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
TỔNG QUAN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
Nhiệm vụ, phân loại và yêu cầu của hệ thống gạt mưa
Hệ thống gạt mưa trên ô tô giúp người lái duy trì tầm nhìn rõ ràng bằng cách loại bỏ nước mưa trên kính trước và kính sau trong điều kiện thời tiết xấu.
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.
+ 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.
+ 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).
- 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)
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.
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 (1866-1953) 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 (1866-1953) - 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 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
*2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt
2: Cụm mô tơ gạt nước ECU điều khiển gạt
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
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.
Hệ thống sử dụng một mô-đun điều khiển điện tử được trang bị để nhận thông tin và điều khiển hoạt động của các cần gạt.
Như trên hình, chúng ta có thể thấy mô-đun điều khiển chứa các đi-ốt phát quang (LED) phát ra các tia hồng ngoại trên kính chắn gió Khi kính trong suốt, tia hồng ngoại sẽ được phản xạ lại và các cảm biến (Light Receptors) sẽ nhận tín hiệu này. Ngược lại, khi các giọt nước mưa hoặc bụi bẩn xuất hiện trên kính, chùm tia hồng ngoại sẽ đi qua chúng thay vì phản xạ đến các cảm biến Ánh sáng phản xạ này tạo ra một điện áp trong mô-đun điện tử, khi ánh sáng phản xạ nhiều hơn, chúng sẽ tạo ra một điện áp lớn hơn và ngược lại Các kỹ sư lập trình mô-đun điện tử theo cách nó kích hoạt mô-tơ gạt nước hoạt động khi điện áp được tạo ra thấp hơn (tức là khi lượng ánh sát phản xạ rất nhỏ).
Tốc độ và thời gian kích hoạt cần gạt nước phụ thuộc vào mức độ ẩm ướt của kính chắn gió Một số hệ thống tiên tiến còn có khả năng đo độ ẩm trực tiếp từ kính chắn gió
Người lái cũng thể điều chình mức độ hoạt động của cần gạt như bình thường Ở mức độ cao, các cần gạt nước sẽ hoạt động với tốc độ, tần suất cao và ngược lại.
Hình 1.7 Bộ điều khiển hệ thống gạt nước
PHÂN TÍCH KẾT CẤU VÀ NGUYÊN LÝ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH
Cấu tạo của hệ thống gạt mưa rửa kính
Hệ thống gạt mưa – rửa kính bao gồm các bộ phận sau:
1 Cần gạt nước/lưỡi gạt nước
2 Mô tơ và cơ cấu dẫn động gạt nước
3 Vòi phun của bộ rửa kính
4 Bình chứa nước rửa kính (có chứa motor rửa kính )
4 Công tắc gạt nước – rửa kính (có rơ le điều khiển gạt nước)
5 Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau
6 Mô tơ gạt nước phía sau
7 Relay điều khiển bộ gạt nước phía sau
8 Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B pECU J/B phía hành khách) 11.Cảm biến mưa
2.1.2 Cần gạt nước/ thanh gạt nước
Cấu trúc của cần gạt nước là một lưỡi cao su gạt nước được lắp vào thanh kim loại gọi là thanh gạt nước Gạt nước được dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt.
Vì lưỡi gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thể gạt được nước mưa nhờ dịch chuyển thanh gạt nước Chuyển động tuần hoàn của gạt nước được tạo ra bởi motor và cơ cấu dẫn động.
Vì lưỡi cao su lắp vào thanh gạt nước bị mòn do sử dụng và do ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường v.v nên phải thay thế phần lưỡi cao su này một cách định kỳ.
Hình 2.2 Cấu tạo cần gạt nước Hình 2.3 Cần gạt nước
2.1.2.2 Gạt nước được che một nửa, gạt nước che hoàn toàn
Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng và tấm nhìn rộng nên những gạt nước gần đây được che đi dưới nắp ca pô Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn.
Hình 2.4 Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn
Với gạt nước che hoàn toàn: nếu nó bị phủ băng tuyết hoặc ở trong các điều kiện khác, thì gạt nước không thể dịch chuyển được Nếu cố tình làm sạch tuyết bằng cách cho hệ thống gạt nước hoạt động cưỡng bức có thể làm hỏng motor gạt nước. Để ngăn ngừa hiện tượng này, phần lớn các mẫu xe có cấu trúc chuyển chế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che một phần bằng tay Sau khi bật sang gạt nước che một nửa, cần gạt nước có thể đóng trở lại bằng cách dịch chuyển nó theo hớng mũi tên được chỉ ra trên hình vẽ.
2.1.3 Công tắc gạt nước và rửa kính - Công tắc gạt nước
Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần.
Hình 2.5 Công tắc gạt nước Hình 2.6 Công tắc gạt nước trên xe
Công tắc gạt nước có các vị trí OFF (dừng), LO (tốc độ thấp) và HI (tốc độ cao) và các vị trí khác để điều khiển chuyển động của nó Một số xe có vị trí MIST (gạt nước chỉ hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí MIST (sương mù), vị trí INT (gạt nước hoạt động ở chế độ gián đoạn trong một khoảng thời gian nhất định) và một công tắc thay đổi để điều chỉnh khoảng thời gian gạt nước.
Trong nhiều trường hợp công tắc gạt nước và rửa kính được kết hợp với công tắc điều khiển đèn Vì vậy, đôi khi người ta gọi là công tắc tổ hợp. Ở những xe có trang bị gạt nước cho kính sau, thì công tắc gạt nước sau cũng nằm ở công tắc gạt nước và được bật về giữa các vị trí ON và OFF Một số xe có vị trí INT cho gạt nước kính sau Ở những kiểu xe gần đây, ECU được đặt trong công tắc tổ hợp cho MPX (hệ thống thông tin đa chiều).
- Relay điều khiển gạt nước gián đoạn:
Relay này kích hoạt các gạt nước hoạt động một cách gián đoạn Phần lớn các kiểu xe gần đây các công tắc gạt nước có relay này được sử dụng rộng rãi.
Một relay nhỏ và mạch Transistor gồm có tụ điện và điện trở cấu tạo thành relay điều khiển gạt nước gián đoạn Dòng điện tới motor gạt nước được điều khiển bằng relay theo tín hiệu được truyền từ công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước chạy gián đoạn.
Công tắc rửa kính: Công tắc bộ phận rửa kính được kết hợp với công tắc gạt nước. Khi bật công tắc này thì motor rửa kính hoạt động và phun nước rửa kính.
Hình 2.7 Công tắc rửa kính
Motor gạt nước là dạng động cơ điện một chiều kích từ bằng nam chậm vĩnh cửu. Bao gồm: motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor.
Hình 2.8 Cấu tạo motor gạt nước
Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và một chối dùng chung (để tiếp Mát) Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng đển gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.
- Chuyển đổi tốc độ mô tơ:
Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phản ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của motor.
Hoạt động ở tốc độ thấp Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chối than tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được tạo ra Kết quả là motor quay với vận tốc thấp.
Hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phản ứng từ chối tiếp điện tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra Kết quả là motor quay với tốc độ cao.
Có chức năng dừng thanh gạt nước tại vị trí cố định Do vậy, thanh gạt nước luôn được bảo đảm dừng ở dưới cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc gạt nước. qua công tắc gạt nước làm cho motor gạt nước quay Tuy nhiên, ở thời điểm công tắc gạt nước tắt, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ác qui vẫn được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục quay.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa rửa kính
2.2.1 Khi công tắc gạt nước ở vị trí LOW / MIST
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ thấp hoặc vị trí rạt sương,
Hình 2.13 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ LOW/MIST dòng điện đi vào chổi than tiếp điện tốc độ thấp của motor gạt nước (gọi tắt là “LO”) như được chỉ ra trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.
2.2.2 Khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ cao, dòng điện đi vào chổi tiếp điện cao của motor gạt nước HI như được chỉ ra trên màn hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc dộ cao.
2.2.3 Khi tắt công tắc gạt nước (OFF)
Nếu tắt công tắc gạt nước được về vị trí OFF trong khi motor gạt nước đang hoạt động, thì dòng điện sẽ đi vào chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước như được chỉ ra trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp Khi gạt nước tới vị trí dừng, tiếp điểm của công tác dạng cam sẽ chuyển từ phía P3 sang phía P2 và motor dừng lại.
Hình 2.14 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ HIGH xác định, mà nó sẽ tiếp tục quay.
Hình 2.15 Hoạt động của hệ thống gạt nước khi công tắc OFF
-Khi dây nối giữa cực 4 của công tắc gạt nước và motor gạt nước bị đứt:
Thông thường, khi tắt công tắc gạt nước OFF, thì thanh gạt sẽ hoạt động tới khi về vị trí dừng Nhưng nếu dậy nổi giữa cực 4 của công tắc gạt nước và motor gạt nước bị đứt, thì tấm gạt sẽ không về vị trí dừng mà nó dừng ngay lập tức ở vị trí tắt công tắc
2.2.4 Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí “INT”
- Hoạt động khi transistor bật ON
Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí INT, thì transisor Trl được bật lên một lúc làm cho tiếp điểm relay được chuyển từ A sang B Khi tiếp điểm relay tới vị trí B, dòng điện đi vào motor (LO) và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp.
- Hoạt động khi transistor Tr ngắt OFF
Hình 2.16 Hoạt động hệ thống gạt nước chế độ INT khi transistor Tr ON
- Hoạt động khi transistor Tr ngắt OFF
Hình 2.17 Hoạt động hệ thống ở chế độ INT khi transistor Tr ngắt OFF
Tr nhanh chóng ngắt ngay làm cho tiếp điểm relay chuyển lại từ B về A Tuy nhiên, khi motor bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc cam chuyển từ P3 sang P2, do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của motor và motor làm việc ở tốc độ thấp rồi dùng lại khi tới vị trí dùng cố định Transistor Trl lại bật ngay làm cho gặt nước tiếp tục hoạt động gián đoạn trở lại ở loại gạt nước có điều chỉnh thời gian gián đoạn, biển trở thay đổi giá trị nhờ xoay công tắc điều chỉnh và mạch điện transistor điều chỉnh khoảng thời gian cấp điện cho transistor và làm cho thời gian hoạt động là thời gian để tụ điện trong mạch transistor nạp điện trở lại Thời gian nạp điện của tụ điện phụ thuộc vào thời gian đông công tác rửa kính.
Hình 2.18 Hoạt động khi công tắc rửa kính ON
Một số kiểu gạt nước rửa kính
2.3.1 Hệ thống gạt nước dải rộng
Hệ thống gạt nước dải rộng được trang bị để giữ cho khu vực gạt nước qui định không phụ thuộc vào tốc độ gạt nước.
Hình 2.19 Hệ thống gạt nước rửa kính Ở hệ thống gạt nước thông thường, khu vực gạt nước có khả năng trở nên rộng hơn do quán tính nhờ tốc độ gạt nước khi hoạt động ở tốc độ cao Cần phải quan tâm tới tới điều này khi xác lập khu vực gạt nước Kết quả là khu vực gạt nước sẽ nhỏ đi, đó là khu vực còn lại sẽ tăng lên khi gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.
Hệ thống gạt nước dải rộng tự động làm cho khu vực gạt nước giảm đi/tăng lên để giảm khu vực còn lại ở độ thấp.
2.3.1.2 Cấu tạo Ở hệ thống gạt nước dải rộng, motor được đặt cạnh motor gạt nước thông thường và vị trí của của cây cầu dẫn động gạt nước thay đổi được Trong kết cấu này, khi motor gạt nước dài rộng hình động, trục vít và quay và sau đó bánh vít quay Kết quả vị cần không tải hoạt động nên vị trí của cơ cấu điều khiển gạt nước thay đổi.
- Vị trí INI/LO của công tác gạt nước
Bộ phận điều khiển gạt nước làm cho mô tơ gạt nước dải rộng thường quay tới vị trí
LO, vị trí trung tâm của cần không tải thay đổi (a tới a’) và cánh tay đòn thay đổi (b tới b’, c tới c’) đồng thời Kết quả là thanh gạt nước dịch chuyển từ vị trí dừng dưới kinh tới vị trí LO Sau đó gạt nước hoạt động gián đoạn hoặc ở tốc độ thấp.
- Vị trí HIGH của công tác gạt nước:
Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí HIGH, mô tơ gạt nước dải rộng thường quay tiếp từ vị trí LO và vị trí tâm của cần không tải và cánh tay đòn thay đổi (a tới a’’, b tới b’’, c tới c’’) Kết quả là góc gạt đối với cả vị trí dừng và vị trí dừng và vị trí quay đảo chiều cũng giảm xuống Ở thời điểm này tấm gạt bị ảnh hưởng bởi lực quán tính nên nó thậm trí vượt qua cả vị trí dừng và vị trí quay đảo chiều Khu vực gạt thực tế được duy trì khi hoạt động gián đoạn và ở tốc độ thấp.
Hình 2.21 Trạng thái của công tắc gạt nước vị trí INT/LO
Hình 2.20 Trạng thái của công tắc gạt nước vị trí HIGH
2.3.2.Gạt nước theo tốc độ xe
Hai chức năng INT điều chỉnh khoảng thời định gặt theo tốc độ xe:
Chức năng này điều khiển khoảng thời gian của gạt nước theo tốc độ xe khi công tác gạt nước ở vị trí INT.
Dải điều chỉnh khoảng thời gian gạt gồm 3 vị trí và được lựa chọn bởi bộ điều chỉnh Khoảng thời gian gạt có thể được điều khiển và cho trong mỗi dài
Chức năng này cho phép tự động bật sang chế độ hoạt động gián đoạn khi công tác gạt nước ở vị trí LO và xe đứng yên.
Hình 2.24 Gạt nước ở vị trí OFF hoặc INT Để thực hiện chức năng này trang thái dừng và chạy của xe được xác định như sau:
2.3.2.2 Xác định trạng thái xe chạy
Khi tốc độ của xe khác 0 hoặc đèn phanh và đèn phanh đỗ tắt hoặc cần số ở ngoài vị trí “P” hoặc “N”.
2.3.2.3 Xác định trạng thái xe dừng
Khi trạng thái khác với các trạng thái xe chạy được xác định.
Khi xe dừng, việc điều khiển công tác gạt nước từ vị trí INT hoặc INT vị trí LO làm cho gạt nước hoạt động 3 lần ở tốc độ thấp và sau đó tự động chuyển về chế độ hoạt động gián đoạn với khoảng thời gian xấp xỉ 2,5 giây.
Khi xe đang chạy và công tắc ở vị trí LO việc dừng xe sẽ làm cho gạt nước làm việc hai lần và sau đó chuyển về hoạt động gián đoạn với khoảng thời gian xấp xỉ 2.5 giây
2.3.2.5 Rửa kính kết hợp với gạt nước có chức năng ngăn đọng nước trên kính
Với chức năng này, khi gạt nước ở vị trí OFF hoặc INT, bật công tắc rửa kính khoảng 0,2 giây hoặc lâu hơn sẽ làm cho bộ rửa kính hoạt động và sau khi công tắc rửa kính bị ngắt thì cơ cấu gạt nước sẽ cùng hoạt động 3 lần ở tốc độ thấp.
Tùy theo tốc độ xe Sau khi gạt nước hoạt động ở tốc đó thấp kết thúc khoảng 3 tới
7 giây thì nó lại hoạt động trở lại để gạt hết nước rửa kính còn sót lại
Hình 2.25 Gạt nước còn đọng lại 2.3.2.6 Gạt nước tự động khi trời mưa
Khi công tắc gạt nước ở vị trí AUTO, chức năng này dùng một cảm biến mưa, nó được lắp ở kinh trước để phát hiện lượng mưa và điều khiển thời gian gạt nước tối ưu tương ứng theo lượng mưa.
Cảm biến nước mưa gồm có 1 đi ốt phát tia hồng ngoại (LED) và một đi ốt quang để nhận các tia này Phương pháp phát hiện lượng nước mưa dựa trên lượng tia hồng ngoại được phản xạ bởi kính trước của xe Ví dụ nếu không có nước mưa trên khu vực phát hiện, các tia hồng ngoại được phát ra từ LED đều được kính trước phản xạ và đi ốt quang sẽ nhận các tia phản xạ này Một dải của cảm biến nước mưa sẽ điền vào khe hở giữa thấu kính và kính trước Nếu có mưa ở khu vực phát hiện, thì một phần tia hồng ngoại phát ra sự bị xuyên thấu ra ngoài do sự thay đổi hệ số phản xạ của kính xe do mưa.
Do đó lượng tia hồng ngoại do điốt quang nhận được giảm xuống Đây là tín hiệu để xác định lượng mưa Vì vậy đây là chức năng điều khiển chế độ hoạt động của gạt nước ở tốc độ thấp, tốc độ cao và gián đoạn cũng như thời gian gạt nước tối ưu.
Hình 2.26 Cảm biến nước mưa 2.3.2 8 Chức năng an toàn khi có sự cố
Nếu bộ phận điều khiển gạt nước phát hiện có sự cố trong bộ phận cảm nhận nước mưa nó sẽ điều khiển gạt nước hoạt động một cách gián đoạn phù hợp với tốc độ xe.Đây chính là chức năng an toàn khi có sự cố trong hệ thống cảm biển nước mưa.Ngoài ra, gạt nước cũng có thể điều khiển một cách thông thường bằng công tắc gạt nước ở các vị trí LO và HI.
NGHIÊN CỨU, MÔ PHỎNG HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH BẰNG PHẦN MỀM PROTEUS VÀ ARDUINO
Giới thiệu phần mềm mô phỏng Proteus và phần mềm Arduino
Proteus là phần mềm của hãng Labcenter Electronic, phần mền này có thể giúp chúng ta mô phỏng được hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho các họ VĐK như PIC,8051,AVR.
Hình 3.1 Giao diện của chương trình proteus
Phần mềm proteus có 2 công cụ chính:
- Công cụ ISIS cho phép thiết kế và mô phỏng mạch điện (chúng ta sẽ chủ yếu tập chung vào công cụ này)
- Công cụ ARES cho phép chúng ta thiết kế mạch in.
component- thêm linh kiện vào bản vẽ
Wire Lable- gắn tên cho đường dây
Text Script- thêm text vào bản vẽ
Inter sheet Terminal- Nối đầu cực
Device-pin- Vẽ chân linh kiện
Simulation graph- Vẽ đồ thị mô phỏng
Generator- Các máy phát tín hiệu
Voltage Probe- Đầu dò điện áp
Current Probe- Đầu rò dòng điện
Virtual Intrusments- Các thiết bị ảo
Một số thao tác cơ bản
Giao diện chính của chương trình gồm 2 phân vùng chủ yếu sau: vùng chọn lựa và vùng làm việc chính.
- Zooming Có thể dùng Zoom in, Zoom out, Zoom Area trên menu Tools bar
- Có thể dùng Mouse Scrool: Đặt con trỏ chuột nơi cần phóng to, thu nhỏ và xoay Scrool mouse
- Có thể dùng phím tắt mà ta thiết lập cho chương trình , vào System –> Set
Keyboard Mapping Để lấy linh kiện ra và vẽ mạch, chọn linh kiện ở vùng chọn lựa (vùng màu trắng) đã nói ở trên
Ví dụ ta chọn LM358N, Khi đó trên khung Overview xuất hiện Schematic cua linh kiện đó Sau đó đưa chuột qua vùng Editting Window, khi đó hình dạng linh kiện hiện ra có màu đỏ Ta chỉ việc chọn vị trí đặt linh kiện phù hợp và Click chuột trái, kết quả như hình 4.
Một đặc điểm rât hay của phân mêm này là có thê phóng to thu nhỏ vùng làm việc bằng cách dùng Scroll của chuột Nhấn F8 để Zoom 100%
- Move linh kiện ( Di chuyển linh kiện ) Ta chọn linh kiện cần di chuyển.
- Right Click và chọn Drag Objject
Ta củng có thể Copy, Move, Rotate, Delete linh kiện
- Wire (Vẽ dây nối chân các linh kiện ) chọn công cụ Selection Mode Sau đó đưa chuột lại chân linh kiện, khi đó con trỏ chuột có dạng một cây bút màu xanh Click vào chân linh kiện để nối dây vào chân đó, sau đó đưa chuột đến chân còn lại mà ta muốn
- Delete wire bằng cách Right Click 2 lần lên dây.Hình dạng đường đi của dây di qua các điểm mà ta click chuột.
- Editing Part Labels Có thể ẩn hoăc hiện tên, giá trị , thay đổi tên, giá trị của linh kiện bằng cách: Right Click /Edit Properties Check/Uncheck Hidden ( ẩn hiện tên, giá trị linh kiện ) [6]
3.1.2.Giới thiệu phần mềm arduino
Arduino một nền tảng mã nguồn mở phần cứng và phần mềm Phần cứng Arduino (các board mạch vi xử lý) được sinh ra tại thị trấn Ivrea ở Ý,
IDE trong Arduino IDE là phần có nghĩa là mã nguồn mở, nghĩa là phần mềm này miễn phí cả về phần tải về lẫn phần bản quyền: Người dùng có quyền sửa đổi, cải tiến,phát triển, nâng cấp theo một số nguyên tắc chung được nhà phát hành cho phép mà không cần xin phép ai, điều mà họ không được phép làm đối với các phần mềm nguồn đóng.
Arduino IDE sử dụng ngôn ngữ lập trình C/C++ rất phổ biến trong giới lập trình. Bất kỳ đoạn code nào của C/C++thì Arduino IDE đều có thể nhận dạng, giúp các lập trình viên thuận tiện trong việc thiết kế chương trình lập cho các bo mạch Arduino [7]
Ứng dụng mô phỏng hệ thống gạt mưa tự động
3.2.1 Vi điều khiển sử dụng
Hình 3.4 Vi điều khiển Atmega328p
Hình 3.5 Vi điều khiển trong arduino
Atmega328 là một chíp vi điều khiển được sảnxuấ tbời hãng Atmel thuộc họ MegaAVR có sức mạnh hơn hẳn Atmega8 Atmega 328 là một bộ vi điều khiển 8 bít dựa trên kiến trúc RISC bộ nhớ chương trình 32KB ISP flash có thể ghi xóa hàng nghìn lần, 1KB EEPROM, một bộ nhớ RAM vô cùng lớn trong thế giới vi xử lý 8 bít (2KB SRAM) Với 23 chân có thể sử dụng cho các kết nối vào hoặc ra i/O, 32 thanh ghi, 3 bộ timer/counter có thể lập trình, có các gắt nội và ngoại (2 lệnh trên một vector ngắt), giao thức truyền thông nối tiếp USART, SPI, I2C Ngoài ra có thể sử dụng bộ biến đổi số tương tự 10 bít (ADC/DAC) mở rộng tới 8 kênh, khả năng lập trình được watchdog timer, hoạt động với 5 chế độ nguồn, có thể sử dụng tới 6 kênh điều chế độ rộng xung (PWM), hỗ trợ bootloader
3.2.1.3.Sơ đồ chân của ATmega328P với Arduino
ATmega328 tương thích với các chân Arduino, giúp người dùng viết code chương trình bằng Arduino thay vì hợp ngữ (assembly) hoặc các ngôn ngữ điều khiển khác. Arduino phổ biến vì có thông tin trên mạng khổng lồ và lập trình với ngôn ngữ cấp cao, và có thể giúp viết code chương trình điều khiển trong Arduino và chuyển đổi thành code của vi điều khiển ATmega328P Trong trường hợp với Arduino, cấu hình chân cho bộ điều khiển sẽ như sau:
Hình 3.6 Sơ đồ chân của Atmega328p với arduino
3.2.1.2 Thông số chính Atmega328P-PU:
- Xung nhịp lớn nhất: 20Mhz
- Bộ nhớ chương trình (FLASH): 32KB
- Điện áp hoạt động rộng: 1.8V – 5.5V
- Số timer: 3 timer gồm 2 timer 8-bit và 1 timer 16-bit
3.2.2 Số kênh xung PWM: 6 kênh (1timer 2 kênh)Board Arduino
Arduino Uno là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạch được trang bị các bộ chân đầu vào/ đầu ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam mê về điện tử, lập trình…Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp các bạn dễ dàng xây dựng cho mình một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…).
Hình 3.7 Bảnh mạch Arduino thực tế
Arduino Board là một bo mạch nguồn mở nhằm đưa tới cho người dùng một sản phẩm dễ sử dụng, dễ kết nối và lập trình Arduino board được thiết kế gồm một vi xử lý dòng AVR (Arduino Due là dòng ARM), cổng USB, các chân analog input, digital I/O …
Ngôn ngữ lập trình cho Arduino dựa trên Wiring (ngôn ngữ Arduino) và được viết trên phần mềm Arduino IDE.
Hình 3.8 Bảnh mạch trong Arduino 3.2.3 Biến trở và màn hình biến trở
Hình 3.9 Biến trở Hình 3.10 Màn hình thể hiện chế độ biến trở
RX < 0 www.arduino.cc blogembarcado.blogspot.com
PO W ER AN AL O G IN A TM E L A T M E G A 32 8P
Hình 3.11 Nối chân trong Arduino 3.2.4.Nút bấm
Nút bấm là một loại công tắc đơn giản điều khiển hoạt động của máy hoặc một số loại quá trình Hầu hết, các nút nhấn là nhựa hoặc kim loại Hình dạng của nút ấn có thể phù hợp với ngón tay hoặc bàn tay để sử dụng dễ dàng Tất cả phụ thuộc vào thiết kế cá nhân Nút ấn có 2 loại chính là nút nhấn thường mở hoặc nút nhấn thường đóng.
Hình 3.13 Nút bấm trong mô phỏng
Cảm biến mưa là cảm biến được sử dụng để nhận biết giọt nước hoặc lượng mưa. Loại cảm biến này hoạt động giống như một công tắc Cảm biến này bao gồm hai phần là đệm cảm biến và một mô-đun cảm biến Bất cứ khi nào mưa rơi trên bề mặt của tấm cảm biến thì mô-đun cảm biến sẽ đọc dữ liệu từ tấm cảm biến để xử lý và chuyển nó thành đầu ra tương tự hoặc kỹ thuật số Do đó, đầu ra được tạo ra bởi cảm biến này có hai dạng tín hiệu là tương tự (Analog-AO) và kỹ thuật số (Digital-DO).
Mạch cảm biến mưa gồm có 2 bộ phận:
- Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời
- Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn
- Điện áp hoạt động trong khoảng từ 3,3 đến 5V
- Dòng hoạt động là 15 mA
Kích thước đệm cảm biến là 54 x 40 mm với một tấm niken trên một mặt
- Chip so sánh là LM393
- Tín hiệu đầu ra là AO (Điện áp o/p tương tự) & DO (Điện áp chuyển mạch kts)
- Chiều dài và chiều rộng của mô-đun PCB 30 x 16mm
- Độ nhạy có thể thay đổi thông qua chiết áp
- Đèn LED đỏ/xanh lá cây chỉ báo cho Nguồn và Đầu ra
- LED sáng lên khi không có mưa, đầu ra cao; khi có mưa và đầu ra thấp thì LED tắt.
Các mạch cảm biến mưa có nguyên tắc hoạt động khá đơn giản, chúng hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân DO.
Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), độ dẫn điện tốt hơn và tạo ra ít điện trở hơn, chân DO được kéo xuống thấp (0V), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên Tương tự, khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), độ dẫn điện kém và cho điện trở cao, chân DO của module cảm biến mưa được giữ ở mức cao (5V-12V) Vì vậy, đầu ra của cảm biến mưa chủ yếu phụ thuộc vào điện trở.
Mạch hoạt động với nguồn 5V Nên sử dụng các loại rơ le kích ở mức thấp kèm với cảm biến.
Hình 3.16 Màn hình LCD 16x2 3.2.6.2 Thông số kỹ thuật LCD 16×2
LCD 16×2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.
LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS,
5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2.
Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu.
Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm [10]
3.2.6.3 Sơ đồ kết nối LCD 16×2 với Arduino
Hình 3.18 Sơ đồ nối LCD16x2 với Arduino
Code lập trình điều khiển vi điều khiển bằng phần mềm arduno
#include int timer = 5; // tốc độ servo int gocquay = 150; // góc quay int pos = 0; int aa = 0; int a = 0;
{ Serial.begin(9600); lcd.init(); lcd.backlight(); myservo.attach(3); pinMode(start, INPUT_PULLUP); pinMode(rain, INPUT);
Serial.println("Da khoi dong xong"); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print(" RAIN SENSOR"); myservo.write(pos);
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();
{ a = analogRead(A0); aa = map(a, 150, 900, 0, 25); for (pos = 0; pos = 0; pos -= 1) { myservo.write(pos); if (a < 900)
Sản phẩm mô phỏng hệ thống gạt mưa rửa kính E RROR ! B OOKMARK NOT DEFINED
Hình 3.19 Sản phẩm mô phỏng hệ thống gạt mưa rửa kính
Kết quả
Từ những kết quả đạt được trong quá trình làm việc, nghiên cứu thì có các kết luận sau:
+ Muốn khắc phục hư hỏng của một hệ thống nào đó, ta phải hiểu rõ sơ đồ mạch điện và hoạt động không chỉ của hệ thống đó mà còn phải xem xét các hệ thống liên quan.
+ Tuy nhiên, các dạng hư hỏng của hệ thống điện rất đa dạng và phức tạp Do đó, để xác định chính xác các hư hỏng của hệ thống điện trên ôtô đòi hỏi người thợ phải có trình độ chuyên môn cao và kinh nghiệm trong việc phân tích các triệu chứng.
+ Các kết quả đạt được dùng làm tài liệu hoặc làm cơ sở để hiểu và tiến hành khắc
D IG IT A L (P W M ~) SIM U LIN O A R D U IN O
PO W ER A N A LO G IN A TM EL A T M E G A 32 8 P
LCD 1 www.arduino.cc blogembarcado.blogspot. com
7 8 9 10 11 12 13 14D 0 D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 cần kiểm tra nguồn vào Nguyên lí làm việc của hệ thống gạt mưa rửa kính trên xe ô tô đúng trên thử nghiệm mô phỏng trên cơ sở lí thuyết đã đưa ra.
Hệ thống đem lại an toàn , đem lại sự tiện nghi hiện đại của xe Hệ thống làm việc trơn chu , hiệu quả Với ưu điểm này, khiến thiết bị này đem lại sự tiện lợi và ưu việt cho người sử dụng Hệ thống gạt mưa rửa kính trên ô tô vô cùng tiện lợi và cần thiết. Theo như hoạt động ở Proteus thì nguyên lý của mạch hoạt động khá ổn Nhưng mạch này vẫn cần được chỉnh sửa để hoàn thiện và vận dùng vào được trong thực tế.
Qua phần mềm Proteus và code Arduino em biết được cách hoạt động của hệ thống gạt mưa rửa kính trên ô tô một cách chi tiết Ngoài ra qua đề tài này chúng em sử dụng phần mềm Proteus và Code Arduino tốt hơn và có thể áp dụng vào các đề tài khác cũng như là đồ án chuyên ngành sắp tới.