Nghiên cứu mô phỏng mạch thiết kế điều khiển đèn pha ô tô bằng mạng can sử dụng phần mềm Proteus 8.1

Bài viết này trình bày kết quả mô phỏng mạch thiết kế điều khiển đèn pha ô tô sử dụng mạng CAN, dùng phần mềm Proteus 8.1 để mô phỏng mạch thiết kế điều khiển theo chế độ hoạt động của đèn pha ô tô, theo cường độ ánh sáng của môi trường xe đang hoạt động trong các điều kiện khác nhau, lập trình C trên phần mềm CodevisionAVR cho vi điều khiển Atmega8, sử dụng một IC MCP2551 có chức năng chuyển đổi tín hiệu từ UART sang CAN và các linh kiện khác.

ISSN 2354-0575 NGHIÊN CỨU MÔ PHỎNG MẠCH THIẾT KẾ ĐIỀU KHIỂN ĐÈN PHA Ô TÔ BẰNG MẠNG CAN SỬ DỤNG PHẦN MỀM PROTEUS 8.1 Nguyễn Văn Huỳnh, Lê Vĩnh Sơn, Bùi Hải Nam, Dương Thị Thu Hằng, Nguyễn Văn Nhỉnh Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên Ngày tòa soạn nhận báo: 10/04/2017 Ngày phản biện đánh giá sửa chữa: 20/05/2017 Ngày báo duyệt đăng: 10/06/2017 Tóm tắt: Bài báo trình bày kết mô mạch thiết kế điều khiển đèn pha ô tô sử dụng mạng CAN, dùng phần mềm Proteus 8.1 để mô mạch thiết kế điều khiển theo chế độ hoạt động đèn pha ô tô, theo cường độ ánh sáng môi trường xe hoạt động điều kiện khác nhau, lập trình C phần mềm CodevisionAVR cho vi điều khiển Atmega8, sử dụng IC MCP2551 có chức chuyển đổi tín hiệu từ UART sang CAN linh kiện khác Kết mô cho thấy hoạt động mạch thiết kế điều khiển đèn pha ô tô sử dụng mạng CAN tương ứng với điều kiện hoạt động đèn pha xe ơtơ Từ khóa: Điều khiển đèn pha, mạng CAN, mạch thiết kế Đặt vấn đề Những năm gần công nghệ chiếu sáng tơ có phát triển bước ngoặt Với xuất bóng đèn LED có cường độ sáng mạnh tầm chiếu sáng xa, cho ánh sáng ánh sáng ban ngày, nhà sản xuất ô tô giải toán nguồn chiếu sáng Khơng ngừng đó, chiếu sáng cịn sử dụng mạng CAN điều khiển nhằm giảm đường dây dẫn điện xe ô tô Một số nhà sản xuất linh kiện điện tử bán dẫn sản xuất loại điều khiển CAN độc lập, thực chúng thiết kế chip đơn CAN sử dụng với việc truyền liệu lớn, đáp ứng thời gian thực môi trường khác truyền tốc độ cao ổn định.[1] Do mạng CAN sử dụng ngành công nghiệp xe Hệ thống chiếu sáng sử dụng mạng CAN dần trở nên thông dụng nước phát triển coi trọng vấn đề an tồn giao thơng cịn Việt Nam ta chiếu sáng sử dụng mạng CAN mẻ, trang bị xe hạng sang Vì vậy, Nghiên cứu nhằm mô mạch thiết kế điều khiển mạng CAN sở điều chỉnh mạch thiết kế để lắp đặt ô tô Việt Nam chưa sử dụng mạng CAN điều khiển đèn chiếu sáng Sử dụng phần mềm lập trình CodeVisionAVR để lập trình C cho vi điều khiển Atmega8, phần mềm thiết kế mạch Altium Designer (mạch in điều khiển đèn pha cốt sử dụng mạng CAN), mạch sử dụng IC MCP2551 có chức chuyển đổi tín hiệu từ UART sang CAN Cơ sở lý thuyết Phần cứng hệ thống đọc liệu thông tin 16 mạng CAN gồm phận vô quan trọng là: vi điều khiển ATmega8 chip MCP2551 Được bố trí mơ hình thu thập thơng tin Hình Hình Mơ hình thu thập thơng tin mạng CAN 2.1 Vi điều khiển Atmega8 Chip ATmega8 [2] dòng AVR nhất, có đầy đủ tính AVR lại nhỏ gọn (gói PDIP có 28 chân) low cost Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Hình Kết nối hoạt động IC CAN MCP2551 Hình Chip ATmega8 2.2 IC CAN MCP2551 IC CAN MCP2551 [3] đóng vai trị thu nhận tín hiệu đảm bảo mức điện áp hoạt động tín hiệu IC có đặc điểm: Sử dụng chuẩn ISO11898, tốc độ truyền cao đến 1MB/s, điện áp sử dụng từ 4V đến 5V, chuyển đổi UART CAN Mô mạch thiết kế điều khiển đèn pha cốt sử dụng mạng CAN ô tô 3.1 Lập trình C phần mềm CodeVision AVR cho vi điều khiển Atmega8 Dựa lưu đồ thuật toán Hình 5, Hình tác giả sử dụng phần mềm CodeVisionAVR [4] lập trình C [5] điều khiển cho Vi điều khiển Atmega8 sở điều khiển theo mức điện áp Hình Chân IC CAN MCP2551 Bảng Chức chân MCP2551 Tên chân Tên tiếng anh viết Tắt TXD Transmit Data Input VSS Ground VDD RXD VREF CANL CANH RS Supply Voltage Receive Data Output Reference Output Voltage CAN Low-Level Voltage I/O CAN High-Level Voltage I/O Slope-Control Input Thông tin Truyền liệu đầu vào Mát Hình Lưu đồ thuật tốn nhận tín hiệu công tắc đa Điện áp cung cấp Nhận liệu đầu Tham chiếu điện áp đầu Điện áp kênh CAN cao Đầu vào điều khiển Kết nối chân IC CAN MCP2551 chế độ làm việc Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Hình Lưu đồ thuật tốn nhận tín hiệu để điều khiển đèn Journal of Science and Technology 17 ISSN 2354-0575 3.2 Mô mạch thiết kế điều khiển đèn pha cốt phần mềm Proteus 8.1 Click vào biểu tượng Protus 8.1 [6] để chạy chương trình, chương trình xuất với giao diện sau: Sau tra đưa linh kiên điện lên giao diện phần mềm proteus 8.1 Ta tiến hành mơ sau: Hình Giao diện làm việc phần mềm Khi hình xuất chọn File/New Project để vào trang làm việc Nhấp chuột vào biểu tượng để lấy linh kiện ấn vào phím tắt “P” Hình 10 Bộ nguồn điều khiển Hình 11 Bộ nhận tín hiệu Hình Lấy linh kiện thư viện Tìm tra cứu tên linh kiện nhấn OK Hình Tra cứu thư viện linh kiện 18 Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Hình 12 Vi xử lý ATMEGA8 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Hình 13 Sơ đồ IC MCP2551 Mạch điều khiển đèn sử dụng MOSFETS để điều khiển bóng đèn (Hình 14) Các MOSFETS điều khiển âm Và chúng nhận tín hiệu từ PORTC từ đến để điều khiển bóng đèn Các bóng đèn mơ hình có hai dây: dây dương đấu vào dương ắc quy 12V Dây âm đấu vào rơ le MOSFETS điều khiển âm Khi người lái xe bật cơng tắc AUTO vi xử lý nhận tín hiệu cho phép chân 23 vi điều khiển AVR hoạt động (Hình 15) Khi ánh sáng chiếu vào quang trở nội trở quang trở thay đổi theo giá trị Ơm (Ω) Khi xe tơ vào bóng tối, tức cường độ ánh sáng giảm nội trở quang trở tăng lên đến MΩ Khi ô tơ vào bóng tối, giá trị nội trở cao ngưỡng quy định bật đèn pha sáng Hình 14 Bộ điều khiển đèn hệ thống Mạch điều khiển đèn pha cốt mô Hình 16 Hình 15 Quang trở đưa tín hiệu vào chân 23 vi xử lý Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology 19 ISSN 2354-0575 Hình 16 Mạch điều khiển mạng CAN mô Proteus 8.1 3.3 Kết mơ Hình 17 Đèn pha khơng hoạt động trời sáng Hình 19 Đèn pha tự động bật trời tối Hình 18 Đèn pha hoạt động khơng có xe ngược chiều Hình 20 Đèn pha tự động chuyển cốt có xe ngược chiều 20 Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology ISSN 2354-0575 Kết luận - Q trình mơ mạch thiết kế điều khiển đèn pha ôtô sử dụng mạng CAN phần mềm Proteus 8.1, cho thấy rõ chức điều khiển đèn pha ôtô từ chế độ điều khiển tay sang chế độ điều khiển tự động Điều thể sơ đồ điều khiển từ hình 17 đến 20, tối ưu hóa q trình điều khiển đèn pha ơtơ đèn pha tự động bật sáng trời tối hay đèn pha tự động chuyển từ chiếu xa (pha) sang chiếu gần (cốt) gặp xe ngược chiều - Tóm lại: dựa file mơ mạch thiết kế điều khiển hoạt động đèn pha sử dụng mạng CAN, khảo sát chế độ hoạt động khác đèn pha tương ứng với chế độ hoạt động xe ôtô Đồng thời kết mô phần mềm Proteus 8.1 cho ta sở để tiến hành điều chỉnh mạch chế tạo điều khiển xây dựng mơ hình điều khiển đèn pha ôtô sát với ứng dụng xe ơtơ thực tế, nhằm tối ưu hóa q trình điều khiển rút ngắn thời gian chế tạo thử nghiệm Tài liệu tham khảo [1] Hoàng Minh Sơn (2008), Mạng truyền thông công nghiệp, NXB Khoa học kỹ thuật [2] Shop manual AVR1607, Brushless DC Motor (BLDC) Control in Sensor Mode using ATxmega128A1 and ATAVRMC323 of Atmel Group [3] Datasheet MCP2551, Driver CAN bus [4] Phạm Văn Ất (2015), Kỹ thuật lập trình C sở nâng cao, NXB Giao thông vận tải [5] Hướng dẫn sử dụng phần mềm CodevisionAVR, hãng HP InforTech Proteus 8.1, hãng Labcenter [6] Đỗ Văn Dũng (2014), Hệ thống điện điện tử ôtô đại, NXB ĐH quốc gia TPHCM SIMULATION RESEARCH OF THE DESIGN AUTOMOTIVE HEADLIGHT CONTROL CIRCUIT WITH CAN COMMUNICATION USING PROGRAM PROTEUS 8.1 Abstract: This paper shows the simulation results of the designed automotive headlight control circuit with CAN communication, Proteus 8.1 had been applied to simulate the designed control circuit according to headlight operation, light intensity of the different automotive running conditions C programming on CodevisionAVR is for Atmega8 microcontroller, using an IC MCP2551 has a signal converter function from UART signal to CAN and other components Simulation results present that the operation of designed headlight control circuit with CAN communication corresponds to automotive running conditions Keywords: headlight control, CAN communication, designed circuit Khoa học & Công nghệ - Số 14/Tháng - 2017 Journal of Science and Technology 21 ... điều khiển đèn pha ? ?tô sử dụng mạng CAN phần mềm Proteus 8.1, cho thấy rõ chức điều khiển đèn pha ? ?tô từ chế độ điều khiển tay sang chế độ điều khiển tự động Điều thể sơ đồ điều khiển từ hình 17... động đèn pha sử dụng mạng CAN, khảo sát chế độ hoạt động khác đèn pha tương ứng với chế độ hoạt động xe ? ?tô Đồng thời kết mô phần mềm Proteus 8.1 cho ta sở để tiến hành điều chỉnh mạch chế tạo điều. .. đến 1MB/s, điện áp sử dụng từ 4V đến 5V, chuyển đổi UART CAN Mô mạch thiết kế điều khiển đèn pha cốt sử dụng mạng CAN tơ 3.1 Lập trình C phần mềm CodeVision AVR cho vi điều khiển Atmega8 Dựa lưu