Thiết kế, xây dựng mô hình hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý do chọn đề tài

Mục tiêu quan trọng của việc phát triển khoa học kỹ thuật là tạo ra thật nhiều sản phẩm hiện đại nhằm phục vụ cho đời sống vật chất lẫn tinh thần của con người Cùng mục tiêu đó ngành công nghệ kỹ thuật ô tô đã không ngừng cải tiến những hệ thống trên xe nhằm mang đến cho người lái cảm thấy tiện ích và thoải mái nhất có thể Vì lẽ đó ý tưởng về hệ thống gạt mưa tự động đã được hình thành trên nền tảng của gạt mưa truyền thống

Hệ thống có thể tự động kích hoạt gạt mưa giúp người lái có thể tập trung lái xe và nhìn đường đảm bảo được an toàn khi đang xe chạy với tốc độ cao

Chúng em là những sinh viên năm cuối, sau khi trải qua nhiều môn thực tập tại xưởng thì chúng tôi nhận thấy được Khoa Cơ khí động lực nói riêng và trường Đại học sư phạm kỹ thuật Tp.Hồ Chí Minh nói chung đang thực sự chú trọng tới ngành Công nghệ kỹ thuật ô tô Minh chứng cho điều đó là thiết bị, mô hình thực tập tại xưởng được đầu tư đa dạng đáp ứng được đầy đủ nhu cầu thực hành của sinh viên Sự phát triển của khoa học kỹ thuật là không có điểm dừng vì thế sinh viên ngoài củng cố vững chắc kiến thức cũ thì phải luôn cập nhập cải tiến trên xe ô tô

Nhằm giúp cho các bạn sinh viên trong quá trình thực tập có thể tiếp cận, cập nhật thêm những kiến thức mới về chuyên ngành chúng em quyết định nghiên cứu đề tài “Thiết kế, xây dựng mô hình hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô” với sự hướng dẫn của Th.S Vũ Đình Huấn-Giảng viên bộ môn Điện tử ô tô.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

- Áp dụng được mạch điện thực tế vào mô hình

- Mô hình hoạt động ổn định và đảm bảo tính thẩm mỹ

- Từ mô hình sinh viên có thể tìm hiểu về mạch điện hệ thống; đo kiểm được công tắc, cảm biến, relay, motor,…

- Biên soạn nội dung thực tập phù hợp giúp sinh viên trau dồi thêm nhiều kiến thức sau khi thực tập trên mô hình

- Nghiên cứu tổng quan lý thuyết hệ thống gạt mưa tự động

- Tìm hiểu mạch điện hệ thống thực tế trên xe

- Thiết kế, thi công mô hình hệ thống gạt mưa tự động

- Xây dựng nội dung thực hành trên mô hình

Phạm vi nghiên cứu

Do không đủ thời gian cũng như kinh phí hạn hẹp, nhóm chúng em chỉ tập trung giải quyết 3 vấn đề sau:

- Giới thiệu mạch điện thực tế của hệ thống gạt mưa tự động

- Thiết kế, xây dựng mô hình mô phỏng hoạt động của hệ thống

- Biên soạn nội dung thực tập trên mô hình

Phương pháp nghiên cứu

Nhóm chúng em áp dụng 2 phương pháp chính vào nghiên cứu là:

-Phương pháp tổng quan: Tìm hiểu, tổng hợp tài liệu về hệ thống gạt mưa tự động làm cơ sở để thực hiện mô hình

-Phương pháp thực nghiệm: Kiểm tra các thiết bị, thiết kế và thi công mô hình

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Lịch sử phát triển của hệ thống gạt mưa trên ô tô

-Năm 1903: Sự ra đời của cần gạt nước kính chắn gió

Năm 1902, Mary Anderson có một chuyến đi đến thành phố New York Cô lái một chiếc xe điện vào một ngày trời râm và có mưa tuyết Cô ấy không thể nhìn xuyên qua kính chắn gió, vì vậy cô thường xuyên nhảy ra ngoài để làm sạch kính bằng tay Không cần phải nói, điều này gây khó chịu cho cô ta cũng như các hành khách trên xe, những người không cảm thấy hứng thú với không khí lạnh lẽo hay sự chậm trễ

Mary Anderson được ghi nhận cho chiếc gạt nước kính chắn gió đầu tiên vào năm

1903 Cô gọi ý tưởng của mình là “thiết bị lau cửa sổ” Cần gạt nước của những thời điểm đó hoạt động bằng tay chứ không phải bằng động cơ.Trong loại gạt mưa này, một cần gạt được kết nối cơ học với cần gạt nước thông qua một thanh gạt và tay cầm được vận hành bằng tay.Tài xế phải bỏ một tay vô lăng làm hạn chế khả năng điều khiển trên xe

Hình 2.2: Cần gạt nước kính chắn gió điều khiển bằng tay

Mary trở về nhà và thiết kế chiếc gạt nước kính chắn gió đầu tiên Đó là một lưỡi dao ở bên ngoài kính chắn gió được điều khiển bằng một đòn bẩy ở bên trong, giữ cho người lái xe an toàn và khô ráo Năm 1903, Văn phòng Sáng chế & Thương hiệu Hoa Kỳ đã trao cho Mary bằng sáng chế cho thiết bị của cô, nhưng cô không bao giờ có thể bán ý tưởng này vì hầu hết các hãng xe đều không hưởng ứng với phát minh này

Hình 2.3: Bằng sáng chế của M.Anderson (1903)

-Năm 1917: Cần gạt nước bằng điện đầu tiên được phát minh

Charlotte Bridgwood đã phát minh ra cần gạt nước hoạt động bằng điện đầu tiên trên thế giới Motor điện được đưa vào giúp di chuyển một lá cao su chạy qua chạy lại trên kính chắn gió Sáng chế được đặt tên là “Storm Windsheld Cleaner” được cấp bằng sáng chế năm 1917 Nhưng thiết kế này cũng không thành công về mặt thương mại Sau năm

1920, khi bằng sáng chế của Bridgwood đã hết hạn các hãng xe mới bắt đầu áp dụng cần gạt nước bằng điện lên xe một cách rộng rãi

Hình 2.4: Cần gạt nước bằng điện

Sau đó bộ rửa kính cũng được bổ sung vào xe hơi với phần điều khiển được thêm ngay vào cần gạt bật/tắt của cần gạt nước Bộ phận này sẽ phun tia nước rửa kính lên thẳng phía trước của kính chắn gió thông qua mấy cái lỗ nhỏ nằm trên nắp capo Một bình chứa nước được đặt trong khoang máy và các cấu thành chạy điện khác được kết nối với nhau

-Năm 1962: Bộ gạt mưa ngắt quãng được ra đời

Năm 1962 , Bob Kearns sáng chế ra bộ gạt nước không liên tục ( ngắt quãng ) đầu tiên cho phép tài xế có thể thay đổi được tốc độ quét và thời gian nghi giữa mỗi lần quét Sau khi thử nghiệm rộng rãi, các giám đốc điều hành của Ford đã quyết định đưa ra một thiết kế tương tự như cần gạt nước gián đoạn của Kearns như một tùy chọn trên dòng Mercury của công ty, bắt đầu từ các mẫu xe năm 1969 Kearns và Ford đã tham gia vào một cuộc tranh

6 chấp bằng sáng chế kéo dài nhiều năm mà cuối cùng phải được giải quyết tại tòa án Một phiên bản hư cấu của vụ kiện về phát minh và sáng chế của Kearns đã được sử dụng cho bộ phim Flash of Genius năm 2009, được quảng cáo là "dựa trên câu chuyện có thật", nhưng không tuyên bố là chính xác về mặt lịch sử ở mọi khía cạnh

- Từ những năm 1990 đến nay , cần gạt nước được phát triển theo sự phát triển của công nghệ xe hơi Các vi cảm biến được gắn ngay trên kính chắn gió để phát hiện trời mưa, kích hoạt hệ thống gạt nước tự động, thay đổi tốc độ gạt nước tùy theo lượng nước mưa có nặng hạt hay không và thay đổi theo tốc độ di chuyển của xe.

Hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô

2.2.1 Cấu tạo và hoạt động các bộ phận của hệ thống

Hình 2.5: Cấu tạo chung hệ thống gạt mưa tự động

Hệ thống gạt mưa rửa và rửa kính tự động bao gồm các bộ phận sau:

- Công tắc gạt mưa và rửa kính

- Hộp điều khiển điện thân xe (BCM)

- Motor gạt mưa và cơ cấu dẫn động cần gạt

2.2.1.1 Công tắc gạt mưa và rửa kính

Công tắc gạt mưa được tích hợp với công tắc đèn và gắn trên trục lái, phía sau vô lăng

Hình 2.6: Vị trí của công tắc gạt mưa trên xe

Điều khiển gạt mưa và rửa kính phía trước:

Hình 2.7: Các chế độ gạt mưa và rửa kính phía trước

- MIST: Cần gạt nước kính chắn gió có thể hoạt động chỉ khi bạn giữ công tắc chuyển sang vị trí "MIST" Cần gạt sẽ quay trở lại vị trí "OFF" khi công tắc được thả

- OFF: Cần gạt nước sẽ dừng hoạt động khi bạn chuyển công tắc sang vị trí “OFF”

- AUTO: Khi bạn chuyển công tắc sang vị trí “AUTO” cần gạt mưa sẽ vận hành tự động ( nhận tính hiệu điều khiển từ BCM) Điều chỉnh tốc độ “AUTO” bằng cách vặn công tắc (SLOW-FAST)

- LO: Khi bạn chuyển công tắc sang vị trí “LO” cần gạt mưa sẽ gạt với tốc độ chậm

- HI: Khi bạn chuyển công tắc sang vị trí “HI” cần gạt mưa sẽ gạt với tốc độ nhanh

- Khi kéo công tắc về phía người lái thì nước rửa kính sẽ được phun lên kính chắn gió phía trước

- Khi ấn vào nút “AUTO” rửa kính: Khi công tắc gạt nước phía trước tắt “OFF” và nút này được nhấn, nước rửa kính được phun và cần gạt nước sẽ tự động hoạt động 4 lần Sau đó, nước rửa kính sẽ được xịt lại và gạt nước sẽ tự động hoạt động 3 lần

 Điều khiển gạt mưa phía sau:

Hình 2.8: Các chế độ gạt mưa và rửa kính phía trước

- OFF: Cần gạt nước sẽ dừng hoạt động khi bạn chuyển công tắc sang vị trí “OFF”

- Khi xoay công tắc hướng lên cần gạt mưa phía sau sẽ hoạt động

- Khi xoay công tắc hướng xuống hoàn toàn thì cần gạt mưa phía sau sẽ hoạt động kết hợp với nước rửa kính sẽ được phun

2.2.1.2 Hộp điều khiển điện thân xe (BCM)

Trước kia khi BCM (Body Control Module) chưa ra đời, mỗi hệ thống điện trên xe đều có 1 hộp điều khiển riêng và trong số các hộp điều khiển này thường có một số thiết bị có chức năng tương tự như nhau: bộ định thời gian, tốc độ xe, nguồn cung cấp, tín hiệu máy phát điện, Các hộp điều khiển này nằm rải rác khắp xe gây khó khăn trong việc chẩn đoán, hoạt động với độ tin cậy không cao và chi phí cho việc chế tạo cao Vì vậy gần đây, các nhà sản xuất đã tích hợp các hộp điều khiển lại với nhau trong 1 module gọi là BCM nhằm mục đích giảm chi phí, tăng độ tin cậy khi hoạt động và tạo điều kiện thuận lợi cho việc chẩn đoán, sửa chữa

Hình 2.9: Hộp điều khiển BCM

Các tín hiệu đầu vào BCM bao gồm: Nguồn B+, nguồn ACC, nguồn IG ON, tín hiệu START, tín hiệu khóa/mở cửa, Mát vỏ (GND), tín hiệu xi-nhan, tính hiệu đèn tự động, tín hiệu gạt mưa, tín hiệu số N/P/R, tín hiệu cài đai an toàn, tín hiệu tốc độ xe, tín hiệu phanh tay, tín hiệu Smartkey,…

Hộp BCM điều khiển các hệ thống điện thân xe như: hệ thống chiếu sáng, hệ thống thông tin-giải trí, hệ thống gạt mưa rửa kính, hệ thống khóa cửa, hệ thống nâng hạ kính, hệ thống ghế điện, hệ thống chìa khóa thông minh,…

Hình 2.10: Tính hiệu đầu vào, ra BCM

Trong hệ thống gạt mưa tự động, BCM có chức năng nhận tính hiệu về lượng mưa từ cảm biến mưa và điều khiển hoạt động của motor gạt mưa đồng thời BCM cũng truyền dữ liệu hoạt động của motor gạt mưa cho cảm biến mưa

Cảm biến mưa gồm có 1 diode phát tia hồng ngoại (LED) và một diode quang để nhận các tia này Nó được gắn trên kính chắn gió Phương pháp phát hiện lượng nước mưa dựa trên lượng tia hồng ngoại được phản xạ bởi kính chắn gió của xe Ví dụ khi công tắc được bật ở vị trí AUTO 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 diode 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 sẽ 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 diode quang nhận được giảm xuống Đây là tín hiệu để xác định lượng mưa Tín hiệu về lượng mưa sẽ được cảm biến gửi về hộp BCM Từ đó BCM sẽ 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 11: Nguyên lý của cảm biến biến nước mưa

Cảm biến mưa có thể bị trục trặc do các nhiễu được liệt kê bên dưới:

- Bụi trên bề mặt đo và các bề mặt khác trên đường truyền ánh sáng (bề mặt của điốt phát quang và điốt quang, sợi quang, giá đỡ và bề mặt thủy tinh của khu vực khớp kính chắn gió) làm suy yếu ánh sáng nhận được

- Chuyển động của kính chắn gió và giá đỡ

- Chuyển động của giá đỡ do rung động

- Lưỡi gạt nước bị hư

Chú ý: Khi cảm biến gạt mưa tích hợp không hoạt động hoặc gặp trục trặc, người lái nên vận hành công tắc gạt mưa bằng tay

 Hoạt động trong điều kiện đặc biệt

Bảng 2.1: Hoạt động dựa trên các điều kiện đặc biệt Điều kiện đặc biệt Hoạt động dựa trên phát hiện các điều kiện đặc biệt

Khi cảm biến mưa tích hợp phát hiện mức nước cao (bắn tung tóe) ở chế độ Trực tiếp hoặc Không liên tục, hệ thống sẽ chuyển từ “Parking” sang HI Sau đó, quá trình xóa được thực hiện một lần ở HI và một lần nữa ở LO Nếu điều kiện của lượng mưa không thay đổi sau khi lau, nó sẽ trở lại tình trạng ban đầu (Trực tiếp hoặc Không liên tục)

Vôi hóa Vôi hóa là một màng dầu mỏng khô nhanh và xảy ra khi một

12 lượng mưa nhỏ được lau bằng lưỡi gạt nước bẩn hoặc mòn Tín hiệu hoạt động sẽ không được phát ra khi xảy ra hiện tượng bôi bẩn ở chế độ Trực tiếp hoặc Không liên tục

Khi không phát hiện thay đổi nào sau khi gạt nước, cảm biến mưa tích hợp xác định rằng kính chắn gió bị bẩn Ở trạng thái này, tín hiệu hoạt động không được phát ra Nếu kính chắn gió trở nên sạch sẽ (chẳng hạn như do dung dịch rửa), cảm biến mưa tích hợp sẽ trở lại tình trạng bình thường

Cảm biến mưa tích hợp không phản ứng với chất lỏng rửa kính trong chế độ Washer Nói cách khác, tốc độ lau không thay đổi ngay cả khi chất lỏng máy giặt được phun (hoạt động tự động của máy bơm máy giặt không được phản ánh trong hoạt động của cảm biến mưa tích hợp)

2.2.1.4 Motor gạt mưa và cơ cấu dẫn động cần gạt mưa

Motor dạng lõi sắt từ là nam châm vĩnh cửu được sử dụng làm mô tơ gạt nước Mô tơ gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor Mô tơ lõi sắt từ gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và một chổi dùng chung (để tiếp mát) Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dùng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm

Hình 2.12: Cấu tạo motor gạt mưa

 Chuyển đổi tốc độ của motor

Một sức điện động ngược được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của mô tơ

• 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 tốc độ thấp

Hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018

2.3.1 Giới thiệu về xe Hyundai Elantra 2018

Hyundai Elantra là là một trong số ít các mẫu xe thành công bậc nhất Hyundai trên thị trường toàn cầu Tại thị trường Việt Nam, chiếc xe ghi dấu ấn bởi ngoại hình bắt mắt, trang bị tiện nghi phong phú, hiện đại cùng khả năng vận hành mạnh mẽ, bền bỉ và tiết kiệm nhiên liệu, ngày càng chiếm được lòng tin của người tiêu dùng Hyundai Elatra 2018 được phân phối về Việt Nam với 4 phiên bản, trong đó 3 phiên bản tiêu chuẩn là Elantra 1.6MT, Elantra 1.6AT và Elantra 2.0AT, phiên bản thể thao trang bị động cơ tăng áp Elantra Sport 1.6L Turbo AT cho khả năng vận hành thể thao, mạnh mẽ hơn Giá xe Hyundai Elantra 2018 sẽ dao động từ 549 đến 729 triệu đồng tùy phiên bản và đã bao gồm VAT

Hyundai Elantra 2018 sở hữu kiểu dáng thiết kế thể thao với cản trước tạo hình các hốc hút gió lớn, trần xe thấp về phía sau mang phong cách xe coupe 4 cửa, các chi tiết góc cạnh giúp thu hút những khách hàng trẻ tuổi Xe có các thông số kích thước DxRxC tương ứng 4.570 x 1.800 x 1.450 (mm), chiều dài cơ sở 2.700 mm, khoảng sáng gầm cao 150 mm

Nhờ vào khoảng cách hai trục lên đến 2,7 mét mà không gian cabin Elantra thật sự rộng rãi và thoải mái vào loại bậc nhất phân khúc Không gian dư dả dành cho hành khách về cả chiều rộng lẫn khoảng duỗi chân, trần xe thoáng đãng và sàn xe gần như phẳng hoàn toàn Hyundai Elantra 2018 mang đến sự thân thiện với người dùng bằng cách phối màu trang nhã, chất liệu nội thất cao cấp, các tính năng tiên tiến dễ sử dụng được nhờ sự bày trí tỉ mỉ và khoa học

Hình 2.18: Không gian nội thất xe Hyundai Elantra 2018

 Các trang bị tiện nghi và an toàn trên xe

Các phiên bản Hyundai Elantra 2018 đều được trang bị các tính năng tiện nghi và an toàn khá tốt so với các đối thủ Những trang bị tiêu chuẩn trên cả 4 phiên bản như đèn LED chạy ban ngày, đèn xe tự động (Auto Light), cảm biến gạt mưa tự động; chìa khoá thông minh và khởi động bằng nút bấm; hệ thống giải trí màn hình trung tâm 7 icnh, định vị dẫn đường, các kết nối USB/AUX/Bluetooth, âm thanh 6 loa Các trang bị an toàn tiêu chuẩn chống bó cứng phanh ABS, phân bố lực phanh điện tử EBD, cảm biến áp suất lốp, hỗ trợ lực phanh khẩn cấp BA, cảm biến sau, camera lùi, 2 túi khí an toàn (6 túi với phiên bản Sport)

2.3.2 Cấu tạo hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018

Hình 2.19: Vị trí hệ thống gạt mưa trên xe Hyundai Elantra 2018

Hệ thống gạt mưa trên xe Hyundai Elantra 2018 bao gồm các bộ phận sau:

1: Công tắc gạt mưa rửa kính

4: Thanh gạt và lưỡi gạt

5: Motor gạt mưa và cơ cấu dẫn động cần gạt

6: Relay gạt mưa và rửa kính

8: Vòi phun nước rửa kính

10: Motor và bình nước rửa kính

2.3.2.1 Công tắc gạt mưa rửa kính

Hình 2.20: Vị trí công tắc đa chức năng (đèn và gạt mưa)

4: Cuộn túi khí vô lăng

Hình 2.21: Các chức năng của công tắc đa chức năng

Hình 2.22: Connector A Bảng 2.2: Chức năng các chân của công tắc đa chức năng

1 Front wiper switch signal Mist/Off/Int(Auto)/Low/High

2 Front wiper low backup signal Wiper low backup

4 Front washer switch Washer motor

5 Wiper intermittent volume witch Int volume (Fast-Slow)

10 Turnsignal switch Turn (LH)/Turn (RH)

11 Dimmer & Pasing switch Dimmer/Passing

12 Light switch Off/Auto/Tail/Low

13 Headlamp low backup signal Headlamp low backup

Cảm biến được sử dụng trên xe Hyundai Elantra 2018 phiên bản Sport 1.6 AT là cảm biến gạt mưa tích hợp điều khiển ba hệ thống: gạt mưa trước, đèn tự động và điều hòa

Bảng 2.3: Chức năng các chân cảm biến gạt mưa

 Các chế động hoạt động của cảm biến gạt mưa

Bảng 2.4: Các chế động hoạt động của cảm biến gạt mưa

Chế độ hoạt động Hoạt động

Chế độ trực tiếp Đó là trạng thái hoạt động bình thường của cảm biến gạt mưa tích hợp khi công tắc gạt nước ở chế độ "AUTO" và cảm biến phát hiện kính chắn gió khô Dựa trên trạng thái này, cảm biến mưa tích hợp xác định chế độ hoạt động của gạt mưa tùy thuộc vào lượng mưa và thời gian của nó

Chế độ gián đoạn (INT)

Tích hợp cảm biến gạt mưa kích hoạt chế độ ngắt quãng khi thao tác gạt nước được thực hiện liên tiếp hơn hai lần với thời gian tạm dừng 0,5-5 giây Tốc độ thấp (LO) Cần gạt nước hoạt động liên tục ở tốc độ thấp

Tốc độ cao (HI) Cần gạt nước hoạt động liên tục với tốc độ cao

Hình 2.24: Hộp BCM xe Hyundai Elantra 2018

Hình 2.25: Giắc cắm hộp BCM xe Hyundai Elantra 2018

Hình 2.26: Sơ đồ mạch BCM trên xe Hyundai Elantra 2018 (1)

Hình 2.27: Sơ đồ mạch BCM trên xe Hyundai Elantra 2018 (2)

Bảng 2.5: Chức năng các chân BCM

No Connector A Connector B Connector C Connector D

1 Batt (+) Blade position switch Rain sensor (LIN) Airbag unit (LIN)

2 IGN 1 Wiper signal - RPAS (LIN)

3 IGN 2 Light switch - Puddle lamp

4 Brake switch Head lamp switch

5 Wiper Backup switch signal Auto light power - Power window

6 - Body CAN (High) - Wiper relay (High)

7 Heated steering switch Body CAN (Low) RPAS Buzzer ATM solenoid

9 Rear defogger switch Chassis CAN (Low) PAS Front sensor power

10 Window lock switch Chassis CAN (High) RPAS Front sensor power

12 ACC/ON Auto light sensor GND Key hole illumination

Front wiper int vol switch

Rear center seat belt indicator

14 - Fog lamp switch Rear left seat belt indicator Wiper relay (Low)

15 Key in switch NTC Sensor signal input

Rear right seat belt indicator Tail lamp

19 PAS Input Multifunction switch ground -

20 Ket inter lock switch Auto light ground -

22 Ground - IGN 2 Heated steering power

2.3.2.4 Motor gạt nước và cơ cấu dẫn động gạt phía trước

Hình 2.28: Motor gạt nước và cơ cấu dẫn động gạt nước phía trước

Bảng 2.6: Chức năng các chân motor gạt mưa

2.3.2.5 Motor rửa kính phía trước

Hình 2.29: Motor rửa kính và bình nước rửa kính

Bảng 2.7: Chức năng các chân motor rửa kính

2.3.3 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018

Hình 2.30: Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018 (1)

Hình 2.31: Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018 (2)

Nguồn điện được sử dụng là nguồn IG2 Khi công tắc đánh lửa ở vị trí ON, dòng điện từ cầu chì F16 đi đến chân số 7 của công tắc gạt mưa rửa kính; từ cầu chì F8 đi đến chân số 3 của motor gạt mưa:

 Chế độ gạt mưa tốc độ chậm (LO)

Khi công tắc gạt mưa được bật ở vị trí LO: Tín hiệu LO (1800Ω) → chân số 3 công tắc gạt mưa → chân số 2 (M02-B) của BCM (BCM xuất tín hiệu điều khiển LO) → chân số

14 (M02-D) → cuộn dây của LOW Relay → Ground (làm đóng tiếp điểm) Dòng điện đi từ cầu chì F16 → Tiếp điểm vừa đóng của LOW Relay → Tiếp điểm của HIGH Relay → Chân số 4 ( Tốc độ thấp) của motor gạt mưa → Chân số 1 ( Ground) của motor gạt mưa Motor sẽ hoạt động với tốc độ thấp (LO)

 Chế độ gạt mưa tốc độ nhanh (HI)

Khi công tắc gạt mưa được bật ở vị trí HI: Tín hiệu HI (5700Ω) → chân số 3 công tắc gạt mưa → chân số 2 (M02-B) của BCM (BCM xuất tín hiệu điều khiển LO & HI) → chân số 6 & 14 (M02-D) → cuộn dây của LOW & HIGH Relay → Ground (làm đóng tiếp điểm của 2 Relay) Dòng điện đi từ cầu chì F16 → Tiếp điểm vừa đóng của LOW Relay → Tiếp điểm vừa đóng của HIGH Relay → Chân số 5 ( Tốc độ cao) của motor gạt mưa → Chân số 1 ( Ground) của motor gạt mưa Motor sẽ hoạt động với tốc độ cao (HI)

Khi công tắc gạt mưa được bật ở vị trí MIST: Tín hiệu LO (1800Ω) → chân số 3 công tắc gạt mưa → chân số 2 (M02-B) của BCM (BCM xuất tín hiệu điều khiển LO) → chân số 14 (M02-D) → cuộn dây của LOW Relay → Ground (làm đóng tiếp điểm) Dòng điện đi từ cầu chì F16 → Tiếp điểm vừa đóng của LOW Relay → Tiếp điểm của HIGH Relay

→ Chân số 4 ( Tốc độ thấp) của motor gạt mưa → Chân số 1 ( Ground) của motor gạt mưa Motor sẽ hoạt động với tốc độ thấp (LO) một lần Để được hoạt động liên tực thì người lái phải giữ công tắc ở vị trí MIST nếu không công tắc sẽ tự trả về vị trí OFF, motor gạt mưa sẽ ngừng hoạt động

 Công tắc gạt nước OFF trong khi vận hành gạt nước

Khi motor gạt nước đang hoạt động, người lái bật công tắc gạt mưa ở vị trí OFF tức là công tắc Parking của motor gạt được bật (ON), LOW và HIGH Relay đều OFF: Dòng điện đi từ cầu chì F8 → chân số 3 của motor gạt mưa → công tắc Parking → chân số 2 của motor gạt mưa → LOW và HIGH Relay → Chân số 4 ( Tốc độ thấp) của motor gạt mưa → Chân số 1 ( Ground) của motor gạt mưa Nên motor sẽ tiếp tục quay đến vị trí dừng và motor dừng hoạt động (công tắc Parkinh OFF)

 Chế độ gạt mưa gián đoạn (INT)

Khi công tắc gạt mưa được bật ở vị trí INT: Tín hiệu INT (800Ω) → chân số 3 công tắc gạt mưa → chân số 2 (M02-B) của BCM (BCM xuất tín hiệu điều khiển INT) Chân số 3 (M02-B) của BCM nhận được điện áp thay đổi theo cài đặt tốc độ (Vol 1, Vol 2, Vol 3, Vol 4, Vol 5) của công tắc gạt nước từ chân số 2 của công tắc gạt nước và điều

30 khiển Relay gạt nước tốc độ thấp (LO) để vận hành gạt nước không liên tục theo tốc độ gạt nước gián đoạn được cài đặt

 Chế độ gạt mưa tự động (AUTO)

THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG

Lựa chọn vật liệu, thiết bị

3.1.1 Lựa chọn vật liệu làm khung, mặt mô hình

Vật liệu làm khung cho mô hình mà nhóm chúng em đã lựa chọn là sắt hộp chữ nhật hay còn được gọi thép hộp (Steel box) Sắt hộp vuông được chế tạo từ một loại hợp kim khoảng 98% với 2% ngyên tố Cacbon và một số nguyên tố hóa học khác, được gia công tạo thành một khối rỗng ruột Do đó sắt hộp vuông luôn là sản phẩm có độ cứng, bền, dẻo cao Sắt hộp vuông dễ dàng xử lý tạo ra những không gian tinh tế, ấn tượng phù hợp với nhà thiết kế, xây dựng, đặc biệt là vật liệu tạo khung cho mô hình đồ án

Trên thị trường phổ biến hai loại là sắt hộp mạ kẽm và sắt hộp đen Sắt hộp mạ kẽm được mạ một lớp kẽm ở nhiệt độ cao giúp bảo vệ sắt tránh tiếp xúc môi trường bên ngoài nên có khả năng chống mài mòn, tuổi thọ cao hơn sắt hộp đen Với sắt hộp đen là loại dược chế tạo có bề mặt đen bóng ko có lớp mạ kẽm bảo vệ nên giá thành thấp hơn, chủ yếu được dùng ở những công trình hạn chế tránh tiếp xúc với môi trường

Hình 3.1: Sắt hộp chữ nhật

3.1.1.2 Mặt mô hình Để tạo ra mô hình mang tính thẩm mỹ cao, nhóm chúng em lựa chọn tấm nhựa mica trắng sữa (Đài Loan) làm vật liệu cho bề mặt mô hình với dộ dày 5 mm, diện tích (905x605) mm để đảm bảo được việc nâng đỡ chắc chắn các thiết bị và bố trí dễ dàng cũng như chi phí phù hợp

Mica có tính chất bóng đều sang bóng, bề mặt phẳng mịn mang tính thẩm mỹ cao, chịu được nhiệt độ cao, chống ăn mòn, không thấm nước, không dẫn nhiệt, điện rất phù hợp lắp đặt các thiết bị điện, dễ dàng cắt thủng, khắc âm bằng laser

Hình 3.2: Mica trắng sữa Đài Loan

3.1.2 Lựa chọn thiết bị trên mô hình

Nhóm chúng em thực hiện mô hình gạt mưa tự động dựa trên hệ thống gạt mưa tự động trên xe Hyundai Elantra 2018 phiên bản Sport 1.6 AT vì thế các thiết bị được sử dụng trên mô hình là phụ tùng chính hãng Hyundai bao gồm:

+ Công tắc đa chức năng (Mul-function Switch):

Hình 3.3: Công tắc đa chức năng Hyundai Elantra 2018

Hình 3.4: Giắc công tắc đa chức năng Hyundai Elantra 2018

+ Hộp BCM điều khiển điện thân xe:

Hình 3.5: Hộp BCM điều khiển điện thân xe Hyundai Elantra 2018

Hình 3.6: Chân giắc hộp BCM điều khiển điện thân xe Hyundai Elantra 2018

+ Cảm biến mưa tích hợp:

Hình 3.7: Cảm biến mưa tổ hợp xe Hyundai Elantra 2018

Hình 3.8: Chân giắc cảm biến mưa tổ hợp xe Hyundai Elantra 2018

Hình 3.9: Motor gạt mưa trước xe Hyundai Elantra 2018

Hình 3.10: Chân giắc motor gạt mưa trước xe Hyundai Elantra 2018

+ Motor bơm nước rửa kính:

Hình 3.11: Motor bơm nước rửa kính xe Hyundai Elantra 2018

Hình 3.12: Chân giắc motor bơm nước rửa kính xe Hyundai Elantra 2018

Ngoài ra nhóm chúng em còn sử dụng một số linh kiện khác như: cầu chì, relay 5 chân, khóa IG-SW 2 vị trí, đai ôm 𝛀, giắc chuẩn đoán OBDII,…

Hình 3.15: Hộp đựng cầu chì

Hình 3.18: Giắc chuẩn đoán OBDII

Thi công mô hình

3.2.1 Thiết kế khung mô hình Đây là mô hình học tập nên phần khung mô hình phải đảm bảo sự cứng vững, không đổ trong quá trình học tập với việc đảm bảo các kích thước đạt dộ chính xác cao, nhóm chúng em sử dụng phần mềm mô phỏng 3D SolidWorks để thiết kế, tính toán các kích thước chính xác nhất nhằm có hạn chế chi phí mà vẫn đảm bảo dộ cứng vững và mang tính thẩm mỹ cao

Hình 3.20: Khung mô hình thiết kế trong Solid Work 2018

3.2.2 Bố trí các thế bị trên mô hình Để mô hình mang tính thẩm mỹ, tối ưu được chi phí vật liệu và dễ dàng trong quá trình vận hành cũng như việc học tập, nghiên cứu của các bạn sinh viên Nhóm chúng em dùng công cụ tìm kiếm kích thước hoặc bản vẽ kỹ thuật của các vật cơ khí có trên mô hình, dùng thước đo chính xác kích thước phụ tùng ôtô, tính toán chặt chẽ bố trí cân đối các chi tiết trên bề mặt mô hình cũng như cắt, khắc âm bằng laser làm tăng tính thẩm mỹ Do đó, nhóm chúng em quyết định sử dụng phần mềm CorelDraw X7 để thiết kế bề mặt mô hình

Hình 3.21: Mặt mô hình thiết kế trong CorelDraw X7

3.2.3 Quá trình thi công mô hình

Bước 1: Hàn, sơn khung mô hình

Hình 3.22: Sơn khung mô hình

Bước 2: Sơn mặt mô hình

Hình 3.23: Sơn mặt mô hình

Bước 3: Cố định các thiết bị lên mặt mô hình

Bước 4: Đấu nối mạch điện

Hình 3.24: Mô hình hoàn thiện

Bước 5: Kiểm tra lại nguyên lý mạch

Bước 6: Vận hành thử các chế độ hoạt động của mô hình

3.2.4 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình

Hình 3.25: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình

Hướng dẫn sử dụng, kiểm tra các thiết bị trên mô hình

3.3.1 Hướng dẫn sử dụng mô hình

Mô hình hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô bao gồm:

-1 công tắc đa chức năng (Malfunction Switch) Hyundai Elantra 2018

-1 hộp BCM điều khiển điện thân xe Hyundai Elantra 2018

-1 cảm biến mưa tích hợp (Rain Sensor) Hyundai Elantra 2018

-1 motor gạt mưa trước (Wiper Motor) Hyundai Elantra 2018

-1 motor bơm nước rửa kính (Washer motor) Hyundai Elantra 2018

-Một số linh kiện khác: 3 cầu chì (10A, 15A, 25A), 1 đèn báo nguồn, 1 khóa IG, 60 giắc banana, 2 relay ô tô 5 chân, 1 giắc chuẩn đoán OBDII Để mô hình hoạt động được ta cần đấu nối hệ thống theo sơ đồ mạch nguyên lý hoạt động của mô hình Sau đó vận hành từng chế độ MIST, OFF, AUTO, LO, HI để kiểm tra hoạt động của mô hình

3.3.2 Kiểm tra các thiết bị trên mô hình

3.3.2.1 Kiểm tra công tắc đa năng

Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 trên mô hình ở từng chế độ hoạt động (OFF, MIST, AUTO, LO, HI, AUTO Volume, Washer)

Hình 3.26: Sơ đồ mạch công tắc gạt mưa, rửa kính Bảng 3.1:Giá trị điện trở ở từng vị trí công tắc

Chức năng Vị trí công tắc Giá trị điện trở (𝛀, ±𝟑 𝟓%)

Dựa vào bảng giá trị điện trở và kết quả đo điện trở các cặp chân thông mạch của công tắc ta có thể xác định được các chân của công tắc

3.3.2.2 Kiểm tra motor gạt mưa (loại âm chờ)

Hình 3.27: Sơ đồ mạch motor gạt mưa

+ Trường hợp 1: Có 3 chân thông mạch (Ground, LO, HI) và 2 chân thông mạch (Parking, IG2) Dựa vào sự chênh lệch điện trở giữa các cặp thông, cặp chân có điện trở cao nhất sẽ là Ground-LO, chân còn lại là HI Sau đó cấp nguồn lần lượt cho cặp Ground-LO để motor hoạt động rồi đo thông mạch lần lượt cặp thông (Parking, IG2) với chân HI, chân nào không thông với HI là chân IG2, còn lại là chân Parking Tiếp theo ta cấp nguồn lần lượt cho cặp Ground-LO, Ground-HI, HI-LO để motor gạt hoạt động Cấp nguồn cho cặp nào mà motor quay nhanh nhất thì cặp đó là HI-LO, do đã biết chân HI nên suy ra được chân LO và chân còn lại là chân Ground

+ Trường hợp 2: Có 1 chân không thông mạch với 4 chân còn lại thì đó là chân IG2 Dựa vào sự chênh lệch điện trở giữa các cặp thông mạch ta xác định được cặp (Parking-Ground) có điện trở thấp nhất, 2 chân còn lại là (LO, HI) Đo thông mạch 2 chân (LO, HI) với chân 1 trong 2 chân của cặp (Parking-Ground), chân nào thông mạch với chân Parking hoặc Ground với điện trở thấp hơn thì chân đó là chân HI, còn lại là chân LO Sau đó cấp nguồn lần lượt 2 chân của cặp (Parking-Ground) với chân LO, nếu motor hoạt động liên tục thì chân đó là chân Ground, còn quay rồi dừng ngay thì chân đó là Parking

Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) của relay Dựa vào sự khác nhau về giá trị điện trở của các cặp thông mạch, ta có thể xác định được 2 chân cuộn dây, 2 chân tiếp điểm thường đóng và chân còn lại là tiếp điểm thường đóng Sau đó cấp nguồn cho 2 chân cuộn dây, đo thông mạch 3 chân còn lại 1 trong 2 chân tiếp điểm thường đóng chân nào thông mạch với chân tiếp điểm thường mở thì chân đó là chân cấp nguồn

3.3.2.4 Kiểm tra cảm biến mưa

Kiểm tra hoạt động của cảm biến mưa bằng cách sử dụng máy hiện sóng PC

Oscilloscope Hantek 6022BE để đo xung mạng LIN của cảm biến mưa ở từng trạng thái hoạt động của motor gạt ở chế độ AUTO

Hình 3.29:Máy hiện sóng PC Oscilloscope Hantek 6022BE

Tải driver từ link: http://www.hantek.com/DownLoad?word=hantek6022BE&sid=0&pid=0&key=yhsc

Cài đặt driver vừa tải xong vào máy tính, kết nối máy hiện sóng với máy tính qua cổng USB và tiến hành đo xung mạng LIN của cảm biến mưa

Hình 3.30:Đo xung mạng LIN của cảm biến mưa

Kết quả đo ở từng chế độ hoạt động của cảm biến mưa:

- Chế độ trực tiếp (Direct mode):

Hình 3.31: Sóng tính hiệu mạng LIN ở chế độ sẵn sàng

- Chế độ INT (Intermitent mode):

Hình 3.32: Sóng tính hiệu mạng LIN ở chế độ INT

- Chế độ LO (Low mode):

Hình 3.33: Sóng tính hiệu mạng LIN ở chế độ LO

- Chế độ HI (HI mode):

Hình 3.34: Sóng tính hiệu mạng LIN ở chế độ HI

XÂY DỰNG NỘI DUNG THỰC TẬP TRÊN MÔ HÌNH

Bài tập thực hành 1

Bài thực hành số 1: Kiểm tra, xác định chân công tắc gạt mưa rửa kính, motor gạt mưa trước, LO Relay, HI Relay Từ đó vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện và trình bày nguyên lý hoạt động của mô hình

1 Mục tiêu cần đạt được:

- Xác định được các chân công tắc gạt mưa rửa kính, motor gạt mưa trước, LO Relay, HI Relay

- Nắm vững được cách kiểm tra các thiết bị

- Hiểu rõ được cấu tạo, nguyên lý hoạt động của từng thiết bị

- Vẽ được sơ đồ nguyên lý hoạt động của mô hình

- Trình bày được nguyên lý hoạt động của mô hình

- Tinh thần hợp tác làm việc nhóm, thảo luận giải quyết các vấn đề trong quá trình thực hành

- Biết sử dụng đồng hồ VOM để đo kiểm

- Hiểu rõ về các thiết bị trên mô hình (thông qua tài liệu hướng dẫn kiểm tra các thiết bị trên mô hình)

- Thực hành với thái độ nghiêm túc, cẩn thận

- Mô hình hệ thống gạt mưa tự động

- Đồng hồ VOM, tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình, giấy, bút

 Đo kiểm các thiết bị:

- Công tắc gạt mưa: Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6,

7 trên mô hình ở từng chế độ hoạt động (OFF, MIST, AUTO, LO, HI, AUTO Volume, Washer, B/up) Sinh viên ghi kết quả đo vào bảng:

Bảng 4.1: Kết quả đo thông mạch

Dựa vào bảng giá trị điện trở, hãy xác định các chân của công tắc đa năng:

+ Chân số 1 là: ……… + Chân số 2 là: ……… + Chân số 3 là: ……… + Chân số 4 là: ……… + Chân số 5 là: ……… + Chân số 6 là: ……… + Chân số 7 là: ………

- Motor gạt mưa (loại âm chờ): Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) của motor gạt mưa (sinh viên có thể tham khảo cách kiểm tra từ tài liệu hướng dẫn)

Hình 4.1: Sơ đồ mạch motor gạt mưa

Dựa vào sơ đồ mạch motor gạt mưa, hãy điền vào chỗ trống:

+ Chân số 1 là: ……… + Chân số 2 là: ……… + Chân số 3 là: ……… + Chân số 4 là: ……… + Chân số 5 là: ………

- LO Relay: Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) của LO Relay Sinh viên ghi kết quả vào bảng:

Bảng 4.2: Kết quả đo thông mạch LO Relay

Hình 4.2: Sơ đồ mạch LO Relay

Dựa vào sơ đồ mạch LO Relay, hãy điền vào chỗ trống:

- HI Relay: Dùng đồng hồ VOM đo thông mạch (điện trở) của HI Relay Sinh viên ghi kết quả vào bảng:

Bảng 4.3: Kết quả đo thông mạch HI Relay

Hình 4.3: Sơ đồ mạch HI Relay

Dựa vào sơ đồ mạch HI Relay, hãy điền vào chỗ trống:

 Vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điện của mô hình:

 Trình bày nguyên lý hoạt động của mô hình:

5 Kết luận và kiến nghị (nếu có)

6 Nhận xét của giảng viên hướng dẫn thực hành:

Bài tập thực hành 2

 Bài thực hành số 2: Tiến hành đấu nối và vận hành mô hình Xác định pan trên mô hình

1 Mục tiêu cần đạt được:

- Đấu dây, vận hành được mô hình

- Hiểu rõ về các chế độ hoạt động của mô hình

- Phán đoán được hiện tượng khi có sự cố ở hệ thống

- Tinh thần hợp tác làm việc nhóm, thảo luận giải quyết các vấn đề trong quá trình thực hành

- Hiểu rõ về cách vận hành mô hình (thông qua tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình)

- Thực hành với thái độ nghiêm túc, cẩn thận

- Mô hình hệ thống gạt mưa tự động

- Đồng hồ VOM, tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình, giấy, bút

- Bình ắc qui 12V, dây dẫn, giắc nối,…

- Trước khi cấp nguồn cho hệ thống phải được giảng viên hướng dẫn đồng ý

- Sử dụng ắc qui đúng cách

 Tiến hành đấu nối mô hình: Sử dụng dây dẫn có giắc banana (giắc bắp chuối) để đấu nối mạch điện mô hình

 Vận hành mô hình ở từng chế độ hoạt động và đưa ra nhận xét:

 Xác định pan trên mô hình:

*Pan số 1: Bật công tắc pan số 1 Xác định nguyên nhân hư hỏng

6 Kiến nghị cải thiện mô hình (nếu có):

7 Nhận xét của giảng viên hướng dẫn thực hành:

Định dạng
Số trang	81
Dung lượng	9,6 MB