Đồ án tốt nghiệp là một điều kiện cần để các sinh viên sau khi hoàn thành khóa học có thể tốt nghiệp. Vào học kỳ cuối, những sinh viên đủ điều kiện sẽ được làm đồ án tốt nghiệp. Việc thực hiện đề tài tốt nghiệp là cơ hội để sinh viên tổng hợp kiến thức, thể hiện khả năng, tìm hiểu thực tế và trau dồi thêm những ký năng cần thiết trước khí ra trường.
TỔNG QUAN
Giới thiệu tổng quát đề tài
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
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 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
Hình 1.1 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 thiết bị tiêu chuẩn cho các dòng xe ở Mỹ Nhờ công nghệ sản xuất hàng loạt Model T của Herry Ford, ô tô trở nên gần gủi với người tiêu dùng.
Tính cấp thiết đề tài
Hệ thống gạt mưa – rửa kính của ô tô là một bộ phận không thể thiếu khi xe vận hành trên đường, nhằm đảm bảo tính an toàn cho người và phương tiện Để phục vụ việc giảng dạy và học tập của học sinh nhóm em xin nghiên cứu xây dựng mô hình hệ thống gạt mưa – rửa kính loại âm chờ và dương chờ điều khiển tự động trên ô tô nhằm phục vụ công tác giảng dạy, để sinh viên có cơ hội được học và thực tập trên mô hình nhằm nâng cao kỹ năng tay nghề của sinh viên
Hình 1.2 Hệ thống Gạt mưa trên xe ô tô
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
▪ Thiết kế và mô phỏng hệ thống gạt mưa tự động trên phần mềm Arduino và phần mềm Protues.
Đối tượng và phạm vi nghiện cứu
Tiến hành nghiên cứu hệ thống gạt mưa – rửa kính trên các hãng xe như HONDA, TOYOTA, HUYNDAI, KIA, FORD
Dựa trên cơ sở lý thuyết, thực tiễn qua quá trình học tập tìm hiểu về cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các sơ đồ hệ thống mạch điện trên hệ thống gạt mưa Tham khảo các tài liệu hệ thống gạt mưa tự động của các hãng, từ đó đưa ra ý tưởng và xây dựng lưu đồ giải thuật để mô phỏng qua các phần mềm arduino, proteus, solidworks.
Phương pháp nghiên cứu
1.5.1 Phương pháp nghiên cứu tài liệu
Theo phương pháp nghiên cứu thu thập thông tin khoa học trên cơ sở nghiên cứu các văn bản, tài liệu đã có sẵn và bằng các thao tác tư duy lôgic để rút ra kết luận sau đó thực hiện trên cơ sở mô phỏng lý thuyết Tìm hiểu trên tài liệu nghiên cứu của những người có kinh nghiệm về hệ thống gạt mưa tự động và được mô phỏng trên mô hình để kiểm nghiệm, nghiên cứu tạo ra một mô hình hoàn thiện nhất
1.5.2 Phương pháp nghiên cứu cụ thể
- Bước 1: Thu thập, tìm hiểu các tài liệu viết về hệ thống gạt mưa - rửa kính
- Bước 2: Sắp xếp các tài liệu khoa học thành một hệ thống lôgic chặt chẽ theo từng bước, từng đơn vị kiến thức, từng vấn đề khoa học có cơ sở và bản chất nhất định
- Bước 3: 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
- Bước 4: Tổng hợp kết quả đã phân tích được, hệ thống hoá lại những kiến thức (liên kết từng mặt, từng bộ phận thông tin đã phân tích) tạo ra một hệ thống lý thuyết đầy đủ và sâu sắc.
Cấu trúc của khoá luận tốt nghiệp
Nội dung khóa luận gồm các chương:
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Phân tích và thiết kế hệ thống gạt mưa tự động
Chương 4: Mô phỏng trên phần mềm protues 8
Chương 5: Thiết kế mô hình trên phần mềm solidworks
Chương 6: Xây dựng bài tập thực hành
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Nhiệm vụ, yêu cầu, phân loại của hệ thống gạt mưa
Nhiệm vụ: Hệ thống gạt nước 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
Yêu cầu: Hệ thống gạt nước 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)
+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)
Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa
Cấu tạo chung Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm các bộ phận sau:
- Cần gạt nước/lưỡi gạt nước:
- Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước
- Vòi phun của bộ rửa kính
- Bình chứa nước rửa kính ( có chứa motor rửa kính )
- Công tắc gạt nước – rửa kính
- Cần gạt nước phía sau
- Relay điều khiển gạt nước sau
- Bộ điều khiển gạt nước
Hình 2.1 Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa
Hình 2.2 Các bộ phận của hệ thống gạt mưa tự động
2.2.1 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống Động cơ điện gạt nước
Motor gạt nước là động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung ( để nối mát ) Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm
Một sức điện động lớn được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của motor
Hình 2.3 Cấu tạo motor gạt nước
Hình 2.4 Hình động cơ thực tế a Hoạt động ở tốc độ thấp: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ thấp một sức điện động lớn được tạo ra Kết quả là motor quay với tốc độ thấp b Hoạt động ở tốc độ cao: Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng, từ chổi than tốc độ cao một sức điện động ngược được tạo ra Kết quả là motor quay vứi tốc độ cao
Cơ cấu gạt nước có chức năng dừng thanh gạt nước tại vị trí cố định Do có chức năng này thanh gạt nước luôn được bảo đảm dừng ở dưới cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc gạt nước Công tắc dạng cam thực hiện chức năng này Công tắc này có đĩa cam xẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc Khi công tắc gạt nước ở vị trí LO/HI, điện áp ắc qui được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor 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 ắc 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 Sau đó bằng việc quay đĩa cam làm cho tiếp điểm P2 ở vị trí rãnh do đó dòng điện không đi vào mạch điện và motor gạt nước bị dừng lại Tuy nhiên, do quán tính của phần ứng, motor không dừng lại ngay lập tức và tiếp tục quay một ít Kết quả là tiếp điểm P3 vợt qua điểm dẫn điện của đĩa cam Thực hiện việc đóng mạch như sau:
Phần ứng → Cực (+)1 của mô tơ → công tắc gạt nước → cực S của mô tơ gạt nước
→ tiếp điểm P1 → P3→phần ứng Vì phần ứng tạo ra sức điện động ngược trong mạch đóng này, nên quá trình hãm mô tơ bằng điện được tạo ra và mô tơ được dừng lại tại điểm cố định
Hình 2.5 Hoạt động của công tắc dạng cam
Cơ cấu dẫn động thanh gạt nước
Hình 2.6 Cơ cấu dẫn động gạt nước
Hình 2.7 Cần gạt nước trên xe ô tô
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 thanh gạt nước được tạo ra bởi motor và cơ cấu dẫn động
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 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
Hình 2.8 Gạt nước che một nửa và che hoàn toàn
Motor bơm nước – rửa kính
Hình 2.9 Motor bơm nước VETUS Hà Lan Đổ nước rửa kính vào bình chứa trong khoang động cơ Bình chứa nước rửa kính được làm từ bình nhựa mờ và nước rửa kính được phun nhờ motor rửa kính đặt trong bình chứa Motor bộ rửa kính có dạng cánh quạt như được sử dụng trong bơm nhiên liệu Có hai loại hệ thống rửa kính đối với ô tô có rửa kính sau: Một loại có bình chứa chung cho cả bộ phận rửa kính trước và sau, còn loại kia có hai bình chứa riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau Ngoài ra, còn có một loại điều chỉnh vòi phun cho cả kính trước và kính sau nhờ motor rửa kính điều khiển các van và một loại khác có hai motor riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau được đặt trong bình chứa
Hình 2.10 Công tắc gạt mưa sử dụng trên ô tô
Công tắc điều khiển được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần Công tắc điều khiển có các vị trí:
Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa
2.3.1 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí LO ( tốc độ thấp )
Hình 2.11 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ LOW/MIST
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ thấp, dòng điện đi vào chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước ( gọi là LO ) thể hiện như trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp + ắc quy → chân + B → tiếp điểm LO công tắc gạt nước → chân + 1 → motor gạt nước ( LO ) → mát
2.3.2 Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí HI ( tốc độ cao )
Hình 2.12 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ HIGH
Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ cao, dòng điện đi vào chổi than tiếp điện tốc độ cao của motor gạt nước ( gọi là HI ) thể hiện như trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ cao + Ắc quy → chân + B → tiếp điểm Hi công tắc gạt nước → chân + 2 → motor gạt nước ( HI ) → mát
2.3.3 Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí INT a Hoạt động khi Transistor bật ON
Khi bật công tắc gạt nước đến vị trí INT, thì transistor Tr1 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
Hình 2.13 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ INT khi transistor Tr bật ON b Hoạt động khi Transistor bật OFF
Transitor 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 dừng lại khi tới vị trí dừng cố định Transistor Tr1 lại bật ngay làm cho gạt nước tiếp tục hoạt động gián đoạn trở lại ở loại gạt nước có điều chỉnh thời gian gián đoạn, biến 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 gián đoạn được thay đổi
Hình 2.14 Hoạt động của hệ thống gạt nước ở chế độ INT khi transistor Tr bật OFF
2.3.4 Nguyên lý hoạt động của công tắc gạt nước ở vị trí OFF
Hình 2.15 Hoạt động của hệ thống gạt nước khi công tắc OFF
Nếu công tắc gạt nước được đưa 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 và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp Khi gạt nước tới vị trí dừng, tiếp điểm của công tắc dạng cam sẽ chuyển từ phía P3 sang phía P2 và motor dừng lại (+) Nguồn → tiếp điểm P2 công tắc cam → cực S→ tiếp điểm rơle → tiếp điểm OFF → cực +1 → môtơ gạt nước (LOW) → mass
2.3.5 Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc rửa kính
Hình 2.16 Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc rửa kính
Dòng điện đi trong mạch theo chiều như sau: Ắc quy (+) → motor rửa kính → chân số W → tiếp điểm công tắc rửa kính → chân EW → mass
Cấu tạo của hệ thống gạt mưa loại âm chờ, dương chờ
Xác định chân ra motor gạt nước loại âm chờ
Hình 2.17 Motor gạt nước loại âm chờ
Trên xe thường người ta đấu mạch gạt mưa với tải là motor, được đấu âm sẵn Motor âm chờ có đặc điểm có ít nhất 3 chân thông với vỏ (E,+1, +2), lúc này chân S đang nối với B, trường hợp còn lại là nhiều nhất là 4 chân thông với vỏ (E, +1, +2, S), lúc này chân S nối với E
Xác định chân ra motor gạt nước loại dương chờ
Hình 2.18 Motor gạt nước loại dương chờ
Motor gạt mưa loại dương chờ, tức là khi đấu mạch thì nó được nối dương sẵn, có đặc điểm là nhiều nhất 2 chân thông vỏ ( E,S ) khi chân S nối E, ít nhất 1 chân thông vỏ (chân E) khi chân S bỏ E thông với B Chân B lúc nào cũng thông với -1 (gạt chậm), -2 (gạt nhanh), tại điểm dừng thông với S
Giới thiệu về board arduino
2.5.1 Khái niệm và lịch sử ra đời
Arduino là nền tảng mã nguồn mở giúp con người xây dựng các ứng dụng điện tử có khả năng liên kết, tương tác với nhau tốt hơn Arduino có thể xem như một chiếc máy tính thu nhỏ giúp người dùng lập trình, thực hiện các dự án điện tử không cần tới công cụ chuyên biệt phục cho quá trình nạp code
Arduino tương tác thế giới xung quanh thông qua cảm biến điện tử, động cơ và đèn Các bộ phận của Arduino bao gồm phần cứng và phần mềm như sau:
Phần ứng: Vi điều khiển với một số board mạch mã nguồn mở để điều khiển và lập trình gồm:
Arduino Uno một loại board mạch đơn giản nhất hợp cho người mới bắt đầu Dữ liệu board này gồm 14 chân đầu, 6 chân 5V giúp phân giải 1024 mức Arduino Uno có thể chạy với tốc độ 16MHz, điện áp 7v-12v Kích thước board này là 5.5x7cm 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 ở nước Ý, Arduino đã ra đời và được đặt theo tên của vị vua nước đó là King Arduin Arduino đã chính thức được giới thiệu năm 2005 là công cụ cho học sinh học tập Một trong những người phát triển Arduino ở trường Interaction Design Institute Ivrea
Dù đa phần không có sự tiếp thị hay quảng cáo nào những Arduino lan truyền nhanh với tốc độ chóng mặt Ngày nay, Arduino càng nổi tiếng hơn trên toàn thế giới và có không ít người tìm về thị trấn Ivrea để tham quan nơi sinh ra nền tảng thú vị và độc đáo này Nếu bạn là fan cuồng của Arduino nên tìm tới nơi nhớ đời này một lần để khám phá, biết thêm nhiều kiến thức
Arduino hiện nay đã được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực đời sống Mã nguồn mở này mang lại không ít lợi ích thiết thực cho con người Nhờ đó mà Arduino ra đời đã lâu những vẫn tồn tại lâu và phổ biến đến như vậy
2.5.2.Các ứng dụng nổi bật của arduino
Nói tới ứng dụng của Arduino phải kể tới một số lĩnh vực như sau:
Hình 2.20 Ứng dụng nổi bật của Arduino
Arduino làm Robot với khả năng độc những thiết bị cảm biến, điều khiển động cơ… Arduino giúp bộ xử lý trung tâm hoạt động nhiệm vụ của mình qua nhiều loại robotGame tương tác: Arduino sử dụng để tương tác với màn hình, Joystick khi chơi game như phá gạch, Mario, 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:
Bạn biết rằng phần cứng và phần mềm Arduino đều là mã nguồn mở Vì thế, bạn hoàn toàn có thể làm mã nguồn mở với các sơ đồ, pubilc trực tuyến bằng cách mua linh kiện về làm Cách này giúp bạn tiết kiệm nhiều chi phí để 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
Không chỉ vậy, Arduino còn là công cụ học tập, sáng tạo để bạn thực hiện các dự án khoa học dễ dàng Hiện tại có một công đồng Arduino rất lớn nên bạn có thể học hỏi và tham khảo ý kiến từ mọi người
Arduino mang tới tính linh hoạt và chi phí học tập, sử dụng thấp hơn nhiều so với các linh kiện khác Đây là ngôn ngữ lập trình khá đơn giản và quen thuộc với người đã có kinh nghiệm Java Vì thế, Arduino là công cụ tuyệt vời để bạn học tập và nghiên cứu, thử nghiệm các thiết bị điện tử
2.5.3.Các loại bo mạch arduino
Các loại bo mạch Arduino Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thường được gọi là shield) Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau Một số bo có trang bị thêm các tính năng kết nối như Ethernet và Bluetooth Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ v.v…
2.5.4 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 USB)
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
Dòng ra tối đa (5V) 500 mA
Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA
Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader
Bảng 2.1 Thông số của Arduino Uno R3
PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG
Ý tưởng thiết kế
Xuất phát từ tình hình thực tế trong nước và quốc tế, cũng như những nhận định và phân tích như trên có thể nhận thấy rằng ngày nay trên các loại xe hơi cao cấp và trung cấp đã được trang bị hệ thống gạt mưa và rữa kính tự động Tuy nhiên trên các loại xe ít tiền thì các hệ thống gạt mưa đa số vẫn làm việc trên nguyên tắc chuyển đổi bằng tay Điều này đôi lúc gây bất lợi cho người lái xe đó là luôn mất thời gian bật công tắc gạt nước khi lái xe đang trong điều kiện thời tiết xấu (mưa, bão ), điều này gây mất tập trung và ảnh hưởng đến việc lái xe an toàn Trong thời đại công nghệ như hiện nay việc ứng dụng công nghệ vào việc trang bị trên các phương tiện giao thông để đem đến sự tiện nghi cho người điều khiển các phương tiện giao thông là vô cùng cần thiết
Vì vậy, với những kiến thức đã học cũng như thông tin cập nhật trên internet em nhận thấy vấn đề xây dựng một hệ thống gạt nước tự động chuyển sang ON khi trời có mưa và dừng lại khi trời tạnh mưa là một vấn đề được nhà sản xuất và người dùng quan tâm Nhằm mục đích đem tới sự tiện lợi cho người lái xe, đặc biệt là những chủ sở hữu có thu nhập thấp và trung bình chưa có cơ hội sở hữu cho mình một chiếc xe được trang bị hệ thống gạt mưa tự động thì nay cũng có thể trang bị trên chiếc xe của mình một hệ thống gạt mưa và rữa kính tự động với giá thành thấp và tính năng nhiều hơn Đề tài của nhóm em đưa ra đó là sự kết hợp giữa hệ thống gạt nước mưa truyền thống kết hợp thêm điện tử tự động, chức năng ON và OFF tự chấp hành theo điều kiện thời tiết và tốc độ gạt mưa phụ thuộc và lượng nước mà thời tiết đem lại mà không cần sự can thiệp thao tác bằng tay của người điều khiển xe
Với mục đích này, em sử dụng một cảm biến phát hiện mưa để thu thập dữ liệu từ môi trường các hạt mưa rơi trên mặt kính và gửi về cho bộ điều khiển Bộ điều khiển chính là một vi điều khiển có khả năng thu thập dữ liệu, sử dụng các dữ liệu và tính toán để từ đó điều khiển lên động cơ gạt nước Hệ thống này gọi là hệ thống gạt mưa tự động.
Yêu cầu thiết kế
Hệ thống sau khi xây dựng xong phải đảm bảo các yêu cầu thiết kế sau:
- Hệ thống sẻ tự động On khi có mưa
- Hệ thống tự động Off khi hết mưa và cần gạt quay về vị trí ban đầu
- Cảm biến mưa chính xác
- Thiết kế mạch điều khiển nhỏ gọn phù hơp với xe
- Hệ thống phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định
- Chi phí phù hợp với người dùng
- Dễ bảo hành và sửa chữa.
Phân tích và lựa chọn linh kiện sử dụng
Lựa chọn linh kiện là một bước rất quan trọng trong mỗi dự án và đề tài Lựa chọn phù hợp sẻ giúp cho việc thiết kế trở nên dễ dàng và thuận lợi hơn, cũng như đem đến hiệu quả công việc cao hơn
3.2.1 Lựa chọn vi điều khiển Để thực hiện nhiệm vụ thu thập và lựa chọn vi điều khiển thích hợp Trong hệ thống gạt nước mưa tự động thì chỉ cần thu thập và xử lý dữ liệu từ cám biến từ đó kích hoạt động cơ gạt nước hoạt động cũng như điều khiển động cơ gạt nước hoạt động nhanh hay chậm Với lý do trên, chúng ta chỉ cần chọn loại vi điều khiển mức độ trung bình, giá thành rẻ và được bán rộng rãi trên thị trường Các dòng vi xử lý, vi điều khiển bao gồm: Arduino, PIC, AVR, MSP430, 8051…
- 8051: Giá thành rẻ nhất trong các loại vi xử lí trên nhưng nhược điểm là hạn chế về ROM và RAM, tích hợp ít chức năng Vì vậy khi sử dụng chức năng mở rộng phải có mudule ghép nối dẫn đến đẩy giá thành lên cao và phức tạp trong chế tạo phần cứng…
- AVR của hãng ATMEL quen thuộc với 89C51, Atmega, tốc độ nhanh, nhiều hỗ trợ, giá rẻ, mạch nạp rẻ, phần mềm lập trình mạnh mẽ với AVRstudio và CodeVsionAVR Nhưng nhược điểm của nó là ít sản phẩm để lựa chọn AVR thường được dùng nhiều trong học tập và nghiên cứu cho sinh viên
- PIC có ưu điểm là tích hợp nhiều chức năng, hỗ trợ tốt, phần mềm thân thiện bằng PIC giá rẻ, đặc biệt PIC có nhiều chủng loại để lựa chọn nên với mỗi mục đích sử dụng có thể chọn được một số sản phẩm có 8 độ tương đồng cao, ít bị lãng phí chức năng Vì vậy PIC được dùng phổ biến trong công nghiệp Tuy nhiên nhược điểm cảu PIC là mạch nạp khá đắt
- MSP430 của TI có ưu điểm là tiết kiệm năng lượng, nguồn nuôi chỉ cần 3.3V, sản phẩm đa dạng nhưng giá thành cao, công cụ hỗ trợ và cộng đồng hỗ trợ hạn chế hơn so với AVR và PIC
+ Có ưu điểm để tiếp cận, cộng đồng người sử dụng đông đảo trên khắp thế giới, không cần mạch nạp riêng biệt khi sử dụng nạp chưng trình
+ Ngoài ra đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả người ít am hiểu về điện tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá thấp nhất và tính chất nguồn từ phần cứng tới phần mềm
+ Arduino cũng có nhiều kích thước khác nhau, phù hợp cho nhiều mục đích sử dụng Thông dụng nhất hiện nay là Arduino Uno
+ Arduino rất đơn giản, dễ sử dụng, dễ code (ngôn ngữ tương tự như C++) Một trong những cái hay nhất của Arduino là nó hỗ trợ rất nhiều thư viện, rất tiện lợi Ngoài ra trên mạch có ký hiệu rất rõ ràng, đầy đủ các chân, cực kỳ thuận tiện trong quá trình sử dụng
+ Khi làm việc với Arduino thì giúp rút ngắn được một số công đoạn khi thiết kế…
=> Bằng việc đưa ra những phân tích về đặc điểm cũng như những ưu, nhược điểm của từng loại vi điều khiển khác nhau Như vậy ta lựa chọn sử dụng Arduino làm vi điều khiển chính trong hệ thống làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến và sau đó tác động điều khiển lên các lên các cơ cấu chấp hành là động cơ DC
Nói về Arduino thì có rất nhiều loại khác nhau như: Arduino, Mega, Arduino Due, Arduino Uno, Arduino Nano… Mỗi loại có một đặc tính, số chân, chức năng, giá thành khác nhau Do nhu cầu sử dụng của đề tài thì ta thấy Arduino Uno là phù hợp nhất Vì nó chứa tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ cho việc nhận tín hiệu điều và điều khiển động cơ, số chân chức năng cũng dễ sử dụng Đặc điểm là Arduino Uno là Board mạch rất phổ biến trong các dòng Arduino hiện nay với giá thành phù hợp
=> Lựa chọn Arduino Uno là phù hợp nhất vừa đảm bảo về mặt chức năng, vừa đảm bảo về mặt yêu cầu, giá thành phù hợp => hiệu cả măt khinh tế và chức năng
Do xuất phát từ yêu cầu của đề tài là xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng trên ô tô do đó trong đề tài này em nhận thấy việc sử dụng cảm biến mưa là phù hợp để phát hiện khi có mưa và xác địng lưu lượng nước mưa để từ đó tính hiệu được gửi về bộ điều khiển sau đó bộ điều khiển sẻ điều khiển động cơ gạt nước quay và tốc độ quay của động cơ phụ thuộc vào giá trị đo được trên bộ cảm biến
Lí do em chọn cảm biến mưa để đảm nhiệm chức năng thu thập dữ liệu từ môi trường là do: Cảm biến mưa có chức năng phát hiện mưa tốt, nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt đặc biệt là giá thành rẻ Vì vậy đây là một sự lựa chọn phù hợp cho mô hình gạt nước mưa tự động thu nhỏ Còn khi sử dụng trên oto thật thì ưu tiên sử dụng loại cảm biến mưa hồng ngoại Đây là loại cảm biến phát hiện mưa trên mặt kính mà không cần tiếp xúc với nước mưa Do đó nó có độ bền cao và độ chính xác cao hơn để đảm bảo cho hệ thống gạt mưa tự động làm việc chính xác, cũng như phù hợp với thiết của xe
Hình 3.3 Cảm biến gạt mưa tự động
Phương hướng và giải pháp thực hiện
3.3.1 Giải pháp nghiên cứu và thiết kế
Lựu chọn các linh kiện phù hợp với mục đích: Vi điều khiển, cám biến hay động cơ, nguồn, bo mạch…… Ở đây ta lựa chọn vi điểu khiển chính là Ardunio và sử dụng cảm biến mưa để thu thập điều kiện điện tử từ môi trường và gửi về cho vi điều khiển Sử dụng 5 đèn LED để mô phỏng cho 5 Relay điều kiểu các chế độ hoạt động của động cơ gạt mưa Môt mà hình LCD để hiển thị tình trạng mưa Phần mềm được để lập trình chính là phần mềm Arduino IDE
Sau khi đã có đầy đủ các tài liệu liên quan và các linh kiện cần thiết ta có thể bắt đầu bắt tay vào thiết kế và xây dựng hệ thống: xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của hệ thống, ghép nối các khối chức năng và lập trình hệ thống
Quy đổi đơn vị trên cảm biến là 1000 đơn vị Lượng mưa được nhận biết qua độ che phủ của từng đơn bị từ đó nhận biết được lượng mưa nhiều hay ít CBM= 1000 (đv) X>900 => mưa nhỏ hoặc không mưa
600 cảm biến có 600 – 400 đơn vị chưa che phủ và gửi giá trị về Arduino Lúc này Arduino sẽ điều khiển cho Relay 1 và Relay 2 hoạt động và tiếp điểm chuyển từ vị trí NC (A) sang NO (B) lúc này sẽ có dòng từ (+) accu → Relay 1 → Relay 2 → Chân +1 của motor Motor sẽ quay ở tốc độ thấp
Mạch gạt mưa tự động ở chế độ HIGH ( gạt nhanh )
Hình 5.22 Mạch gạt mưa tự động ở chế độ HIGH
Khi trời mưa lớn cảm biến mưa sẽ có độ che phủ từ 601 – 1000 đơn vị => cảm biển có 399 – 0 đơn vị chưa che phủ khi đó cảm biến sẻ gửi giá trị về cho Arduino và Arduino sẽ cho Relay 1 và Relay 3 hoạt động và tiếp điểm chuyển từ vị trí NC(A) sang NO(B) Lúc này sẽ có dòng từ (+) accu → Relay 1 → Relay 3 → Chân +2 của motor Motor sẽ quay ở tốc độ cao
Mạch gạt mưa tự động ở chế độ INT ( gạt gián đoạn )
Hình 5.23 Mạch gạt mưa tự động ở chế độ INT
Khi độ che phủ từ 100 – 399 đơn vị => cảm biến có 900 – 601 đơn vị chưa che phủ lúc này vi điều khiển sẽ cho hoạt động chế độ gạt gián đoạn bằng cách cho Relay 1 và Relay 4 và Relay 5 hoạt động
Nhóm em tiến hành thiết kế mạch gạt gián đoạn dựa trên 2 điều kiện đó là khi mạch gạt gián đoạn thì chân +1 và chân S phỉa thông với nhau, sau đó sử dụng vi điều khiển kích các relay 4 và 5 hoạt động ngắt quãng, thời gian ngắt sẽ là 10 giây
Lúc này sẽ có dòng từ (+) accu → Relay 5 → Chân S → Relay 4 → Chân +1 của motor Quá trình này được Arduino lặp đi lặp lại trong một thời gian nhất định Motor sẽ gạt gián đoạn.
MÔ PHỎNG TRÊN PHẦN MỀN PROTEUS 8
Các bước nhập code chạy mô phỏng
Bước 1: Chạy code trên phần mềm Arduino
Hình 4.5 Chạy code và lấy file hex Đầu tiên chúng ta ấn để Built chương trình Lúc này trình biên dịch IDE sẽ Built cho chúng ta một file hex được lưu ở đường dẫn như trên
Bước 2: Nhập code vào arduino
Sau khi chúng ta đã có file hex và mạch mô phỏng Lúc này chúng ta sẽ mở mạch mô phỏng đã vẽ lên và double click vào board Arduino Hộp thoại Edit Component xuất hiện Tại khung Program File chúng ta tìm đến mục chứa file hex đã lưu Sau đó ấn OK
Hình 4.6 Nhập File.hex vào arduino
Bước 3: Nhập thư viện cho cảm biến mưa
Hình 4.7 Nhập thư viện cho cảm biến mưa
Sau khi nhập code cho Arduino chung ta sẽ tiến hành nhập thư viện cho cảm biến mưa bằng các double click vào cảm biến mưa và tìm đến thư viện cảm biến mưa chúng ta đã lưu khi tải phần mềm và mở nó lên
Khi nhập thư viện xong chúng ta chỉ cần ấn nút PLAY để mô phỏng Để dừng mô phỏng chúng ta ấn STOP
Các trường hợp điều khiển của arduino
4.3.1 Khái quát về mô phỏng
Hình 4.8 Mạch mô phỏng gạt mưa tự động
Trên cảm biến được chia ra thành 1000 đơn vị cảm biến
5 rơle trong mạch điện được mô phỏng bằng 5 led Led sáng tương đương với Relay hoạt động
4.3.2 Trường hợp che phủ dưới 100 đơn vị Độ che phủ dưới 100 đơn vị => đơn cảm biến có từ 900 trở lên đơn vị chưa được che phủ Màn hình hiển thị “cảm biến không mưa” Led 1 sáng các led còn lại ở chế độ tắt
Hình 4.9 Trường hợp che phủ dưới 100 đơn vị
4.3.3 Trường hợp che phủ từ 100 – 399 đơn vị Độ che phủ từ 100 – 399 đơn vị => cảm biến có 900 – 601 đơn vị chưa che phủ Màn hình hiển thị “Cảm biến mưa INT” Led 1 và led 4, led5 sáng các led còn lại ở chế độ tắt trong vòng 5 giây Sau đó Led 1 sáng và các led còn lại ở chế độ tắt trong vòng 5 giây rồi tiếp tục thực hiện lại vòng lặp
Hình 4.10 Trường hợp che phủ từ 100 – 399 đơn vị
4.3.4 Trường hợp che phủ từ 400 – 600 đơn vị Độ che phủ từ 400 - 600 đơn vị => cảm biến có 600 – 400 đơn vị chưa che phủ Màn hình hiển thị “cảm biến mưa nhỏ” Led 1 và led 2 sáng tất cả các led còn lại ở chế độ tắt
Hình 4.11 Trường hợp che phủ từ 400 – 600 đơn vị:
4.3.5 Trường hợp che phủ từ 601 – 1000 đơn vị Độ che phủ từ 601 – 1000 đơn vị => cảm biển có 399 – 0 đơn vị chưa che phủ Màn hình hiển thị “cảm biến mưa lớn” Led 1 và led 3 sáng tất cả các led còn lại ở chế độ tắt
Hình 4.12 Trường hợp che phủ từ 601 – 1000 đơn vị
THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀN SOLIDWORKS
Giới thiệu phần mền solidworks
Hiện nay Solidworks được sử dụng khá phổ biến trên thế giới Ở Việt Nam phần mềm này được sử dụng rất nhiều không chỉ trong lĩnh vực cơ khí mà nó còn được mở rộng ra các lĩnh vực khác như: Điện, khoa học ứng dụng, cơ mô phỏng
Phần mềm Solidworks cung cấp cho người dùng những tính năng tuyệt vời nhất về thiết kế các chi tiết các khối 3D, lắp ráp các chi tiết đó để hình thành nên nhưng bộ phận của máy móc, xuất bản vẽ 2D các chi tiết đó là những tính năng rất phổ biến của phần mềm Solidworks, ngoài ra còn có những tính năng khác nữa như: Phân tích động học ( motion), phân tích động lực học (simulation) Bên cạnh đó phần mềm cong tích hợp modul Solidcam để phục vụ cho việc gia công trên CNC nhờ có phay Solidcam và tiện Solidcam hơn nữa bạn cũng có thể gia công nhiều trục trên Solidcam, modul 3Dquickmold phục vụ cho việc thiết kế khuôn
Việc tích hợp nhiều tính năng và modul cũng như các Add-in trên phần mềm Solidworks giúp cho người sử dụng chuyên môn hóa trên phần mềm hơn Và không cần phải sử dụng nhiều phần mềm để thực hiện các công việc khác nhau.
Ý tưởng thiết kế mô hình
Nhằm phục vụ việc giảng dạy hệ thống gạt mưa trên ô tô trở nên thực tế hơn với các bạn sinh viên, nhóm chúng em đã đưa ra ý tưởng thiết kế mô hình gạt mưa âm chờ, dương chờ dựa trên chia mô hình thành 2 phần bao gồm phần trên và phần đế Phần trên mô hình được chia thành 2 bên đối xứng nhau, một bên sẽ lắp các bộ phận trong hệ thống gạt mưa trên ô tô theo mạch điện dương chờ, bên còn lại sẽ lắp theo hệ thống mạch điện âm chờ Phần sau lưng sẽ lắp đặt cơ cấu gạt mưa và nơi thoát nước Phần đế mô hình sẽ lắp đặt các bộ phận trong hệ thống gạt mưa dưới dạng đã được tháo rời, phần dưới của mô hình sẽ lắp bánh xe để tiện di chuyển mô hình trong quá trình học tập và giảng dạy
Kích thước của mô hình:
Bề dày phần trên: 10cm
Bề dày phần đế: 50cm
Hình 5.2 Tồng quan mô hình gạt mưa
Giới thiệu mô hình
Trên mô hình bao gồm các bộ phận:
Sử dụng 2 motor gạt mưa loại âm chờ và mô chờ để lắp trên mô hình phục vụ công tác giảng dạy
Hình 5.3 Motor gạt mưa dương chờ
Hình 5.4 Motor gạt mưa âm chờ
Cần gạt mưa và lưỡi gạt
Cần gạt mưa có chiều dài 40cm-50cm
Lưỡi gạt bao gồm lưỡi gạt cao su nẳm phía dưới và thanh gạt kim loại ở phía trên
Hình 5.6 Hệ thống cần gạt và lưỡi gạt mưa
Hình 5.8 Công tắc gạt mưa
Vi điều khiển: ATmega328P(8bits) Điện áp hoạt động: 5V
Tần số hoạt động: 16 MHz Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7VDC - 12VDC 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 (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader SRAM 2 KB (ATmega328)
Cảm biến mưa (Rain Water Sensor)
Hình 5.10 Cảm biến mưa và modum
Thông số kỹ thuật: Điện áp sử dụng: 5VDC
Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm
Kích thước board PCB: 30 x 16mm
Tín hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến
Lỗ cố định bu lông dễ dàng để cài đặt
Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp
LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt
D0: Đầu ra tín hiệu chuyển đổi
A0: Đầu ra tín hiệu Analog
Nút Nhấn LA38-BN/203 Giữ Trạng Thái
Sửa dụng nút bấm để khởi động và ngắt mô hình ở trạng thái tự động
Hình 5.11 Nút bấm giữ trạng thái
Thông số kỹ thuật: Điện áp tải tối đa: 660V
Dòng điện tải tối đa: 10A
Kích thước lỗ ren lắp đặt: 22mm
Kích thước bề mặt nút nhấn: 29mm
Kính chắn gió (Thay thế bằng tấm nhựa PVC)
Sử dụng tấm nhựa trong suốt thay thế kính chắn gió ô tô cắt theo hình dạng cái quạt như trên mô phỏng của mô hình Kích thước cao 40cm dài 40cm
Hình 5.12 Mô phỏng kính chắn gió trên mô hình
Hình 5.13 Nhựa trong suốt PVC
Một số bộ phận khác như relay, cầu chì, dây dẫn điện
Hình 5.16 Hộp đựng cầu chì
Một số hình ảnh thực tế về mô hình
- Khi thực hiện thao tác nạp code cần ngắt nguồn cung cấp dòng điện 1 chiều từ nguồn tổ ong 12V và bật on chế độ auto Sau đó dùng cáp nối dài 1m5 liên kết laptop và arduino R3, lúc này đèn tín hiệu arduino màu xanh và đèn cảnh báo mưa led đỏ sẽ sáng lên
- Cài đặt sẵn phần mền arduino.cc trên laptop Để tiến hành khởi chạy code cài chế độ gạt mưa tự động cần dùng tổ hợp phím Ctrl + Shift + M Sau khi đã cài xong chế độ tiếp tục dùng tổ hợp phím Ctrl + U mã code sẽ được nạp vào arduino R3 trên mô hình
- Lúc này mô hình đã gần như hoàn thiện, ta chạy lại và tiến hành gắn lên giá đỡ.
XÂY DỰNG BÀI TẬP THỰC HÀNH
Bài tập kiểm tra hệ thống gạt và phun nước
Sau khi học xong bài thực tập này Sinh viên:
- Nhận định được các bộ phận của hệ thống gạt và phun nước
- Kiểm tra được hệ thống gạt và phun nước
- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
- Phương tiện – dụng cụ - thiết bị
- Hình vẽ minh họa, sơ đồ cấu tạo bên trong các bộ phận của hệ thống gạt và phun nước
- Sa bàn hệ thống gạt và phun nước
- Tay lái có công – tắc điều khiển gạt và phun nước, mô – tơ gạt nước, mô – tơ phun nước
- Đồ nghề thích hợp (vít, khoá vòng)
- Các kiến thức cần thiết về hệ thống gạt nước
Tổng quát HT gạt nước
HT gạt nước bao gồm các thiết bị chính: mô-tơ gạt nước, công tắc gạt nước, IC điều khiển gạt nước gián đoạn
Tuỳ theo mô-tơ gạt nước là loại dương chờ, âm chờ mà người ta sẽ có các cách đấu khác nhau Nhưng tất cả các cách phải đảm bảo đúng kỹ thuật, an toàn
Công tắc dạng cam: Để mô-tơ gạt nước có thể dừng đúng vị trí người ta bố trí 1 công tắc dạng cam bên trong cụm mô-tơ gạt nước
Hình 5.24 Các chi tiết trên mô-tơ gạt nước
Hình 5.25 Hoạt động của công tắc dạng cam
Hoạt động của công tắc dạng cam tham khảo sách lý thuyết (đã học)
Hình 5.26 Sơ đồ đấu dây mạch hệ thống gạt nước sử dụng mô-tơ âm chờ
Các chế độ hoạt động: Gạt Low mô-tơ gạt nước quay chậm, gạt High mô-tơ gạt nước quay nhanh, gạt Int mô-tơ gạt nước quay chậm và gạt gián đoạn tự động Gạt Off dù mô-tơ gạt nước ở vị trí bất kì thì mô-tơ vẫn trở về đúng điểm dừng
Mô-tơ gạt nước có thể được phân loại theo cách đấu dây: mô-tơ dương chờ, mô-tơ âm chờ Mô-tơ dương chờ tức là mô-tơ đã được cấp điện dương sẵn, công tắc sẽ điều khiển cấp âm cho mô-tơ Và ngược lại đối với mô-tơ âm chờ
Khi đo thông mạch giữa vỏ motor với các chân: Motor âm chờ có vỏ thông ít nhất với 3 chân (E, +1, +2), nhiều nhất là 4 chân (E, +1, +2, S); motor dương chờ có vỏ thông ít nhất 1 chân (là chân E), nhiều nhất là 2 chân (E, S) Để xác định chân +1, +2 (hay -1, -2):
Từ việc đo điện trở nêu trên nếu đo được các cặp thông với E (motor âm chờ), thông với B (motor dương chờ) có điện trở thì các cặp này có chứa chân +1, +2 hoặc -
Cấp điện vào để xác định tốc độ quay của motor
Lưu ý: Phải gắn cầu chì, quấn băng keo để đề phòng mạch bị ngắn mạch
Căn cứ vào dấu chiều quay trên mô-tơ
Căn cứ vào tốc độ quay của mô-tơ, chế độ Low quay chậm, chế độ High quay nhanh
Căn cứ vào quy luật cấp nguồn: Nguồn dương B thì không nối với vỏ
Một số thông tin dùng để xác định chân mô-tơ gạt nước
Hình 5.27 Mô-tơ gạt nước khi cam đang ở vị trí dừng chân S nối chân E
Hình 5.28 Môtơ gạt nước loại dương chờ
Công tắc gạt nước tại xưởng thực hành có 2 loại: Loại có IC nằm trong, loại có IC nằm ngoài
Loại có IC nằm trong được đấu với mô-tơ gạt nước loại âm chờ, khi xác định chân ra thì không tìm được chân C do chân C được nối bên trong IC
Loại có IC nằm ngoài có thể đấu cho mô-tơ dương chờ hoặc âm chờ tuỳ thuộc IC điều khiển gián đoạn là loại Ss nối dương hay nối âm Đối với loại này có thể xác định được chân C
Khi đấu mạch cho công tắc có IC nằm ngoài, chỉ cần đấu đúng chân, đặc biệt là chân E thì chế độ INT hoạt động
Lưu ý: Có thể bị nhầm giữa chân E và chân W Khi đấu nhầm chân W về mát thì chế độ phun nước vẫn hoạt động bình thường Tuy nhiên, chế độ INT không hoạt động
Hình 5.29 Vị trí của cụm công-tắc điều khiển gạt nước không có IC điều khiển gián đoạn
Hình 5.30 Sơ đồ chân ra công-tắc gạt nước loại có IC đặt ngoài.
Lưu ý khi đấu mạch: Nếu trường hợp xưởng thiếu thiết bị cần phải đấu công tắc gạt nước có IC nằm trong cho motor dương chờ thì cần lưu ý các điều sau: Đảo motor dương chờ thành âm chờ, không đảo công tắc Đảo motor dương chờ thành âm chờ bằng cách: Coi chân B là E, chân E là B, chân -
Cách này chỉ áp dụng khi học tại xưởng, đấu các thiết bị rời Không áp dụng cách đấu này trên xe Đối với mạch dương chờ, công tắc được đấu 2 chân mát thay vì như mạch âm chờ là 1 chân dương, 1 chân mát
Hình 5.31 Sơ đồ chân ra công-tắc gạt nước loại có IC đặt trong
IC điều khiển gạt nước gián đoạn
Có 2 loại: Loại chân Ss nối dương, loại Ss nối âm.
Loại Ss nối dương thì đấu cho mô-tơ âm chờ, loại Ss nối âm thì đấu cho mô-tơ dương chờ
Hình 5.32 Nguyên lý hoạt động của IC rời loại chân Ss được nối âm
Hình 5.33 Nguyên lý hoạt động của IC rời loại chân Ss được nối âm
Hình 5.34 Bộ điều khiển gạt nước gián đoạn
Hình 5.35 Sơ đồ đấu dây mạch hệ thống gạt nước sử dụng mô-tơ dương chờ
Hình 5.36 Vị trí rơ-le và công tắc điều khiển trên xe
Hình 5.37 Vị trí mô tơ gạt nước và mô tơ phun nước trên xe
Mô-tơ gạt nước: Có 5 chân +1, +2, E, Sm, B
Hình 5.38 Mô-tơ gạt nước
Mô – tơ phun nước: Có 2 chân B, E
Hình 5.39 Mô-tơ phun nước
Công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái: Có 7 chân: +1, +2, B, C, S, E,
Hình 5.40 Công tắc điều khiển gạt nước trên vành tay lái
Bình ắc – quy: Cực dương, cực âm
Xác định chân ra của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái:
Hình 5.42 Xác định chân ra trên công tắc điều khiển gạt, phun nước
Bước 1: Bật công tắc ở chế độ LOW
Bước 2: Đo thông mạch lần lượt các chân của công tắc ta tìm được 2 chân ra ở chế độ LOW Đó là 2 chân B và +1
Bước 3: Bật công tắc sang chế độ HIGH
Bước 4: Đo thông mạch lần lượt các chân còn lại của công tắc ta tìm được 2 chân ra ở chế độ HIGH Đó là 2 chân B, +2
Bước 5: Tổng hợp kết quả đo được ở chế độ LOW và HIGH ta tìm ra chân (+B); chân tốc độ chậm (+1), chân tốc độ cao (+2)
Bước 6: Bật công tắc về chế độ OFF
Bước 7: Đo thông mạch chân tốc độ chậm (+1) lần lượt với các chân còn lại của công tắc ta tìm được chân S
Bước 8: Bật công tắc sang chế độ WASHER (rửa kính)
Bước 9: Đo thông mạch lần lượt các chân còn lại của công tắc ta tìm được 2 chân ra ở chế độ WASHER Đó là chân E và W
Bước 10: Ta đo thông mạch chân tốc độ chậm (+1) hoặc tốc độ cao (+2) với một trong hai chân vừa tìm được ở
LƯU Ý: Gạt nhẹ công tắc để tránh làm hư công tắc
Hình 5.43 Sơ đồ công tắc điều khiển gạt và phun nước
Xác định chân ra của mô-tơ gạt nước:
Bước 1: Dùng đồng hồ VOM đo giá trị điện trở lần lượt các chân ra của mô tơ gạt nước ta tìm được ba chân của mô tơ (có giá trị điện trở), hai chân còn lại là chân cơ cấu tự động dừng (đĩa cam)
Bước 2: Cấp nguồn 12V lần lượt vào 3 chân mô tơ vừa tìm được ta xác định được chân chung (đó là chân E), chân tốc độ thấp (+1), chân tốc độ cao (+2)
Bước 3: Cấp nguồn vào chân +1, và chân E
LƯU Ý: Nên cấp điện cho mô-tơ quay chậm để dễ tiến hành đo đạc
Bước 4: Đo thông mạch lần lượt 2 chân của đĩa cam với chân mát: Chân nào không bao giờ thông mạch với chân E chân B Chân lúc thông, lúc không thông với chân E chân Sm
Xác định chân ra của mô-tơ phun nước: Có 2 chân, cấp điện vào bất kì, lấy tay bịt lỗ phun nước, thấy hơi đẩy ra cấp nguồn đúng Thấy hơi hút vào cấp nguồn ngược Kiểm tra công – tắc trên vành tay lái, mô – tơ gạt nước, mô – tơ phun nước
Từ các bước xác định chân ra của các bộ phận ta dễ dàng biết cách kiểm tra các bộ phận
Kiểm tra công tắc điều khiển gạt, phun nước:
Bước 1: Tiến hành đo thông mạch để kiểm tra các chân ra như trên
Bước 2: Nếu không thông mạch như trên sơ đồ: Kiểm tra lại các giắc nối dây, dây dẫn có bị đứt không
Bước 3: Nếu kiểm tra rồi mà vẫn không thông mạch kiểm tra lại các tiếp điểm bên trong công tắc
Kiểm tra mô-tơ gạt nước:
Bước 1: Tiến hành đo thông mạch để kiểm tra các chân ra như trên
Bước 2: Xác định ra được chân +1, +2, E cấp điện mà mô-tơ không quay kiểm tra lại dây dẫn, các giắc nối dây, nối mát vỏ có tốt không
Bước 3: Cấp điện dương ắc – quy vào chân +1, âm ắc – quy vào chân E để kiểm tra mô-tơ chạy ở tốc độ chậm
Hình 5.44 Kiểm tra mô-tơ gạt nước ở tốc độ chậm
Bước 4: Cấp điện dương ắc – quy vào chân +2, âm ắc – quy vào chân E để kiểm tra mô-tơ chạy ở tốc độ nhanh
Hình 5.45 Kiểm tra mô-tơ gạt nước ở tốc độ nhanh
Bước 5: Sau khi cấp nguồn chân +1 và E: Đo thông mạch 2 chân của tiếp điểm dừng với chân E phải có 1 chân không bao giờ nối với chân E, 1 chân lúc nối lúc không Khác với cách này thì cần kiểm tra lại các tiếp điểm
Kiểm tra mô-tơ phun nước
Bước 1: Nối chân 1 của mô tơ vào âm ắc-quy, chân 2 vào dương ắc-quy
Bước 2: Quan sát, theo dõi hoạt động của mô-tơ Nếu mô-tơ phun mạnh, không bị rò rỉ
LƯU Ý: Mô-tơ phun nước sẽ cháy nếu gạt nước hoạt động mà không có nước
Hình 5.46 Hoạt động mô tơ phun nước
Bài tập thực hiện hệ thống mạch điện hệ thống gạt và phun nước rửa kính
Sau khi học xong bài thực tập này Sinh viên:
Thực hiện được mạch điện hệ thống gạt và phun nước Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị
Phương tiện - dụng cụ - thiết bị:
Hình vẽ minh họa, sơ đồ cấu tạo bên trong các bộ phận của hệ thống gạt và phun nước
Sa bàn hệ thống gạt và phun nước
Tay lái có công – tắc điều khiển gạt và phun nước, mô – tơ gạt nước, mô – tơ phun nước Đồng hồ VOM, dây điện, băng keo
Khảo sát và ghi nhận tổng quát:
Khảo sát tổng quát: Đọc bài thực tập số 3
Mô-tơ gạt nước: Có 5 chân +1, +2, E, Sm, B
Mô – tơ phun nước: Có 2 chân B, E
Công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái: Có 7 chân: +1, +2, B, C, S, E,
Bình ắc – quy: Cực dương, cực âm
Vệ sinh các thiết bị
Xác định chân ra, kiểm tra hoạt động các bộ phận của hệ thống:
Xác định chân ra của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái: Đọc bài thực tập số 3
Xác định chân ra của mô-tơ gạt nước:
Xác định chân ra của mô-tơ phun nước:
Vẽ sơ đồ và thực hiện đấu dây mạch điện hệ thống gạt và phun nước:
Vẽ sơ đồ đấu dây:
Hình 5.48 Sơ đồ hệ thống gạt, phun nước
Bước 1: Đấu dây từ dương ắc – quy qua chân B của công tắc máy
Bước 2: Đấu từ IG công tắc máy qua chân B của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái
Bước 3: Nối từ IG qua chân dương của mô-tơ phun nước
Bước 4: Nối âm của mô-tơ phun nước vào chân E của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái
Bước 5: Nối chân +1 trên công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái với chân +1 của mô-tơ gạt nước
Bước 6: Nối chân +2 trên công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái với chân +2 của mô-tơ gạt nước
Bước 7: Nối E của mô-tơ gạt nước về mát
Bước 8: Nối B của mô-tơ gạt nước về chân IG công tắc máy
Bước 9: Nối chân Sm của mô-tơ gạt nước về chân S của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái
Bước 10: Nối E của công tắc điều khiển gạt, phun nước trên vành tay lái với âm ắc quy
Bước 11: Kiểm tra tổng quát lại và cho vận hành hệ thống.
