Đồ án hệ thống tự động bật tắt đèn pha

LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập thế giới hiện nay thì ngành công nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong tiến trình phát triển kinh tế của đất nước. Trong đó ngành công nghiệp ô tô đóng một vai trò rất quan trọng. Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống , ngành công nghiệp ô tô đã và đang là kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên ở mỗi quốc gia. Ngày nay ô tô không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại, chuyên chở như trước đây mà nó còn phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, nhiên liệu, tính tiện nghi… Trong ôtô thì hệ thống chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng giúp cho người lái xe quan sát khi lái . Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên nghành “Cơ điện tử ô tô“ tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em được Khoa giao cho đề tài “Thiết kế, hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh”, và nhận được sự đồng ý của Bộ môn công nghệ Ô tô. Ban chủ nhiệm Khoa cũng đã cho em được thực hiện đề tài.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề tài: Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh

 Giáo viên hướng dẫn : th.s Khổng Văn Nguyên

 Sinh viên thực hiện : Nguyễn Văn Hồng

 Lớp : 121121

Giảng viên hướng dẫn:

Khổng Văn Nguyên

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN :

Hưng Yên , ngày.… tháng … năm 2015

Giáo viên hướng dẫn

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẬT TẮT ĐÈN TỰ ĐỘNG 2

1.1 Khái quát về hệ thống đèn chiếu sáng 2

1.2 Khái niệm về hệ thống bật tắt đèn tự động 3

1.2.1 khái quát về hệ thống 3

1.2.2 Kết cấu hệ thống 4

1.2.3 cảm biến điều khiển tự động bật đèn Volkswagen 4

CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN 6

2.1 Tính toán chọn linh kiện 6

2.1.1 khối nguồn 6

2.1.2 khối điều khiển 6

2.2　 Linh kiện mạch điện tử 7

2.3 Giới thiệu chung linh kiện 8

2.3.1 IC LM324N 8

2.3.2 transistor 8

2.3.3 Rơ le điều khiển 9

2.3.4 tụ điện 10

2.3.5 IC ổn áp 7812 10

2.3.6 Điện trở 11

2.3.7 Phân loại điện trở 12

2.3.8 Công tắc điều khiển 13

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 14

3.1 Sơ đồ khối 14

3.2 Mạch mô phỏng 14

Mô phỏng mạch trên phần mềm proteus 14

3.3 Sơ đồ thuật toán 15

3.5 Mạch in 17

3.6 sản phẩm 18

KẾT LUẬN 19

PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO 20

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu ………3

Hình 1.2: Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe ……….4

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu …… ……….4

Hình 1.4: cảm biến ánh sang Volkswagen… ……… 4

Hình 2.1 :IC LM324N ……….8

Hình 2.2: Sơ đồ chân IC LM324N ……… 8

Hình 2.3: hình ảnh transistor ……… 9

Hình 2.4 : rơ le 5 chân ………9

Hình 2.5 :Cấu tạo tụ điện ……… 10

Hình 2.6 : IC 7812……….11

Hình 2.7 : Các điện trở thông dụng ……… 11

Hình 2.8: Điện trở cháy do quá công xuất ………12

Hình 2.9:công tắc điều khiển ………13

Hình 3.1: hình ảnh mô phỏng ……….… 14

Hình 3.2 :sơ đồ nguyên lý ……….16

Hình 3.3 :sơ đồ mạch in ……… ……… 17

Hình 3.4: sản phẩm mạch hoàn thành ……… 18

LỜI MỞ ĐẦU

Trong thời kỳ hội nhập thế giới hiện nay thì ngành công nghiệp đóng vai trò chủđạo trong tiến trình phát triển kinh tế của đất nước Trong đó ngành công nghiệp ô tôđóng một vai trò rất quan trọng Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giaolưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống , ngành công nghiệp ô tô đã vàđang là kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên ở mỗi quốc gia

Ngày nay ô tô không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại, chuyên chở như trước đây mà nócòn phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, nhiên liệu, tính tiện nghi…

Trong ôtô thì hệ thống chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng giúp cho người lái xe quansát khi lái Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên nghành “Cơ điện tử ô tô“ tại

trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em được Khoa giao cho đề tài “Thiết kế,

hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh”, và nhận được sự đồng ý của Bộ môn

công nghệ Ô tô Ban chủ nhiệm Khoa cũng đã cho em được thực hiện đề tài

Đối với bản thân, đây là cơ hội cho em để hệ thống lại kiến thức, là cơ hội nghiên cứu,thực nghiệm và rèn luyện các kỹ năng làm việc trước khi bước vào môi trường làm việcthực sự

Sau một thời gian thực hiện đề tài, mặc dù chúng em đã gặp nhiều khó khăn nhưng với sự

giúp đỡ của thầy GVHD ThS.Khổng văn Nguyên và các thầy cô trong Bộ môn Công

Nghệ Ô tô cùng các thầy cô trong Khoa Cơ khí Động lực cùng sự cố gắng nỗ lực của bản

thân, đề tài “Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh” đã được hoàn thành

đúng tiến độ

Dù đã rất cố gắng và nỗ lực để thực hiện đề tài này, nhưng do kiến thức và thời gian cóhạn nên không tránh khỏi những thiếu sót và hạn chế, vì vậy chúng em rất mong nhận

được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng các bạn.

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẬT TẮT ĐÈN TỰ ĐỘNG

1.1 Khái quát về hệ thống đèn chiếu sáng

Phân loại các loại đèn sử dụng trên xe gồm có các loại đèn chiếu sáng và đèntín hiệu, thông báo

a Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm các đèn xi nhan sử dụng khi báo rẽ

hoặc báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo khi đạp phanh,

…

b Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm các đèn đầu gồm đèn chiếu gần và đèn

chiếu xa được sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng được khả năng quan sátcho người lái xe Các yêu cầu về chiếu sáng của đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng,vùng chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng sẽ được nói rõ ở phần sau.Ngoài ra chế độ flash của đèn đầu được dùng như đèn báo tín hiệu cho người lái xengược chiều Bên cạnh đó còn có đèn sương mù để chiếu sáng khi thời tiết có nhiềusương mù, …

Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu có các bộ phận sau đây:

1 Đèn đầu, đèn sương mù phía trước

2 Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau

3 Công tắc điều khiển đèn và độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đènsương mù phía trước và phía sau

4 Đèn xi nhan và đèn báo nguy

5 Công tắc đèn báo nguy hiểm

6 Bộ nhấp nháy đèn xi nhan

7 Cảm biến báo hư hỏng đèn

8 Relay tổ hợp

9 Cảm biến điều khiển đèn tự động

10 Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu

11 Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu

12 Đèn trong xe

13 Công tắc cửa

14 Đèn chiếu sáng khoá điện

Hình 1.1: Vị trí của các bộ phận trong hệ thống chiếu sáng và tín hiệu

này, cảm biến ánh sáng được đặt ngay trên nắp ca pô và đưa tín hiệu về một mạchđiều khiển.

Hình 1.2: Bố trí cảm biến ánh sáng trên xe

Khi nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng đưa tới mạch điều khiển cho thấy ánhsáng môi trường chung quanh yếu đi, không đảm bảo đủ điều kiện ánh sáng chophép để lái xe, mạch điều khiển này sẽ đóng relay tự động mở đèn đầu

1.2.2 Kết cấu hệ thống

Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động của hệ thống: Hệ thống đèn đầu chỉ được bật khi ta nối mass chochân cuộn dây relay đèn đầu Bình thường khi bật công tắc đèn đầu ở vị trí Head lànối tắt chân cuộn dây relay đèn đầu qua chân A13 của công tắc và về mass

Ở hệ thống tự động bật đèn đầu, một relay (relay bật đèn tự động) được mắc nốitiếp với cuộn dây relay đèn đầu về mass, khi mạch điều khiển nhận được tín hiệu từcảm biến cho thấy cần bổ sung ánh sáng để tăng khả năng quan sát cho người lái xe,mạch điều khiển sẽ đóng relay bật đèn tự động, relay này sẽ nối tắt cuộn dây relayđèn đầu về mass, tiếp điểm relay đèn đầu đóng, đèn đầu được bật cho dù ta khôngbật công tắc đèn đầu Khi cảm biến ánh sáng thấy rằng ánh sáng môi trường đã đảmbảo điều kiện lái xe, relay bật đèn tự động sẽ được ngắt, và nếu công tắc đèn đầucũng ngắt thì đèn đầu sẽ tự động tắt

1.2.3 cảm biến điều khiển tự động bật đèn

Hình 1.4: cảm biến ánh sang Volkswagen

2.1 Tính toán chọn linh kiện

* Tính toán:

+ Tính chọn IC

Do yêu cầu mạch cần nguồn 12VDC nên ta chọn IC ổn áp 7812với

điện áp đầu vào từ 7 ÷ 25V, Io = 100mA

+ Chọn tụ:

Thực tế IC 7812 có Io = 100mA

Mà mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ nên cứ 10µF/1mA

=> C = 10.100 = 1000µF

Với giá trị như vậy ta có thể chọn tụ là: 1000µF

2.1.2 khối điều khiển

* lựa chọn linh kiện

+ Chọn IC: có nhiều loại IC so sánh điện áp như LM471, LM339, LM358,… Nhưng

đồ án em dùng LM324

* Tính toán

+ Tính chọn rơle

Có : U đè n=12 V, P đè n=12W

2.3 Giới thiệu chung linh kiện

Cấu tạo của transistor

Transistor gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận ,nếu ghép theo thứ tự NPN ta được transistor ngược về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai diode đâu ngược chiều nhau

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực ,lớp giữa gọi là cực gốc kí hiệu là B

(Base),lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter)viết tắt là E và cực thu hay cực góp (collector) viết tắt là C ,vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Hình 2.3: hình ảnh transistor

2.3.3 Rơ le điều khiển

Hình 2.4 rơ le 5 chân

10

Chức năng điều khiển đóng ngắt tiếp điểm ,gồm có 2 tiếp điểm dùng để đóng mở điều khiển đèn

2.3.4 tụ điện

Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi là bảncực tụ, được phân cách bởi một chất cách điện, gọi là điện môi (không khí, giấy,mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh )

Giá trị của tụ điện là điện dugn ,được đo bằng đơn vị Farad (kí hiệu là F) Gíatrị F là rất lớn nên hay dung các giá trị nhỏ hơn như micro fara ( μF), nano Fara (nF)F), nano Fara (nF)hay pico fara (pF)

Hình 2.5 Cấu tạo tụ điện

2.3.5 IC ổn áp 7812

Có lẽ 7812 là mạch nguồn mà mọi người sử dụng nhiều nhất và thông dụng nhất

Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ lắm ráp

Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không được cao

Sơ đồ chân:

Hình 2.6 IC 7812

Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào

Chân 2 (GND): Chân nối đất

Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra

2.3.7 Phân loại điện trở

 Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ0,125W đến 0,5W

 Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W,5W, 10W

 Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở côngxuất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tínhđược theo công thức

 Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > =

2 lần công xuất mà nó sẽ tiêu thụ

Hình 2.8 Điện trở cháy do quá công xuất

 Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là120Ω nhưng có công xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trởđều tiêu thụ một công xuất là

P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W

Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy

Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy

2.3.8 Công tắc điều khiển

Hình 2.9 công tắc điều khiển

14

CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Sơ đồ khối

3.2 Mạch mô phỏng

Mô phỏng mạch trên phần mềm proteus

Hình 3.1 hình ảnh mô phỏng

Khối côngsuất

Khối cảm

biến

Khối nguồn

Khối điều khiển

3.3 Sơ đồ thuật toán

khi có ánh sáng chiếu vào khi trời tối

16

Cảm biến ánh sáng

Giá trị quang trở ở giảm V2 tăng lên và V2>V3

Điện áp

ra ở mức thấp

Bóng transistorkhông dẫn

Giá trị quang trở tăng ,v2 giảm v2<v3

Điện áp đầu ra

ở mức cao

Làm bóng transistor dẫn

3.4 sơ đồ nguyên lí

Rơ le không hoạt động

và đèn không sáng

Rơ le cấp nguồn điều khiểnđèn sáng

Hình 3.2 sơ đồ nguyên lý

Nguyên lý hoạt động : Sau khi sử dụng máy biến áp ta được nguồn 12V AC Sau đó

ta cho nguồn qua chỉnh lưu cầu thì ta được nguồn DC và qua tụ được san phẳng điện

áp, san phẳng tần số và qua IC 7812 để có nguồn 12V để sử sụng cho toàn mạch khi

có ánh sáng chiếu vào quang trở(ban ngày) thì giá trị quang trở giảm dẫn đến V2 tăng lên và V2 >V3 nên điện áp đầu ra ở mức thấp không làm cho Q1dẫn nên relay chưa hoạt động và bóng đèn cũng chưa sáng khi không có ánh sáng chiếu vào (ban đêm)thì giá trị quang trở tăng dẫn đến V2 giảm và V2<V3 dẫn đến đầu ra của op-amp ở mức cao phân cực cho Q1 dẫn khi đó cổ dòng đổ từ nơi có điện thế 12V qua cuộn hút xuống mass và tiếp điểm thường đóng của relay mở ra và tiếp điểm thường

mở đóng lại làm bóng đèn sáng

3.5 Mạch in

18

- Tìm hiểu chức năng của từng linh kiện có trong mạch.

- Thiết kế mạch nguyên lý, mạch in trên phần mềm eagle

Hình 3.3 sơ đồ mạch in

3.6 sản phẩm

Hình 3.4: sản phẩm mạch hoàn thành

20

xã hội Cuối cùng một lần nữa chúng em xin chân thành bày tỏ lòng biết ơn đối với

thầy: Khổng Văn Nguyên và thầy cô trong khoa, các bạn đã giúp chúng em hoàn

thành đồ án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Văn Hồng

PHẦN D: TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Tài liệu sách cơ điện tử ô tô (khoa cơ khí động lực –Trường DHSPKT Hưng Yên )

2 Đỗ Văn Dũng, Hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên Ô tô, ĐH SPKTTP.HCM