Việt Nam đang trên đà tăng trưởng kinh tế rất mạnh ở thời đại công nghệ 4.0. Với sự tăng trưởng kinh tế kèm theo nhu cầu đi lại tăng cao. Vì vậy mà những năm gần đây lượng xe được tiêu thụ ra thị trường rất lớn với đà tăng trưởng này báo hiệu cho ngành ô tô sẽ còn phát triển rất mạnh trong tương lai. Do nhu cầu người sử dụng càng tăng cao đòi hỏi các hãng xe liên tục tung ra thị trường các cải tiến mới trong công nghệ về các tính năng an toàn, tiện ích nhằm chinh phục những vị khách hàng khó tính. Hệ thống gạt mưa, rửa kính là một tính năng an toàn nhỏ trên ô tô nhưng lại có vai trò rất quan trọng trong việc di chuyển trên các cung đường trong thời tiết xấu, giúp cho người điều khiển xe có được tầm nhìn tốt tránh phải các tai nạn không vốn có. Chính vì lí do đó mà nhóm em đã chọn đề tài Hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô con. Để hiểu sâu về hệ thống thì chúng ta sẽ có các phần sau đây.
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA - RỬA KÍNH TRÊN Ô TÔ
T ổ ng quát
Hệ thống gạt nước- rửa kính ra đời nhằm đáp ứng nhu cầu quan sát tầm nhìn tốt hơn mà không cần dừng xe để lau chùi Vào năm 1903, Mary Anderson, một phụ nữ ở New York, nhận thấy tài xế thường phải dừng lại để lau hơi nước và tuyết trên kính Bà cũng chứng kiến nhiều người phải ló đầu ra ngoài cửa sổ để nhìn đường vì lớp tuyết quá dày Điều này thật sự gây bất tiện cho việc lái xe.
Bà nhận thấy cần có một giải pháp giúp người lái xe có thể gạt tuyết mà không cần dừng xe, từ đó phát minh ra gạt nước đầu tiên Tuy nhiên, khi trình bày ý tưởng này, bà đã trở thành đối tượng bị chế nhạo bởi những người xung quanh.
Họ đều cho rằng các phát minh là việc của đàn ông làm và chẳng ai quan tâm đến sự
Vào năm 1905, sau nhiều nỗ lực không ngừng, Mỹ đã trao bằng sáng chế cho phát minh hệ thống gạt nước của một người phụ nữ 39 tuổi, chứng minh trí tuệ và khả năng sáng tạo của phái đẹp.
Hình 1.1 Mary Anderson (1866-1953) - người phát minh ra cần gạt mưa
Mặc dù phát minh của bà đã được cấp bằng sáng chế, nhưng các hãng xe không chú trọng đến nó cho đến năm 1916, khi cần gạt nước trở thành thiết bị tiêu chuẩn tại Mỹ Kể từ đó, hệ thống gạt nước đã trải qua nhiều cải tiến và hoàn thiện, trở thành một công cụ thiết yếu hỗ trợ tiện ích trên tất cả các dòng xe ô tô hiện nay.
Chổi gạt mưa hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản, với hai cần gạt gắn trên thân xe và lưỡi gạt cao su tiếp xúc với mặt kính Người lái xe điều khiển thông qua tay quay trong buồng lái, khiến hai cần gạt di chuyển lên xuống để loại bỏ hơi nước và tuyết, giúp cải thiện tầm nhìn Công nghệ sản xuất hàng loạt của Model T do Henry Ford phát triển đã giúp ô tô trở nên gần gũi hơn với người tiêu dùng.
Trước Anderson, nhiều người đã nghĩ ra ý tưởng lắp đặt thiết bị nhưng vị trí lắp đặt thường cản trở tầm nhìn của lái xe, dẫn đến việc ý tưởng bị loại bỏ do cơ cấu truyền động phức tạp Anderson đã cải tiến thiết kế bằng cách đặt cần gạt dưới chân kính chắn gió, tạo ra cơ cấu hoạt động hiệu quả vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
1.1.2 Tầm quan trọng của đề tài
Ngành ô tô toàn cầu, đặc biệt là tại Việt Nam, đang chứng kiến sự phát triển mạnh mẽ nhờ vào việc ứng dụng công nghệ thông tin trong sản xuất và lắp ráp linh kiện Hiện nay, trang bị trên ô tô trở thành tiêu chí quan trọng nhất để đánh giá chất lượng của một chiếc xe hơi cao cấp.
Hệ thống gạt mưa và rửa kính ô tô là bộ phận thiết yếu đảm bảo an toàn cho người và phương tiện khi di chuyển Nhóm chúng tôi nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống gạt mưa – rửa kính loại âm chờ và dương chờ điều khiển tự động, nhằm phục vụ giảng dạy và học tập cho sinh viên Mô hình này sẽ tạo cơ hội cho sinh viên thực hành, nâng cao kỹ năng tay nghề trong lĩnh vực kỹ thuật ô tô.
Hình 1.2 Hệ thống Gạt mưa trên xe ô tô
1.1.3 Mục tiêu của đề tài
- Đề tài nhằm thực hiện mục tiêu sau :
- Khái quát về hệ thống gạt mưa – rửa kính loại âm chờ và dương chờ
- Sơ đồ đấu mạch gạt mưa tự động và nguyên lý làm việc của hệ thống
- Xây dựng quy trình kiểm tra , sửa chữa hệ thống -
- Thiết kế mô hình 3D trên phần mềm Solidwords
- Làm mô hình hệ thống gạt mưa tự động trên phần mềm Arduino
1.1.4 Đối tượng và phạm vi nghiện cứu
Nghiên cứu hệ thống gạt mưa – rửa kính trên các hãng xe như HONDA, TOYOTA, HUYNDAI, KIA, FORD
Dựa trên lý thuyết và thực tiễn, chúng tôi đã nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa Qua việc tham khảo tài liệu từ các hãng sản xuất hệ thống gạt mưa tự động, chúng tôi đã phát triển ý tưởng và xây dựng lưu đồ giải thuật để mô phỏng hệ thống này bằng phần mềm Arduino và SolidWorks.
Trong trường học đại học giao thông vận tải dùng để giảng dạy và học tập.
1.1.5.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học dựa trên việc phân tích các văn bản và tài liệu hiện có, kết hợp với tư duy logic để rút ra kết luận Việc tìm hiểu tài liệu từ những chuyên gia trong lĩnh vực hệ thống gạt mưa tự động và mô phỏng trên các mô hình thực tế giúp kiểm nghiệm và phát triển một mô hình hoàn thiện nhất.
1.1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể
- Thu thập, tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống gạt mưa - rửa kính.
Sắp xếp tài liệu khoa học theo một hệ thống lôgic chặt chẽ là cần thiết để tổ chức kiến thức hiệu quả Việc phân loại theo từng bước, từng đơn vị kiến thức và từng vấn đề khoa học sẽ giúp người đọc dễ dàng tiếp cận và hiểu rõ bản chất của thông tin Hệ thống hóa này không chỉ nâng cao khả năng nghiên cứu mà còn hỗ trợ trong việc phát triển các giải pháp khoa học có cơ sở vững chắc.
- Đọc, nghiên cứu và phân tích các tài liệu nói về hệ thống gạt mưa - rửa kính, phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc một cách khoa học.
Tổng hợp các kết quả phân tích, hệ thống hóa kiến thức bằng cách liên kết các khía cạnh và bộ phận thông tin đã được phân tích, từ đó tạo ra một hệ thống lý thuyết toàn diện và sâu sắc.
1.1.6 Nhiệm vụ , yêu cầu , phân loại của hệ thống gạt mưa
Hệ thống gạt nước trên ô tô là thiết bị quan trọng giúp người lái có tầm nhìn rõ ràng bằng cách loại bỏ nước mưa trên kính trước và kính sau Ngoài ra, hệ thống còn có chức năng làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió nhờ vào thiết bị rửa kính Do đó, hệ thống gạt nước đóng vai trò thiết yếu trong việc đảm bảo an toàn khi tham gia giao thông.
Hệ thống gạt nước và rửa kính là thiết bị quan trọng giúp người lái duy trì tầm nhìn rõ ràng trong điều kiện thời tiết xấu, bằng cách loại bỏ nước mưa và bụi bẩn trên kính chắn gió Gần đây, một số mẫu xe mới được trang bị công nghệ điều chỉnh tốc độ gạt nước tự động theo tốc độ di chuyển và khả năng tự kích hoạt khi trời mưa Để đảm bảo an toàn, hệ thống này cần hoạt động một cách nhẹ nhàng, linh hoạt và ổn định, phù hợp với từng loại mưa khác nhau.
+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)
1.1.7 Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa
- Cấu tạo chung Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm các bộ phận sau:
Hình 1.3.Cấu tạo chung của hệ thống gạt nước
1.1.7.1 Cần gạt nước/lưỡi gạt nước
- Khi có mưa hoặc bụi cần gạt nước đóng vai trò làm sạch kính chắn gió.
1.1.7.2 Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước
- Dùng để điều khiển cần gạt nước.
1.1.7.3 Vòi phun của bộ rửa kính
Khi kính bị bụi hoặc vết bẩn khô, việc phun một ít nước sẽ giúp làm sạch dễ dàng hơn và ngăn ngừa xước trên bề mặt kính.
1.1.7.4 Bình chứa nước rửa kính ( có chứa motor rửa kính )
- Dùng để chứa dung dịch nước rửa kính.
1.1.7.5 Công tắc gạt nước – rửa kính
- Dùng để vận hành các chế độ của cần gạt nước thông qua motor.
1.1.7.6 Cần gạt nước phía sau
KHAI THÁC HỆ THỐNG GẠT MƯA, RỬA KÍNH TRÊN XE
Giới thiệu về xe camry 2012
Camry 2012, thế hệ thứ 7 của Toyota, là mẫu sedan hạng trung cao cấp dành cho thị trường Châu Á, nổi bật với thiết kế thể thao và phong cách hiện đại Xe được cải tiến với những đường nét bo tròn và góc cạnh, tạo nên sự cá tính hơn so với thế hệ trước Phần đầu xe được thiết kế với nắp ca bô thể thao, lưới tản nhiệt và hốc gió sắc nét, mang đến vẻ ngoài tinh xảo và ấn tượng hơn.
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của Toyota Camry 2012
Dáng xe Sedan Sedan Sedan
Kiểu động cơ Xăng I4 Xăng I4 Xăng I4
Công suất cực đại 145 mã lực, tại
178 mã lực, tại 6.000 vòng/phút vòng/phút vòng/phút
Hộp số Tự động 4 cấp Tự động 6 cấp Tự động 6 cấp
Kiểu dẫn động Cầu trước Cầu trước Cầu trước
Tốc độ cực đại 240km/h 240km/h 210km/h
Hình 2.2.Sơ đồ hệ thống gạt mưa trước trên xe camry
Hình 2.3.Motor gạt mưa camry
Motor gạt mưa là một động cơ điện nhỏ, kết nối với thanh liên kết để chuyển đổi chuyển động quay thành chuyển động tịnh tiến của cần gạt mưa trên kính chắn gió Ngoài motor gạt mưa phía trước, nhiều loại xe như SUV, xe tải và hatchback còn trang bị thêm motor gạt mưa cho kính chắn gió phía sau, giúp tăng cường khả năng quan sát.
Hình 2.4.Gạt mưa toyota camry
Gạt mưa Silicone Hybrid với công nghệ Nhật Bản mang đến thiết kế tiên tiến và ưu việt, với khung 3 khúc giúp truyền lực và chuyển động mạnh mẽ nhưng vẫn linh hoạt Đặc biệt, thiết kế tiêu chuẩn của Toyota cho phép gạt mưa điều chỉnh độ cong của khung, tương thích hoàn hảo với kính lái Khóa chốt chắc chắn giúp lắp đặt gạt mưa ô tô nhanh chóng và dễ dàng tại nhà mà không cần chuyên môn kỹ thuật.
Các cụm bộ phận hệ thống trên sơ đồ mạch điện
- Hai cầu chì: Hai cầu chì đều có chữ IG ( nằm sau khóa điện khi khóa điện bật đến chữ IG thì hai cầu chì này có điện )
+ Cầu chì 10A Washer dùng để rửa kính
+ Cầu chì 25A Wiper liên quan đến tay gạt mưa
- Cụm công tắc gạt mưa bao gồm:
* Front Washer Switch: bản công tắc điều khiển phun nước ở trước.
Khi kéo cần công tắc ở vị trí ON thì motor sẽ phun nước lên kính phía trước
* Front Wiper Switch bản công tắc điều khiển cần gạt mưa gồm có:
+ Mist: gạt/ gạt chậm ( như LOW )
+ INT (*1): Gạt gián đoạn: Nếu ta để núm xoay cần gạt mưa ở vị trí này thì nó sẽ thực hiện hình thức gạt gián đoạn, tốc độ chậm
+ LOW: Gạt tốc độ thấp liên tục
+ HIGHT: Gạt tốc độ cao liên tục
* Windshield Wiper Motor Assembly: cụm motor điều khiển gạt mưa có các chân như sau:
+ Chân (+2) ở motor điều khiển gạt nối với chân +2 (Hi) của bản công tắc gạt nước → Chế độ gạt ở tốc độ nhanh.
+ Chân (+1) ở motor điều khiển gạt nối với chân +1 (LO) của bản công tắc gạt nước → Chế độ gạt ở tốc độ chậm.
+ Chân B nối với chân nguồn qua cầu chì 25A WIPER.
+ Chân S+ nối với chân S của bản công tắc gạt nước.
+ Chân E nối với mass qua A2.
Công tắc cam được đặt phía sau motor của cần gạt nước, có chức năng điều chỉnh để cần gạt không dừng ở vị trí giữa kính khi chế độ gạt nước bị tắt Dù trong bất kỳ tình huống nào, khi công tắc gạt nước đã được ngắt, cần gạt vẫn tiếp tục hoạt động cho đến khi nó trở về vị trí thấp nhất, lúc này mới dừng lại hoàn toàn.
Nguyên lí hoạt động của mạch điện
- Chế độ phun nước và cần gạt khi ở chế độ phun nước:
+ Về mạch phun nước khi ta kéo cần gạt về phía vô lăng thì có nghĩa là đóng
Khi đó, dòng điện sẽ chạy trong mạch từ cầu chì 10A qua motor gạt nước đến chân số 7 Từ chân số 7, dòng điện tiếp tục xuống bản công tắc điều khiển phun nước, sau đó đi lên chân số 4 và trở về Mass Điều này khiến motor gạt nước bắt đầu hoạt động.
Hoạt động của motor gạt diễn ra khi cần gạt ở vị trí *1 (INT), với dòng điện từ cầu chì 25A Wiper chạy xuống chân +B và qua các tiếp điểm e, d, c, b, a đến Wiper Relay Dòng điện nạp vào tụ điện, và sau 2.5 giây, khi tụ đã nạp đầy, dòng điện sẽ điều khiển Tr2 mở ra, cho phép dòng điện đi qua cuộn dây relay và kéo công tắc về vị trí “f” Đồng thời, dòng điện từ cầu chì 25A tiếp tục đi qua chân +B đến “d” và “4”, và nếu công tắc ở vị trí *1 (INT), dòng điện sẽ tiếp tục từ “4” qua “5” về chân +1 của motor gạt, khiến motor hoạt động ngắt quãng ở tốc độ chậm Nếu công tắc vẫn bật, motor sẽ tiếp tục quay, và khi tắt công tắc, motor sẽ gạt hết vòng và dừng hoạt động.
- Chế độ gạt nhanh HI:
Khi công tắc được đặt ở chế độ HI, dòng điện sẽ chạy từ cầu chì 25A qua chân +B, đi qua các chân 7 và 6, và sau đó đến chân +2 của bản công tắc Kết quả là, dòng điện sẽ tới chân +2 của motor, khiến motor hoạt động ở chế độ gạt nhanh.
- Chế độ gạt chậm LO:
Dòng điện từ cầu chì 25A đi qua các chân “7” và “5” tới chân +1 của công tắc, sau đó đến chân +1 của motor, khiến motor hoạt động ở chế độ gạt chậm.
- Chế độ gạt gián đoạn *1(INT):
Dòng điện di chuyển từ cầu chì 25A đến chân +B qua các điểm “e” và “d”, tiếp theo nạp điện cho tụ điện thông qua biến trở Khi tụ điện đã đầy, dòng điện sẽ không còn đi qua tụ nữa mà sẽ chuyển hướng từ “3” sang “2”, đi qua điot và tiếp tục chạy qua điện trở đến Tr2.
Khi có sự chênh lệch điện áp, dòng điện điều khiển Tr2 sẽ mở, tương tự như chế độ phun nước Khi Tr2 mở, dòng điện sẽ đi qua cuộn dây relay, khiến relay chuyển sang trạng thái "f" Dòng điện tiếp tục từ cầu chì 25A qua +B đến các điểm "e, d, f, 4" và ra chân +1 của bản cần gạt, sau đó đến chân +1 của motor gạt, làm cho cần gạt di chuyển với tốc độ thấp.
Khi relay chuyển sang vị trí “f”, dòng điện sẽ từ chân +1 của bản công tắc điều khiển đến chân +1 của motor gạt nước, khiến motor hoạt động ở tốc độ thấp Dòng điện nhỏ đi qua biến trở sẽ không đủ để mở Tr2 do sụt áp Khi tụ số 2 phóng điện hết, dòng điện sẽ trở về Mass, làm cho Tr2 và relay không hoạt động, đưa relay về vị trí ban đầu và dừng gạt nước Khi tụ 2 được nạp đầy, relay lại hoạt động, làm cho cần gạt quay, tạo ra quá trình gạt gián đoạn Việc điều chỉnh giá trị của biến trở sẽ ảnh hưởng đến thời gian nạp đầy của tụ 2; điện trở cao sẽ kéo dài thời gian gạt, trong khi điện trở thấp sẽ rút ngắn thời gian giữa các lần gạt.
Khi để thiết bị ở chế độ này, dòng điện sẽ chảy từ cầu chì qua chân +B đến các điểm “e, d, f” và tiếp tục qua biến trở Dòng điện không đi qua tụ2 mà sẽ hướng về các điểm “3” và “1” để đến chân “b”.
“ d ” đều ở giá trị dương (+) nên sẽ không có dòng điện chạy qua mà bị ngắt đi.
QUY TRÌNH KIỂM TRA, BẢO DƯỠNG VÀ SỬA CHỮA HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH TOYOTA CAMRY 2012
Nh ữ ng h ư h ỏ ng th ườ ng g ặ p, nguyên nhân và cách kh ắ c ph ụ s ử a ch ữ a 45 3.2 Quy trình tháo l ắ p h ệ th ố ng g ạ t m ư a - r ử a kính
Hư hỏng Nguyên Nhân Sửa chữa
- Hệ thống gạt nước và phun nước không hoạt động
- Công tắc gạt nước phía trước không hoạt động
- Thay công tắc gạt nước phía trước
- Nối dây hoặc thay thế
- Hệ thống gạt nước ở phía trước không hoạt động khi công tắc ở vị trí LO hoặc
- Cầu chì WIPER 25A bị ngắn mạch
- Công tắc gạt nước phía trước không hoạt động
- Nối dây hoặc thay thế dây mới
- Thay công tắc gạt nước ở phía trước
- Hệ thống gạt nước phía trước không hoạt động khi công tắc ở vị trí INT
- Cầu chì WIPER 25A bị ngắn mạch
- Công tắc gạt nước phía trước không hoạy động
- Nối dây hoặc thay thế dây mới
- Thay công tắc gạt nước ở phía trước
- Hệ thống rửa kính trước không hoạt động
- Cầu chì WASHER 10A bị ngắn mạch
- Công tắc gạt nước kính chắn gió không hoạt động
- Nối dây hoặc thay thế dây mới
- Thay công tắc gạt nước ở phía trước
- Motor rửa kính chắn gió và cụm bơm hỏng
- Thay thế motor và cụm bơm mới
- Cần gạt nước không trả về vị trí thấp nhất của nó khi công tắc gạt nước tắt
- Motor gạt kính chắn gió bị hỏng
- Nối dây hoặc thay thế dây mới
3.2 Quy trình tháo lắp hệthống gạt mưa - rửa kính
TT Nội dung thực hiện Hình ảnh minh họa Ghi chú
- Tháo đai ốc và cần lưỡi gạt bên phải phía trước và cụm LH
- Tháo đai ốc và cần lưỡi gạt bên trái phía trước và cụm RH
- Tháo vấu kẹp và tháo chắn bùn trước đến nắp chụp bên LH
-Tháo đúng vị trí khớp vấu
- Tháo vấu kẹp và tháo chắn bùn trước đến nắp chụp bên RH
-Tháo đúng vị trí khớp vấu
- Tháo 4 móng và nắp chụp phía trên cụm phụ cửa gió thông gió
- Ngắt đầu kết nối - Nắm vào phần đầu của giắc nối rồi rút,không nắm vào phần dây
- Tháo 4 bu lông và motor gạt nước kính chắn gió và cụm liện kết
- Dùng tua vít tách kính chắn gió số 2 ra thanh liên kết gạt nước từ trục quay, tay quay phía trước cụm động cơ gạt nước như trong hình
- Cần quấn băng keo đầu tua vít trước khi thực hiện thao tác này
- Di chuyển tay quay theo hướng được chỉ định bởi mũi tên
- Tháo 3 bu lông và motor gạt nước kính chắn gió lắp ráp từ cụm liên kết gạt nước kính chắn gió
TT Nội Dung thực hiện Hình ảnh minh họa Chi chú
- Lắp cụm động cơ gạt nước kính chắn gió với 3 bu lông
- Xiếc lực với mô men xoắn 5,4 N*m
- Di chuyển tay quay theo hướng được chỉ định bởi mũi tên
- Bôi mỡ MP vào trục tay quay của cụm motor gạt nước kính chắn gió
- Lắp thanh liên kết gạt nước kính chắn gió số 2 vào trục của cụm động cơ gạt nước kinh chắn gió
- Lắp đặt motor gạt nước kính chắn gió và cụm liên kết với 4 bu lông
- Vặn chắc các bu lông theo thứ tự được hiển thị trong hình minh họa
- Gắn 4 móng và lắp đỉnh cao su cụm phụ cửa gió thông gió
- Cài khớp móng và lắp chắn bùn cho cao đến nắp chụp RH
- Cài khớp móng và lắp chắn bùn cho cao đến nắp chụp LH
- Làm sạch răng cưa của tay gạt nước
- Khi lắp lại làm sạch răng cửa của trục gạt nước bằng bàn chải
- Lắp tay gạt nước phía trước và cụm lưỡi gạt LH với đai ốc đến vị trí như hình minh họa
- Giữ bản lề cánh tay bằng tay để siết chặc đai ốc với mô men xoắn20N*m
- Lắp tay gạt nước phía trước và cụm lưỡi gạt RH với đai ốc đến vị trí như hình minh họa
- Giữ bản lề cánh tay bằng tay để siết chặc đai ốc với mô men xoắn 20N*m
3.2.2 Quy trình tháo l ắ p công t ắ c g ạ t m ư a - r ử a kính
TT Nội dung thực hiện Hình ảnh minh họa Ghi chú
- Tháo tấm ốp phía dưới táp lô
+ Nhả khớp 5 vấu hãm, 2 dẫn hướng và 2 kẹp để tháo cụm tấm ốp trang trí phía dưới của táp lô
- Tháo nắp che bên phải phía dưới trục lái
+ Ấn vào phía bên trái và bên phải của nắp che phía dưới trục lái, nhả 4 khớp vấu
- Tháo nắp che phía dưới trục lái sai thứ tự sẽ làm cho nó bị gãy
- Các ngón tay luồng vào phần hở của cần, nghiêng tay lái phía dưới nắp che nằm dưới trục lái để nhả khớp vấu
- Tách vấu hãm để nhả nó ra
- Quay vô lăng sang bên phải
+ Dùng tua vít, cắm đầu tua vít vào lỗ sửa chũa để nhả khớp vấu như trong hình vẽ
- Cần quấn băng dính vào đầu tua vít trước khi thực hiện
- Quay vô lăng sang bên trái
+ Dùng tua vít, cắm đầu tua vít vào lỗ sửa chữa để nhả khớp vấu và tháo nắp che phía dưới trục lái như trong hình vẽ
- Cần quấn băng dính lên đầu tua vít trước khi thực hiện
- Tháo nắp che phía trên trục lái
+ Nhả khớp vấu và 2 chốt để tháo nắp che phía trên trục lái
- Tháo cụm công tắc gạt nước kính chắn gió
+ Nhả khớp vấu và tháo công tắc gạt nước kính chắn gió
- Nếu dùng lực quá lớn tác động vào vấu thì nó sẽ dễ bị gãy
TT Nội dung thực hiện Hình ảnh minh họa Ghi chú
- Lắp cụm công tắc gạt nước kính chắn gió
+ Cài khớp vấu và lắp công tắc gạt nước kính chắn gió
- Lắp nắp che phía trên trục lái
+ Cài khớp vấu và 2 chốt để lắp nắp che phía trên trục lái
- Lắp nắp che phía dưới trục lái
+ Cài khớp 2 vấu hãm để lắp nắp che phía dưới trục lái
- Nếu nắp che phía dưới trục lái được lắp không đúng thứ tự, thì sẽ không thể lắp lại được
- Cài khớp vấu - Ấn lên vùng xung quanh vấu để khớp bám vào vấu
- Lắp tấm ốp phía dưới táp lô
+ Ấm khớp 5 vấu hãm, 2 dẫn dướng và 2 kẹp để giữ cụm tấm ốp trang trí phía dưới táp lô
3.2.3 Quy trình tháo - l ắ p cao su g ạ t m ư a
Trước khi thao tác với cần gạt mưa, hãy đặt một mảnh dẻ hoặc khăn giữa cây gạt và mặt kính chắn gió để tránh làm nứt vỡ kính khi cần gạt va chạm Đầu tiên, tháo cao su gạt nước ra khỏi cần gạt.
Hình 3.1.Quy trình tháo thanh cao su gạt nước
- Trong khi 1 tay giữ thanh gạt mưa phía trước thì tay còn lại sẽ thực hiện mở chốt giữ với cần gạt mưa phía sau nối liền trên ô tô.
Sau khi chốt đã mở, hãy đẩy thanh gạt mưa phía trước sang bên phải để tạo khoảng trống Điều này sẽ giúp bạn dễ dàng rút thanh gạt mưa phía trước ra.
Hình 3.2.Tháo cao su gạt mưa
- Rút lưỡi gạt nằm bên trong gạt mưa phía trước.
- Tiếp tục tháo 2 tấm đệm cao su gạt nước ra khỏi lưỡi gạt. b) Lắp cao su gạt nước:
Hình 3.3.Lắp cao su gạt mưa
- Lắp 2 tấm đệm cao su vào lưỡi gạt ( căn chỉnh các phần nhô ra trên cao su sao chu vừa khít với lưỡi gạt )
Trượt thanh lưỡi gạt đã được gắn tấm đệm cao su vào lỗ cố định trong thanh gạt mưa phía trước, giúp đảm bảo lưỡi gạt và thanh gạt được gắn chặt với nhau khi đẩy mạnh.
Lắp thanh gạt mưa phía trước vào khớp nối với thanh gạt mưa phía sau trên ô tô, đảm bảo đúng vị trí chốt khóa và gài lại để giữ chúng chặt chẽ.
THIẾT KẾ MÔ HÌNH HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG THÔNG QUA ỨNG DỤNG VI ĐIỀU KHIỂN ARDUINO PHỤC VỤ CÔNG TÁC GIẢNG DẠY
Giới thiệu về board arduino
4.1.1 Khái niệm và lịch sử ra đời
Arduino là nền tảng mã nguồn mở cho phép người dùng phát triển các ứng dụng điện tử có khả năng kết nối và tương tác hiệu quả Nó hoạt động như một máy tính mini, giúp lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần công cụ chuyên dụng để nạp mã.
Arduino tương tác với môi trường xung quanh thông qua các cảm biến điện tử, động cơ và đèn Các thành phần của Arduino bao gồm cả phần cứng và phần mềm, tạo nên một hệ sinh thái hoàn chỉnh cho việc phát triển các ứng dụng.
Phần ứng: Vi điều khiển với một số board mạch mã nguồn mở để điều khiển và lập trình gồm:
Arduino Uno là một board mạch lý tưởng cho người mới bắt đầu, với 14 chân đầu vào và 6 chân 5V cho phép phân giải 1024 mức Board này hoạt động với tốc độ 16MHz và điện áp từ 7V đến 12V Kích thước của Arduino Uno là 5.5x7cm và giá khoảng 200.000 đồng.
Arduino Micro có 20 chân thiết kế nhỏ gọn, trọng lượng nhẹ, kích thước bảng board 5x2cm.
Arduino Pro thiết kế mới, chân số không có sẵn Loại board này thường có 2 nguồn 3.3v và 5v.
Arduino Nano kích thước nhỏ gọn nhất, dễ dàng lắp đặt với kích thước 2x4cm. Arduino Mega bộ phận thiết kế số chân đếm 64 chân, kích thước 5x10cm.
Arduino Leonardo không có cổng nối USB dùng lập trình Thiết kế board với chip nhỏ điều khiển, kết nối qua COM ảo.
Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE có nhiệm vụ soạn thảo, biên dịch code, nạp chương cho board.
Lịch sử ra đời của Arduino
Vào thế kỷ 9, Arduino ra đời tại Ý, được đặt theo tên vua Arduin Năm 2005, Arduino chính thức được giới thiệu như một công cụ học tập cho học sinh, với sự phát triển từ trường Interaction Design Institute Ivrea.
Arduino, mặc dù không có nhiều tiếp thị hay quảng cáo, đã lan tỏa nhanh chóng và trở nên nổi tiếng toàn cầu Ngày nay, nhiều người đổ về thị trấn Ivrea, nơi khai sinh ra nền tảng độc đáo này, để tham quan và khám phá Nếu bạn là một tín đồ của Arduino, hãy một lần ghé thăm nơi này để mở rộng kiến thức và trải nghiệm thực tế về sản phẩm thú vị này.
Arduino đã được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực đời sống, mang lại nhiều lợi ích thiết thực cho con người Sự phổ biến và bền vững của Arduino cho thấy giá trị của mã nguồn mở này trong việc hỗ trợ các dự án sáng tạo và công nghệ.
4.1.1.2.Các ứng dụng nổi bật của arduino
Nói tới ứng dụng của Arduino phải kể tới một số lĩnh vực như sau:
Hình 4.2.Ứng dụng nổi bật của Arduino
Arduino là nền tảng lý tưởng để xây dựng robot có khả năng đọc dữ liệu từ các thiết bị cảm biến và điều khiển động cơ Nó cho phép bộ xử lý trung tâm thực hiện nhiều nhiệm vụ trong các trò chơi tương tác, như tương tác với màn hình và joystick khi chơi các game nổi tiếng như phá gạch, Mario, và Tetris.
Máy bay không có người lái. Điều khiển đèn tín hiệu giao thông, hiệu ứng đèn led nhấp nháy.
Thiết kế đàn bằng ánh sáng.
Làm lò nướng bánh có tweet cảnh báo khi bánh chín.
Ngoài những ứng dụng trong đời sống trên, Arduino còn có ứng dụng hữu ích và sáng tạo khác như:
Phần cứng và phần mềm Arduino là mã nguồn mở, cho phép bạn dễ dàng truy cập và sử dụng các sơ đồ cũng như tài nguyên công khai trên mạng Bằng cách mua linh kiện và tự lắp ráp, bạn không chỉ tiết kiệm chi phí mà còn có thể tận hưởng lợi ích của việc sử dụng mã nguồn mở.
Khả năng kết nối với thiết bị khác
Chúng ta có thể sử dụng Arduino để ứng dụng một số việc làm sau:
Arduino hoạt động độc lập.
Arduino kết nối với máy tính để truy cập dữ liệu cảm biến bên ngoài thế giới và cung cấp thông tin phản hồi cho bạn.
Các Arduino sẽ tự kết nối với nhau.
Arduino kết nối với thiết bị điện tử khác.
Arduino kết nối với các chip điều khiển.
Arduino không chỉ là một công cụ học tập mà còn là nền tảng sáng tạo giúp bạn thực hiện các dự án khoa học một cách dễ dàng Với một cộng đồng Arduino đông đảo, bạn có thể dễ dàng học hỏi và nhận được sự hỗ trợ từ những người có cùng đam mê.
Arduino cung cấp tính linh hoạt và chi phí học tập thấp hơn so với nhiều linh kiện khác Ngôn ngữ lập trình của Arduino đơn giản và dễ hiểu, đặc biệt phù hợp với những ai đã có kinh nghiệm với Java Do đó, Arduino trở thành công cụ lý tưởng cho việc học tập, nghiên cứu và thử nghiệm thiết bị điện tử.
4.1.1.3.Các loại bo mạch arduino
Các loại bo mạch Arduino được phân chia thành hai nhóm chính: bo mạch chính với chip Atmega và bo mạch mở rộng (shield) Mặc dù các bo mạch chính tương tự về chức năng, chúng có sự khác biệt về cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ và kích thước Một số bo mạch chính còn được trang bị tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth Các bo mạch mở rộng chủ yếu nhằm bổ sung các chức năng cho bo mạch chính, chẳng hạn như kết nối Ethernet, Wireless và điều khiển động cơ.
4.1.1.4 Thông số của bo mạch arduinoUno R3
Một vài thông số của Arduino UNO R3
Vi điều khiển ATmega328 họ 8bit Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng
Tần số hoạt động 16 MHZ
Dòng tiêu thụ Khoảng 30mA Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC Điện áp vào giới hạn 6-20V DC
Số chân Digital I/O 14 (6 chân hardware PWM)
Số chân Analog 6 (độ phân giải 10bit)
Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30 mA
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega325) với 0.5KB dùng bới bootloader
Bảng 4.1 Thông số của Arduino Uno R3
Nguồn tổ ong ( 12V - 20A )
4.2.1 Nguồn tổ ong 12V - 20A có chức năng
- Dùng để chỉnh lưu từ lưới điện xoay chiều thành điện 1 chiều cung cấp cho các thiết bị điện tử.
- Dùng trong các mạch ổn áp, cung cấp dòng áp đủ tránh trường hợp sụt áp, dòng ảnh hưởng tới mạch điện.
- Cho hiệu quả cao, giá thành thấp, độ tin cậy cao.
4.2.2 Phạm vi sử dụng của nguồn tổ ong 12V - 20A
- Nguồn camera: 20A tải được thiết bị 250W
- Thắp sáng LED dây, LED quảng cáo và các thiết bị điện 12V với công suất tải bé hơn nguồn.
- Sử dụng làm nguồn trong các mạch điều khiển, Quạt DC 12V, nguồn cấp cho Rơle.
- Do hệ thống tản nhiệt tốt nên có thể dùng liên tục cho camera, bơm mini và thay thế adapter điều khiển, thiết bị ngoại vi, thử nghiệm,
4.2.3 Thông số chung cho các dòng sản phẩm nguồn tổ ong
- Điện áp vào: AC 110V - 220V 50/60hz
- Ký hiệu trên sản phẩm: *L-N: Đầu vào AC
*FG : Đầu dây nối đất.
- Diệu suất sử dụng: 80% công suất là tối ưu.
- Bảo vệ: quá tải/ngắn mạch.
Mạch hạ áp DC LM2596 3A
Hình 4.4.Mạch giảm áp DC LM2596 3A có hiển thị Led
Mạch giảm áp DC LM3596 được trang bị 3 LED 7 đoạn, hiển thị nguồn đầu ra và đầu vào, giúp người dùng dễ dàng theo dõi (với sai số điện áp chỉ khoảng +- 0,1V) Mạch có khả năng cung cấp dòng điện đầu ra lên đến 3A và đi kèm nút nhấn để chuyển đổi giữa việc đo điện áp ngõ vào và ngõ ra.
- Dùng IC LM2596 với tần số lên đến 150Khz.
- Có nút nhấn hiện chế độ hiển thị ngõ ra/vào.
- Điện áp đầu vào: từ 4V - 30V.
- Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 29V.
- Dòng ngõ ra tối đa là 3A.
Module relay 5V
Hình 4.5 Module 1 relay với opto cách ly kích H/L (5VDC)
- Module sử dụng Relay tốt, đảm bảo hoạt động, ổn định lâu dài.
- Trên module có opto để cách ly dòng ngược về, hiệu suất ổn định.
- Có thể set các mức cao thấp bằng cách thiệt lập jumper trên module.
- Có Led báo nguồn màu xanh, Led báo trạng thái Relay màu đỏ.
- Kết nối module với mạch điều khiển đơn giản.
- Sử dụng điện áp nuôi DC 5V.
- Relay mỗi Relay tiêu thụ dòng khoảng 80mA.
- Điện thế đóng ngắt tối đa: AC250V ~ 10A hoặc DC30V ~ 10A.
- Có đèn báo đóng ngắt trên mỗi Relay.
- Có thể chọn mức tín hiệu kích 0 hoặc 1 qua jumper.
- Kích thước: 1.97 in x 1.02 in x 0.75 in ( 5.0 cm x 2.6 cm x 1.9 cm ).
Động cơ bơm nước mini
Hình 4.6 Động cơ bơm nước mini tự mồi YYP370-12C3 12VDC
Động cơ bơm mini tự mồi YYP#&)-12C3 12VDC là giải pháp lý tưởng cho những ai cần một máy bơm mini không cần mồi nước sau mỗi lần khởi động Sau khi lắp đặt và hoạt động ổn định lần đầu, sản phẩm này có thể được sử dụng hiệu quả trong các thiết bị như máy uống nước, máy pha sữa và vòi uống nước tự động.
- Động cơ bơm với kích thước nhỏ gọn, tiếng ồn thấp, độ bền cao.
- Điện áp hoạt động: 12VDC
- Dòng điện làm việc không tải: 0.15 - 0.17A.
- Phạm vi sử dụng: nước, không khí, chất lỏng.
- Đầu ống: có thể dùng ống 6 hoặc 7mm.
- Lực nâng lên đến 3 mét.
- Tuổi thọ: hoạt động trong 30s, dừng 20s, chu kỳ hơn 50.000 lần.
Cảm biến mưa
Cảm biến mưa là thiết bị dùng để phát hiện mực nước và tình trạng thời tiết mưa Mạch cảm biến này được lắp đặt ngoài trời để theo dõi sự xuất hiện của mưa, từ đó gửi tín hiệu điều khiển để đóng hoặc ngắt rơ le.
4.6.1 Mạch cảm biến mưa gồm 2 bộ phận chính
- Bộ phận cảm biến mưa được gắn ngoài trời.
- Bộ phận điều chỉnh độ nhạy cần được che chắn.
4.6.2 Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến mưa
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của cảm biến ngoài trời với giá trị định trước, có thể điều chỉnh qua một biến trở màu xanh Khi có sự thay đổi, mạch sẽ phát ra tín hiệu để đóng hoặc ngắt rơ le qua chân D0.
Khi thời tiết khô ráo, chân D0 của module cảm biến mưa duy trì ở mức cao từ 5V đến 12V Tuy nhiên, khi có nước trên bề mặt cảm biến do trời mưa, đèn LED màu đỏ sẽ bật sáng và chân D0 sẽ giảm xuống mức thấp 0V.
- Mạch hoạt động với nguồn 5V.
- Led báo nguồn ( màu xanh )
- Led cảnh báo mưa ( màu đỏ )
- Có 2 dạng tín hiệu: Analog ( AO ) và Digital ( DO )
- Dạng tín hiệu: TTL, đầu ra 100mA
- Điều chính độ nhạy bằng biến trở
- Sử dụng LM358 để chuyển AO→ DO
Relay 4 chân
- Rờ le là thiết bị điện có chức năng bảo vệ, tăng tuổi thọ công tắc vì giảm cường độ dòng điện qua công tắc.
- Ngoài ra, rờ le còn dùng trong các mạch đảo chiều dòng điện, mạch chuyển chế độ nhanh/chậm - mạnh/yếu của tải điện.
4.7.2 Cấu tạo chính của rơ le gồm
- Phần cuộn dây: Đây là bộ phận tạo ra từ trường gồm một cuộn dây quấn quanh lõi thép Điện trở cuộn dây thường rơi vào khoảng 50 - 200 Ω.
- Tiếp điểm: Là những tiếp điểm đồng có nhiệm vụ đóng ngắt cho dòng điện đi qua.
Ngoài các bộ phận chính, rờ le còn bao gồm các phụ kiện như lò xo, vỏ, và khớp nối Một số loại rờ le còn được trang bị thêm tụ điện, diot và điện trở, nhằm giảm suất điện động tự cảm của cuộn dây, bảo vệ các chi tiết trong mạch điện.
- Khi cấp nguồn vào cuộn dây rơ le, cuộn dây sẽ sinh ra từ trường và tác động làm thay đổi trạng thái của tiếp điểm.
Motor gạt mưa
Hình 4.9.Motor gạt mưa toyota
Motor điện có chức năng tạo chuyển động quay, dẫn động đến cơ cấu gạt mưa và cần gạt mưa, giúp gạt sạch nước và bụi bẩn trên kính chắn gió.
- Sử dụng motor gạt mưa toyota chính hãng trên mô hình.
Công tắc gạt mưa
Hình 4.10.Công tắc gạt mưa toyota
Công tắc gạt mưa là một phụ tùng thiết yếu trên ô tô, giúp cải thiện tầm nhìn cho người lái trong điều kiện thời tiết xấu như mưa, sương mù, hoặc khi có bụi bẩn bám lên kính chắn gió Hệ thống này hỗ trợ quá trình di chuyển an toàn, đảm bảo rằng kính chắn gió luôn được sạch sẽ, từ đó giảm thiểu nguy cơ tai nạn giao thông.
- Sử dụng công tắc gạt mưa toyota chính hãng trên mô hình.
Sơ đồ mạch thực tế cơ sở của mô hình
Hình 4.11 Sơ đồ cơ sở của mô hình
- Xây dựng mạch cơ sở để triển khai thực hiện làm mô hình.
Lập trình mã code arduino cho mô hình
{ pinMode(low, OUTPUT); pinMode(high, OUTPUT); pinMode(LEDBAOMUA; OUTPUT); pinMode(Sensor, INPUT);
Serial printIn(“không có mưa”); delay(500); digitalWrite(low, LOW); digitalWrite(high, LOW); digitalWrite(LEDBAOMUA, LOW);
Serial printIn(“Trời đang mưa”); digitalWrite(LEDBAOMUA, HIGH); delay(500);
{ digitalWrite(high, HIGH); digitalWrite(low, LOW);
}else{ digitalWrite(low, HIGH); digitalWrite(high, LOW);
Thực hiện làm mô hình
- Sắp xếp các linh kiện đã chuẩn bị sẵn trước đó rồi đặt lên bảng gỗ có kích thước là 3li 60*40cm Để bố trí 1 cách hoàn chỉnh.
Sau khi hoàn tất việc bố trí, tôi tiến hành khoan lỗ trên bảng alu để gắn cố định linh kiện và thiết bị Tôi sử dụng bút lông để đánh dấu vị trí lỗ đi dây Khi các lỗ gắn linh kiện đã được khoan xong, tôi tiếp tục khoan các lỗ đi dây theo dấu đã đánh dấu trước đó.
Sau khi hoàn tất việc khoan lỗ, tôi tiến hành cố định các thiết bị lên bảng alu và thực hiện việc đi dây cho các chân đã được xác định và đánh dấu.
Nạp code cho Arduino R3
Khi nạp code cho Arduino R3, hãy ngắt nguồn điện 1 chiều từ nguồn tổ ong 12V và bật chế độ auto Sử dụng cáp nối dài 1m5 để kết nối laptop với Arduino R3 Lúc này, đèn tín hiệu màu xanh trên Arduino và đèn cảnh báo mưa LED màu đỏ sẽ sáng lên.
Để khởi động chế độ gạt mưa tự động, trước tiên bạn cần cài đặt phần mềm Arduino.cc trên laptop Sau khi cài đặt xong, sử dụng tổ hợp phím Ctrl + Shift + M để khởi chạy code Tiếp theo, để nạp mã code vào Arduino R3 trên mô hình, hãy sử dụng tổ hợp phím Ctrl + U.