý hoạt động hệ thống thực tế Kỹ làm việc nhóm em hồn thiện hơn, giúp tăng khả tự nghiên cứu, đặt vấn đề giải vấn đề 7.2 Thuận lợi khó khăn 7.2.1 Thuận lợi - Trong q trình thực đề tài, em giúp đỡ, hỗ trợ tận tình Thầy Dương Minh Thái thầy Viện Cơ khí - Được nhận đề tài sớm, thời đại công nghệ số giúp em có nhiều thời gian chọn lọc thơng tin, tham khảo tài liệu nước để nghiên cứu thực - Có nhiều kinh nghiệm thực luận văn từ anh chị trước chia sẻ mạng xã hội, giúp em tránh khỏi nhiều sai lầm, tối ưu chi phí cho q trình thực - Dễ dàng tìm kiếm tài liệu hãng, hưỡng dẫn xác Internet 7.2.2 Khó khăn Trang 79 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn - Kinh phí thực vấn đề khó khăn em, giá thành chi tiết mơ hình có giá cao so với sinh viên em khó tìm thấy thị trường Việc sử dụng lại linh kiện cũ mang đến rủi ro định đó, xuất hư hỏng, từ làm tăng chi phí thực mơ hình - Việc tìm kiếm hộp điều khiển thân xe BCM TOYOTA khó khăn giá cao, phụ tùng dịng xe thị trường - Trong q trình hồn thiện làm mơ hình cho đề tài, trọ nên nơi chế tạo mơ hình có nhiều khó khăn khơng có xưởng rộng, phải lắp đặt hồn thiện khơng gian hẹp 7.3 Đánh giá ứng dụng việc điều khiển hệ thống đèn, tín hiệu giọng nói vào thực tế 7.3.1 Ưu điểm - Điều khiển hệ thống đèn, tín hiệu giọng nói qua giúp tài xế rảnh tay lái xe - Chi phí việc lắp đặt hệ thống điều khiển chiếu sáng, tín hiệu giọng nói khơng q cao nên dễ tiếp cận với nhiều người lái xe có nhu cầu lắp đặt - Thiết kế cụm hệ thống điều khiển giọng nói qua Arduino nhỏ gọn, dễ dàng lắp đặt xe - Độ xác cao điều khiển xe có cách âm tốt - Vì hệ thống sử dụng tiêu hao nguồn điện nên dùng điện trực tiếp từ Ắc quy không gây ảnh hưởng đến hệ thống khác 7.3.2 Nhược điểm - Tín hiệu điều khiển bị nhiễu, xác có tiếng ồn cao, đặc biệt trời mưa xe khơng có cách âm tốt - Linh kiện có độ bền khơng cao, thêm chi phí hư hỏng 7.4 Hướng phát triển đề tài Thiết kế thi cơng mơ hình “Hệ thống điều khiển đèn, tín hiệu giọng nói qua Arduino’’ thực thành công bước đầu, sơ khai cho việc thực ý tưởng thành thực, dần áp dụng vào thực tiễn Vì việc đưa định hướng phát triển sau sở giúp nghiên cứu sau thực dễ dàng, hoàn thiện khả thi Nhóm chúng em có đưa số định hướng phát triển sau này: Trang 80 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn - Cần phải tìm nguồn linh kiện tốt có nguồn gốc xuất xứ thương hiệu, đảm bảo cho việc hệ thống điều khiển giọng nói hoạt động tốt điều kiện có tiếng ồn, cách âm xe - Có thể học hỏi câu lệnh qua ngày xử dụng để đưa tín hiệu xử lý xác - Tích hợp chế tạo gọn nhẹ dễ dàng lắp đặt thêm vào hộp BCM cụm điều khiển giọng nói để tăng tính tiện lợi kiểm tra sửa chữa cho người dùng sản phẩm - Tính tốn tích hợp thêm khả mở khóa cửa thơng minh, an tồn giọng nói chủ xe mà khơng phải qua nút bấm Trang 81 Luận văn tốt nghiệp Nguyễn Văn Thành Chuẩn TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS.TS Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe điều khiển ô tô, Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM [2] Trường đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên, Hệ thống điện thân xe điều khiển gầm ô tô, Trường đại học sư phạm kỹ thuật Hưng Yên [3] Phần mềm CARMIN, tổng hợp sơ đồ mạch điện ô tô [4] http://arduino.vn, Cộng đồng Arduino Việt Nam [5] TOYOTA, Toyota Camry 2007 Repair Manual, TOYOTA, 2007 [6] Voice Recognition Module V3 [7] https://handsontec.com/, Channel 5V Optical Isolated Relay Module [8] 2toplist, 2021, Arduino Ide Là Gì, 2toplist, Truy cập vào 25/8/2023, từ https://2toplist.com/arduino-ide-la-gi?cv=1 [9] TS Nguyễn Văn Nhanh, Th.S Nguyễn Văn Bản, Hệ thống điện – điện tử ôtô, Đại Hoc Công Nghệ TP.HCM Trang 82