Đang tải... (xem toàn văn)
đồ án bao gồm bản thuyết minh, sline trình chiếu, bản vẽ cad 2d. và mô hình gạt mưa tự dộng thật trên ô tô. b nào có nhu cầu thì có thể liên hệ qua tin nhắn
MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯA- RỬA KÍNH TRÊN Ơ TÔ 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống gạt mưa – rửa kính tô .4 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe 1.2 Vai trò nhiệm vụ hệ thống gạt mưa – rửa kính .6 1.3 Phân loại hệ thống gạt mưa – rửa kính 1.4 Yêu cầu hệ thống gạt nước 1.5 Sơ đồ bố trí gạt nước rửa kính .7 1.6 Cấu tạo hoạt động hệ thống gạt mưa - rửa kính 1.6.1 Cấu tạo chung hệ thống 1.6.2 Cần gạt nước/thanh gạt nước 1.6.3 Gạt nước che nửa gạt nước che hoàn toàn: .10 1.6.4 Một số cách bố trí lưỡi gạt nước thường gặp: 11 1.6.5 Công tắc gạt nước Relay điều khiển gạt nước gián đoạn 12 1.6.6 Motor rửa kính 15 1.6.7 Motor gạt nước .16 1.7 Nguyên lý hoạt động 18 1.8.Hệ thống gạt nước dải rộng 19 1.8.1 Khái quát 19 1.8.2 Cấu tạo gạt nước 20 1.9 Gạt nước tự động trời mưa 24 1.9.1 Cảm biến nước mưa 24 1.9.2 Chức an tồn có cố .25 1.10 Một số mạch gạt mưa – rửa kính xe ô tô 25 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GẠT MƯA RỬA KÍNH TRÊN Ơ TƠ 27 2.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển gạt mưa rửa kính tự động .27 2.2 Nguyên lý hoạt động chung hệ thống gạt nước tự động .28 2.3 Ứng dụng phần mềm Proteus thiết kế mạch điều khiển gạt mưa rửa kính tự dộng 29 2.3.1 Giới thiệu chung phần mềm Proteus 29 2.3.2 Phạm vi ứng dụng 30 2.3.3 Khả phân tích 30 2.3.4 Phương pháp sử dụng .31 2.4 Khối cấp nguồn 31 2.4.1 Nguồn chuyển đổi DC 12V 32 2.5 Khối tín hiệu đầu vào hệ thống điều khiển gạt mưa tự động .33 2.5.1 Module cảm biến mưa 33 2.6 Bộ điều khiển điện tử 35 2.7 Khối cấu chấp hành hệ thống điều khiển gạt mưa tự động 37 2.7.1 Module relay với opto cách ly kích H/L 37 2.7.2 Màn hình LCD thể trạng thái 38 2.8 Tính tốn số thơng số 39 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH MƠ PHỎNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GẠT MƯA RỬA KÍNH 44 3.1 Ý tưởng thiết kế 44 3.2 Xây dựng thuật toán hệ thống điều khiển gạt mưa rửa kính tự động 44 3.3 Mô phỏng mạch phầm mềm Proteus 46 3.3.1 Vẽ mạch mô phỏng phần mềm proteus 46 3.3.2 Tiến hành lập trình cho mơ hình 46 3.4 Tiến hành nạp code vào Arduino 48 3.5 Sơ đồ kết nối chân linh kiện .53 3.6 Thiết kế chế tạo khung giá cho mơ hình 54 3.7 Chọn công tắc điều khiển mơ hình 54 3.8 Chọn moto gạt mưa mơ hình .55 3.9 Xác định chân công tắc gạt mưa 56 3.10 Xác định chân mô tơ gạt mưa .58 3.11 Tiến hành lắp mạch đấu dây 59 3.12 Mạch sau hoàn thành 60 3.13 Hướng dẫn sử dụng mơ hình 61 3.13.1 Khởi động .61 KẾT LUẬN 63 TÀI LIỆU THAM KHẢO 64 LỜI NĨI ĐẦU 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 đơi lúc gây bất lợi cho người lái xe, 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 Xuất phát từ lý em lựa chọn đề tài: “Thiết kế hệ thống điều khiển gạt nước mưa rửa kính” để tìm hiểu, nghiên cứu định hướng phát triển ứng dụng tương lai Em xin trân thành cảm ơn thầy hướng dẫn, thầy cô khoa bạn sinh viên khóa giúp tơi hồn thành tốt đề tài theo u cầu thời hạn giao Do thời gian nghiên cứu có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót, em mong nhận góp ý, dẫn thêm thầy ý kiến đóng góp bạn sinh viên để đề tài chúng em hoàn thiện hơn, đáp ứng đầy đủ mục tiêu đặt Em xin chân thành cảm ơn! Sinh viên thực Huỳnh Trần Xuân Huỳnh CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯARỬA KÍNH TRÊN Ơ TƠ 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống gạt mưa – rửa kính tơ 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe Năm 1905, cần gạt nước xe ô tô giới phát minh người phụ nữ 39 tuổi có tên Mary Anderson Mọi chuyện bắt đầu năm 1903, thành phố New York, Mary Anderson nhận thỉnh thoảng, tài xế lại phải dừng xe, cầm khăn để lau nước tuyết phủ mặt kính Thậm chí, có người chẳng buồn gạt tuyết dày mà ló đầu cửa sổ đế lái Dưới mắt phụ nữ, bà thấy cần phải tạo để giúp họ khơng cần dừng xe mà gạt tuyết giữ tầm nhìn Về nhà, Anderson thiết kế hệ thống cần gạt nước Nhưng đưa ý tưởng đó, bà trở thành trị cười người xung quanh theo họ, việc đàn ông chẳng có quan tâm tới “sự điên rồ” Tuy nhiên, dè bỉu chấm dứt năm 1905 tình đảo ngược Anderson nhận sáng chế Mỹ Đó minh chứng cho sức mạnh trí tuệ phái nữ Vào thời điểm nhận phát minh, Anderson tròn 39 tuổi Cơ cấu hoạt động thiết bị đơn giản Anderson dùng hai cần gắn vào thân xe tiếp xúc với mặt kính “lưỡi” cao su Khi cần, người lái xe quay tay nắm đặt ca-bin Qua cấu truyền động, hai cần gạt nước chuyển động lên xuống để gạt tuyết nước, tạo tầm nhìn cho người lái Thế nhưng, dù cần gạt nước thức đời, nhà sản xuất xe không áp dụng thiết bị vào xe họ Khi giới thiệu thiết bị cho hãng Canada, Anderson nhận câu trả lời: "Chúng không nhận thấy lợi ích từ sản phẩm Vì vậy, tốt bà mang nhà" Phải tới 1916, tức 11 năm sau, cần gạt nước trở thành thiết bị tiêu chuẩn tất xe Mỹ Anderson phải cảm ơn Henry Ford nhờ công nghệ sản xuất hàng loạt Model T, ôtô trở nên "bình dân" cho người tiêu dùng phát minh bà biết đến Tại thời điểm ấy, xe chạy động nước nên hầu hết thiết bị hoạt động thủ công cần gạt nước không ngoại lệ Thật khó khăn bất tiện lái xe phải dùng tay quay thiết bị điều khiển cần gạt nước liên tục, tay lại để lái vô lăng, điều khiển hộp số, điều khiển phanh tay Hình 1.1: Cơ cấu hoạt động cần gạt nước bà Anderson nghĩ Năm 1917, nha sĩ người Hawaii Dr Ormand Wall phát minh động điện điều khiển cần gạt nước tự động Cần gạt nước khơng cịn gắn thân xe gắn kính trước xe Bộ phận rửa kính trang bị thêm vịi nước nhỏ có tác dụng phun nước rửa kính lên kính lái thơng qua lỗ nhỏ nằm nắm capo Tuy nhiên, nước bơm liên tục cần gạt hoạt động liên tục khơng ngơi nghỉ khiến hao phí phần điện Khơng dừng đó, năm 1962 Bo Kearns sáng chế gạt nước không liên tục cho phép tài xế thay đổi tốc độ quét thời gian nghỉ lần quét Còn đến năm 1980, người ta làm gạt nước cho đèn pha kết hợp hệ thống chiếu sáng, hệ thống phun rửa gạt nước Từ thời điểm 1990 đến nay, cần gạt nước phát triển hoàn thiện theo mẫu thiết kế xe hơi, chúng gắn kính lái, có điều khiển cảm ứng vi mạch giúp nhận biết trời mưa, tần suất mưa, từ tự động gạt nước phù hợp Có thể thấy cần gạt nước gần 80 năm để hồn thiện hữu dụng ngày hơm Điều thể phát minh người ln cải tiến, tiện dụng Hình 1.2: Mơtơ điện đặt phía nằm kính lái 1.2 Vai trị nhiệm vụ hệ thống gạt mưa – rửa kính Gạt nước tơ hay cịn gọi gạt mưa tơ phận nhỏ lại quan trọng xe Nó đảm bảo cho người lái nhìn rõ rang cách gạt nước mưa kính trước kính sau trời mưa Hệ thống làm bụi bẩn kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rủa kính.Vì thiết bị cần thiết cho an toàn xe tham gia giao thông 1.3 Phân loại hệ thống gạt mưa – rửa kính Có loại mơ tơ gạt nước chủ yếu: - mô tơ gạt nước truyền động từ động ô tô - mô tơ gạt nước chạy khí nén -mơ tơ gạt nước truyền động từ động điện ( tất xe ô tô dung loại này) 1.4 Yêu cầu hệ thống gạt nước Hệ thống gạt nước rửa kính hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn rõ rang 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 thiết bị cần thiết cho an toàn xe di chuyển Gần số kiểu xe thay đổi tốc độ gạt nước theo tốc độ xe tự động gạt nước trời mưa Hệ thống gạt nước ô tô phải hoạt động nhẹ nhàng, linh hoạt ổn định với trường hợp ổn định với điều kiện trời mưa, ngồi cịn phải đảm bảo việc sửa chữa dễ dàng 1.5 Sơ đồ bố trí gạt nước rửa kính Hình 1.3: Sơ đồ bố trí tỏng quan 1.6 Cấu tạo hoạt động hệ thống gạt mưa - rửa kính 1.6.1 Cấu tạo chung hệ thống Hệ thống gạt nước – rửa kính 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 Hình 1.4: cấu tạo chung hệ thống gạt nước mưa Hình 1.5: Mơ hình tổng thể hệ thống gạt nước ô tô 1.6.2 Cần gạt nước/thanh gạt nước Hình 1.6: Hình ảnh cần gạt nước tơ Cấu trúc cần gạt nước lưỡi cao su lắp vào kim loại gọi gạt nước Gạt nước dịch chuyển tuần hoàn nhờ cần gạt 10 Để tìm cổng COM sử dụng để máy tính mạch Arduino UNO R3 giao tiếp với nhau, bạn phải mở chức Device Manager Windows -Mở cửa sổ Run gõ lệnh: mmc devmgmt.msc Hình 3.5 Mở cửa sổ Run -Sau bấm Enter, cửa sổ Device Manager lên Hình 3.6 Cửa sổ Device Manager -Mở mục Ports (COM & LPT), bạn thấy cổng COM Arduino Uno R3 kết nối 53 Hình 3.7 Mở mục Ports -Cổng kết nối COM3 -Thông thường, lần kết nối tiếp theo, Windows sử dụng lại cổng COM3 để kết nối nên bạn không cần thực thêm thao tác tìm cổng COM Bước 3: Khởi động Arduino IDE Hình 3.8 Khởi động Arduino IDE Bước 4: Cấu hình phiên làm việc cho Arduino IDE -Vào menu Tools Board chọn Arduino Uno 54 Hình 3.9 Vào menu Tools -Vào menu Tools Serial Port chọn cổng Arduino kết nối với máy tính Ở máy COM3 55 Hình 3.10 Chọn cổng Arduino kết nối với máy tính -Vào menu Tools Programmer chọn AVR ISP Hình 3.11 Chọn AVR ISP Bước 5: Mở nạp mã nguồn chương trình mẫu -Nạp chương trình mẫu cách vào menu File chọn Blink 56 Examples 01.Basics Hình 3.12 Nạp mã nguồn chương trình mẫu 3.5 Sơ đồ kết nối chân linh kiện Hình 3.13: Sơ đồ kết nối chân mạch Khối nguồn : 12VDC cấp cho mô tơ gạt mưa, mô tơ bơm, công tắc gạt mưa arduino 5VDC cấp cho cảm biến relay Khối cảm biến: cảm biến mưa đọc tín hiệu mưa gửi ECU Khối ECU : Arduino Đọc trạng thái từ cảm biến, công tắc gửi tín hiệu đến cấu chấp hành Khối cấu chấp hành : mô tơ bơm mô tơ gạt nước 3.6 Thiết kế chế tạo khung giá cho mơ hình Sử dụng gỗ ép dấy decan để làm khung giá cho mơ hình cần them dụng cụ cần thiết kìm, tua vít… 57 Hình 3.14: thiết kế khung giá cho mơ hình 3.7 Chọn cơng tắc điều khiển mơ hình Trên xe du lịch đa số đấu mạch âm chờ (đấu mát sẵn cho motor gạt mưa), nhiên có xe đấu IC đấu mạch dương chờ Loại âm chờ thường có IC tích hợp sẵn để điều khiển chế độ INT (gạt gián đoạn) Trong loại dương chờ thường loại sử dụng IC nằm để điều khiển chế độ gạt gián đoạn INT Đối với loại bật chế độ INT ta đo chân Đối với mô hình mạch gạt mưa tự động em chọn cơng tắc hoạt động loại âm chờ 58 Hình 3.15: Cơng tắc âm chờ xe huyndai có tich hợp IC 3.8 Chọn moto gạt mưa mơ hình Vì mạch em dùng công tắc loại âm chờ nên moto chọn moto loại âm chờ thơng số 12v có chân Trên xe thường người ta đấu mạch gạt mưa với tải motor, đấu âm sẵn Motor âm chờ có đặc điểm có chân thông với vỏ (E,+1, +2), lúc chân S nối với B, trường hợp lại nhiều chân thông với vỏ (E, +1, +2, S), lúc chân S nối với E Hình 3.16: Mạch cơng tắc gạt mưa moto loại âm chờ 59 Hình 3.17: Moto âm chờ toyota 3.9 Xác định chân công tắc gạt mưa Ta dung đồng hồ vạn Đầu tiên, bạn cần xoay núm vặn thang đo sang chế độ đo thông mạch, ký hiệu ( ))))) Lưu ý, thang đo thường nằm khu vực thang đo điện trở, ký hiệu (Ω) chung với chức đo đi-ốt Lưu ý, hình đồng hồ vạn lúc hiển thị thông báo (OL) Bạn cắm dây đo màu đen vào giắc COM Sau đó, bạn cắm dây đo màu đỏ vào giắc VΩ Sau ta xác định chân công tắc cách đặt đầu dây đo đồng hồ vào chân công tắc quan sát hình đồng hồ nghe tiếng kêu Các dây thông đồng hồ phát tiếng kêu bíp hình thị kí hiệu Hình 3.18: Đo thơng mạch xác định chân cơng tắc Ta xác định bảng thông mạch sau: 60 Hình 3.19: Bảng thơng mạch lập sau đo 3.10 Xác định chân mô tơ gạt mưa Ta dung đồng hồ vạn đo tương tự cách đo công tắc Để xác định chân +B,E,S,+1,+2 Chú ý moto âm chờ có dây thơng với thơng với vỏ Hình 3.20: Bảng xác định chân moto sau đo 61 3.11 Tiến hành lắp mạch đấu dây Hình 3.21: đấu dây test mạch 3.12 Mạch sau hoàn thành 62 Hình 3.22: Hình ảnh mạch sau hoàn thành Nguyên lý hoạt động mạch : Arduino đóng vai trị điều khiển trung tâm Module cảm biến mưa đc kết nối với arduino để gửi tín hiệu cho arduino để điều khiển cấu chấp hành moto gạt mưa Khi bật công tắc mạch đơn giản mạch điện bình thường, mơ tơ chạy theo chế độ tích hợp sẵn 63 Khi chuyển sang chế độ auto, arduino nhận tín hiệu từ cảm biến mưa Nếu lượng mưa cảm biến với tần số thấp tín hiệu gửi arduino arduino kích relay1 chạy mức low Ngược lại tín hiệu nhận mức cao tần số lớn relay chạy mức Hi mô tơ quay nhanh Mơ hình sử dụng vi điều khiển nên lâu dài tích hợp tính tích cực gạt mưa rửa kính 3.13 Hướng dẫn sử dụng mơ hình 3.13.1 Khởi động Cấp nguồn cho mơ hình 3.13.2 Bật chế độ gạt Thực bật chế độ nấc gạt công tắc từ lên Hình 3.22: Thực chế độ gạt 64 3.13.3 Bật chế độ gạt tự động Cấp nguồn 5v DC cho arduino để chuyển sang auto Cho lưu lượng nước tay sau nhỏ lên bề mặt cảm biến mưa để mô tơ quay Hình 3.23: Thực chế độ gạt tự động 65 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) Ngoài qua đề tài giúp em hiểu rõ cấu tạo hoạt động hệ thống gạt nước ô tô, để từ có hướng phát triển ứng dụng điện tử vào hệ thống gạt nước rửa kính tự động ô tô 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 Nguyễn Văn Nhu, em hoàn thành đề tài thời hạn thiết kế mạch gạt nước tự động có mưa, biết cách ứng dụng tô 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! 66 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu sách PGS TS Đỗ Văn Dũng (2000) Trang bị điện điện tử ôtô đại, Đại học Sư phạm Kỹ thuật, Thành phố Hồ Chí Minh PGS TS Đỗ Văn Dũng- Điện động điều khiển động cơ, Đại học Quốc gia Thành phố Hồ Chí Minh 2013 ĐÀO MẠNH HÙNG- Trang bị điện thiết bị tự động điều khiển ô tô, Nhà xuất giáo dục Công ty ô tô TOYOTA Việt Nam “Tài liệu đào tạo Team 21” Trương Văn Tám, Giáo trình linh kiện điện tử, Hà Nội, 2003 Bùi Quý Lực, Kỹ thuật vi điều khiển, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Dương Thăng Long, Ngôn ngữ lập trình C, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Tài liệu tìm kiếm qua internet http://www.oto-hui.com 67 ... CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GẠT MƯARỬA KÍNH TRÊN Ô TÔ 1.1 Lịch sử phát triển hệ thống gạt mưa – rửa kính tơ 1.1.1 Đôi nét gạt nước xe Năm 1905, cần gạt nước xe ô tô giới phát minh người phụ... truyền động từ động ô tô - mô tơ gạt nước chạy khí nén -mơ tơ gạt nước truyền động từ động điện ( tất xe ô tô dung loại này) 1.4 Yêu cầu hệ thống gạt nước Hệ thống gạt nước rửa kính hệ thống đảm... Sơ đồ mạch điện hệ thống gạt nước mưa tự động ứng dụng ô tô 32 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