Đồ án nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại

Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động, mua trọn gói( Thuyết minh, cad, pp thuyết trình, mô phỏng + code) lhe zalo: 0394659215 MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ.........5 1.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt mưa......................................5 1.1.1. Nhiệm vụ ......................................................................................................... 5 1.1.2.Yêu cầu ............................................................................................................. 5 1.1.3.Phân loại........................................................................................................... 5 1.2.Giới thiệu chung về hệ thống gạt mưa ....................................................................6 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH.....................................................................................................................12 2.1.Cấu tạo của hệ thống gạt mưa rửa kính ................................................................12 2.1.1.Cấu tạo ............................................................................................................ 12 2.1.2 Cần gạt nước thanh gạt nước .........................................................................13 2.1.3.Công tắc gạt nước và rửa kính Công tắc gạt nước ....................................... 14 2.1.4.Motor gạt nước ............................................................................................... 16 2.1.5.Motor rửa kính ................................................................................................19 2.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa rửa kính ...........................................20 2.2.1 Khi công tắc gạt nước ở vị trí LOW MIST..................................................20 2.2.2.Khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH..............................................................20 2.2.3.Khi tắt công tắc gạt nước (OFF).................................................................... 20 2.2.4.Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí “INT” ....................................................22 2.3 Một số kiểu gạt nước rửa kính ..............................................................................24 2.3.1Hệ thống gạt nước dải rộng .............................................................................24 2.3.2.Gạt nước theo tốc độ xe ..................................................................................26 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ ARDUINO.........................................................30 3.1.Giới thiệu phần mềm mô phỏng Proteus và phần mềm Arduino ........................ 30 3.1.1.Phần mềm Proteus.......................................................................................... 30 3.1.2.Giới thiệu phần mềm arduino .........................................................................32 3.2.Ứng dụng mô phỏng hệ thống gạt mưa tự động ...................................................33 3.2.1 Vi điều khiển sử dụng ................................................................................... 33 3.2.2 Số kênh xung PWM: 6 kênh (1timer 2 kênh)Board Arduino ........................ 36 3.2.3 Biến trở và màn hình biến trở.........................................................................37 3.2.4.Nút bấm...........................................................................................................38 3.2.5 Cảm biến mưa ................................................................................................39 3.2.6 Màn hình LCD................................................................................................42 3.3 Code lập trình điều khiển vi điều khiển bằng phần mềm arduno .........................44 3.4 Sản phẩm mô phỏng hệ thống gạt mưa rửa kính................ERROR BOOKMARK NOT DEFINED. 3.5 Kết quả ......................................................................................................................48 KẾT LUẬN.................................................................................................................... 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................51 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 2 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống gạt mưa rửa kính..............................................................................3 Hình 1.2 Mary Anderson (18661953) người phát minh ra cần gạt mưa....................4 Hình 1.3 Vị trí hệ thống gạt mưa và cảm biến nước mưa..............................................5 Hình 1.4 Cấu tạo của cảm biến mưa...............................................................................6 Hình 1.5 Hệ thống điều khiển gạt mưa tự động............................................................. 7 Hình 1.6 Cấu tạo của môđun điều khiển gạt mưa tự động........................................... 8 Hình 1.7 Bộ điều khiển hệ thống gạt nước.....................................................................9 Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính................................................................. 10 Hình 2.2 Cần gạt nước...................................................................................................10 Hình 2.3 Cấu tạo cần gạt nước....................................................................................... 11 Hình 2.4 Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn......................................................... 11 Hình 2.5 Công tắc gạt nước............................................................................................12 Hình 2.6 Công tắc gạt nước trên xe................................................................................13 Hình 2.7 Công tắc rửa kính............................................................................................ 14 Hình 2.8 Cấu tạo motor gạt nước................................................................................... 15 Hình 2.9 Motor gạt nước................................................................................................ 16 Hình 2.10 Hoạt động của công tắc dụng cam................................................................ 16 Hình 2.11 Motor rửa kính...............................................................................................17 Hình 2.12 Hoạt động kết hợp rửa kính...........................................................................17 Hình 2.13 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ LOWMIST..............................18 Hình 2.14 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ HIGH........................................19 Hình 2.15 Hoạt động của hệ thống gạt nước khi công tắc OFF.................................... 20 Hình 2.16 . Hoạt động hệ thống ở chế độ INT khi transistor Tr ngắt OFF................... 21 Hình 2.17 Hoạt động hệ thống gạt nước chế độ INT khi transistor Tr ON..................21 Hình 2.18 Hoạt động khi công tắc rửa kính ON............................................................ 22 Hình 2.19 Hệ thống gạt nước rửa kính...........................................................................23 Hình 2.20 Trạng thái của công tắc gạt nước vị trí HIGH.............................................. 24 Hình 2.21 Trạng thái của công tắc gạt nước vị trí INTLO........................................... 24 Hình 2.22 Dải tốc độ.......................................................................................................25 Hình 2.23 Hệ thống gạt mưa hoạt động........................................................................ 25 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 3 Hình 2.24 Gạt nước ở vị trí OFF hoặc INT....................................................................26 Hình 2.25 Gạt nước còn đọng lại................................................................................... 26 Hình 2.26 Cảm biến nước mưa.......................................................................................27 Hình 3.1 Giao diện của chương trình proteus................................................................ 28 Hình 3.2 Khởi động arduino........................................................................................... 29 Hình 3.3 Ngôn ngữ CC++............................................................................................. 29 Hình 3.4 Vi điều khiển trong arduino.............................................................................30 Hình 3.5 Vi điều khiển Atmega328p..............................................................................30 Hình 3.6 Sơ đồ chân của Atmega328p với arduino....................................................... 31 Hình 3.7 Bảnh mạch Arduino thực tế.............................................................................32 Hình 3.8 Bảnh mạch trong Arduino............................................................................... 33 Hình 3.9 Biến trở.............................................................................................................34 Hình 3.10 Màn hình thể hiện chế độ biến trở.................................................................35 Hình 3.11 Nối chân trong Arduino................................................................................. 36 Hình 3.12 Nút bấm..........................................................................................................36 Hình 3.13 Nút bấm trong mô phỏng...............................................................................37 Hình 3.14 Cảm biến mưa................................................................................................ 38 Hình 3.15 Sơ đồ nối chân trong mô phỏng.....................................................................39 Hình 3.16 Màn hình LCD 16x2......................................................................................40 Hình 3.17 Màn hình LCD trong mô phỏng.................................................................... 41 Hình 3.18 Sơ đồ nối LCD16x2 với Arduino.................................................................. 41 Hình 3.19 Sản phẩm mô phỏng hệ thống gạt mưa rửa kính...........................................48 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 4 LỜI MỞ ĐẦU Trong vài thập niên gần đây nền kinh tế thế giới đã có những dấu hiệu chuyển mình khá rõ rệt, các ngành kinh tế của các nước có những đột phá mới mẻ. Các phương tiện vận tải hiện đại từ các nước có nền công nghệ tiên tiến được nhập vào Việt Nam ngày càng nhiều. Nền công nghiệp ô tô nước ta tuy còn non trẻ nhưng đã bắt đầu có những bước đi đầy triển vọng. Những năm gần đây ở Việt Nam xe ô tô bắt đầu được sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô hiện đại sử dụng ngày càng nhiều. Việc sử dụng những hệ thống thông minh trên xe ô tô là điều rất cần thiết. Đặc biệt như hệ thống gạt mưa rửa kính trên xe ô tô vô cùng quan trọng. Ngày nay hệ thống gạt mưa rửa kính được trang bị thêm cảm biến gạt mưa sẽ giúp cho người lái không cần phải bận tâm đến việc bậttắt công tắc gạt mưa nhờ đó có thể tập trung lái xe hơn. Mặt khác nó cũng có thể hoạt động tốt với mưa phùn, mưa nhỏ, các cơn mưa có lượng mưa từ trung bình trở xuống. Đặc biệt trong những trường hợp nguy hiểm thì công dụng của cảm biến mưa càng được thể hiện rõ hơn. Đây chính là lý do vì sao không chỉ các hãng xe sang như MERCEDES, BMW, AUDI,… mà ngay cả những hãng xe phổ thông như TOYOTA, HONDA, MAZDA,… cũng chủ động trang bị cảm biến gạt mưa. Vì vậy em mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại” làm đề tài đồ án tốt nghiệp. Đây là một đề tài bổ ích mang tính thiết thực cao giúp em hoàn thiện và bổ sung thêm kiến thức. Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 5 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1.1. Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt mưa 1.1.1.Nhiệm vụ Hệ thống gạt mưa trên ô tô là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy, đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi tham gia giao thông. 1.1.2.Yêu cầu + Hệ thống gạt mưa và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa trên kính trước và kính sau khi trời mưa. + Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy. + Gần đây một số kiểu xe có thể thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe và tự động gạt nước khi trời mưa. + Hệ thống gạt mưa trên ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định và phù hợp với từng điều kiện trời mưa (mưa to hoặc mưa nhỏ). 1.1.3.Phân loại Motor gạt mưa được truyền động từ động cơ ô tô. Motor gạt mưa chạy bằng khí nén. Motor gạt mưa được truyền từ động cơ điện (hiện nay tất cả các xe ô tô đều sử dụng loại này) Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 6 1.2.Giới thiệu chung về hệ thống gạt mưa Gạt nước là bộ phận nhỏ nhưng lại hết sức quan trọng đối với xe hơi. Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước và bụi bẩn ra khỏi kính chắn gió, giúp người lái có một tầm nhìn tốt hơn khi điều khiển xe. Ngày nay, gạt nước được xem như một tiêu chuẩn không chỉ trên trên tất cả những chiếc xe hơi mà còn được trang bị cho xe lửa, tàu biển và cả máy bay nữa. Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, có thể phát hiện mưa trên kính chắn gió để bật cần gạt nước ô tô một cách phù hợp. Khi hệ thống làm việc sẽ giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay ra khỏi tay lái. Hệ thống này phát hiện những giọt mưa trên kính chắn gió, tự động bật và điều chỉnh hệ thống gạt nước tương ứng với mức độ mưa. Hình 1.1 Hệ thống gạt mưa rửa kính Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 7 Sự tồn tại của bất kì hệ thống nào đều có lí do hoặc nguyên lý của nó. Hệ thống gạt nước rửa kính cũng có lịch sử hình thành và phát triển riêng. Nó được ra đời do những nhu cầu tất yếu của viêc muốn quan sát tầm nhìn tốt hơn mà không phải dừng xe lại để lau chùi một cách cơ học. Đó vào năm 1903, khi đi trong thành phố New York, người phụ nữ mang tên Mary Anderson (18661953) nhận ra rằng, thỉnh thoảng, tài xế lại phải dừng xe, cầm chiếc khăn để lau hơi nước và tuyết phủ trên mặt kính. Thậm chí, bà còn trông thấy một số người chẳng buồn gạt tuyết vì lớp phủ quá dày nên thường “ló đầu” ra cửa sổ đế quan sát hướng đi. Thật bất tiện nếu thường xuyên gặp phải hoàn cảnh này. Vì thế, bà thấy cần phải tạo ra một cái gì để giúp họ không cần dừng xe mà vẫn gạt được tuyết và giữ tầm nhìn. Về nhà, Anderson thiết kế hệ thống cần gạt nước đầu tiên. Nhưng khi đưa ra ý tưởng đó, bà bỗng trở thành trò cười của người xung quanh. Họ cho rằng đó là việc của đàn ông và chẳng ai quan tâm đến sự “điên rồ” đó. Chẳng lâu sau đó, năm 1905, khi bà 39 tuổi, nước Mỹ đã trao cho bà bằng phát minh sáng chế về dụng cụ cần gạt mưa này. Đó là một minh chứng cho trí tuệ về khả năng của phụ nữ. Hình 1.2 Mary Anderson (18661953) người phát minh ra cần gạt mưa Cơ cấu hoạt động của chổi gạt mưa này khá đơn giản. Anderson dùng 2 cần gạt gắn trên thân xe và tiếp xúc với mặt kính bằng lưỡi gạt, bên trong buồng lái được kết nối với “cơ cấu truyền động kiểu tay quay”. Khi cần người lái xe quay tay nắm đặt trong ca bin. Tuy nhiên, cần gạt chỉ thực sự được biết đến vào năm 1916 và trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho các dòng xe ở Mỹ. Nhờ công nghệ sản xuất hàng loạt Model T của Henry Ford, ô tô trở nên gần gủi với người tiêu dùng. Trước Anderson, có nhiều người cũng nghĩ ra được ý tưởng đó, tuy nhiên cách tạo Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 8 ra vị trí lắp đặp của thiết bị lúc đó là nằm “lù lù” trên kính chắn gió, cản trở tầm nhìn của lái xe, nên khi đưa ra ý tưởng, nó bị loại ngay từ trong trứng nước vì cơ cấu truyền động phức tạp và khó quay. Với Anderson, cần gạt được thiết kế nằm dưới chân kính chân kính gió. Cơ cấu và nguyên lý hoạt động được sử dụng cho đến ngày nay a. Vị trí Hình 1.3 Vị trí hệ thống gạt mưa và cảm biến nước mưa 1: Cảm biến nước mưa 2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt 3: ECM 4: Cụm cng tắc cảnh báo 5: Cụm bơm và mô tơ rửa kính Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 9 b. Vị trí 1: Cảm biến nước mưa 2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt 3: ECM 4: Cụm công tắc cảnh báo 5: Cụm bơm và mô tơ rửa kính c. Cấu tạo của cảm biến nước mưa: Cảm biến nước mưa có cấu tạo gồm một đèn LED phát ra tia hồng ngoại, một điot quang có thể nhận các tia này , một thấu kính và một dải cảm biến nước mưa Hình 1.4 Cấu tạo của cảm biến mưa a: Kính chắn gió c: Giọt nước mưa b: Chùm tia hồng ngoại d: Đi ốt quang Nếu không có mưa trên vùng phát hiện, các tia hồng ngoại phát ra bởi đèn LED sẽ được phản xạ trên bề mặt ngoài của kính chắn gió và đi ốt quang sẽ nhận được các tia này.Nếu có mưa trong vùng phát hiện, một phần của chùm tia hồng ngoại xuyên qua kính chắn gió do sự thay đổi về hệ số phản xạ của kính trong trường hợp có mưa và không có mưa (sự khác biệt giữa nước và không khí) làm giảm lượng tia hồng ngoại tới đi ốt quang. Lượng thay đổi của chùm tia hồng ngoại phụ thuộc vào lượng mưa. Do đó chức năng này điều khiển các chế độ gạt LOW, HI và INT nhằm thực hiện gạt một cách tối ưu. d. Công dụng của cảm biến gạt mưa tự động Ngoài sự an toàn trên những chiếc xe thì việc mang lại sự thoải mái cho cả người lái và hành khách luôn là điều mà các nhà sản xuất xe hướng đến. Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động trên xe con hiện đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 10 Với cảm biến gạt mưa tự động trang bị trên xe, người lái sẽ không còn phải bận tâm về việc điều khiển công tắc gạt mưa, thay vào đó là tập trung vào lái xe. Cảm biến gạt mưa tự động sẽ thay thế tài xế điều khiển motor gạt để làm sạch kính chắn gió phía trước, giúp đảm bảo tầm nhìn luôn ưu nhất trong những lúc điều kiện thời tiết trở nên xấu đi. Hình 1.5 Hệ thống điều khiển gạt mưa tự động e. Phương thức hoạt động của hệ thống cảm biến gạt mưa tự động Hoạt động của hệ thống dựa trên cơ chế nhận diện sự thay đổi ánh sáng chiếu qua kính chắn gió, công dụng của cảm biến là phát hiện được sự “hiện diện” của nước và các vết bẩn. Hình 1.6 Cấu tạo của môđun điều khiển gạt mưa tự động

Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1.1 Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt mưa 1.1.1 Nhiệm vụ 1.1.2.Yêu cầu 1.1.3.Phân loại 1.2.Giới thiệu chung hệ thống gạt mưa CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH .12 2.1.Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính 12 2.1.1.Cấu tạo 12 2.1.2 Cần gạt nước/ gạt nước 13 2.1.3.Cơng tắc gạt nước rửa kính -Cơng tắc gạt nước 14 2.1.4.Motor gạt nước 16 2.1.5.Motor rửa kính 19 2.2 Nguyên lý hoạt động hệ thống gạt mưa rửa kính 20 2.2.1 Khi cơng tắc gạt nước vị trí LOW / MIST 20 2.2.2.Khi công tắc gạt nước vị trí HIGH 20 2.2.3.Khi tắt công tắc gạt nước (OFF) 20 2.2.4.Khi bật cơng tắc gạt nước đến vị trí “INT” 22 2.3 Một số kiểu gạt nước rửa kính 24 2.3.1Hệ thống gạt nước dải rộng 24 2.3.2.Gạt nước theo tốc độ xe 26 CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU, MƠ PHỎNG HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ ARDUINO 30 3.1.Giới thiệu phần mềm mô Proteus phần mềm Arduino 30 3.1.1.Phần mềm Proteus 30 3.1.2.Giới thiệu phần mềm arduino 32 3.2.Ứng dụng mô hệ thống gạt mưa tự động 33 3.2.1 Vi điều khiển sử dụng 33 3.2.2 Số kênh xung PWM: kênh (1timer kênh)Board Arduino 36 3.2.3 Biến trở hình biến trở 37 3.2.4.Nút bấm 38 3.2.5 Cảm biến mưa 39 3.2.6 Màn hình LCD 42 3.3 Code lập trình điều khiển vi điều khiển phần mềm arduno 44 3.4 Sản phẩm mô hệ thống gạt mưa rửa kính ERROR! BOOKMARK NOT DEFINED 3.5 Kết 48 KẾT LUẬN 50 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO .51 SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống gạt mưa rửa kính Hình 1.2 Mary Anderson (1866-1953) - người phát minh cần gạt mưa Hình 1.3 Vị trí hệ thống gạt mưa cảm biến nước mưa Hình 1.4 Cấu tạo cảm biến mưa .6 Hình 1.5 Hệ thống điều khiển gạt mưa tự động Hình 1.6 Cấu tạo mô-đun điều khiển gạt mưa tự động Hình 1.7 Bộ điều khiển hệ thống gạt nước Hình 2.1 Cấu tạo hệ thống gạt mưa rửa kính 10 Hình 2.2 Cần gạt nước 10 Hình 2.3 Cấu tạo cần gạt nước 11 Hình 2.4 Gạt nước che nửa che hoàn toàn 11 Hình 2.5 Công tắc gạt nước 12 Hình 2.6 Cơng tắc gạt nước xe 13 Hình 2.7 Cơng tắc rửa kính 14 Hình 2.8 Cấu tạo motor gạt nước 15 Hình 2.9 Motor gạt nước 16 Hình 2.10 Hoạt động công tắc dụng cam 16 Hình 2.11 Motor rửa kính .17 Hình 2.12 Hoạt động kết hợp rửa kính 17 Hình 2.13 Hoạt động hệ thống gạt nước chế độ LOW/MIST 18 Hình 2.14 Hoạt động hệ thống gạt nước chế độ HIGH 19 Hình 2.15 Hoạt động hệ thống gạt nước công tắc OFF 20 Hình 2.16 Hoạt động hệ thống chế độ INT transistor Tr ngắt OFF 21 Hình 2.17 Hoạt động hệ thống gạt nước chế độ INT transistor Tr ON 21 Hình 2.18 Hoạt động cơng tắc rửa kính ON 22 Hình 2.19 Hệ thống gạt nước rửa kính 23 Hình 2.20 Trạng thái cơng tắc gạt nước vị trí HIGH 24 Hình 2.21 Trạng thái cơng tắc gạt nước vị trí INT/LO 24 Hình 2.22 Dải tốc độ .25 Hình 2.23 Hệ thống gạt mưa hoạt động 25 SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại Hình 2.24 Gạt nước vị trí OFF INT 26 Hình 2.25 Gạt nước cịn đọng lại 26 Hình 2.26 Cảm biến nước mưa .27 Hình 3.1 Giao diện chương trình proteus 28 Hình 3.2 Khởi động arduino 29 Hình 3.3 Ngơn ngữ C/C++ 29 Hình 3.4 Vi điều khiển arduino 30 Hình 3.5 Vi điều khiển Atmega328p 30 Hình 3.6 Sơ đồ chân Atmega328p với arduino 31 Hình 3.7 Bảnh mạch Arduino thực tế 32 Hình 3.8 Bảnh mạch Arduino 33 Hình 3.9 Biến trở 34 Hình 3.10 Màn hình thể chế độ biến trở 35 Hình 3.11 Nối chân Arduino 36 Hình 3.12 Nút bấm 36 Hình 3.13 Nút bấm mô 37 Hình 3.14 Cảm biến mưa 38 Hình 3.15 Sơ đồ nối chân mô 39 Hình 3.16 Màn hình LCD 16x2 40 Hình 3.17 Màn hình LCD mơ 41 Hình 3.18 Sơ đồ nối LCD16x2 với Arduino 41 Hình 3.19 Sản phẩm mơ hệ thống gạt mưa rửa kính 48 SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại LỜI MỞ ĐẦU Trong vài thập niên gần kinh tế giới có dấu hiệu chuyển rõ rệt, ngành kinh tế nước có đột phá mẻ Các phương tiện vận tải đại từ nước có cơng nghệ tiên tiến nhập vào Việt Nam ngày nhiều Nền cơng nghiệp tơ nước ta cịn non trẻ bắt đầu có bước đầy triển vọng Những năm gần Việt Nam xe ô tô bắt đầu sử dụng rộng rãi, số lượng ô tô đại sử dụng ngày nhiều Việc sử dụng hệ thống thông minh xe ô tô điều cần thiết Đặc biệt hệ thống gạt mưa rửa kính xe tô vô quan trọng Ngày hệ thống gạt mưa rửa kính trang bị thêm cảm biến gạt mưa giúp cho người lái không cần phải bận tâm đến việc bật/tắt cơng tắc gạt mưa nhờ tập trung lái xe Mặt khác hoạt động tốt với mưa phùn, mưa nhỏ, mưa có lượng mưa từ trung bình trở xuống Đặc biệt trường hợp nguy hiểm cơng dụng cảm biến mưa thể rõ Đây lý không hãng xe sang MERCEDES, BMW, AUDI,… mà hãng xe phổ thông TOYOTA, HONDA, MAZDA,… chủ động trang bị cảm biến gạt mưa Vì em mạnh dạn chọn đề tài “Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại” làm đề tài đồ án tốt nghiệp Đây đề tài bổ ích mang tính thiết thực cao giúp em hoàn thiện bổ sung thêm kiến thức SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1.1 Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt mưa 1.1.1.Nhiệm vụ Hệ thống gạt mưa ô tô hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì vậy, thiết bị cần thiết cho an toàn xe tham gia giao thông 1.1.2.Yêu cầu + Hệ thống gạt mưa rửa kính hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa + Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì thiết bị cần thiết cho an toàn xe chạy + Gần số kiểu xe thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe tự động gạt nước trời mưa + Hệ thống gạt mưa ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) 1.1.3.Phân loại - Motor gạt mưa truyền động từ động ô tô - Motor gạt mưa chạy khí nén - Motor gạt mưa truyền từ động điện (hiện tất xe ô tô sử dụng loại này) SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 1.2.Giới thiệu chung hệ thống gạt mưa Gạt nước phận nhỏ lại quan trọng xe Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước bụi bẩn khỏi kính chắn gió, giúp người lái có tầm nhìn tốt điều khiển xe Ngày nay, gạt nước xem tiêu chuẩn không trên tất xe mà trang bị cho xe lửa, tàu biển máy bay Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, phát mưa kính chắn gió để bật cần gạt nước ô tô cách phù hợp Khi hệ thống làm việc giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay khỏi tay lái Hệ thống phát giọt mưa kính chắn gió, tự động bật điều chỉnh hệ thống gạt nước tương ứng với mức độ mưa Hình 1.1 Hệ thống gạt mưa rửa kính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại Sự tồn hệ thống có lí ngun lý Hệ thống gạt nước- rửa kính có lịch sử hình thành phát triển riêng Nó đời nhu cầu tất yếu viêc muốn quan sát tầm nhìn tốt mà khơng phải dừng xe lại để lau chùi cách học Đó vào năm 1903, thành phố New York, người phụ nữ mang tên Mary Anderson (1866-1953) nhận rằng, thỉnh thoảng, tài xế lại phải dừng xe, cầm khăn để lau nước tuyết phủ mặt kính Thậm chí, bà cịn trơng thấy số người chẳng buồn gạt tuyết lớp phủ dày nên thường “ló đầu” cửa sổ đế quan sát hướng Thật bất tiện thường xuyên gặp phải hồn cảnh Vì thế, bà thấy cần phải tạo để giúp họ khơng cần dừng xe mà gạt tuyết giữ tầm nhìn Về nhà, Anderson thiết kế hệ thống cần gạt nước Nhưng đưa ý tưởng đó, bà trở thành trò cười người xung quanh Họ cho việc đàn ơng chẳng quan tâm đến “điên rồ” Chẳng lâu sau đó, năm 1905, bà 39 tuổi, nước Mỹ trao cho bà phát minh sáng chế dụng cụ cần gạt mưa Đó minh chứng cho trí tuệ khả phụ nữ Hình 1.2 Mary Anderson (1866-1953) - người phát minh cần gạt mưa Cơ cấu hoạt động chổi gạt mưa đơn giản Anderson dùng cần gạt gắn thân xe tiếp xúc với mặt kính lưỡi gạt, bên buồng lái kết nối với “cơ cấu truyền động kiểu tay quay” Khi cần người lái xe quay tay nắm đặt ca bin Tuy nhiên, cần gạt thực biết đến vào năm 1916 trở thành thiết bị tiêu chuẩn cho dịng xe Mỹ Nhờ cơng nghệ sản xuất hàng loạt Model T Henry Ford, ô tô trở nên gần gủi với người tiêu dùng Trước Anderson, có nhiều người nghĩ ý tưởng đó, nhiên cách tạo SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại vị trí lắp đặp thiết bị lúc nằm “lù lù” kính chắn gió, cản trở tầm nhìn lái xe, nên đưa ý tưởng, bị loại từ trứng nước cấu truyền động phức tạp khó quay Với Anderson, cần gạt thiết kế nằm chân kính chân kính gió Cơ cấu nguyên lý hoạt động sử dụng ngày a Vị trí Hình 1.3 Vị trí hệ thống gạt mưa cảm biến nước mưa *1: Cảm biến nước mưa *2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt *3: ECM *4: Cụm cng tắc cảnh báo *5: Cụm bơm mơ tơ rửa kính SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại b Vị trí 1: Cảm biến nước mưa 2: Cụm mơ tơ gạt nước ECU điều khiển gạt 3: ECM 4: Cụm công tắc cảnh báo 5: Cụm bơm mô tơ rửa kính c Cấu tạo cảm biến nước mưa: - Cảm biến nước mưa có cấu tạo gồm đèn LED phát tia hồng ngoại, điot quang nhận tia , thấu kính dải cảm biến nước mưa Hình 1.4 Cấu tạo cảm biến mưa *a: Kính chắn gió *c: Giọt nước mưa *b: Chùm tia hồng ngoại *d: Đi ốt quang Nếu khơng có mưa vùng phát hiện, tia hồng ngoại phát đèn LED phản xạ bề mặt ngồi kính chắn gió ốt quang nhận tia Nếu có mưa vùng phát hiện, phần chùm tia hồng ngoại xun qua kính chắn gió thay đổi hệ số phản xạ kính trường hợp có mưa khơng có mưa (sự khác biệt nước khơng khí) làm giảm lượng tia hồng ngoại tới ốt quang Lượng thay đổi chùm tia hồng ngoại phụ thuộc vào lượng mưa Do chức điều khiển chế độ gạt LOW, HI INT nhằm thực gạt cách tối ưu d Công dụng cảm biến gạt mưa tự động Ngoài an toàn xe việc mang lại thoải mái cho người lái hành khách điều mà nhà sản xuất xe hướng đến SVTH: Nguyễn Tuấn Anh Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại Với cảm biến gạt mưa tự động trang bị xe, người lái khơng cịn phải bận tâm việc điều khiển cơng tắc gạt mưa, thay vào tập trung vào lái xe Cảm biến gạt mưa tự động thay tài xế điều khiển motor gạt để làm kính chắn gió phía trước, giúp đảm bảo tầm nhìn ln ưu lúc điều kiện thời tiết trở nên xấu Hình 1.5 Hệ thống điều khiển gạt mưa tự động e Phương thức hoạt động hệ thống cảm biến gạt mưa tự động Hoạt động hệ thống dựa chế nhận diện thay đổi ánh sáng chiếu qua kính chắn gió, công dụng cảm biến phát “hiện diện” nước vết bẩn Hình 1.6 Cấu tạo mô-đun điều khiển gạt mưa tự động SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 10 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại Hình 3.11 Nối chân Arduino 3.2.4.Nút bấm Nút bấm loại công tắc đơn giản điều khiển hoạt động máy số loại trình Hầu hết, nút nhấn nhựa kim loại Hình dạng nút ấn phù hợp với ngón tay bàn tay để sử dụng dễ dàng Tất phụ thuộc vào thiết kế cá nhân Nút ấn có loại nút nhấn thường mở nút nhấn thường đóng Hình 3.13 Nút bấm mơ Hình 3.12 Nút bấm SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 38 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.2.5 Cảm biến mưa Cảm biến mưa cảm biến sử dụng để nhận biết giọt nước lượng mưa Loại cảm biến hoạt động giống công tắc Cảm biến bao gồm hai phần đệm cảm biến mô-đun cảm biến Bất mưa rơi bề mặt cảm biến mơ-đun cảm biến đọc liệu từ cảm biến để xử lý chuyển thành đầu tương tự kỹ thuật số Do đó, đầu tạo cảm biến có hai dạng tín hiệu tương tự (Analog-AO) kỹ thuật số (Digital-DO) Mạch cảm biến mưa gồm có phận: - Bộ phận cảm biến mưa gắn trời - Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần che chắn Hình 3.14 Cảm biến mưa SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 39 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.2.5.1 Thông số kỹ thuật - Điện áp hoạt động khoảng từ 3,3 đến 5V - Dịng hoạt động 15 mA Kích thước đệm cảm biến 54 x 40 mm với niken mặt - Chip so sánh LM393 - Tín hiệu đầu AO (Điện áp o/p tương tự) & DO (Điện áp chuyển mạch kts) - Chiều dài chiều rộng mô-đun PCB 30 x 16mm - Độ nhạy thay đổi thơng qua chiết áp - Đèn LED đỏ/xanh báo cho Nguồn Đầu - LED sáng lên mưa, đầu cao; có mưa đầu thấp LED tắt 3.2.5.2 Nguyên tắc hoạt động Các mạch cảm biến mưa có nguyên tắc hoạt động đơn giản, chúng hoạt động cách so sánh hiệu điện mạch cảm biến nằm trời với giá trị định trước (giá trị thay đổi thơng qua biến trở màu xanh) từ phát tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân DO Hình 3.15 Sơ đồ nối chân mơ SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 40 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại Khi có nước bề mặt cảm biến (trời mưa), độ dẫn điện tốt tạo điện trở hơn, chân DO kéo xuống thấp (0V), đèn LED màu đỏ sáng lên Tương tự, cảm biến khô (trời không mưa), độ dẫn điện cho điện trở cao, chân DO module cảm biến mưa giữ mức cao (5V-12V) Vì vậy, đầu cảm biến mưa chủ yếu phụ thuộc vào điện trở Mạch hoạt động với nguồn 5V Nên sử dụng loại rơ le kích mức thấp kèm với cảm biến SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 41 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.2.6 Màn hình LCD 3.2.6.1.Giới thiệu LCD 16x2 Hình 3.16 Màn hình LCD 16x2 3.2.6.2 Thơng số kỹ thuật LCD 16×2 LCD 16×2 sử dụng để hiển thị trạng thái thông số  LCD 16×2 có 16 chân chân liệu (D0 – D7) chân điều khiển (RS, RW, EN)  chân lại dùng để cấp nguồn đèn cho LCD 16×2  Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD chế độ lệnh chế độ liệu  Chúng cịn giúp ta cấu hình chế độ đọc ghi.LCD 16×2 sử dụng chế độ bit bit tùy theo ứng dụng ta làm [10] LCD1 LM016L Hình 3.17 Màn hình LCD mô SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 42 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.2.6.3 Sơ đồ kết nối LCD 16×2 với Arduino Hình 3.18 Sơ đồ nối LCD16x2 với Arduino SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 43 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.3 Code lập trình điều khiển vi điều khiển phần mềm arduno #include #include #define start #define rain #include int timer = 5; // tốc độ servo int gocquay = 150; // góc quay int pos = 0; int aa = 0; int a = 0; Servo myservo; LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2); // void setup() { Serial.begin(9600); lcd.init(); lcd.backlight(); myservo.attach(3); pinMode(start, INPUT_PULLUP); pinMode(rain, INPUT); Serial.println("Da khoi dong xong"); SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 44 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" RAIN SENSOR"); myservo.write(pos); } // void loop() { a = analogRead(A0); aa = map(a, 150, 900, 0, 30); Serial.println(a); lcd.setCursor(4, 1); lcd.print("not rain "); if ((digitalRead(start) == 0) || ( a < 900)) { lcd.setCursor(4, 1); if (digitalRead(start) == 0) lcd.print(" START "); else if(a > 600) lcd.print("small rain"); else lcd.print("heavy rain"); servo(); SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 45 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại } } // void servo() { a = analogRead(A0); aa = map(a, 150, 900, 0, 25); for (pos = 0; pos = 0; pos -= 1) { myservo.write(pos); if (a < 900) { delay(aa); } else { delay(timer); } } SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 47 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại 3.4 Sản phẩm mô hệ thống gạt mưa rửa kính RAIN SENSOR RAIN1 Rain Sensor HL 83 + SIM START www.TheEngineeringPro jects.com ~6 ~ ATM EG A3 P D0 D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 RX < DIGITAL (PWM~) ANALOG IN SIMULINO POWER ATMEL 10 11 12 13 14 VSS VDD VEE +88 SIMULINO UNO ARDUINO www.arduino.cc blogembarcado.blogspot com OUT GND Vcc TestPin LCD ~3 RS RW E GND 5V A A A RV ARE F 13 12 ~11 ~1 ~9 RESE T ANALOG - U1 14 RX D 13 15 TX D CT S CL INT SD A0 A A1 A2 P P P P 10 11 12 PCF8 Hình 3.19 Sản phẩm mơ hệ thống gạt mưa rửa kính 3.5 Kết Từ kết đạt q trình làm việc, nghiên cứu có kết luận sau: + Muốn khắc phục hư hỏng hệ thống đó, ta phải hiểu rõ sơ đồ mạch điện hoạt động không hệ thống mà cịn phải xem xét hệ thống liên quan + Tuy nhiên, dạng hư hỏng hệ thống điện đa dạng phức tạp Do đó, để xác định xác hư hỏng hệ thống điện ơtơ địi hỏi người thợ phải có trình độ chun mơn cao kinh nghiệm việc phân tích triệu chứng + Các kết đạt dùng làm tài liệu làm sở để hiểu tiến hành khắc phục hư hỏng hệ thống gạt nước mưa – rửa kính Và hệ thống khác ô tô đại Qua thử nghiệm mơ hình, đề tài em thực với vốn hiểu biết học thực việc cung cấp nhìn hệ thống Hệ thống hoạt động tốt điều kiện khác nhau, hệ thống không hoạt động SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 48 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại cần kiểm tra nguồn vào Nguyên lí làm việc hệ thống gạt mưa rửa kính xe tơ thử nghiệm mơ sở lí thuyết đưa Hệ thống đem lại an toàn , đem lại tiện nghi đại xe Hệ thống làm việc trơn chu , hiệu Với ưu điểm này, khiến thiết bị đem lại tiện lợi ưu việt cho người sử dụng Hệ thống gạt mưa rửa kính tơ vơ tiện lợi cần thiết Theo hoạt động Proteus nguyên lý mạch hoạt động ổn Nhưng mạch cần chỉnh sửa để hoàn thiện vận dùng vào thực tế Qua phần mềm Proteus code Arduino em biết cách hoạt động hệ thống gạt mưa rửa kính ô tô cách chi tiết Ngoài qua đề tài chúng em sử dụng phần mềm Proteus Code Arduino tốt áp dụng vào đề tài khác đồ án chuyên ngành tới SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 49 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại KẾT LUẬN Sau thời gian tiến hành nghiên cứu, tìm hiểu thực tế với cố gắng nỗ lực thân với giúp đỡ nhiệt tình thầy hướng dẫn, thầy khoa, em hoàn thành đề tài : “Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại” Với kết đạt như: - Đã phân tích đặc điểm kết cấu, nguyên lý làm việc sơ đồ điện chức hệ thống gạt mưa - rửa kính ô tô - Dựa nguyên lý hoạt động hệ thống, đặc thù kết cấu hệ thống gạt nước mưa – rửa kính hư hỏng biện pháp khắc phục, kiểm tra số xe ô tô trình bày chi tiết - Đã mô nguyên lý hoạt động, tháo lắp motor, mạch điện hệ thống Khả trình bày mơ chưa chun nghiệp nên khơng đẹp cịn nhiều thiếu sót Trong tương lai đề tài tốt nghiệp làm sở cho việc nghiên cứu thiết kế chế tạo hệ thống gạt mưa – rửa kính tơ Nội dung mơ hệ thống gạt mưa – rửa kính trình bày đồ án tốt nghiệp SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 50 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1].Nguyễn Thành Bắc, 2018 Hệ thống điện-điện tử ô tô nâng cao NXB KHKT [2].Bosch Automotive Electrics and Automotive Electronics, Robert Bosch GmH, Springer Vieweg, 2007 [3] Đỗ Văn Dũng, 2007 Hệ thống điện thân xe điều khiển tự động Ơ Tơ ĐH SPKT TPHCM [4] Nguyễn Thành Bắc, Chu Đức Hùng, Thân Quốc Việt, Phạm Việt Thành, Nguyễn Tiến Hán - Giáo trình hệ thống điện điện tử ô tô - NXB Khoa học kỹ thuật – Hà Nội (2017) [5].Giáo trình trang bị điện tơ, Nguyễn Văn Chất, NXB Giáo dục, 2009 [6] Nguyễn Mạnh Giang (2007),Cấu trúc-Lập trình-Ghép nối ứng dụng vi điều khiển (Tập Cấu trúc lập trình vi điều khiển 8051/8052), Nhà xuất giáo dục [7].Giáo Trình Vi Điều Khiển Và Ứng Dụng (NXB Sư Phạm Kỹ Thuật 2017 ) Mai Nhật Thiên [8].https://www.cambien.wiki/2021/10/cam-bien-mua-la-gi.html [9].https://vtvauto.vn/lich-su-hinh-thanh-va-vai-tro-cua-he-thong- gat-nuoc-ruakinh.html [10].https://tailieuoto.vn/cau-tao-he-thong-gat-mua-o-to-va-rua- SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 51 Nghiên cứu tìm hiểu hệ thống gạt mưa tự động xe đại SVTH: Nguyễn Tuấn Anh 52