Thuyết minh đồ án hệ thống gạt mưa tự động

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, Ngày Tháng Năm 2020 Giáo Viên Hướng Dẫn MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH 1.1 Tổng quan hệ thống gạt nước ô tô .7 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 1.1.4 Nguyên lý hoạt động 14 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHO MƠ HÌNH HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH 15 2.1 Ý tưởng thiết kế .15 2.2 Yêu cầu thiết kế 15 2.3 Giải pháp thiết kế 16 2.3.1 Mục tiêu 16 2.3.2 Giải pháp nghiên cứu, thiết kế 16 2.4 Phân tích lựa chọn linh kiện sử dụng 16 2.4.1 Lựa chọn linh kiện 16 2.4.2 Các linh kiện sử dụng mạch 20 CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG 28 3.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống gạt nước mưa tự động 28 3.2 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống gạt nước mưa tự động 29 3.3 Kết nối khối chức hệ thống 29 3.3.1 Kết nối động Servo với Arduino 29 3.3.2 Kết nối cảm biến mưa với Arduino 30 3.4 Xây dựng lưu đồ thuật toán cho hệ thống gạt nước mưa tự động .32 CHƯƠNG ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PROTEUS, ARDUINO IDE MÔ PHỎNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG 33 4.1 Giới thiệu chung phần mềm Proteus 8.0 33 4.1.1 Giao diện chương trình .33 4.1.2 Các thao tác 35 4.2 Giới thiệu chung phần mềm Arduino IDE 35 4.2.1 Giao diện Arduino IDE 35 4.3 Sử dụng phần mềm Proteus Arduino IDE mô điều khiển hệ thống gạt mưa tự động 40 4.3.1 Xây dựng mạch phần mềm Proteus 8.0 40 4.3.2 Chương trình điều khiển 43 4.4 Sản phẩm 45 4.4.1 Mạch in 46 4.4.2 Sản phẩm hoàn thiện 46 KẾT LUẬN 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1 Bà Mary Anderson (1866-1953) Người phát minh gạt nước Hình 1.2 Mơ hình tổng thể hệ thống gạt nước ô tô Hình 1.3 Các phận cách bố trí hệ thống gạt nước ô tô Hình 1.4 Hình ảnh cần gạt nước tơ 10 Hình 1.5 Cấu tạo cần gạt nước .10 Hình 1.6 Gạt nước che nửa che hoàn toàn 11 Hình 1.7 Một số cách bố trí lưỡi gạt 11 Hình 1.8 Cơng tắc gạt nước 12 Hình 1.9 Cấu tạo motor gạt nước cấu tạo cuộn dây motor 13 Hình 1.10 Hoạt động công tắc dạng cam 14 Hình 2.1 Động chiều DC 18 Hình 2.2 Hình ảnh động Servo 19 Bảng 2.1 Thông số Arduino uno R3 20 Hình 2.3 Arduino Uno 20 Hình 2.4 Vi điều khiển Arduino 22 Hình 2.5 Hình ảnh cảm biến mưa .23 Hình 2.6 Các phận cảm biến mưa 24 Hình 2.7 Hình ảnh động Servo 24 Hình 2.9 Điều khiển vị trí trục động cách điều chế độ rộng xung.27 Hình 3.1 Sơ đồ khối hệ thống gạt nước mưa tự động 28 Hình 3.2 Sơ đồ kết nối động Arduino 30 Hình 3.3 Mơ hình thực tế sau kết nối động Arduino 30 Hình 3.4 Kết nối khối cảm biến khối so sánh cảm biến mưa 31 Hình 3.5 Mơ hình thực tế sau kết nối cảm biến mưa Arduino .31 Hình 3.6 Lưu đồ thuật toán hệ thống gạt nước tự động 32 Hình 4.1 Giao diện chương trình 33 Hình 4.2 : Menu phần mềm 33 Hình 4.3 Hình ảnh giao diện phần mềm Arduino 36 Hình 4.4 Hình ảnh nút lệnh thường dùng IDE 36 Hình 4.5 Hình ảnh vùng thơng báo phần mềm arduino IDE 37 Hình 4.6 IDE Menu .37 Hình 4.7 File menu 37 Hình 4.8 Click Examples .38 Hình 4.9 Edit menu 38 Hình 4.10 Sketch menu 38 Hình 4.11 Tool menu .39 Hình 4.12 Chọn Board 39 Hình 4.13 Sơ đồ mạch điều khiển 40 Hình 4.14 Công tắc mô proteus 40 Hình 4.15 Arduino Uno R3 mô proteus .41 Hình 4.16 Cảm biến mưa mơ proteus 41 Hình 4.17 Động servo mô proteus 41 Hình 4.18 Động DC mơ proteus 42 Hình 4.19 Biến trở mô proteus 42 Hình 4.20 Điện trở mơ proteus 42 Hình 4.21 Nguồn +5V DC mơ proteus 42 Hình 4.22 Chân mát mơ proteus 42 Hình 4.23 Sơ đồ mạch in .46 Hình 4.24 Sản phẩm hoàn thiện .46 LỜI NÓI ĐẦU Lý chọn đề tài Ngành tơ 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 tơ Hiện vấn đề trang bị tơ tiêu chí để đánh giá xe cao cấp Hệ thống gạt mưa – rửa kính tơ phận thiếu xe vận hành đường, nhằm đảm bảo tính an tồn cho người phương tiện tham gia giao thông Xuất phát từ tình hình thực tế giới, điều khiển gạt nước tự động nghiên cứu phát triển thành cơng nước ngồi, 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 cơng 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 chuyên 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 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH 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 tô 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 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 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 Figure 1ttrurtu Hình 1.2 Mơ hình tổng thể hệ thống gạt nước tơ Hình 1.3 Các phận cách bố trí hệ thống gạt nước ô tô 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 Vịi 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 Relay điều khiển gạt nước phía sau Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách) 10 Cảm biến nước mưa 1.1.3.2 Cần gạt nước/thanh gạt nước Hình 1.4 Hình ảnh cần gạt nước ô tô Cấu trúc cần gạt nước lưỡi cao su lắp vào kim loại gọi gạt nước Gạt nước dịch chuyển tuần hồn nhờ cần gạt Hình 1.5 Cấu tạo cần gạt nước Ta hình dung lưỡi gạt tương tự chổi cao su dài Bề mặt tiếp xúc lưỡi gạt mặt kính chắn gió phủ lên lớp cao su mỏng Vì lưỡi gạt nước ép vào kính trước lị xo nên gạt nước gạt nước mưa nhờ dịch chuyển gạt nước Chuyển động tuần hoàn gạt nước tạo motor cấu dẫn động Vì lưỡi cao su lắp vào gạt nước bị mòn sử dụng ánh sáng mặt trời nhiệt độ môi trường v.v… nên phải thay phần lưỡi cao su cách định kỳ Gạt nước che nửa gạt nước che hồn tồn: Gạt nước thơng thường nhìn thấy từ phía trước xe Tuy nhiên để đảm bảo tính khí động học, bề mặt lắp ghép phẳng tầm nhìn rộng nên gạt nước gần che nắp ca pô Gạt nước nhìn thấy phần gọi gạt nước che nửa, gạt nước khơng nhìn thấy gọi gạt nước che hoàn toàn 10 ... KHIỂN HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG 28 3.1 Xây dựng sơ đồ khối hệ thống gạt nước mưa tự động 28 3.2 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống gạt nước mưa tự động 29 3.3 Kết nối khối chức hệ. .. động điều khiển động gạt nước Hệ thống gọi hệ thống gạt nước mưa tự động 2.2 Yêu cầu thiết kế Hệ thống sau xây dựng xong phải đảm bảo yêu cầu thiết kế sau: + Hệ thống tự động ON có mưa + Tự động. .. bị hệ thống gạt nước tự động trang bị xe hệ thống gạt nước rửa kính tự động với chi phí phù hợp Đề tài em đưa kết hợp hệ thống gạt nước mưa bổ sung thêm chức tự động ON có mưa, tốc độ gạt mưa