Đang tải... (xem toàn văn)
Mô phỏng, thiết kế mô hình hệ thống đỗ xe tự động trên ô tô bằng adruinoCùng với sự phát triển vượt bậc và không ngừng nghiên cứu của khoa học – kỹ thuật, ngành công nghiệp ô tô trở nên năng động và đòi hỏi sự linh hoạt tối đa từ các nhà sản xuất. Sự cạnh tranh toàn cầu ngày càng gia tăng đòi hỏi các thiết bị sản xuất thông minh phải kết hợp với hệ thống an toàn, tiện nghi để đáp ứng được nhu cầu người tiêu dùng. Trong bài báo cáo này, nhóm thực hiện chọn hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động (SeflParking Car) làm đối tượng nghiên cứu. Hệ thống tự động điều khiển này được cho là một trong tính năng an toàn hữu ích và hiệu quả. Nhờ SPC mà người lái xe có thể dễ dàng tìm được chỗ đỗ xe phù hợp.Mong muốn của nhóm nghiên cứu là qua đề tài này có thể hiểu rõ hơn về SPC, cách thiết kế mạch và xe mô hình thông qua các môn đã được học. Từ thực nghiệm để rút ra những kinh nghiệm cho bản thân.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BÁO CÁO MÔN ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: HỆ THỐNG HỖ TRỢ ĐỖ XE TỰ ĐỘNG GVHD: SVTH: Tp Hồ Chí Minh, ngày 01 tháng 05 năm 2021 LỜI CẢM ƠN Qua môn học này, nhóm nghiên cứu có hội thực đề tài “Hệ thống hỗ trợ đỗ xe” Sau nhiều cố gắng, nổ lực học hỏi thực cuối nhóm hồn thành tốt đề tài Sự thành công đề tài cho thấy kết đồn kết, làm việc nhóm hiệu giữ thành viên Nhóm nghiên cứu muốn gửi lời cảm ơn đến nhà trường tạo hội để sinh viên theo học va chạm thực tế nhằm mục đích hiểu rõ kiến thức vừa học tập qua sách Thêm vào đó, nhà trường tạo điều kiện việc hỗ trợ mặt trang thiết bị, dụng cụ để thực việc nghiên cứu Đặc biệt, nhóm nghiên cứu xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy Vũ Đình Huấn, người trực sát, hướng dẫn đưa góp ý bổ ích q trình thực đề tài Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu hạn chế mặt kiến thức, khả phân tích vấn đề nên chắn khó tránh khỏi việc thiếu sót Nhóm nghiên cứu mong quý thầy xem xét góp ý để tiểu luận hồn thiện i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .i MỤC LỤC ii TÓM TẮT iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC HÌNH vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Nội dung cần thực 1.3 Mục tiêu cần đạt 1.4 Kế hoạch thực 1.5 Phân công công việc cho thành viên nhóm CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 2.1 Khái quát hệ thống đỗ xe tự động 2.2 Lịch sử đời 2.3 Tên gọi hãng xe 2.4 Cấu tạo tổng quát hệ thống 2.4.1 Cảm biến 2.4.2 Hệ thống trợ lực lái 2.4.3 Bộ chấp hành điều khiển 2.5 Cách thức hoạt động 2.5.1 Hoạt động chế độ đỗ xe vng góc 2.5.2 Hoạt động chế độ đỗ song song 10 2.5.3 Hoạt động đỗ xe đường cong 11 2.5.4 Hoạt động lấy xe 12 2.5.5 Ưu nhược điểm hệ thống 12 CHƯƠNG III: TÍNH TỐN, THIẾT KẾ VÀ MƠ PHỎNG 13 3.1 Tính tốn khoảng cách đỗ xe 13 3.2 Tính tốn điều khiển đỗ xe 14 3.3 Tính tốn điều khiển tốc độ xe 14 3.4 Thiết kế mạch 16 3.5 Thuật tốn lập trình 17 CHƯƠNG IV: MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ 24 4.1 Các linh kiện điện tử 24 ii 4.1.1 Arduino Uno R3 24 4.1.2 Module L298N 25 5.1.3 Động giảm tốc DC 25 4.2 Mơ hình thực tế 28 4.3 Hoạt động mô hình 30 4.4 Kết 31 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 33 5.1 Kết luận 33 5.2 Hạn chế hướng phát triển 33 5.2.1 Hạn chế 33 5.2.2 Hướng phát triển 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO 34 iii TÓM TẮT Cùng với phát triển vượt bậc không ngừng nghiên cứu khoa học – kỹ thuật, ngành cơng nghiệp tơ trở nên động địi hỏi linh hoạt tối đa từ nhà sản xuất Sự cạnh tranh toàn cầu ngày gia tăng địi hỏi thiết bị sản xuất thơng minh phải kết hợp với hệ thống an toàn, tiện nghi để đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng Trong báo cáo này, nhóm thực chọn hệ thống hỗ trợ đỗ xe tự động (SeflParking Car) làm đối tượng nghiên cứu Hệ thống tự động điều khiển cho tính an tồn hữu ích hiệu Nhờ SPC mà người lái xe dễ dàng tìm chỗ đỗ xe phù hợp Mong muốn nhóm nghiên cứu qua đề tài hiểu rõ SPC, cách thiết kế mạch xe mơ hình thơng qua mơn học Từ thực nghiệm để rút kinh nghiệm cho thân iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT SPC: Seft-Parking Car ECU: Electronic Control Unit EPS: Electronic Power Steering v DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1: Giới thiệu hệ thống đỗ xe tự động Hình 2.2: Hoạt động cảm biến siêu âm Hình 2.3 Cảm biến hình ảnh tơ Hình 2.4: Trợ lực thủy lực Hình 2.5: Trợ lực điện Hình 2.6 Màn hình hiển thị Hình 2.7: Nút điều khiển hỗ trợ đỗ xe Hình 2.8: Hoạt động độ đỗ xe vng góc 10 Hình 2.9: Hoạt động chế độ đỗ xe song song 11 Hình 2.10: Hoạt động chế độ đỗ xe đường cong 11 Hình 3.1: Lưu đồ thuật tốn PID 14 Hình 3.2 : Sơ đồ mạch mô 16 Hình 4.1:Arduino Uno R3 24 Bảng 1: Thông số kỹ thuật Arduino UNO R3 24 Hình 4.2:Module L298N 25 Bảng 2:Thông số kỹ thuật mạch điều khiển động L298N 25 Hình 5.3:Động giảm tốc DC 25 Bảng 3: Thông số kỹ thuật động giảm DC 26 Hình 4.4: Cảm biến siêu âm 26 Bảng 4: Thông số kĩ thuật cảm biến siêu âm 27 Hình 4.5: Module encoder 27 Bảng 5: Thông số kĩ thuật module encoder 27 Hình 4.6: LCD 28 Bảng : Thông số kĩ thuật LCD 28 Hình 4.7: Mơ hình thực tế 29 Hình 4.8: Màn hình hiển thị khoảng cách vận tốc xe 29 Hình 4.9: Bãi đỗ xe mô 30 Hình 4.10: Xe di chuyển đo khoảng cách phát chỗ đỗ 31 Hình 4.11: Xe thực trình vào chỗ đỗ 31 Hình 4.12 : Kết thị LCD xe đo 32 vi CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU 1.1 Lý chọn đề tài Đỗ xe phần thi khó sát hành lái xe, số tài xế có kinh nghiệm việc đỗ xe không dễ dàng, riêng phụ nữ người có lái việc đỗ xe khó khăn nơi chật hẹp Hiểu điều đó, tính an tồn ln vấn đề cân nhắc ưu tiên hàng đầu cho nhà sản xuất xe Công nghệ tiên tiến cho phép đời vơ số tính an tồn, sáng tạo hiệu quả, số chức hỗ trợ đỗ xe tự động Nhóm nghiên cứu định chọn đề tài để tìm hiểu cách thức hoạt động tính hỗ trợ đỗ xe tự động Đồng thời, nhóm nghiên cứu muốn học hỏi cách mà người ta tạo tính vượt trội để thử nghiệm, phát triển thêm có hội 1.2 Nội dung cần thực • Liệt kê danh sách công việc cần làm phân cơng cho thành viên nhóm • Liên kết phần mềm lập trình adruino với Arduino Uno R3 • Thiết kế phần cứng cho hệ thống • Nạp code vào Arduino tiến hành thực nghiệm • Quan sát, đánh giá hoạt động mô đề phương pháp xử lý có • Liệt kê ưu nhược điểm hệ thống tìm cách khắc phục nhược điểm • Bàn bạc với thành viên nhóm để tìm hướng cải tiến cho mơ hình • Viết báo cáo file Word PowerPoint • Gặp GVHD để xin ý kiến đánh giá mơ hình nhóm • Báo cáo thử để ước lượng thời gian chỉnh sửa lại nội dung có 1.3 Mục tiêu cần đạt • Hiểu rõ nguyên lý cách thức làm việc hệ thống hỗ trợ đỗ xe • Mô hệ thống hỗ trợ đỗ xe sơ đồ mơ hình tạo • Tăng khả xác mơ hình • Hồn thành tất nội dung công việc theo tiến độ đặt 1.4 Kế hoạch thực T GIAN TT NỘI DUNG (TUẦN) ĐỊA ĐIỂM TIẾN ĐỘ PHÂN CƠNG THHIỆN NHIỆM VỤ Tìm hiểu: Thư Từ ngày: - Ứng dụng thực tế viện …29/3… phân đề tài đến ngày: Phân tích yêu cầu đề …11/4…… tài Thu thập thơng tin có liên quan Các kiến thức cần có để thức board cơng trưởng cơng việc - Cả nhóm tham gia tìm hiểu thảo luận nhóm 6,7 - Lập kế hoạch thực phục vụ nghiên cứu đề tài (kiến Nhóm - Nhóm trưởng: - mạch E_mail: adruino, module L298, lập trình adruino) Lập trình adruino Chọn lựa giải pháp thực Từ ngày: viện …12/4… Thảo luận nhóm đến ngày: Lập trình adruino hồn …2/5… chỉnh Chọn linh kiện thực tế Thư 8,9,10 Thiết kế mạch điện • Tính khoảng cách chỗ đỗ xe điều kiện để đỗ xe if ( distanceA < 5) { detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(ngat)); } if ( distanceA > 5) { attachInterrupt(0, counter, RISING); if (millis() - timeOld >= 1200) { detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(ngat));//tắt hàm ngắt rpm = (xungcounter); khoangcach = rpm*0.5; Serial.print(rpm); lcd.setCursor(10,1); lcd.print( khoangcach); timeOld = millis(); xungcounter = 0; if (rpm>35){dexe();} • Hàm điều khiển đỗ xe 20 void dexe(){ { /* xe dừng*/ digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA, 100); analogWrite(enB, 100); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); delay(1000); /* xe di lui*/ analogWrite(enA, output); analogWrite(enB, output); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in2, LOW); digitalWrite(in4, HIGH); digitalWrite(in1, HIGH); delay(300); /* xe dừng*/ digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA, 100); analogWrite(enB, 100); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); delay(1000); 21 /* xe quay vòng sang trai*/ digitalWrite(in1, HIGH); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA,output ); analogWrite(enB,output ); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); delay(1400); /* xe dừng*/ digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA, 100); analogWrite(enB, 100); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); delay(1000); /* xe lùi*/ analogWrite(enA, output); analogWrite(enB, output); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in2, LOW); digitalWrite(in4, HIGH); digitalWrite(in1, HIGH); delay(400); 22 /* xe dừng*/ digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enA, 100); analogWrite(enB, 100); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, LOW); delay(1000); /* xe tới quay sang phải*/ digitalWrite(in1, LOW); digitalWrite(in2, LOW); analogWrite(enB, output); analogWrite(enA, output); digitalWrite(in3, LOW); digitalWrite(in4, HIGH); delay(1500); /* xe tới*/ analogWrite(enA, output); analogWrite(enB, output); digitalWrite(in3, HIGH); digitalWrite(in2, HIGH); digitalWrite(in4, LOW); digitalWrite(in1, LOW); delay(300); 23 CHƯƠNG IV: MƠ HÌNH VÀ KẾT QUẢ 4.1 Các linh kiện điện tử 4.1.1 Arduino Uno R3 Nhận tín hiệu xử lý tín hiệu, tính tốn dựa thuật tốn lập trình nạp vào Arduino điều khiển cấu đầu LED, motor DC, Servo Hình 4.1:Arduino Uno R3 Thơng số kỹ thuật Arduino UNO R3 Vi điều khiển Atmega328 Điện áp hoạt động 5V Điện áp khuyên dùng 7-12V Điện áp vào giới hạn 6-20V Digital l/O pin 14 (6 pin có khả băm xung) PWM Digital l/O pins Analog Input pins Cường độ dòng điện l/O pin 20mA Cường độ dòng điện 3.3V pin 50mA Bảng 1: Thông số kỹ thuật Arduino UNO R3 24 4.1.2 Module L298N Module điều khiển động giúp điều khiển tốc độ động iảm tốc DC Hình 4.2:Module L298N Hình 3.1:Động giảm tốc DC [8]Hình Thơng số kỹ thuật mạch điều khiển[8] động L298N 3.2:Module L298N Driver Tích hợp mạch cầu H Điện áp điều khiển +5V - +35V Dòng tối đa cho cầu H 2A Điện áp tín hiệu điều khiển +5V - +7V Dịng tín hiệu điều khiển - 36mA Cơng suất hao phí 20W (khi nhiệt độ T=750C) Nhiệt độ vận hành -250C - +1300C Bảng 2:Thông số kỹ thuật mạch điều khiển động L298N 5.1.3 Động giảm tốc DC Động giảm tốc DC nhận tín hiệu từ Arduino điều hiển bánh xe quay Hình 5.3:Động giảm tốc DC 25 Điện áp hoạt động 3V~ 9V DC (Hoạt động tốt từ - 8V) Mô men xoắn cực đai Tốc độ khơng tải 800gf cm 1:48 (3V) 125 vịng/1phút (3V) (Với bánh 66mm: 26m/1p) 208 òng/ phút (5V) (Với bánh 66mm: 44m/1p) Dịng khơng tải 70mA (250mA MAX) Tỉ số giảm 1:48 Bảng 3: Thông số kỹ thuật động giảm DC Hình 4.4: Cảm biến siêu âm Thông số kỹ thuật cảm biến siêu âm HC-SR04 Tần số 40 KHz Điện áp làm việc 5VDC Dòng điện 15mA Khoảng cách phát 2cm-4m Tín hiệu đầu Xung mức cao 5V, mức thấp 0V Góc cảm biến Khơng q 15 độ Độ xác cao Lên đến 3mm 26 Chế độ kết nối VCC / Trig (T-Trigger) / Echo (R-Receive) / GND Bảng 4: Thông số kĩ thuật cảm biến siêu âm Hình 4.5: Module encoder Thơng số kỹ thuật module encoder Độ rộng rãnh 5mm Điện áp hoạt động 3,3V-5V Bảng 5: Thông số kĩ thuật module encoder 27 Hình 4.6: LCD Thơng số kỹ thuật LCD Điện áp lớn 7V Điện áp nhỏ -0,3V Điện áp mức thấp 2,4V Hoạt động ổn định 2,7-5,5V Nhiệt độ hoạt động -30 – 75℃ Dòng điện cấp nguồn 350𝜇𝐴 - 600𝜇𝐴 Bảng : Thông số kĩ thuật LCD 4.2 Mơ hình thực tế Chiều dài chiều rộng xe 30cm 15cm 28 Hình 4.7: Mơ hình thực tế Hình 4.8: Màn hình hiển thị khoảng cách vận tốc xe 29 Hình 4.9: Bãi đỗ xe mơ 4.3 Hoạt động mơ hình Khi cho xe di chuyển song song với vị trí cần đỗ khơng q 5cm, sau nhấn cơng tắc xe tự di chuyển với vận tốc cài đặt sẵn quét khoảng cách đỗ phù hợp Nếu khoảng cách đỗ không phụ hợp xe tiếp tục thẳng để tìm chỗ Khi tìm chỗ đỗ phù hợp xe tự di chuyễn vào vị trí đỗ xe 30 Hình 4.10: Xe di chuyển đo khoảng cách phát chỗ đỗ Hình 4.11: Xe thực trình vào chỗ đỗ 4.4 Kết • Đo khoảng cách vị trí chỗ đỗ xe vận tốc ổn định để xe thực đo khoảng cách lên LCD • Xe tự di chuyển vào chỗ đỗ xác • Khoảng cách vị trí đỗ xe đo gần với số liệu thực tế Số lần đo 10 Kết 31,5cm 32cm 34cm 33cm 33,5cm 31,5cm 32cm 32cm 33cm 31,5cm 31 Hình 4.12 : Kết thị LCD xe đo 32 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN 5.1 Kết luận Ở đề tài trên, nhóm tìm hiểu cách thức hoạt động hệ thống mơ hình xe thực tế, mơ hệ thống mơ hình Thiết kế hồn chỉnh mơ hình thử nghiệm, nhóm thực nghiệm đạt số kết mong muốn Hệ thống nhận biết đo khoảng cách đỗ xe có phù hợp hay khơng để thực trình đỗ xe 5.2 Hạn chế hướng phát triển 5.2.1 Hạn chế • Thực nghiệm mơ q trình đỗ vng góc cịn nhiều lỗi gặp phải • Mơ hình chưa có cấu lái nên việc thực hiên vào vị trí đỗ cịn chưa xác cao • Hạn chế việc đưa lên mơ hình xe có kích thước khác 5.2.2 Hướng phát triển • Hồn thiện mơ hình để thực đầy đủ q trình đỗ xe • Cải thiện lại hoạt động đo khoảng cách để áp dụng mô hình xe khác 33 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hệ thống đỗ xe tự động (Active Park Assist) | Ford VN [2] attachInterrupt() | Cộng đồng Arduino Việt Nam [3] Cách dùng Module điều khiển động L298N - cầu H để điều khiển động DC | Cộng đồng Arduino Việt Nam [4] Intelligent Parking Assist System - Wikipedia 34 ... viết báo cáo CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 2.1 Khái quát hệ thống đỗ xe tự động Hình 2.1: Giới thiệu hệ thống đỗ xe tự động Hệ thống hỗ trợ đỗ xe hệ thống giúp tự đưa xe vào vị trí chỗ đỗ xe. .. xe Công nghệ tiên tiến cho phép đời vô số tính an tồn, sáng tạo hiệu quả, số chức hỗ trợ đỗ xe tự động Nhóm nghiên cứu định chọn đề tài để tìm hiểu cách thức hoạt động tính hỗ trợ đỗ xe tự động. .. xác nhận chỗ đỗ xe, xe đánh lái lùi cho đầu xe vào trước 2.5.2 Hoạt động chế độ đỗ song song 10 Hình 2.9: Hoạt động chế độ đỗ xe song song Nhấn nút hỗ trợ trước vào không gian đỗ xe Lái xe chậm