THIẾT kế, CHẾ tạo mô HÌNH hệ THỐNG KHÓA cửa ô tô điều KHIỂN từ XA PHỤC vụ đào tạo

Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa là một hệ thống mà khi hoạt động sẽ gửi các tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa được gắn cùng chìa khóa để khóa/mở khóa các cửa xe ngay cả khi đứng cách xa

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHÓA CỬA Ô TÔ

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA PHỤC VỤ ĐÀO TẠO

Giảng viên hướng dẫn: ThS Mai Sơn Hải

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Quang Tạ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG

KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG

BỘ MÔN CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG KHÓA CỬA Ô TÔ

ĐIỀU KHIỂN TỪ XA PHỤC VỤ ĐÀO TẠO

GVHD: ThS Mai Sơn Hải SVTH: Nguyễn Quang Tạ

Nguyễn Văn Hùng MSSV: 56136416

56136754

Khánh Hòa, tháng 07/2018

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/viện: Kỹ thuật giao thông

PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI / KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Dùng cho CBHD và nộp cùng báo cáo ĐA/KLTN của sinh viên)

Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo Giảng viên hướng dẫn: ThS Mai Sơn Hải

Sinh viên được hướng dẫn: Nguyễn Quang Tạ MSSV: 56136416 Nguyễn Văn Hùng MSSV: 56136754 Khóa: 2014-2018 Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô

Kiểm tra giữa tiến độ của Trưởng BM

Ngày kiềm tra:

……… ………

Đánh giá công việc hoàn thành:……%:

Được tiếp tục: Không tiếp tục:

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ: Không được bảo vệ:

Khánh Hòa, ngày…….tháng…….năm………

Cán bộ hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/Viện: Kỹ thuật giao thông

PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(Dành cho cán bộ chấm phản biện)

1 Họ tên người chấm:………

2 Sinh viên/ nhóm sinh viên thực hiện ĐA/KLTN (sĩ số trong nhóm: 2) (1) Nguyễn Quang Tạ MSSV: 56136416 (2) Nguyễn Văn Hùng MSSV: 56136754 Lớp: 56.CNOT Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ô tô 3 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo 4 Nhận xét - Hình thức:

- Nội dung:

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

……….………

Điểm hình thức:…… /10 Điểm nội dung: /10 Điểm tổng kết:………/10

Đồng ý cho sinh viên: Được bảo vệ:  Không được bảo vệ:  Khánh Hòa, ngày…….tháng………năm………

Cán bộ chấm phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/viện: Kỹ thuật giao thông

PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐA/KLTN (Dùng cho thành viên Hội đồng bảo vệ ĐA/KLTN)

1 Họ tên thành viên HĐ:

2 Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo

3 Họ tên sinh viên thực hiện:

(1) Nguyễn Quang Tạ MSSV: 56136416 (2) Nguyễn Văn Hùng MSSV: 56136754

4 Phần đánh giá và cho điểm của thành viên hội đồng (theo thang điểm 10)

a) Hình thức, bố cục bài báo cáo (sạch, đẹp, cân đối giữa các phần,…) : ……… b) Nội dung bản báo cáo (thể hiện mục tiêu, kết quả,…) : ……… c) Trình bày (đầy đủ, ngắn gọn, lưu loát, không quá thời gian…) : ……… d) Trả lời các câu hỏi của người chấm (đúng/sai) : ……… đ) Trả lời các câu hỏi của thành viên hội đồng (đúng/sai) : ………

Tổng cộng : ……

Điểm trung bình của các cột điểm trên:……./10 (làm tròn đến 1 số lẻ)

Cán bộ chấm điểm

(Ký và ghi rõ họ tên)

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khoá cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo” là đề tài nghiên cứu của riêng chúng tôi Các kết quả

và nội dung trong báo cáo là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ đề tài nghiên cứu nào

SINH VIÊN

NGUYỄN QUANG TẠ NGUYỄN VĂN HÙNG

ii

LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình thực hiện đề tài, chúng tôi đã nhận được sự quan tâm, chỉ bảo, hướng dẫn tận tình của quý thầy cô, các anh chị đi trước, bạn bè và sự động viên, khích lệ từ gia đình để chúng tôi có thể hoàn thành đề tài này

Lời đầu tiên, chúng tôi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy ThS Mai Sơn Hải đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo, tạo mọi điều kiện giúp chúng tôi hoàn thành đề tài này

Chúng tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới các ân nhân đã tạo mọi điều kiện về dụng

cụ, trang thiết bị phục vụ trong quá trình thực hiện đề tài

Chúng tôi xin bày tỏ lòng kính trọng và biết ơn chân thành tới quý thầy cô giáo trong Khoa kỹ thuật giao thông - Trường Đại học Nha Trang

Lời cảm ơn chân thành xin gửi tới gia đình, bạn bè và đồng nghiệp, những người

đã giúp đỡ và động viên chúng tôi trong học tập cũng như trong quá trình thực hiện đề

tài

Nha Trang, tháng 07 năm 2018

Nguyễn Quang Tạ

Nguyễn Văn Hùng

TÓM TẮT ĐỒ ÁN

Nghiên cứu thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa cho thấy rằng cả hai phương án sử dụng đều đảm bảo chất lượng và yêu cầu đặt ra Hệ thống khái quát rất cụ thể về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, mô phỏng hệ thống và đặc biệt hơn hết là lập trình cho ECU Hơn thế nữa, quá trình thiết kế và chế tạo được thực hiện một cách công phu, các bước rõ ràng, đảm bảo logic, thể hiện chi tiết các quá trình và đưa ra sản phẩm cuối cùng

iv

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT ĐỒ ÁN ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC BẢNG vi

DANH MỤC HÌNH ẢNH vii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHÓA CỬA Ô TÔ 3

1.1 Tổng quan 3

1.1.1 Khái quát 3

1.1.2 Chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa 5

1.1.3 Phân loại 7

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 7

1.2.1 Hệ thống khóa cửa sử dụng motor lắp chung với bộ chấp hành 7

1.2.1.1 Cấu tạo 7

1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động 8

1.2.2 Hệ thống khóa cửa sử dụng chuột cửa 11

1.2.2.1 Cấu tạo 11

1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động 17

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN, THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO MÔ HÌNH 31

2.1 Lựa chọn phương án 31

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế 31

2.1.2 Lựa chọn phương án chế tạo 31

2.2 Thiết kế mô hình 33

2.2.1 Khung mô hình 33

2.2.2 Cửa 34

2.2.3 Thiết kế mặt chính diện 34

2.3 Chế tạo mô hình 35

2.3.1 Khung mô hình 35

2.3.1.1 Phân tích chi tiết 35

2.3.1.2 Phương pháp gia công 36

2.3.1.3 Thiết kế các nguyên công 36

2.3.2 Cửa 41

2.3.2.1 Phân tích chi tiết 41

2.3.2.2 Phương pháp gia công 41

2.3.2.3 Thiết kế các nguyên công 41

2.3.3 Phần điện 45

2.3.3.1 Khoan lỗ 45

2.3.3.2 Lắp đặt các cơ cấu vào mô hình 46

2.3.3.3 Đấu dây điện của từng chi tiết vào lỗ cắm mặt sau 48

2.3.3.4 Lập trình hộp điều khiển ECU 2 51

CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG BÀI THỰC HÀNH VÀ KẾT QUẢ THỬ NGHIỆM 53

3.1 Mục đích bài thực hành 53

3.2 Dụng cụ đo và thiết bị 53

3.3 Nội dung bài thực hành hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa 53

3.3.1 Khái quát 53

3.3.1.1 Cấu tạo 53

3.3.1.2 Nguyên lý hoạt động 54

3.3.2 Khảo sát mô hình 54

3.3.2.1 Một số chú ý khi tiến hành khảo sát 54

3.3.2.2 Kiểm tra chuột cửa, hộp điều khiển 54

3.3.2.3 Đấu dây trên mô hình 55

3.3.2.4 Vận hành mô hình 60

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN & KIẾN NGHỊ 61

4.1 Kết luận 61

4.2 Kiến nghị 61

PHẦN PHỤ LỤC 62

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ ARDUINO UNO R3 62

1.1 Tổng quan 62

1.2 Sơ đồ chân của Arduino 63

1.2.1 Cáp USB 63

1.2.2 IC Atmega 16U 63

1.2.3 Cổng nguồn ngoài 64

1.2.4 Cổng USB 64

vi

1.2.5 Nút reset 64

1.2.6 ICSP của Atmega 16U2 64

1.2.7 Chân xuất tín hiệu ra 64

1.2.8 IC Atmega 328 64

1.2.9 Chân ICSP của Atmega 328 64

1.2.10 Chân lấy tín hiệu Analog 64

1.2.11 Chân cấp nguồn cho cảm biến 64

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ MẠCH CẦU H L298N 66

2.1 Tổng quan 66

2.2 Sơ đồ chân của mạch cầu H L298N 66

2.2.1 Các chân cấp nguồn 66

2.2.2 Các chân IN1, IN2, IN3, IN4 67

CHƯƠNG 3 TỔNG QUAN VỀ CHƯƠNG TRÌNH ARDUINO IDE 68

3.1 Tổng quan 68

3.2 Cấu trúc chương trình trong phần mềm IDE 68

3.2.1 Khai báo biến 68

3.2.2 Thiết lập void setup 69

3.2.3 Thiết lập void loop (vòng lặp) 69

3.3 Chương trình hộp điều khiển ECU 2 69

TÀI LIỆU THAM KHẢO 71

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1 Kiểm tra chuột cửa 55

Bảng 2 Kiểm tra thông mạch giữa các chân của từng rơ le 55

Bảng 3 Những thông số cơ bản của Arduino Uno R3 62

DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Hệ thống khóa cửa bằng cơ 3

Hình 1.2 Hệ thống khóa cửa bằng điện 4

Hình 1.3 Hệ thống khóa cửa bằng ứng dụng di động 4

Hình 1.4 Hệ thống khóa cửa bằng điều khiển từ xa 5

Hình 1.5 Cấu tạo hệ thống khóa cửa sử dụng motor lắp chung với bộ chấp hành 8

Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động khóa 9

Hình 1.7 Nguyên lý hoạt động mở khóa 10

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động mở khóa cửa người lái 10

Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động mở khóa cửa người lái và hành khách 11

Hình 1.10 Bộ điều khiển từ xa 12

Hình 1.11 Hộp điều khiển ECU 1 12

Hình 1.12 Hộp điều khiển ECU 2 13

Hình 1.13 Công tắc chuột tổng 13

Hình 1.14 Công tắc các chuột phụ 14

Hình 1.15 Chuột cửa 14

Hình 1.16 Mô phỏng cấu tạo bên trong của chuột cửa 15

Hình 1.17 Nguyên lý chuột cửa tác động đến công tắc LOCK/UNLOCK 15

Hình 1.18 Tay cầm mở cửa 16

Hình 1.19 Ổ khóa ngậm cửa 16

viii

Hình 1.20 Cấu tạo khóa ngậm cửa 17

Hình 1.21 Cấu tạo hộp điều khiển ECU 1 18

Hình 1.22 Hình ảnh thực tế hộp điều khiển ECU 1 18

Hình 1.23 Transistor điều khiển dòng 19

Hình 1.24 Transistor điều khiển rơ le 19

Hình 1.25 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi chưa ấn công tắc 20

Hình 1.26 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi ấn công tắc UNLOCK 20

Hình 1.27 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi ấn công tắc LOCK 21

Hình 1.28 Rơ le điều khiển đèn khi chưa hoạt động 21

Hình 1.29 Rơ le điều khiển đèn khi hoạt động 22

Hình 1.30 Mạch nguồn ổn áp sử dụng diode zener 22

Hình 1.31 Cấu tạo hộp điều khiển ECU 2 23

Hình 1.32 Hình ảnh board Arduino uno thực tế 24

Hình 1.33 Hình ảnh mạch cầu H L298N thực tế 24

Hình 1.34 Trạng thái mở 25

Hình 1.35 Trạng thái khóa 26

Hình 1.36 Sơ đồ nguyên lý hệ thống khóa cửa bằng điều khiển từ xa 27

Hình 1.37 Nguyên lý khóa của công tắc chuột tổng 28

Hình 1.38 Nguyên lý mở khóa của công tắc chuột tổng 29

Hình 1.39 Nguyên lý khóa của công tắc chuột phụ 1 29

Hình 1.40 Nguyên lý mở khóa của công tắc chuột phụ 1 30

Hình 1.41 Khi tiếp điểm mở 30

Hình 1.42 Khi tiếp điểm đóng 30

Hình 2.1 Khung mô hình 33

Hình 2.2 Cửa 34

Hình 2.3 Thiết kế mặt chính diện 35

Hình 2.4 Đo chi tiết, vạch dấu và cố định trên ê tô 36

Hình 2.5 Cắt 37

Hình 2.6 Hàn khung 37

Hình 2.7 Khoan lỗ chốt khóa 38

Hình 2.8 Mài khung 38

Hình 2.9 Làm sạch bụi bẩn, gỉ trên khung 39

Hình 2.10 Sơn khung 39

Hình 2.11 Bắn vít lắp mica vào khung 40

Hình 2.12 Vệ sinh bề mặt sau khi gián decal 40

Hình 2.13 Hàn khung cửa 42

Hình 2.14 Khoan lỗ đặt ổ khóa ngậm cửa 42

Hình 2.15 Mài chi tiết 43

Hình 2.16 Làm sạch bụi bẩn, gỉ trên cửa 43

Hình 2.17 Sơn khung cửa 43

Hình 2.18 Lắp ổ khóa ngậm vào khung cửa 44

Hình 2.19 Lắp tay cầm mở cửa 44

Hình 2.20 Bắn vít lắp mica vào khung cửa 45

Hình 2.21 Khoan các vị trí thiết kế lỗ cắm 46

Hình 2.22 Khoan lỗ lắp đèn báo nguồn 46

Hình 2.23 Lắp chuột cửa 47

Hình 2.24 Lắp công tắc chuột tổng 47

Hình 2.25 Lắp hộp điều khiển ECU 1 48

Hình 2.26 Lắp hộp điều khiển ECU 2 48

Hình 2.27 Hàn chì đấu dây cho chuột cửa 49

x

Hình 2.28 Đấu dây cho ECU 1 49

Hình 2.29 Đấu dây cho ECU 2 50

Hình 2.30 Đấu dây cho các công tắc và một số cơ cấu khác 50

Hình 3.31 Sơ đồ chân tín hiệu hộp điều khiển ECU 2 51

Hình 3.1 Cấu tạo hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa 53

Hình 3.3 Cấp nguồn POWER 56

Hình 3.4 Đấu cầu chì 56

Hình 3.5 Cấp nguồn dương cho ECU 1 57

Hình 3.6 Đấu mass cho ECU 1 57

Hình 3.7 Đấu chuông báo và đèn báo 58

Hình 3.8 Cấp nguồn cho hộp điều khiển ECU 2 58

Hình 3.9 Đấu dây tín hiệu điều khiển chuột cửa 59

Hình 3.10 Đấu dây điều khiển các chuột cửa 59

Hình 3.11 Đấu dây đèn trần 60

Hình 3.12 Đấu dây trên mô hình 60

DANH MỤC HÌNH ẢNH PHẦN PHỤ LỤC Hình 1.1 Phần cứng của Arduino Uno R3 63

Hình 2.1 Mạch cầu H L298N 66

Hình 3.1 Giao diện của phần mềm IDE 68

Hình 3.2 Code 69

Hình 3.3 Nhấp chuột kiểm tra code 70

Hình 3.4 Nạp code vào board Arduino 70

Việt Nam đang trên con đường thực hiện công nghiệp hóa – hiện đại hóa đất nước, ngành ô tô không những được duy trì mà còn phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng, nâng cao chất lượng cuộc sống Các sản phẩm, thiết bị sử dụng trên ô tô phải có yêu cầu kỹ thuật cao, không những đảm bảo an toàn cho người sử dụng mà phải còn đảm bảo độ bền, tính thẩm mỹ, tính kinh tế và thân thiện với môi trường Với những yêu cầu được đặt ra như vậy, điện tử ô tô ngày càng phát triển và tiến tới nhiều công nghệ cao Trước tình hình đó, Trường Đại học Nha Trang là một trong những trường đào tạo ngành ô tô với đông đảo nhiều thế hệ sinh viên được học và tiếp xúc với nhiều máy móc, thiết bị hiện đại Sinh viên được thực hiện nhiều đề tài hay và cực kì hấp dẫn, trong đó có đề tài

“Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống khoá cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo”

mà chúng em được thực hiện

Qua đó, chúng em có thể hiểu hơn về lý thuyết và tiếp xúc cụ thể về thực tế, hiểu

rõ về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, thiết kế và chế tạo mô hình hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa Ngoài ra, nó còn là tiền đề để giúp chúng em sau khi ra trường có thể vận dụng kiến thức đó vào thực tế Do sự hạn chế về kiến thức, thời gian cũng như kinh nghiệm trong quá trình thực hiện đề tài nên chúng em không thể tránh được nhiều thiếu sót Chúng em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ các quý thầy cô, các anh chị trong ngành nghề cũng như toàn thể các bạn để đề tài được hoàn hiện một cách tốt nhất

có thể

Lý do chọn đề tài

Trong thời đại hiện nay, cùng với nhiều phát minh đổi mới của các hệ thống trên

ô tô, đặc biệt phương án điều khiển bằng cơ đang dần được thay thế bằng điều khiển điện tử Trong đó phải kể đến hệ thống khóa cửa ô tô bằng điều khiển từ xa đang được thịnh hành rất rộng rãi ở Việt Nam cũng như trên nhiều quốc gia trên thế giới

Vì thế, để bắt kịp được xu hướng của thời đại, đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình

hệ thống khoá cửa ô tô điều khiển từ xa phục vụ đào tạo” đã được lựa chọn để góp

phần vào việc nâng cao hiểu biết về điện - điện tử ô tô cũng như biết được tầm quan trọng của điện - điện tử trên ô tô trong tương lai

Đối tượng nghiên cứu

Hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa

Phạm vi nghiên cứu

Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống khóa cửa ô tô điều khiển từ xa

Mục tiêu nghiên cứu

Nhằm hiểu biết, lý giải một cách khoa học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động hệ thống khóa cửa điều khiển từ xa Từ đó, vận dụng vào các công việc như chẩn đoán, bảo dưỡng, sửa chữa ô tô trong quá trình tác nghiệp sau này

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG KHÓA CỬA Ô TÔ

1.1 Tổng quan

1.1.1 Khái quát

Hệ thống khóa cửa ô tô là một trong những hệ thống phụ trên ô tô với nhiệm vụ chính là khóa/mở khóa các cửa để đảm bảo an toàn cho người sử dụng Cùng với sự hình thành và phát triển của ngành công nghiệp xe hơi, hệ thống khóa cửa ô tô cũng đã trải qua một chặng đường dài từ một hệ thống đơn giản nhất là điều khiển bằng cơ đến

hệ thống phức tạp nhất bằng điều khiển từ xa và thậm chí hướng xa hơn là ứng dụng di động biến điện thoại thông minh thành chìa khóa thông minh

Hệ thống khóa cửa trên ô tô hiện nay gồm những loại sau đây:

- Hệ thống khóa cửa bằng cơ phổ biến nhất là mở/khóa cửa bằng chìa khóa bên ngoài

xe và mở/khóa cửa bằng cách kéo chiếc núm phía trên bên trong cửa xe;

Hình 1.1 Hệ thống khóa cửa bằng cơ

- Hệ thống khóa cửa bằng điện sử dụng công tắc điều khiển khóa cửa bên trong xe;

Hình 1.2 Hệ thống khóa cửa bằng điện

- Hệ thống khóa cửa bằng ứng dụng di động sử dụng điện thoại thông minh thành chìa khóa ô tô thông minh;

Hình 1.3 Hệ thống khóa cửa bằng ứng dụng di động

Hệ thống này rất hiện đại, tiện nghi và an toàn, chỉ cần một bộ cảm biến gắn vào

xe là có thể kết nối không dây với một điện thoại di động cá nhân để nhận diện Người

sử dụng thậm chí không cần lấy điện thoại ra khỏi túi của mình vẫn có thể mở cửa xe Đây là một hệ thống mới nhất hiện nay và có thể được sử dụng rộng rãi trong tương lai

- Hệ thống khóa cửa bằng điều khiển từ xa sử dụng bộ điều khiển từ xa

Hình 1.4 Hệ thống khóa cửa bằng điều khiển từ xa

Hệ thống khóa cửa bằng điều khiển từ xa được cho là vượt trội hơn so với hệ thống khóa cửa thông thường vì độ an toàn và chống trộm cao hơn Nó lần đầu tiên được phát triển bởi Siemens vào 1995 và được giới thiệu bởi Mercedes-Benz dưới tên “Key-less Go” vào 1997 trên chiếc sedan hạng sang S-Class

Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa là một hệ thống mà khi hoạt động sẽ gửi các tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa được gắn cùng chìa khóa để khóa/mở khóa các cửa xe ngay cả khi đứng cách xa xe Khi bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa nhận được tín hiệu phát ra từ bộ điều khiển từ xa, nó sẽ gửi tín hiệu điều khiển tới bộ điều khiển Bộ điều khiển điều khiển các chuột cửa dựa trên tín hiệu nhận được

- Ưu điểm:

+ Độ an toàn và chống trộm cao;

+ Là một hệ thống hiện đại, tiện nghi và sử dụng rộng rãi trên ô tô

- Nhược điểm: bộ điều khiển từ xa (remote) có thể sẽ không hoạt động tốt khi bị che khuất bởi vật bằng kim loại, xe đậu gần tháp truyền hình, trạm radio, nguồn phát điện hoặc các thiết bị phát sóng điện từ mạnh khác

1.1.2 Chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa

Các chức năng của hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa khác nhau tùy theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường Gồm những chức năng sau:

- Khóa/mở khóa tất cả các cửa: ấn vào công tắc LOCK hoặc UNLOCK của bộ điều khiển từ xa sẽ khóa hoặc mở khóa tất cả các cửa xe;

- Mở khóa hai bước: ấn vào công tắc UNLOCK hai lần trong thời gian 3 giây sẽ mở tất

cả các cửa xe sau khi cửa người lái được mở khóa;

- Phản hồi hoặc báo lại: đèn cảnh báo nguy hiểm sẽ nhấp nháy một lần khi khóa và hai lần khi mở khóa để báo rằng thao tác khóa/mở khóa cửa đã hoàn thành;

- Kiểm tra hoạt động của bộ điều khiển từ xa: khi ấn lên công tắc của bộ điều khiển từ

xa để khóa/mở khóa cửa xe hoặc cửa khoang hành lý, thì đèn chỉ báo hoạt động của bộ điều khiển từ xa bật sáng để thông báo rằng hệ thống này đang hoạt động Tuy nhiên, nếu pin hết điện thì đèn này sẽ không sáng;

- Mở cửa khoang hành lý: để mở cửa khoang hành lý phải ấn và giữ công tắc mở cửa khoang hành lý của bộ điều khiển từ xa trong thời gian khoảng một giây;

- Đóng/mở cửa sổ điện: nếu ấn vào công tắc khóa/mở khóa cửa xe khoảng 2,5 giây hoặc lâu hơn mà không có chìa khóa trong ổ khóa điện thì tất cả kính cửa sổ của xe có thể được đóng hoặc mở Quá trình mở/đóng cửa sổ điện sẽ tiếp tục khi nào còn giữ công tắc

và dừng lại khi thả ra (một số xe không có chức năng này);

- Báo động: nếu giữ công tắc khóa cửa xe của bộ điều khiển từ xa lâu hơn khoảng từ hai đến ba giây thì sẽ làm kích hoạt hệ thống chống trộm (còi sẽ kêu cũng như đèn pha, đèn hậu và đèn cảnh báo nguy hiểm sẽ nháy);

- Bật đèn trong xe: các đèn trong xe sẽ bật sáng khoảng 15 giây cùng thời điểm với khi các cửa được mở khóa bằng công tắc của bộ điều khiển từ xa;

- Khóa tự động: nếu không có cửa nào được mở ra trong khoảng thời gian 30 giây sau khi chúng được mở khóa bằng công tắc bộ điều khiển từ xa thì tất cả các cửa xe đều được khóa lại;

- Lặp lại: nếu một cửa không được khóa theo sự điều khiển của bộ điều khiển từ xa thì

bộ điều khiển sẽ phát ra tín hiệu khóa sau 1 giây;

- Cảnh báo cửa xe bị hé mở: nếu bất kì một cửa nào của xe bị mở hoặc hé mở thì việc bấm vào công tắc khóa cửa của bộ điều khiển từ xa sẽ làm cho còi báo khóa cửa kêu khoảng 10 giây

1.1.3 Phân loại

- Hệ thống khóa cửa sử dụng motor lắp chung với bộ chấp hành: đây là nguyên bản của

hệ thống và được sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô đời mới hiện nay Motor điều khiển trực tiếp và được tích hợp sẵn trong bộ chấp hành

+ Ưu điểm:

 Cơ cấu hiện đại, nhỏ gọn, không chiếm nhiều diện tích;

 Làm việc tin cậy;

 Tuổi thọ cao

+ Nhược điểm:

 Chi phí cao;

 Cơ cấu chấp hành phức tạp;

 Khó bảo dưỡng, sửa chữa;

 Yêu cầu kỹ thuật viên phải có tay nghề cao trong vấn đề bảo dưỡng và sửa chữa

- Hệ thống khóa cửa sử dụng chuột cửa: được sử dụng trên các loại ô tô đời cũ chưa có

hệ thống điều khiển từ xa Khóa/mở khóa được điều khiển thông qua chuột cửa tác động gián tiếp tới cơ cấu chấp hành

+ Ưu điểm:

 Chi phí thấp;

 Cơ cấu chấp hành đơn giản;

 Dễ bảo dưỡng và sửa chữa

+ Nhược điểm:

 Chiếm nhiều diện tích vì lắp đặt thêm chuột cửa;

 Tính thẩm mỹ không cao

1.2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

1.2.1 Hệ thống khóa cửa sử dụng motor lắp chung với bộ chấp hành

1.2.1.1 Cấu tạo

Hình 1.5 Cấu tạo hệ thống khóa cửa sử dụng motor lắp chung với bộ chấp hành

- Bộ điều khiển từ xa: bộ điều khiển từ xa hoạt động nhờ pin lithium Khi ấn vào công tắc của bộ điều khiển từ xa, tín hiệu được truyền bởi sóng radio tới bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe;

- Bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe: nhận tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa và truyền tín hiệu điều khiển này tới rơ le tổ hợp;

- Rơ le tổ hợp: xác định trạng thái điều khiển bằng cách tuân theo tín hiệu đầu vào từ mỗi công tắc và phát ra tín hiệu khóa/mở khóa tới cụm khóa cửa bằng cách tuân theo tín hiệu từ bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe;

- Công tắc cảnh báo mở khóa bằng chìa: xác định xem chìa khóa có được tra vào ổ khóa điện hay không;

- Khóa điện;

- Công tắc cửa;

- Cụm khóa cửa: motor điều khiển khóa cửa được bố trí ở đây

1.2.1.2 Nguyên lý hoạt động

* Thao tác khóa/mở khóa tất cả các cửa

- Khi ấn vào công tắc khóa/mở khóa của bộ điều khiển từ xa mà không có chìa khóa trong ổ khóa điện và tất cả các cửa đã đóng thì mã nhận biết cửa xe và mã chức năng được truyền đi Khi bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe nhận được các mã này, CPU

trong bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe bắt đầu kiểm tra và đánh giá Nếu bộ nhận tín hiệu điều khiển cửa xe nhận thấy rằng mã nhận biết của chính xe đó, nó sẽ phát ra tín hiệu khóa/mở khóa cửa xe tới rơ le tổ hợp

- Hoạt động của rơ le tổ hợp: khi rơ le tổ hợp nhận tín hiệu khóa/mở khóa cửa xe, nó sẽ bật transistor Tr1/Tr2 và làm cho rơ le khóa/mở khóa được bật lên Kết quả là các motor điều khiển khóa cửa được bật về vị trí khóa/mở khóa

+ Hoạt động khóa: transistor Tr1 bật, dòng điện đi từ ắc quy  cuộn dây của rơ le khóa

 Tr1  mass Tiếp điểm rơ le khóa bật xuống, dòng điện từ ắc quy  tiếp điểm của

rơ le khóa  motor điều khiển cửa  rơ le mở khóa  mass (vì không có dòng điện qua cuộn dây của rơ le mở khóa nên tiếp điểm rơ le mở khóa bật lên)

Hình 1.6 Nguyên lý hoạt động khóa

+ Hoạt động mở khóa: transistor Tr2 bật, dòng điện đi từ ắc quy  cuộn dây của rơ le

mở khóa  Tr2  mass Tiếp điểm rơ le mở khóa bật xuống, dòng điện từ ắc quy  tiếp điểm của rơ le mở khóa  motor điều khiển cửa  tiếp điểm của rơ le khóa  mass (vì không có dòng điện qua cuộn dây của rơ le khóa nên tiếp điểm rơ le khóa bật lên)

Hình 1.7 Nguyên lý hoạt động mở khóa

* Hoạt động mở khóa hai bước

Để thực hiện thao tác mở khóa hai bước, một rơ le mở khóa (D - phía người lái) được thiết kế chuyên dụng cho cửa người lái và transistor Tr3 điều khiển rơ le mở khóa (D) được bố trí trong rơ le tổ hợp

- Khi ấn vào công tắc mở khóa của bộ điều khiển từ xa chỉ một lần thì rơ le tổ hợp sẽ bật transistor Tr3 và rơ le mở khóa cửa xe của người lái, chỉ quay motor điều khiển mở khóa cửa của cửa xe phía người lái

Hình 1.8 Nguyên lý hoạt động mở khóa cửa người lái

Nguyên lý hoạt động: transistor Tr3 bật, dòng điện đi từ ắc quy  cuộn dây của rơ

le mở khóa (D)  Tr3  mass Tiếp điểm rơ le mở khóa (D) bật xuống, dòng điện từ

ắc quy  tiếp điểm của rơ le mở khóa (D)  motor của cửa người lái (D)  tiếp điểm của rơ le khóa  mass (vì không có dòng điện qua cuộn dây của rơ le khóa nên tiếp điểm rơ le khóa bật lên)

- Khi ấn lên công tắc mở khóa của bộ điều khiển từ xa hai lần liên tiếp trong thời gian 3 giây thì rơ le tổ hợp sẽ bật cả hai transistor Tr3 và Tr2, đồng thời bật các rơ le mở khóa (D) và (P) của các cửa phía người lái và hành khách

Hình 1.9 Nguyên lý hoạt động mở khóa cửa người lái và hành khách

Nguyên lý hoạt động: transistor Tr2 và Tr3 bật, dòng điện đi từ ắc quy  cuộn dây của rơ le mở khóa (P)  Tr2  mass Cùng lúc đó, dòng điện cũng từ ắc quy  cuộn dây của rơ le mở khóa (D)  Tr3  mass Tiếp điểm rơ le mở khóa (P) và tiếp điểm rơ

le mở khóa (D) đều bật xuống, dòng điện từ ắc quy  tiếp điểm của rơ le mở khóa (P)

 motor của các cửa hành khách (P)  tiếp điểm của rơ le khóa  mass Đồng thời, dòng điện cũng đến tiếp điểm của rơ le mở khóa (D)  motor của cửa người lái (D)  tiếp điểm của rơ le khóa  mass (vì không có dòng điện qua cuộn dây của rơ le khóa nên tiếp điểm rơ le khóa bật lên)

1.2.2 Hệ thống khóa cửa sử dụng chuột cửa

1.2.2.1 Cấu tạo

Hệ thống điều khiển khóa cửa từ xa gồm có các bộ phận sau:

- Bộ điều khiển từ xa (remote): bộ điều khiển từ xa hoạt động nhờ pin lithium Khi ấn vào công tắc của bộ điều khiển từ xa, tín hiệu được truyền tới ECU 1 Có hai loại điều khiển từ xa: loại gắn ngay vào chìa khóa và loại kèm với chìa khóa;

Hình 1.10 Bộ điều khiển từ xa

- ECU 1: xác định trạng thái điều khiển bằng cách tuân theo tín hiệu từ bộ điều khiển từ

xa (remote) và phát ra tín hiệu khóa/mở khóa tới ECU 2 Hộp điều khiển ECU 1 gồm có

bộ thu sóng, bộ giải mã, vi điều khiển, transistor và các rơ le;

Hình 1.11 Hộp điều khiển ECU 1

- ECU 2: xác định trạng thái điều khiển bằng cách tuân theo tín hiệu từ ECU 1, các công tắc và phát ra tín hiệu khóa/mở khóa tới cơ cấu chấp hành điều khiển chuột cửa Hộp điều khiển ECU 2 gồm có board Arduino Uno và cặp mạch cầu H L298N;

Hình 1.12 Hộp điều khiển ECU 2

- Công tắc chuột cửa: có thể khóa/mở khóa cửa bằng cách ấn công tắc theo từng chế độ hoạt động khóa/mở;

Hình 1.13 Công tắc chuột tổng

Hình 1.16 Mô phỏng cấu tạo bên trong của chuột cửa

Móc đẩy chuyển động tịnh tiến tác động gián tiếp đến công tắc LOCK/UNLOCK trong xe nhờ thanh đẩy và như thế công tắc sẽ tác động gián tiếp đến ổ khóa ngậm thông qua dây LOCK/UNLOCK thực hiện khóa/mở khóa cửa

Hình 1.17 Nguyên lý chuột cửa tác động đến công tắc LOCK/UNLOCK

- Tay cầm mở cửa: dùng để mở cửa xe, nó tác động gián tiếp vào ổ khóa ngậm cửa thông qua dây mở cửa xe để mở cửa xe;

Hình 1.18 Tay cầm mở cửa

- Ổ khóa ngậm cửa: là một trong những cơ cấu an toàn trên xe, nó được trang bị cho tất

cả các cửa giúp giữ chặt cửa xe khi đóng cửa lại và không thể tự bung ra khi xe di chuyển nhằm đảm bảo an toàn cho người lái và hành khách

Hình 1.19 Ổ khóa ngậm cửa

Hình 1.20 Cấu tạo khóa ngậm cửa

1.2.2.2 Nguyên lý hoạt động

* Hộp điều khiển ECU 1

Hộp điều khiển ECU 1 gồm có 5 bộ phận chính: bộ thu sóng, bộ giải mã, vi điều khiển, transistor và các rơ le

Hình 1.21 Cấu tạo hộp điều khiển ECU 1

- Bộ thu sóng: nhận tín hiệu từ bộ điều khiển từ xa và truyền tín hiệu đó đến bộ giải mã

- Bộ giải mã: giải mã các dữ liệu từ bộ thu sóng đưa tới để vi điều khiển có thể hiểu được lệnh từ bộ điều khiển từ xa

- Vi điều khiển: xử lý các tín hiệu nhận được từ bộ giải mã, sau đó đưa tín hiệu điều khiển đến cơ cấu chấp hành

Hình 1.22 Hình ảnh thực tế hộp điều khiển ECU 1

5 – Rơ le

- Transistor: điều khiển dòng điện được gửi tới từ vi điều khiển và điều khiển tín hiệu

rơ le

Hình 1.23 Transistor điều khiển dòng

Hình 1.24 Transistor điều khiển rơ le

- Rơ le: bộ điều khiển sử dụng rơ le 5 chân và được sử dụng 2 rơ le để điều khiển tín hiệu chuột cửa, 1 rơ le để điều khiển đèn báo

+ Rơ le chuột cửa: cặp chân B-C và cặp chân b-c là hai đầu của cuộn dây, được kích nhờ transistor được điều khiển từ vi điều khiển Cặp chân A-a là hai đầu dây tín hiệu của chuột cửa Các cặp chân E-D và cặp chân e-d là dây tín hiệu chờ

 Khi chưa ấn công tắc bộ điều khiển từ xa: hai đầu dây tín hiệu của chuột cửa đều là nguồn âm, không có tín hiệu của chuột cửa đến ECU 2

Hình 1.25 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi chưa ấn công tắc

 Khi ấn UNLOCK của bộ điều khiển từ xa: có dòng điện đi qua cặp chân B-C của cuộn dây làm tiếp điểm đóng sang chân D Lúc này, có tín hiệu mở khóa được gửi đến ECU

2

Hình 1.26 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi ấn công tắc UNLOCK

 Khi ấn LOCK của bộ điều khiển từ xa: không còn dòng điện đi qua cặp chân B-C làm tiếp điểm đóng sang chân E Dòng điện đi qua cặp chân b-c làm tiếp điểm đóng sang chân d Lúc này, có tín hiệu khóa được gửi đến ECU 2

Hình 1.27 Cặp rơ le điều khiển tín hiệu chuột cửa khi ấn công tắc LOCK

+ Rơ le đèn: cặp chân B-C là hai đầu của cuộn dây, được kích từ vi điều khiển Các chân

D và E là các vị trí của công tắc

 Khi chưa ấn công tắc bộ điều khiển từ xa: luôn có dòng điện đi qua B-C của cuộn dây làm tiếp điểm đóng sang chân D, đèn không sáng

Hình 1.28 Rơ le điều khiển đèn khi chưa hoạt động

 Khi ấn công tắc bộ điều khiển từ xa: không còn dòng điện đi qua B-C của cuộn dây làm tiếp điểm đóng sang chân E, đèn sáng

Hình 1.29 Rơ le điều khiển đèn khi hoạt động

Mạch nguồn ổn áp sử dụng diode zener

- Bộ thu sóng, bộ giải mã và vi điều khiển sử dụng điện áp 5V Vì vậy, trong mạch sử dụng mạch nguồn ổn áp, cụ thể sử dụng diode zener trong việc cung cấp điện áp hoạt động cho bộ thu sóng, bộ giải mã và vi điều khiển

- Nguyên lý chung: một điện trở hạn dòng mắc nối tiếp với một diode zener

 Điện trở hạn dòng dùng để tránh bị quá công suất

 Diode zener dùng để ổn áp khi có một dòng điện đi qua

Hình 1.30 Mạch nguồn ổn áp sử dụng diode zener

- Điện áp đầu vào là Vin, điện áp đầu ra là Vout Điện áp cung cấp cho bộ thu sóng, bộ giải mã và vi điều khiển chính là Vout bằng với điện áp ổn áp của diode zener Vì thế, mạch sử dụng diode zener có mã 1N4733A ứng với điện áp ổn áp là 5,1V Trong mạch, diode zener luôn ở trạng thái phân cực ngược và làm việc ở trạng thái bị đánh thủng nó

sẽ ghim một mức điện áp gần cố định bằng giá trị điện áp của diode

* Hộp điều khiển ECU 2

Hộp điều khiển ECU 2 gồm có 2 bộ phận chính: board Arduino và mạch cầu H L298N

Hình 1.31 Cấu tạo hộp điều khiển ECU 2

- Board Arduino Uno: nhận tín hiệu điều khiển từ ECU 1, xử lý và gửi tín hiệu điều

khiển đến cơ cấu chấp hành

Hình 1.32 Hình ảnh board Arduino uno thực tế

1 – Các chân tín hiệu digital;

2 – Cổng USB;

3 – IC atmega 328;

4 – Chân cấp nguồn cho cảm biến;

5 – Các chân tín hiệu analog

- Mạch cầu H L298N: nhận tín hiệu từ board Arduino để tiến hành điều khiển chuột cửa

Hình 1.33 Hình ảnh mạch cầu H L298N thực tế

1 – Chân điều khiển chuột cửa thứ nhất;

2 – Các chân cấp nguồn;

3 – Các chân kết nối với board Arduino;

4 – Chân điều khiển chuột cửa thứ hai

* Nguyên lý hoạt động của khóa ngậm cửa

- Trạng thái mở: motor quay theo chiều nghịch làm bánh vít quay theo chiều kim đồng

hồ khiến cơ cấu khớp quay bị xoay một góc ngược chiều kim đồng hồ Đòn quay 1 bị xoay một góc ngược chiều kim đồng hồ khiến đòn quay 2 cũng bị xoay một góc ngược chiều kim đồng hồ nhờ chốt giữ đòn quay 1 Kết quả, chốt đẩy đòn quay 2 không bị xoay so với chốt mở khóa ngậm Do đó, khi kéo đòn mở, chốt đẩy đòn quay 2 tác động trực tiếp vào chốt mở khóa ngậm làm khóa ngậm mở  cửa xe được mở ra

Hình 1.34 Trạng thái mở

- Trạng thái khóa: motor quay theo chiều thuận làm bánh vít quay ngược chiều kim đồng

hồ khiến cơ cấu khớp quay bị xoay một góc cùng chiều kim đồng hồ Đòn quay 1 bị xoay một góc cùng chiều kim đồng hồ khiến đòn quay 2 cũng bị xoay một góc cùng chiều kim đồng hồ nhờ chốt giữ đòn quay 1 Kết quả, chốt đẩy đòn quay 2 bị xoay một góc so với chốt mở khóa ngậm Do đó, khi kéo đòn mở, chốt đẩy đòn quay 2 không thể