Bài báo này sẽ đi sâu vào nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các tính năng được tích hợp của hệ thống, tập trung đến khả năng để giải quyết các vấn đề thực tế, với một mô hình mô phỏng lại tình huống gần giống trên xe thật. Mời các bạn tham khảo!
Trang 1NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG CẢNH BÁO
MỞ CỬA THÔNG MINH
Nguyễn Văn Nhân, Nguyễn Phúc Tâm, Nguyễn Phước Hậu, Nguyễn Lưu Bảo
Viện Công nghệ Việt – Nhật, Trường Đại học Công nghệ TP Hồ Chí Minh
GVHD: TS Nguy ễn Văn Nhanh
TÓM TẮT
Trong tình hình giao thông phức tạp hiện nay, số vụ tai nạn xảy ra do việc mở cửa ô tô thiếu quan sát đang tăng lên từng ngày Để giải quyết vấn đề đó, nhóm tác giả đã tiến hành khảo sát, nghiên cứu, thiết kế hệ thống cảnh báo mở cửa thông minh Là một hệ thống hoạt động độc lập được tích hợp nhiều tính năng và được thiết kế có thể phù hợp với nhiều dòng xe khác nhau Bài báo này sẽ
đi sâu vào nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động và các tính năng được tích hợp của hệ thống, tập trung đến khả năng để giải quyết các vấn đề thực tế, với một mô hình mô phỏng lại tình huống gần gống trên xe thật Với mục tiêu giảm thiểu tối đa các trường hợp đáng tiếc xảy ra khi người trong xe mở cửa và không chú ý quan sát xung quanh, nhằm giúp sinh viên cũng như nghiên cứu sinh có cái nhìn tổng quát nhất để từng bước cải tiến và ứng dụng vào nền công nghiệp ôtô nước nhà Góp phần thúc đẩy nền công nghiệp ôtô Việt Nam phát triển nâng tầm thế giới
Từ khóa: Cảnh báo, mở cửa, ô tô, thông minh, từ xa
1 GIỚI THIỆU CÔNG TRÌNH
Đề tài tập trung nghiên cứu về tính ứng dụng cũng như hiệu quả của hệ thống cảnh báo mở cửa Nhóm tác giả đã tính toán thiết kế hệ thống cảnh báo kết hợp với cơ cấu khóa cửa trên ô tô nhằm mục đích cảnh báo cho người bên trong khi có vật cản đang di chuyển đến, cảnh báo cho người tham gia giao thông xung quanh giữ khoảng cách an toàn với phương tiện Bên cạnh đó, đề tài còn hướng đến những tiện ích cho chiếc xe như có thể mở của từ xa qua điện thoại mà không cần đến chìa khóa Smart Key
Tính toán, thiết kế được phần điện nguồn, điện điều khiển, chuông cảnh báo, cảm biến khoảng cách, bộ tín hiệu xử lý, hệ thống còn kết hợp với hệ thống khóa cửa trên xe Xây dựng được thuật toán điều khiển, lập trình điều khiển cảnh báo mở cửa thông minh, kết hợp với phần mềm trên điện thoại Dự kiến sản phẩm sẽ tiến hành thực nghiệm đánh giá trên xe Honda City Sản phẩm “Hệ thống cảnh báo mở cửa thông minh” có các chức năng như: cảnh báo có phương tiện đang di chuyển đến vùng mở cửa, tự động khóa cửa và báo cho người trong xe chú ý thông qua chuông báo, cảnh báo cho các phương tiện lưu thông xung quanh bằng hệ thống đèn lazer, tự động khóa,
mở khóa từ xa qua điện thoại và tìm xe trong bãi
Đề tài được nghiên cứu và phát triển dựa trên khối kiến thức đa ngành trong lĩnh vực khoa học, công nghệ sẽ hỗ trợ cải thiện phần nào thực trạng thiếu ý thức khi tham gia giao thông ở Việt Nam
Trang 2Ngoài ra, “Hệ thống cảnh báo mở cửa thông minh” còn góp phần nâng cao an toàn giao thông, được tích hợp nhiều công nghệ hiện đại giúp cho chủ phương tiện yên tâm hơn khi sử dụng tránh những rủi ro đáng tiết xảy ra
Hình 1: Tai nạn giao thông xảy ra do tài xế không chú ý quan sát khi mở cửa
2 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
2.1 Các linh kiện cần thiết
– Cảm biến tốc độ (Module Encoder)
– Cảm biến Radar RCWL-0516
– Cảm biến Siêu âm HCSR04
– Mạch Arduino UNO R3
– Chuột cửa, cơ cấu khóa
– Chuông báo động SFM-27
– Đèn Laser mô phỏng
– Mạch điều khiển qua Wifi ESP8266
– Module điều khiển Relay 2 kênh
– Bộ tín hiệu đầu ra Loa và Đèn Laser
2.2 Sơ đồ khối
Arduino uno R3 sẽ xử lý tín hiệu thu được từ cảm biến tốc độ, cảm biến siêu âm, cảm biến radar theo chương trình được thiết lập và xuất tín hiệu điều khiển led, chuông, motor bước khóa và mở khóa cửa
Trang 3Kit wifi ESP8266 được điều khiển thông qua ứng dụng Blynk nhằm bật chuông cảnh báo, khóa, mở khóa cửa và bật tắt arduino từ xa
2.3 Nguyên lý hoạt động
Hình 3: Sơ đồ giải thuật
Hình 4: Giao diện điều khiển trên phần mềm Blynk
Hệ thống cảnh báo thông minh hoạt động dựa trên tín hiệu tốc độ xe, cảm biến radar và cảm biến siêu âm
Cảm biến tốc độ xe VSS (Vehicle Speed Sensor) nhận biết tốc độ thực tế của xe Nó phát ra một tín hiệu xung gửi lên đồng hồ taplo:
– Trường hợp 1: Nếu tốc độ xe lớn hơn 10 km/h Hệ thống lock cửa tự động sẽ được kích hoạt khóa cứng các cửa xe, đồng thời ngắt dòng điện đến các hệ thống khác như: cảm biến radar, cảm biến siêu âm, chuông và led
– Trường hợp 2: Nếu tốc độ xe giảm xuống dưới 10 km/h Cảm biến radar và cảm biến siêu âm
sẽ được cấp điện quét khu vực phía sau và bên hông xe theo vị trí được thiết lập
Trang 4+ Nếu có vật cản chuyển động xuất hiện trong vùng quét của cảm biến radar (5m) Đèn lazer sẽ được cấp điện, chiếu xuống mặt đường một tia sáng giúp cảnh báo cho người đi đường giữ khoảng cách an toàn với xe
+ Nếu không có vật cản xuất hiện trong vùng quét của cảm biến siêu âm (2m) Motor bước
sẽ được cấp điện, điều khiển cơ cấu khóa cửa mở khóa
+ Ngược lại, nếu phát hiện vật cản trong vùng quét của cảm biến siêu âm Cửa sẽ tiếp tục được khóa, đồng thời chuông cảnh báo sẽ được cấp điện và sẽ báo động khi người trong
xe chạm vào tay nắm cửa
Hệ thống điều khiển từ xa được tích hợp giúp nâng cao chất lượng người dùng Bằng việc bật tắt hệ thống cảnh báo, mở khóa, khóa cửa từ xa và tìm xe trong bãi một cách linh hoạt, giúp thuận tiện hơn cho người sử dụng, đồng thời còn tiết kiệm thời gian, chi phí cho việc lắp nhiều hệ thống khác nhau
2.4 Sơ đồ mạch
Mạch được mô phỏng trên phần mềm proteus và cho chạy thử với mã code được viết ra nhằm kịp thời phát hiện, khắc phục lỗi để giảm chi phí khi thực hiện nghiên cứu
Hình 5: Sơ đồ mạch điện của hệ thống cảnh báo mở cửa thông minh
3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
Kết quả nghiên cứu được thể hiện qua Hình 6 Các linh kiện được bố trí tương tự trên sơ đồ mạch giúp mô phỏng nguyên lý hoạt động của hệ thống, hạn chế sai xót, hư hỏng, kịp thời phát hiện và khắc phục các lỗi phát sinh trước khi lắp trên ô tô thực tế nhằm giảm thiểu chi phí cho quá trình nghiên cứu
Trong tương lai nhóm tác giả sẽ tiếp tục hoàn thiện và bổ sung các tính năng như: chống trộm bằng cảm biến do lực tác động lên kính cửa, tích hợp hiển thị cảnh báo bằng biển số xe điện tử, thiết kế tinh gọn phần cứng nhằm tăng tính thẫm mỹ và tối ưu các tiện ích cho người dùng
Trang 5Hình 6: Mô hình hệ thống cảnh báo mở cửa thông minh gồm: 1 nguồn pin 5v 1A, 1 nguồn pin 5v 2A, 1 kit wifi esp8266, 1 Arduino uno R3, 1 động cơ DC, 1 cảm biến tốc độ, 1 cảm biến siêu âm, 1 cảm biến radar, 1 chuông,
1 đèn led, 1 chuột cửa, 1 cơ cấu khóa cửa điều khiển bằng cơ khí
4 KẾT LUẬN
Bài nghiên cứu nhằm mục đích giải quyết tình trạng tai nạn giao thông thường xuyên xảy ra do việc thiếu quan sát khi mở cửa ô tô Qua quá trình nghiên cứu và thực nghiệm nhóm tác giả đã đưa ra được nguyên lý hoạt động, cấu tạo, các tính năng được tích hợp trên hệ “thống cảnh báo mở cửa thông minh” Giúp người đọc có cái nhìn tổng quát, khách quan nhất
Đóng góp thêm một nguồn tài liệu hữu ích cho công tác giảng dạy của các trường cao đẳng, đại học cũng như quá trình tìm tòi học hỏi của các bạn sinh viên, nghiên cứu sinh Là mấu chốt quan trọng cho việc nghiên cứu, phát triển nghành công nghiệp ô tô Việt Nam từng bước tối ưu và hoàn thiện
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyễn Văn Nhanh, Giáo trình Hệ thống điện – Điện tử ô tô, Đại học Công nghệ Tp.HCM [2] Nguyễn Văn Nhanh, Giáo trình Hệ thống điều khiển tự động trên ô tô, Đại học Công nghệ Tp.HCM
[3] Nguyễn Phụ Thượng Lưu, Giáo trình Hệ thống An toàn và Ổn định trên ô tô, Đại học Công nghệ Tp.HCM
[4] Đỗ Văn Dũng, Giáo trình Hệ thống điện – Điện tử ô tô hiện đại, Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM
[5] https://www.thienminh-autosafety.com/he-thong-canh-bao-diem-mu-bsm-01m/
Trang 6[6]
http://daumassagestore.royalconsultants.co/store/an-toan-an-ninh-o-to-cho-o-
to/product/97-b%E1%BB%99-4-%C4%90en-led-c%E1%BA%A3nh.xhtml?x=daumassagestoreroyalconsultants
[7] https://hongphatauto.com/s%E1%BA%A3n%20ph%E1%BA%A9m/den-led-canh-bao-mo-cua-xe-o-to/
[8] https://shopauto.vn/auto-lock-obd-ii-bo-tu-dong-chot-cua-tren-xe-o-to.html
[9] https://khoacuathanhdat.com/khoa-cua-o-to/
[10] https://www.kingauto.vn/san-pham/he-thong-tu-dong-chot-cua-xe-o-to-dong-kia-hyundai