Xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng trên ô tô

LỜI CẢM ƠN Lời em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn bảo tận tình thầy giáo Ths.Trần Trung Dũng Trong suốt trình thực đồ án dành nhiều thời gian tâm huyết để định hướng góp ý cho em để em hồn thành đồ án tốt nghiệp cách tốt Em xin chân thành cảm ơn giúp đỡ ban giám hiệu nhà trường Đại học Công nghệ Thông tin Truyền thơng - Thái Ngun, tồn thể thầy giáo Khoa Cơng nghệ Tự động hóa bạn bè năm học vừa qua giúp đỡ em thời gian học tập trường Với giúp đỡ nhiệt tình giúp em có tảng kiến thức chun mơn để em hồn thành đồ án lần công việc em tương lai Mặc dù có nhiều cố gắng hồn thiện đồ án tất nhiệt tình lực thân, nhiên tránh khỏi thiếu sót mong nhận đóng góp quý báu quý thầy cô bạn Em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, tháng năm 2017 Sinh viên Ngơ Văn Hảo LỜI CAM ĐOAN Để hồn thành đồ án tốt nghiệp thời gian quy định đáp ứng yêu cầu đặt thân em cố gắng tìm hiểu nghiên cứu, học tập làm việc suốt thời gian làm đồ án Em tham khảo số tài liệu, bảng biểu để phục vụ cho việc phân tích tìm hiểu, đánh giá, tất nêu phần “Tài liệu tham khảo” Nội dung đề tài hồn tồn khơng chép từ đề tài khác, không vi phạm quyền tác giả Toàn đồ án thân em nghiên cứu xây dựng nên hướng dẫn thầy giáo Trần Trung Dũng Nội dung lý thuyết đồ án có tham khảo sử dụng số tài liệu, thông tin đăng tải tác phẩm, tạp chí trang web theo danh mục tài liệu đồ án Em xin cam đoan lời hoàn toàn thật, có thơng tin sai lệch em xin hoàn toàn chịu trách nhiệm trước hội đồng Thái nguyên, tháng năm 2017 Sinh viên Ngô Văn Hảo MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN LỜI CAM ĐOAN DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe 1.1.2 Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt nước 1.1.3 Cấu tạo hệ thống gạt nước 10 1.1.4 Nguyên lý hoạt động 16 1.2 Tổng quan board Arduino 17 1.2.1 Khái niệm lịch sử đời Arduino 17 1.2.2 Các ứng dụng bật bo mạch Arduino 18 1.2.3 Khả bo mạch Arduino 20 1.2.4 Môi trường lập trình bo mạch Arduino 22 1.2.5 Các loại bo mạch Arduino 22 1.2.6 Các dòng Arduino thơng dụng module hỗ trợ 22 1.3 Phần mềm Arduino IDE 24 1.3.1 Tổng quan Arduino IDE 25 1.3.2 Các hàm vào số (Digital I/O) 32 1.3.3 Các hàm vào tương tự (Analog I/O) 34 CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG 36 2.1 Đặt vấn đề 36 2.1.1 Đối tượng nghiên cứu 36 2.1.2 Tình hình nghiên cứu nước nước 36 2.1.3 Những vấn đề tồn lại 37 2.2 Ý tưởng thiết kế 37 2.3 Yêu cầu thiết kế 38 2.4 Giải pháp thiết kế 39 2.4.1 Mục tiêu 39 2.4.2 Giải pháp nghiên cứu, thiết kế 39 2.5 Phân tích lựa chọn linh kiện sử dụng 39 2.5.1 Lựa chọn linh kiện 39 2.5.2 Các linh kiện sử dụng mạch 45 CHƯƠNG 3: XÂY DỰNG HỆ THỐNG GẠT NƯỚC MƯA TỰ ĐỘNG 56 3.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống gạt nước mưa tự động 56 3.2 Sơ đồ nguyên lý 57 3.3 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống gạt nước tự động 57 3.4 Kết nối khối chức hệ thống 58 3.4.1 Kết nối động Servo với Arduino 58 3.4.2 Kết nối cảm biến mưa với Arduino 60 3.5 Xây dựng lưu đồ thuật toán cho hệ thống gạt nước mưa tự động 61 3.6 Kết đạt 61 3.6.1 Kết đạt mặt lý thuyết 61 3.6.2 Kết đạt thực nghiệm 62 3.6.3 Đánh giá thực nghiệm 63 3.7 Ứng dụng hệ thống gạt nước mưa tự động ô tô 64 3.7.1 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô 65 3.7.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô 68 3.8 Hướng phát triển đề tài 69 KẾT LUẬN 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO 72 PHỤ LỤC 73 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh gạt nước [5] Hình 1.2 Mơ hình tổng thể hệ thống gạt nước ô tô [5] 10 Hình 1.3 Các phận cách bố trí hệ thống gạt nước tơ [5] 10 Hình 1.4 Hình ảnh cần gạt nước ô tô [5] 11 Hình 1.5 Cấu tạo cần gạt nước [5] 11 Hình 1.6 Cơ cấu truyền động cần gạt nước [5] 12 Hình 1.7 Gạt nước che nửa che hoàn toàn [5] 13 Hình 1.8 Một số cách bố trí lưỡi gạt [5] 13 Hình 1.9 Cơng tắc gạt nước [5] 14 Hình 1.10 Cấu tạo motor gạt nước cấu tạo cuộn dây motor [5] 15 Hình 1.11 Hoạt động công tắc dạng cam [5] 16 Hình 1.12 Hình ảnh Arduino [5] 17 Hình 1.13 Mơ hình thủy canh ứng dụng arduino [5] 18 Hình 1.14 Máy in 3D Makerbot điều khiển Arduino Mega2560 [5] 18 Hình 1.15 Robot di động tránh vật cản dùng Arduino nano camera CMUCam [5]19 Hình 1.16 Một thiết bị UAV [5] 19 Hình 1.17 Arduino với số modul hỗ trợ [5] 22 Hình 1.18 Một vài thành viên đại gia đình Arduino [5] 23 Hình 1.19 Hình ảnh giao diện phần mềm Arduino 25 Hình 1.20 Hình ảnh vùng thơng báo phần mềm arduino 26 Hình 1.21 IDE Menu 26 Hình 1.22 File menu 26 Hình 1.23 Click Examples 27 Hình 1.24 Edit menu 27 Hình 1.25 Sketch menu 28 Hình 1.26 Tool menu 28 Hình 1.27 Chọn Board 29 Hình 1.28 Sơ đồ thể quy trình làm việc hàm setup() loop() 30 Hình 2.1 Hình ảnh sản phẩm gạt nước tự động thị trường [5] 37 Hình 2.2 Bố trí hệ thống cảm biến tự động xe [5] 37 Hình 2.3 Động chiều DC [5] 42 Hình 2.4 Hình ảnh động Servo [5] 43 Hình 2.5 Hình ảnh động bước [5] 44 Hình 2.6 Arduino Uno [5] 46 Hình 2.7 Vi điều khiển Arduino [5] 47 Hình 2.8 Hình ảnh cảm biến mưa [5] 49 Hình 2.9 Các phận cảm biến mưa [5] 50 Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý cảm biến mưa 50 Hình 2.11 Kết nối ứng dụng chân Digital cảm biến mưa [5] 52 Hình 2.12 Hình ảnh động Servo [5] 52 Hình 2.13 Hình ảnh cấu tạo động Servo [5] 54 Hình 2.14 Điều khiển vị trí trục động cách điều chế độ rộng xung 55 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước mưa tự động 56 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý mạch gạt nước tự động 57 Hình 3.3 Sơ đồ kết nối động Arduino 59 Hình 3.4 Mơ hình thực tế sau kết nối động Arduino 59 Hình 3.5 Kết nối khối cảm biến khối so sánh cảm biến mưa 60 Hình 3.6 Mơ hình thực tế sau kết nối cảm biến mưa Arduino 60 Hình 3.7 Lưu đồ thuật tốn hệ thống gạt nước tự động 61 Hình 3.8 Mạch kết nối sau hoàn chỉnh 62 Hình 3.9 Mơ hình gạt nước mưa tự động 63 Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô 65 Hình 3.11 Hình ảnh nguyên tắc thu phát cảm biến phản xạ hồng ngoại [5] 66 Hình 3.12 Hình ảnh động gạt nước thực tế [5] 67 Hình 3.13 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng ô tô 68 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Ngành ô tô giới nói chung Việt Nam nói riêng phát triển mạnh mẽ với việc ứng dụng ngày nhiều thành tựu công nghệ thông tin vào sản xuất lắp đặt linh kiện ô tô Hiện vấn đề trang bị tơ tiêu chí để đánh giá xe cao cấp Hệ thống gạt mưa – rửa kính ô tô phận thiếu xe vận hành đường, nhằm đảm bảo tính an toàn cho người phương tiện tham gia giao thơng Xuất phát từ tình hình thực tế giới, điều khiển gạt nước tự động nghiên cứu phát triển thành công nước ngoài, trang bị số hãng xe lớn BMW, Mercedes… Tuy nhiên vào tình hình nước đa số người dân có thu nhập trung bình nên phần lớn người dân chưa có hội sở hữu cho xe cao cấp trang bị hệ thống gạt nước rửa kính tự động mà hệ thống gạt nước mưa đa số làm việc nguyên tắc chuyển đổi tay Điều đôi lúc gây bất lợi cho người lái xe, ln thời gian bật công tắc gạt nước lái xe điều kiện thời tiết xấu (mưa, bão…), điều gây tập trung ảnh hưởng đến việc lái xe an toàn Mặt khác để mở rộng tầm hiểu biết, vận dụng học vào thực tế để thuận tiện cho người lái xe em có ý tưởng xây dựng hệ thống gạt nước tự động thay phải điều chỉnh tay xe chưa trang bị chức tự động Hệ thống tự động chuyển sang ON phát có mưa dừng lại trời hết mưa Xuất phát từ lý em lựa chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng tơ” để tìm hiểu, nghiên cứu định hướng phát triển ứng dụng tương lai Mục tiêu đề tài Nhằm nâng cao kiến thức chun mơn vận dụng học trường vào thực tiễn cụ thể mong muốn ứng dụng điện tử vào trang bị tiện nghi tơ, ngồi em mong muốn hiểu biết hệ thống gạt nước ô tô CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô Gạt nước phận nhỏ lại quan trọng xe Nó có nhiệm vụ loại bỏ nước bụi bẩn khỏi kính chắn gió, giúp người lái có tầm nhìn tốt điều khiển xe Ngày nay, gạt nước xem tiêu chuẩn không trên tất xe mà trang bị cho xe lửa, tàu biển máy bay Một hệ thống cần gạt nước mưa cảm biến tự động, phát mưa kính chắn gió để bật cần gạt nước tơ cách phù hợp Khi hệ thống làm việc giảm thiểu thời gian người lái xe phải rời tay khỏi tay lái Hệ thống phát giọt mưa kính chắn gió, tự động bật điều chỉnh hệ thống gạt nước tương ứng với mức độ mưa 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe Hình 1.1 Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh gạt nước [5] Cần gạt nước đời lần vào năm 1903 phát minh người phụ nữ mang tên Mary Anderson NewYork Phát minh bà giúp cho tất tài xế thời gian để dừng lại lau kính chắn gió bảo vệ an toàn tài xế phải lái xe mưa Sau nhiều nỗ lực đến năm 1905 bà nhận sáng chế Mỹ Cơ cấu hoạt động thiết bị đơn giản dùng hai cần gắn vào thân xe tiếp xúc với kính lưỡi cao su, cần người lái xe quay tay nắm đạt cabin qua cấu truyền động, hai cần gạt nước chuyển động lên xuống để gạt tuyết nước, tạo tầm nhìn cho người lái Tuy nhiên phát minh bà không hãng xe hưởng ứng Mãi đến năm 1911, tức 11 năm sau, cần gạt nước trở thành thiết bị tiêu chuẩn ơtơ Mỹ Kể từ đó, gạt nước liên tục hệ nhà phát minh cải tiến, bổ sung chức để ngày hôm nay, trở thành công cụ quan trọng tiện lợi tất xe [5] Hệ thống cảm biến mưa sử dụng cảm biến quang học để phát diện nước kính chắn gió chuyển tiếp liệu điều khiển cần gạt tới mô-đun điều khiển xe (BCM) Nhưng cảm biến mưa quang học cung cấp diện tích cảm biến nhỏ, dễ dẫn đến lỗi chủ động đắt đỏ để thêm vào thiết bị tiêu chuẩn hầu hết loại xe 1.1.2 Nhiệm vụ, phân loại yêu cầu hệ thống gạt nước 1.1.2.1 Nhiệm vụ Hệ thống gạt nước ô tô hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì thiết bị cần thiết cho an toàn xe tham gia giao thông 1.1.2.2 Phân loại - Motor gạt mưa truyền động từ động ô tô - Motor gạt mưa chạy khí nén - Motor gạt mưa truyền từ động điện (hiện tất xe ô tô sử dụng loại này) 1.1.2.3 Yêu cầu Hệ thống gạt nước rửa kính hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ ràng cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính Vì thiết bị cần thiết cho an toàn xe chạy Gần số kiểu xe thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe tự động gạt nước trời mưa Hệ thống gạt mưa ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) 1.1.3 Cấu tạo hệ thống gạt nước 1.1.3.1 Cấu tạo chung Hình 1.2 Mơ hình tổng thể hệ thống gạt nước tơ [5] Hình 1.3 Các phận cách bố trí hệ thống gạt nước ô tô [5] Hệ thống gạt nước rửa kính tơ bao gồm phận sau: Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước Motor cấu dẫn động gạt nước phía trước Vòi phun rửa kính trước Bình chứa nước rửa kính (có motor rửa kính) Cơng tắc gạt nước rửa kính (Có relay điều khiển gạt nước gián đoạn) Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau Motor gạt nước phía sau 10 - Tìm hiểu Arduino cách lập trình ứng dụng để thiết kế mạch điều khiển tốc độ động gạt nước tự động - Biết ứng dụng, cấu tạo thông số động Servo cảm biến mưa thực tế áp dụng vào đề tài 3.6.2 Kết đạt thực nghiệm Qua thời gian thực đề tài em thu số kết sau: Thiết kế mạch điều khiển động quay có mưa dừng lại khơng có mưa, thay đổi tốc độ theo lượng mưa Khi mưa lượng mưa động quay chậm ngược lại Đó mơ hình kết nối cảm biến mưa, Arduino động Servo nạp code thông qua cổng USB kết nối với máy tính Hình 3.8 Mạch kết nối sau hồn chỉnh Một mơ hình gạt nước thu nhỏ tượng trưng cho hệ thống gạt nước mưa tự động tơ 62 Hình 3.9 Mơ hình gạt nước mưa tự động 3.6.3 Đánh giá thực nghiệm Sau hồn thành mạch mạch chạy theo u cầu tốn, qua em rút số đánh giá sau: 3.6.3.1 Ưu điểm - Kết nối khối đơn giản - Do sử dụng Arduino làm vi điều khiển nên ngơn ngữ lập trình đơn giản dễ hiểu - Nạp chương trình cho Arduino đơn giản cần kết nối với máy tính thơng qua cổng USB có sẵn board Arduino, đồng thời ta hiển thị giá trị cảm biến mưa máy tính để tiện theo dõi - Tiết kiệm lượng 3.6.3.2 Nhược điểm - Do sử dụng loại cảm biến mưa thông thường nên không phù hợp ô tơ thực tế loại cảm biến cần phải tiếp xúc trực tiếp với nước mưa nên điều tồn nhiễu dẫn đến độ xác giảm độ bền giảm Vì để ứng dụng mơ hình tơ thực tế ta cần sử dụng cảm biến phản xạ quang để phát mưa rơi mà không cần tiếp xúc trực tiếp với nước mưa 63 - Khi mà lắp đặt hệ thống tơ chi phí lắp đặt cao nên em đưa hướng phát triển ô tơ cũ ta tận dụng kết cấu khí, động có để giảm chi phí lắp đặt 3.7 Ứng dụng hệ thống gạt nước mưa tự động tơ Như trình bày phần đa số loại xe sử dụng hệ thống gạt nước mưa điều khiển tay Điều gây bất tiện tập trung cho người lái xe Trên sở hệ thống gạt nước mưa tay mơ hình gạt nước tự động xây dựng em đề xuất xây dựng hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng tơ Đó hệ thống tự động cải tiến, dựa sở có sẵn hệ thống gạt nước điều khiển tay Hệ thống giữ nguyên cấu khí motor gạt nước hệ thống gạt nước có bổ sung thêm chức tự động nhờ vào cảm biến mưa vi điều khiển để điều khiển động gạt nước cách tự động dựa vào lượng mưa rơi mặt kính để từ điều khiển động gạt nước quay nhanh hay chậm  Yêu cầu: - Hệ thống vừa điều khiển tự động, vừa điều khiển tay mà đảm bảo giữ nguyên cấu thiết kế xe Vì tơ cũ ta tận dụng kết cấu khí, động cơ, cấu gạt nước có để giảm giá thành khơng làm tính thẩm mỹ xe - Hệ thống tự động ON có mưa - Tự động dừng lại tạnh mưa - Cảm biến phát mưa xác - Tốc độ quay động gạt nước thay đổi phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) - Thiết kế mạch điều khiển nhỏ gọn phù hợp với xe - Chi phí phù hợp với người dùng  Giải pháp: Qua tìm hiểu nghiên cứu em nhận thấy để đáp ứng yêu cầu hệ thống gạt nước tự động ứng dụng tơ em lựa chọn vi điều 64 khiển Arduino Lí lựa chọn Arduino giống trình bày chi tiết phần lựa chọn linh kiện chương Về động ta sử dụng động gạt nước hệ thống gạt nước mưa ô tô động chiều 12VDC Ở em lựa chọn cảm biến phản xạ hồng ngoại để làm chức thu thập liệu từ môi trường bên ngồi nước mưa để từ gửi liệu cho vi điều khiển Lí mà em không lựa chọn loại cảm biến mưa thông thường mơ hình gạt nước tự động thiết kế có số nhược điểm như: phải tiếp xúc trực tiếp với nước mưa nên tồn nhiễu điều dẫn đến việc thiếu xác, độ bền giảm Chính lí mà em lựa chọn thay cảm biến mưa thông thường loại cảm biến phản xạ hồng ngoại (không cần tiếp xúc với nước mưa phát mưa, khơng bị hao mòn, có tuổi thọ cao) để khắc phục nhược điểm cảm biến mưa thông thường Cảm biến phản xạ hồng ngoại có độ xác cao, giảm ảnh hưởng nhiễu, độ bền cao dễ dàng lắp đặt (thường dán vào bên mặt kính được) 3.7.1 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng tơ Hình 3.10 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô Khi ứng dụng hệ thống gạt nước mưa tự động tơ ta xây dựng sơ đồ khối hệ thống hình 3.10 Từ sơ đồ khối đó, ta nhận thấy khối 65 chức hệ thống tương tự sơ đồ khối xây dựng phần (3.1), nhiên để phù hợp với thiết kế tính xe, để giảm giá thành ta nên tận dụng có xe Vì thành phần khối cảm biến motor gạt nước có khác biệt so với hệ thống gạt nước tự động xây dựng mục (3.1), chức khối tương tự Vì phần em xin phép trình bày điểm khác biệt, điểm giống trình bày phần 3.7.1.1 Khối cảm biến mưa Chức năng: Thu thập liệu từ môi trường LED thu hồng ngoại thu nhận tín hiệu điện áp cho vi điều khiển xử lý Hoạt động: LED phát LED thu bố trí đối đầu vào nhau, lệch góc 45 độ LED phát hồng ngoại phát chùm tia hồng ngoại song song, đập vào kính phản xạ lại vào LED thu làm thay đôi điện áp rơi LED thu tùy thuộc vào mức độ phản xạ => Đây nguyên lí thu phát cảm biến mưa Chúng ta nhận biết lượng mưa nhiều hay thơng qua ngun lý Hình 3.11 Hình ảnh ngun tắc thu phát cảm biến phản xạ hồng ngoại [5] Khi gạt nước vị trí AUTO, chức dùng cảm biến mưa, lắp kính trước để phát lượng mưa điều khiển thời gian gạt nước tối ưu tương ứng theo lượng mưa Cảm biến nước mưa có cấu tạo gồm có điốt phát tia hồng ngoại (LED) điốt quang để nhận tia Phương pháp phát lượng nước mưa dựa 66 lượng tia hồng ngoại phản xạ kính trước xe Ví dụ khơng có nước mưa khu vực phát hiện, tia hồng ngoại phát từ LED kính trước phản xạ điốt quang nhận tia phản xạ Nếu có mưa khu vực phát hiện, phần tia hồng ngoại phát bị xuyên thấu thay đổi hệ số phản xạ kính xe mưa Do lượng tia hồng ngoại điốt quang nhận giảm xuống, tín hiệu để xác định lượng mưa Vì chức điều khiển chế độ hoạt động gạt nước tốc độ thấp, tốc độ cao gián đoạn thời gian gạt nước tối ưu Nếu phận điều khiển gạt nước phát có cố phận cảm nhận nước mưa điều khiển gạt nước hoạt động cách gián đoạn phù hợp với tốc độ xe Đây chức an tồn có cố hệ thống cảm biến nước mưa Ngồi ra, gạt nước điều khiển cách thông thường công tắc gạt nước vị trí LO HI 3.7.1.2 Motor gạt nước Hình 3.12 Hình ảnh động gạt nước thực tế [5] Động gạt nước thực tế ô tô sử dụng loại động DC 12V loại chân Sau kí hiệu chức chân động gạt nước ô tô: Chân H: chân tốc độ cao Chân L: chân tốc độ thấp Chân E: chân mass Chân S: chân OFF Chân P: chân dương 67 Chức năng: Động gạt nước nối với hệ thống cần gạt Ở chế độ tự động động gạt nước nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển, chế độ điều khiển tay động điều khiển cơng tắc gạt 3.7.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước tự động ứng dụng tơ Hình 3.13 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng ô tô Nguyên lý kết nối sau: Động gạt nước thực tế ô tô sử dụng loại động DC 12V loại chân Sau kí hiệu chức chân động gạt nước ô tô: Chân H: chân tốc độ cao Chân L: chân tốc độ thấp Chân E: chân mass Chân S: chân OFF Chân P: chân dương Các chân H chân L động nối với vi điều khiển thơng qua Relay Relay có chức đóng mở cấp nguồn tín hiệu cho động dựa vào tín hiệu từ vi điều khiển 68 Nguyên tắc hoạt động: Ở chế độ bình thường ta sử dụng chức công tắc để điều khiển động gạt nước ON, OFF, nhanh hay chậm Lúc hệ thống gạt nước hoạt động theo chế độ có sẵn (tùy theo xe) Bao gồm chế độ điều khiển Motor gạt nước: HIGH, LOW STOP dựa thay đổi vị trí cụm cơng tắc gạt nước Khi chuyển sang chế độ tự tự động, hệ thống gạt nước có đầy đủ chế độ bình thường Bộ vi xử lí dựa tín hiệu cảm biến để điều khiển chế độ Motor gạt nước bao gồm chế độ tương ứng sau: Không mưa: STOP Mưa nhỏ: LOW Mưa lớn: HIGH Lúc ta để cụm công tắc gạt nước vị trí OFF để tắt chức điều khiển tay Khi động gạt nước điều khiển vi điều khiển dựa vào tín hiệu mưa thu cảm biến mưa Tín hiệu thu từ cảm biến đưa đến đầu vào vi điều khiển để xử lý, tín hiệu sau xử lý tác động đóng mở Relay để động hoạt động tốc độ cao hay thấp tùy thuộc vào lượng mưa Nếu mưa nhiều vi điều khiển tác động Relay đóng động gạt nước chế độ cao ngược lại 3.8 Hướng phát triển đề tài Đề tài lần hoàn thành xong, số điểm hạn chế chưa tối ưu: - Về mặt thẫm mỹ phận sensor, mạch vi điều khiển chưa có độ thẫm mỹ cao, nên chưa áp dụng lên xe ô tô - Chỉ điều khiển tốc độ gạt theo cấp độ: LOW, HIGH Vì hướng phát triển em tương lai đưa phương án làm tối ưu hệ thống: - Vẽ lại mạch mạch in lớp chuyên nghiệp - Thiết kế phận có độ thẫm mỹ cao - Nghiên cứu chế tạo lại phận cảm biến với độ hiệu cao - Nghiên cứu lại giải thuật lập trình cho tối ưu hóa… - Đồng thời em muốn chế tạo lại phận cảm biến với độ hiệu cao 69 tích hợp thêm chức rửa kính tự động có bụi bẩn bám mặt kính tự động bật đèn pha môi trường ánh sáng khác (tối tự động bật đèn, sáng tắt đèn) 70 KẾT LUẬN Trải qua thời gian nghiên cứu thực đồ án giúp em hiểu rõ vai trò, ứng dụng vi điều khiển thực tiễn, cách lập trình cho vi điều khiển (Arduino) Ngồi qua đề tài giúp em hiểu rõ cấu tạo hoạt động hệ thống gạt nước tơ, để từ có hướng phát triển ứng dụng điện tử vào hệ thống gạt nước rửa kính tự động tơ với giá thành phù hợp để người khơng có khả sở hữu xe cao cấp trang bị cho ứng dụng tiện ích Dưới hướng dẫn bảo tận tình thầy Trần Trung Dũng, em hoàn thành đề tài thời hạn thiết kế mạch gạt nước tự động có mưa, biết cách ứng dụng tơ Mặc dù cố gắng kiến thức hạn hẹp nên nhiều hạn chế Em mong nhận đóng góp thầy bạn để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 71 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] PGS-TS Đỗ Văn Dũng, Trang bị điện điện tử ô tơ đại, 2008 [2] Nguyễn Trung Tín, Hướng dẫn sử dụng Arduino, 2014 [3] Bài giảng Thiết kế hệ thống điện - điện tử, Bộ môn công nghệ ô tô hệ thống cảm biến [4] Bài giảng Thực hành vi xử lý vi điều khiển, Bộ môn công nghệ ô tô hệ thống cảm biến [5] Một số trang web: http://arduino.vn/users/arduino360 http://www.alldatasheet.com http://tailieu.vn/ http://banlinhkien.vn/ http://rainsensors.com/ https://www.pickupspecialties.com 72 PHỤ LỤC Dưới chương trình code mạch: // ********************************************************************* #include Servo myservo; const int buttonPin = 2; int pos = 0; void setup() { Serial.begin(9600); pinMode(buttonPin, INPUT); myservo.attach(9); } void loop() { int sensor= 1023 - analogRead(A0); Serial.println(sensor); if (sensor 200 && sensor < 500) { speed1(); } if (sensor > 500) { speed2(); 73 } int buttonState = digitalRead(buttonPin); if (buttonState == LOW) { speed2(); speed2(); } } void speed1() { for(pos = 0; pos < 110; pos += 2) { myservo.write(pos); delay(7); } for(pos = 170; pos>=1; pos-=2) { myservo.write(pos); delay(7); } } void speed2() { for(pos = 0; pos < 110; pos += 2) { myservo.write(pos); delay(5); 74 } for(pos = 170; pos>=1; pos-=2) { myservo.write(pos); delay(5); } } 75 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Thái Nguyên, Tháng năm 2017 Giáo viên hướng dẫn 76 ... 63 3.7 Ứng dụng hệ thống gạt nước mưa tự động ô tô 64 3.7.1 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô 65 3.7.2 Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước tự động ứng dụng ô tô 68 3.8... cụ thể mong muốn ứng dụng điện tử vào trang bị tiện nghi ô tô, em mong muốn hiểu biết hệ thống gạt nước ô tô CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô Gạt nước phận nhỏ lại... độ gạt nước theo tốc độ xe tự động gạt nước trời mưa Hệ thống gạt mưa ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt, ổn định phù hợp với điều kiện trời mưa (mưa to mưa nhỏ) 1.1.3 Cấu tạo hệ thống gạt