(Luận văn thạc sĩ) nghiên cứu và khảo sát ảnh hưởng của dao động đến độ mệt mỏi của người lái

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ NHẬT TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG ĐẾN ĐỘ MỆT MỎI CỦA NGƯỜI LÁI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 03/2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ NHẬT TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG ĐẾN ĐỘ MỆT MỎI CỦA NGƯỜI LÁI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 60520116 Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ NHẬT TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG ĐẾN ĐỘ MỆT MỎI CỦA NGƯỜI LÁI NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520116 Hướng dẫn khoa học: TS LÊ THANH PHÚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 04/2017 (Mẫu số 2) LÝ LỊCH KHOA HỌC (Dùng cho nghiên cứu sinh & học viên cao học) Dán hình 3x4 & đóng mộc giáp lại hình I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: ĐỖ NHẬT TRƯỜNG Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/06/1991 Nơi sinh: Quảng Ngãi Quê quán: Tỉnh Quảng Ngãi, TP Quảng Ngãi Dân tộc Chức vụ, đơn vị công tác trước học tập, nghiên cứu: nhân viên Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Chỗ riêng địa liên lạc: 78/25 Trương Văn Thành, phường Hiệp Phú, Quận 9, TP Hồ Chí Minh Điện thoại quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: donhattruong105@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 10/2010 đến 10/ 2014 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp: Nghiên Cứu Đề Xuất Phương Án Tái Tạo Năng Lượng Phanh Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp: 8/2014, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: ThS: Dương Tuần Tùng Thạc sĩ: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 5/2015 đến 11/ 2016 Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Ngành học: Kỹ thuật khí động lực Tên luận văn: Nghiên Cứu Khảo Sát Ảnh Hưởng Dao Động Ơ Tơ Đến Độ Mệt Mỏi Của Người Lái Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 22/04/2017, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: TS Lê Thanh Phúc Tiến sĩ: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ …… Tại (trường, viện, nước): Tên luận án: Người hướng dẫn: Ngày & nơi bảo vệ: Trình độ ngoại ngữ (biết ngoại ngữ gì, mức độ): Học vị, học hàm, chức vụ kỹ thuật đƣợc thức cấp; số bằng, ngày & nơi cấp: III Q TRÌNH CƠNG TÁC CHUN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác 10/2014 đến Trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng Công việc đảm nhiệm Giảng viên IV CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC Đà CƠNG BỐ: XÁC NHẬN CỦA CƠ QUA ĐỊA PHƢƠNG (Ký tên, đóng dấu) Ngày tháng 05 năm 2017 Ngƣời khai ký tên Đỗ Nhật Trường %Ӝ*,È2'Ө&9¬ĈҤ27Ҥ2 75ѬӠ1*ĈҤ,+Ӑ&6Ѭ3+Ҥ0.Ӻ7+8Ұ7 7+¬1+3+Ӕ+Ӗ&+Ë0,1+ 3+,ӂ81+Ұ1;e7/8Ұ19Ă17+Ҥ&6Ӻ 'jQKFKRJLҧQJYLrQSKҧQELӋQ 7rQÿӅWjLOXұQYăQWKҥFVӻ 1JKLrQFӭXYjNKҧRViWҧQKKѭӣQJGDRÿӝQJ{W{ÿӃQÿӝPӋWPӓLFӫDQJѭӡL lái 7rQWiFJLҧ ĈӚ1+Ұ775ѬӠ1* MSHV: 1520513 Ngành: ӻWKXұWFѫNKtÿӝQJOӵF Khóa: 2015-2017 Ĉӏnh Kѭӟng: ӬQJGөQJ +ӑYjWrQQJѭӡLSKҧQELӋQ 3*676Ĉӛ9ăQ'NJQJ &ѫTXDQF{QJWiF ĈLӋQWKRҥLOLrQKӋ ,é.,ӂ11+Ұ1;e7 9ӅKuQKWKӭF NӃWFҩXOXұQYăQ +ӑFYLrQWXkQWKӫÿҫ\ÿӫFiFSKҫQWKHRTX\ÿӏQKFKXQJYӅWUuQKEj\OXұQOXұQYăQ 9ӅQӝLGXQJ 2.1 Nh̵n xét v͉–ÀŠŠ‘ƒŠб…ǡ”Ù”‰ǡЛ…ŠŽЛ…ǡŠï……Š‹Ъ––”‘‰OX̵QYăQ 7tQKNKRDKӑFWURQJTXiWUuQKWKӵFKLӋQOXұQYăQKӑFYLrQÿmWKDPNKҧRFiFNӃWTXҧQJKLrQFӭXWUѭӟFÿk\ Wӯÿy[iFÿӏQKU}UjQJPөFÿtFKYjSKҥPYLQJKLrQFӭXFӫDÿӅWjL&ұSQKұWÿҫ\ÿӫFѫVӣOêWKX\ӃWFӫDYҩQ ÿӅQJKLrQFӭXGDRÿӝQJWUrQ{W{WӯÿyWiFJLҧNKҧRViWWKӵFWӃYjOӵDFKӑQPӝWP{KuQKQJKLrQFӭXSKKӧS QKҩWVDXÿyӭQJGөQJSKҫQPӅP&DUVLPÿӇP{SKӓQJYjNLӇPQJKLӋP 7iFJLҧFNJQJÿm[k\GөQJP{KuQKYjWtQKWRiQGDRÿӝQJGӵDWUrQFѫVӣWRiQKӑF 1J{QWӯÿѭӧFVӱGөQJWURQJOXұQYăQU}UjQJPҥFKOҥF 2.2 Nh̵š±–¯žŠ‰‹ž˜‹Ю…•у†о‰Š‘Ц…–”À…Š†РЪ–“—М…пƒ‰рк‹Šž……ׯ“—‹¯аŠ Š‹ЮŠŠ…пƒ’Šž’Ž—С–•лŠф—–”À–—Ю 9LӋFVӱGөQJKRһFWUtFKGүQNӃWTXҧQJKLrQFӭXOLrQTXDQÿ~QJTXLÿӏQKKLӋQKjQKFӫDSKiSOXұWVӣKӳXWUt WXӋ 2.3 Nh̵š±–˜Ыͭc tiêu nghiên cͱu, ph˱˯ng pháp nghiên cͱu s͵ dͭng LVTN 7iFJLҧÿmKRjQWKjQKPөFWLrXFKtQKOjWtQKWRiQFiFWK{QJVӕGDRÿӝQJFӫD[HWӯP{KuQKJLҧ WKX\ӃWYjNKҧRViWҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJWUrQFiFELrQGҥQJPһWÿѭӡQJNKiFQKDXWӯÿyÿiQKJLiPӭFÿӝ ҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJOrQQJѭӡLOiLYj{W{WURQJTXiWUuQKFKX\ӇQÿӝQJFӫD[HVRYӟLWLrXFKXҭQGDR ÿӝQJOӵDFKӑQ 9ӅSKѭѫQJSKiSQJKLrQFӭXWULӇQNKDLWӕWYLӋFQJKLrQFӭXOêWKX\ӃWP{KuQKWRiQYjÿiQKJLiFiFWLrXFKt ÿӅUD 2.4 Nh̵n xét T͝ng quan cͯƒ¯͉ tài +ӑFYLrQÿmKRjQWKjQKYLӋFQJKLrQFӭXYjNKҧRViWҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJÿӃQQJѭӡLÿLӅXNKLӇQSKѭѫQJ WLӋQ ÿѭӧFWKӵFKLӋQWUrQFiFÿӕLWѭӧQJ{W{GXOӏFK4FKӛ7R\RWD9LRVYj{W{7FKӛ7R\RWD,QQQRYD 6ӱGөQJSKҫQPӅP&DUVLPÿӇP{SKӓQJ[k\GӵQJÿѭӧFP{KuQKGDRÿӝQJWRjQ[HWURQJPһWSKҷQJ2'ÿӇ WtQKWRiQYjNKҧRViWGDRÿӝQJ 1JRjLUDWiFJLҧÿmNKҧRViWYjÿiQKJLiҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJÿӃQJKӃQJӗLYӏWUtQJѭӡLOiLYӟLNtFK WKtFKGDRÿӝQJWӯFiFELrQGҥQJPһWÿѭӡQJNKiFQKDX7ӯ ÿy[iFÿӏQKFiFWK{QJVӕFҫQWKLӃWÿӇVRViQKYӟLFKӍWLrXÿiQKJLiÿӝrPGӏXGDRÿӝQJFӫD[HFNJQJQKѭ YӏWUtJKӃQJӗLFӫDQJѭӡLOiL7ӯÿyWiFJLҧÿiQKJLiҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJÿӃQVӭFNKӓHWkPVLQKOêFӫD QJѭӡLOiLYjNKҧQăQJFKX\ӇQÿӝQJrPGӏXFӫD[HĈӗQJWKӡLP{KuQKGDRÿӝQJPjWiFJLҧ[k\GӵQJ 2.5 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ n͡‹†—‰Ƭ…ŠН–Žрн‰…пƒ 1ӝLGXQJFKѭѫQJPӣÿҫXÿҧPEҧRÿӫFѫVӣWәQJTXDQFKRYLӋFWULӇQNKDLOXұQYăQ &KѭѫQJFѫVӣOêWKX\ӃWNKiÿҫ\ÿӫYjFKLWLӃWÿӇWULӇQNKDLYjNLӇPQJKLӋPNӃWTXҧGӵÿӏQKQJKLrQFӭX &KѭѫQJNKҧRViWP{KuQKGDRÿӝQJFӫD{W{WUrQFѫVӣÿѭDUDPӝWVӕÿLӅXNLӋQQKҩWÿӏQKWiFJLҧÿmKRjQ WKjQKYLӋFÿӅUDP{KuQK[H2EұFWӵGRYjP{KuQK1/4[HWKLӃWOұSFiFSKѭѫQJWUuQKWtQKWRiQKӋGDRÿӝQJ JLҧLSKѭѫQJWUuQKP{SKӓQJGDRÿӝQJWUrQ0DWODE 9LӋF.KҧRViWGDRÿӝQJ{W{9LRVYj,QQRYDVӱGөQJSKҫQPӅP&DUVLPWUrQFѫVӣOӵDFKӑQFiFWK{QJVӕ ÿѭӧFFXQJFҩSWӯQKjVҧQ[XҩW7R\RWDÿӇNKҧRViWNKҧQăQJFKX\ӇQÿӝQJrPGӏXFӫDKDLGzQJ[HӭQJYӟL WӯQJORҥLELrQGҥQJPһWÿѭӡQJNKiFQKDXYjQKұQWKҩ\FiFQJX\rQQKkQFKtQKFӫDNtFKWKtFKGDRÿӝQJҧQK KѭӣQJOӟQÿӃQNKҧQăQJFKX\ӇQÿӝQJrPGӏXFӫD[H.ӃÿyYLӋFSKkQWtFKFiFÿLӅXNLӋQWKӵFWӃYӟLFiFÿLӅX NLӋQQJүXQKLrQWiFJLҧÿmÿm[k\GӵQJP{KuQKYjNKҧRViWGDRÿӝQJWUrQSKҫQ0DWODEFKRSKKӧSKѫQ &iFÿLӅXNLӋQFөWKӇNKLP{KuQKKyDYjP{SKӓQJ[k\GӵQJSKѭѫQJWUuQKGDRÿӝQJWURQJPһWSKҷQJWKHR ELrQGҥQJPһWÿѭӡQJ.KҧRViWGDRÿӝQJQj\WUrQ0DWODSWiFJLҧÿmWKXWKұSÿѭӧFFiFÿӗWKӏFKX\ӇQYӏ YұQWӕFGDRÿӝQJWҫQVӕGDRÿӝQJULrQJFӫDJKӃWjL[ӃWUӑQJVӕJLDWӕFFӫD[HYjWUӑQJVӕJLDWӕFFӫDJKӃ 7ӯÿyWiFJLҧÿiQKJLiҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJÿӃQVӭFNKӓHWkPVLQKOêFӫDQJѭӡLOiLYjNKҧQăQJFKX\ӇQ ÿӝQJrPGӏXFӫD[H 3KҫQWKӵFQJKLӋPYjÿiQKJLiҧQKKѭӣQJFӫDGDRÿӝQJWUrQ{W{7R\RWD9LRVYj7R\RWD,QQRYDWUrQPӝWVӕ ÿRҥQÿѭӡQJFөWKӇEҵQJYLӋFNӃWKӧSYLӋFVӱGөQJFҧPELӃQFKX\ӇQÿӝQJ0386050Yj$UGXLQR.ӃWTXҧ WKӵFQJKLӋPJL~SWiFJLҧQKұQÿӏQKU}QJX\rQQKkQFKtQKҧQKKѭӣQJÿӝrPGӏXWURQJTXiWUuQKÿLӅXNKLӇQ xe 1ӝLGXQJWUuQKEj\WURQJOXұQYăQÿҥWFKҩWOѭӧQJWӕW 2.6 ŠСš±–¯žŠ‰‹ž˜͉ kh̫£‰ͱng dͭ‰ǡ‰‹ž–”а–Šх…–‹Э…ͯƒ¯͉ tài *LiWUӏWKӵFWLӉQWUrQFѫVӣNӃWTXҧÿӅWjLWiFJLҧFyQKӳQJÿӅ[XҩWFөWKӇÿӇQJѭӡLOiLÿҧPEҧRGӉFKӏXKѫQ WURQJTXiWUuQKÿLӅXNKLӇQ{W{ 2.7 Lu̵˜£…О…ŠЯŠ•уƒǡ„е•—‰Šф‰з‹†—‰‰¿ȋ–Š‹͇t sót t͛n t̩i): Khơng II CÁC VҨ0ӄ CҪN LÀM RÕ &iFFkXK͗LFͯDJL̫QJYLrQSK̫QEL͏Q Do đó, Toyota Innova khơng đảm bảo độ êm dịu dao động chuyển động biên dạng mặt đƣờng Mặt khác, trọng số gia tốc R.M.S lại có xu hƣớng tăng lên Khi so sánh độ chuyển vị, vận tốc dao động ghế từ đồ thị ứng với hai biên dạng mặt đƣờng khác nhau, chuyển vị ghế nhỏ nhƣng có mức dao động ổn định sau khoảng (s) lớn so với thời điểm ban đầu, thời gian chuyển vị lâu so với khảo sát biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật Điều đó, cho thấy Toyota Vios có khả hấp thụ dao động thấp so với Toyota Innova, nhƣng lại có biên độ dao động lớn khoảng thời gian đầu tiếp xúc với mấp mô xét biên dạng mặt đƣờng nửa hình sin Đồng thời, tác động đến độ êm dịu ngƣời điều khiển ô tô lớn so với biên dạng mặt đƣờng hình chữ nhật Toyota Innova Thời gian phần tử ghế chịu ảnh hƣởng dao động tăng, đồng nghĩa với tình trạng mệt mỏi xuất nhanh  Giới thiệu hàm mặt đƣờng ngẫu nhi n Thực tế biên dạng mặt đƣờng ngẫu nhiên, khơng tn theo hình dạng mấp mơ đinh Do đó, nhà khoa giới nghiên cứu, thực nghiệm để tìm thuật tốn để mơ thàm kích thích dao động ngẫu nhiên Và đến năm 2008, báo khoa học “Generation of Random Road Profiles” nhóm tác giả Feng Tyan, Yu-Fen Hong Shun-Hsu Tu and Wes S Jeng xây dựng hàm mặt đƣờng ngẫu nhiên thực nghiệm cụ thể [21] Từ liệu hồ sơ mơ kiểm sốt hệ thống treo phần tƣ hay phần hai xe nhà khoa học xây dựng phƣơng trình vi phân kích thích dao động Phƣơng trình vi phân hàm mặt đƣờng ngẫu nhiên mà nhóm tác giả xây dựng đƣợc Trong điều kiện xe chạy dọc đƣờng với số vận tốc , tín hiệu từ profile mặt đƣờng thời gian , tần số kích thích từ mặt đƣờng theo (rad/s), góc α phụ thuộc vào loại bề mặt đƣờng d z R (t )  Vz R (t )   (t ) dt (4.1) Từ phƣơng trình, tác giả ứng dụng phần mềm Matlab – Simulink để đƣa đồ thị kích thích dao động ngẫu nhiên từ mặt đƣờng 78 Hình 4.27:Mơ hình Matlab-simulink theo cơng thức (4.1) 0.08 0.06 0.04 Bien (m) 0.02 -0.02 -0.04 -0.06 -0.08 10 Thoi gian (s) Hình 4.28: Đồ thị biên độ dao động theo thời gian Từ đồ thị biên độ hàm kích thích dao động ngẫu nhiên, ta nhận thấy giá trị biên độ mặt đƣờng luôn thay đổi không tuân quy luật cụ thể nào, giá trị cịn phụ thuộc vào đoạn đƣờng yếu tố môi trƣờng khác Gia toc (m/s2) -1 -2 -3 -4 10 Thoi gian (s) Hình 4.25: Đồ thị gia tốc ghế với hàm mặt đường ngẫu nhiên,Toyota Innova 79  K t luận hi hảo sát d o động tr n phần mềm Matlab Sau thực khảo sát khả chuyển động êm dịu hai dòng xe hãng Toyota với hai biên dạng mấp mơ mặt đƣờng hình chữ nhật hình sin Tác giả thu thập đƣợc đồ thị chuyển vị, vận tốc dao động, tần số dao động riêng ghế tài xế, trọng số gia tốc xe trọng số gia tốc ghế Từ đó, tác giả đánh giá ảnh hƣởng dao động đến sức khỏe, tâm sinh lý ngƣời lái khả chuyển động êm dịu xe Đồng thời, mơ hình dao động mà tác giả xây dựng gần với thực tế, phù hợp cho việc nghiên cứu ảnh hƣởng dao động đến mối quan hệ “Đƣờng – Ơtơ – Ngƣời” Mặt khác, tác giả nhận thấy việc đánh giá ảnh hƣởng dao động đến độ mệt mỏi, tâm sinh lý ngƣời lái phức tạp khó khăn Bởi phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhƣ: khả hấp thụ dao động đệm ghế, lƣng tựa, vận tốc tiếp xúc với mấp mô mặt đƣờng, hệ thống treo đƣợc lắp đặt xe, tình trạng sức khỏe chịu đựng đƣợc ngƣỡng ảnh hƣởng dao động, khả kiểm soát xe Đặc biệt, thực tế hình dạng mấp mơ mặt đƣờng ngẫu nhiên khơng có quy luật cụ thể chiều rộng, độ cao, tần suất xuất mấp mô cung đƣờng 80 CHƢƠNG THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ ẢNH HƢỞNG CỦA DAO ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 5.1 Cảm bi n chuyển động MPU 6050 Arduino 1 Giới thiệu cảm bi n chuyển động MPU 6050 MPU-6050 cảm biến hãng InvenSense MPU-6050 giải pháp cảm biến chuyển động giới có tới (có thể mở rộng tới 9) trục cảm biến tích hợp chip MPU-6050 sử dụng công nghệ độc quyền MotionFusion InvenSense chạy thiết bị di động, tay điều khiển Hình 5.1: Cảm biến chuyển động MPU 6050 [22] MPU-6050 tích hợp trục cảm biến bao gồm: quay hồi chuyển trục (3-axis MEMS gyroscope), cảm biến gia tốc chiều (3-axis MEMS accelerometer) Ngồi ra, MPU-6050 cịn có đơn vị tăng tốc phần cứng chuyên xử lý tín hiệu (Digital Motion Processor - DSP) cảm biến thu thập thực tính tốn cần thiết Điều giúp giảm bớt đáng kể phần xử lý tính tốn vi điều khiển, cải thiện tốc độ xử lý cho phản hồi nhanh Đây điểm khác biệt đáng kể MPU-6050 so với cảm biến gia tốc gyro khác MPU-6050 kết hợp với cảm biến từ trƣờng (bên ngoài) để tạo thành cảm biến góc đầy đủ thơng qua giao tiếp I2C Các cảm biến bên MPU-6050 sử dụng chuyển đổi tƣơng tự - số (Anolog to Digital Converter - ADC) 16-bit cho kết chi tiết góc quay, tọa độ Với 81 16-bit có 65536 giá trị cho cảm biến Tùy thuộc vào yêu cầu, cảm biến MPU6050 hoạt động chế độ tốc độ xử lý cao chế độ đo góc quay xác (chậm hơn) MPU-6050 có khả đo phạm vi: Gia tốc: ± 2, ± 4, ± 8, ± 16G Hơn nữa, MPU-6050 có sẵn đệm liệu 1024 byte cho phép vi điều khiển phát lệnh cho cảm biến, nhận liệu sau MPU-6050 tính tốn xong Thông số kỹ thuật module MPU-6050 Nguồn: 3-5 (V), module MPU-6050 có sẵn LDO chuyển nguồn 5V -> 3V Giao tiếp I2C mức 3V Khoảng cách chân cắm: 2.54mm Địa chỉ: 0x68, cấp mức cao vào chân AD0 để chuyển địa thành 0x69 Thƣ viện MPU-6050 đƣợc viết độc lập phần mềm lập trình C++, thƣ viện giao tiếp I2C đƣợc viết hạn chế tối đa vào Arduino đó, hồn tồn chỉnh sửa lại cho phù hợp với PIC 5.1.2 Giới thiệu Arduino Arduino chất bo mạch vi xử lý đƣợc dùng để lập trình tƣơng tác với thiết bị phần cứng nhƣ cảm biến, động cơ, đèn thiết bị khác Đặc điểm bật Arduino môi trƣờng phát triển ứng dụng dễ sử dụng, với ngôn ngữ lập trình học cách nhanh chóng, với ngƣời am hiểu điện tử lập trình Và điều làm nên tƣợng Arduino giá trị kinh tế tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Hình 5.2: Bo mạch ArdunioMega 2560 Arduino đời thị trấn Ivrea thuộc nƣớc Ý đƣợc đặt theo tên vị vua vào kỷ thứ King Arduin Arduino thức đƣợc đƣa giới thiệu vào năm 2005 nhƣ công cụ khiêm tốn dành cho sinh viên giáo sƣ 82 Massimo Banzi, ngƣời phát triển Arduino, trƣờng Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Các ứng dụng Arduino rộng rãi vực điều khiển thiết bị Nó đƣợc chọn làm não xử lý nhiều thiết bị từ đơn giản đến phức tạp Trong số có vài ứng dụng thực chứng tỏ khả vƣợt trội Arduino chúng có khả thực nhiều nhiệm vụ phức tạp Một số ứng dụng bật Arduino nhƣ: Máy in 3D, Robot, thiết bị bay không ngƣời lái UAV, game tƣơng tác, điều khiển ánh sáng, kích hoạt chụp ảnh tốc độ cao  Thông số ỹ thuật bo mạch Arduino Bo mạch Arduino sử dụng dòng vi xử lý bit megaAVR Atmel với hai chip phổ biến ATmega328 ATmega2560 Các dòng vi xử lý cho phép lập trình ứng dụng điều khiển phức tạp đƣợc trang bị cấu hình mạnh với loại nhớ ROM, RAM Flash, ngõ vào digital I/O có nhiều ngõ có khả xuất tín hiệu PWM, ngõ đọc tín hiệu analog chuẩn giao tiếp đa dạng nhƣ UART, SPI, TWI (I2C) Sức mạnh xử lý: Xung nhịp: 16MHz EEPROM: KB (ATmega328) KB (ATmega2560) SRAM: KB (Atmega328) KB (Atmega2560) Flash: 32 KB (Atmega328) 256 KB (Atmega2560) Đọc tín hiệu cảm biến ngõ vào ngõ ra: Digital: Các bo mạch Arduino có cổng digital cấu hình làm ngõ vào ngõ phần mềm Tổng số lƣợng cổng digital mạch dùng Atmega328 14, Atmega2560 54 Analog: bo mạch Arduino có trang bị ngõ vào analog với độ phân giải 10-bit (1024 phân mức, ví dụ với điện áp chuẩn 5V độ phân giải khoảng 0.5mV) Số lƣợng cổng vào analog Atmega328, 16 Atmega2560 PWM Output: Trong số cổng digital, ngƣời dùng chọn số cổng dùng để xuất tín hiệu điều chế xung PWM Độ phân giải tín hiệu PWM 83 8-bit Số lƣợng cổng PWM bo dùng Atmega328 6, bo dùng Atmega2560 14 Chuẩn giao tiếp: Serial: bo có trang bị số cổng Serial cứng (việc giao tiếp phần cứng chip thực hiện) Bên cạnh đó, tất cổng digital cịn lại thực giao tiếp nối tiếp phần mềm (có thƣ viện chuẩn, khơng cần phải viết code) Mức tín hiệu cổng TTL 5V Lƣu ý cổng nối tiếp RS-232 thiết bị PC có mức tín hiệu UART 12V USB: Các bo Arduino tiêu chuẩn có trang bị cổng USB để thực kết nối với máy tính dùng cho việc tải chƣơng trình Tuy nhiên chip AVR khơng có cổng USB, bo Ardunino phải trang bị thêm phần chuyển đổi từ USB thành tín hiệu UART Do máy tính nhận diện cổng USB cổng COM cổng USB tiêu chuẩn SPI: Đây chuẩn giao tiếp nối tiếp đồng có bus gồm có dây Với tính bo Arduino kết nối với thiết bị nhƣ LCD, điều khiển video game, điều khiển cảm biến loại hay thẻ nhớ SD TWI (I2C): Đây chuẩn giao tiếp đồng khác nhƣng bus có hai dây Với tính này, bo Arduino giao tiếp với số loại cảm biến nhƣ thermostat CPU, tốc độ quạt, số hình OLED/LCD, đọc real-time clock Mơi trường lập trình bo mạch Arduino: Mơi trƣờng lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngơn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu dựa tảng C/C++ quen thuộc với ngƣời làm kỹ thuật Và quan trọng số lƣợng thƣ viện code đƣợc viết sẵn chia sẻ cộng đồng nguồn mở Môi trƣờng lập trình Arduino IDE chạy ba tảng phổ biến Windows, Macintosh OSX Linux Ngơn ngữ lập trình đƣợc mở rộng thông qua thƣ viện C++ Và ngôn ngữ lập trình dựa tảng ngơn ngữ C AVR nên ngƣời dùng hồn tồn nhúng thêm code viết AVR C vào chƣơng trình muốn 84 Hình 5.3: Màn hình giao tiếp với phần mềm Ardunio 5.1.3 K t nối MPU 6050 Arduino Hình 5.4: Cảm biến MPU 6050 kết nối với bo mạch Arduino 85 Bảng 1: Kết nối chân cảm biến với bo mạch Arduino Cảm bi n MPU6050 Bo mạch Arduino Chân VCC (màu đỏ) 3.3 V Chân GND (màu xám) Chân GND Chân SCL (màu trắng) Chân SCL (số 21) Chân SAD (màu đen) Chân SDA (số 20) 5.2 Thực nghiệm đo d o động tr n xe 5.2.1 Toyota Innova E 2.0 2012 Tác giả thực hai đoạn đƣờng khác  Đoạn đƣờng Võ văn Ngân Bắt đầu xuất phát từ trƣờng Đại học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh đến chợ Thủ Đức Hình 5.5: Đồ thị đoạn đường Võ Văn Ngân khảo sát dao động Hình 5.6: Bố trí cảm biến MPU 6050 ghế ngồi người tài xế 86 Hình 5.7: Dữ liệu thu thập máy tính khảo sát Trên đoạn đƣờng gần với chợ Thủ Đức tốc độ xe 35 km/h 10 Gia toc [m/s 2] -2 -4 -6 -8 Thoi gian [s] 10 Hình 5.8: Đồ thị mô tả gia tốc ghế đoạn đường Võ Văn Ngân, Toyota Innova Trọng số gia tốc trung bình R.M.S ghế: aghe 1.3 (m/s2) Nhận xét: Từ đồ thị ta nhận giá trị gia tốc luôn thay đổi theo thời gian Điều đó, chứng tỏ tần suất xuất mấp mơ mặt đƣờng ngẫu nhiên, không tuân theo quy luật định Tại thời điểm từ 0.2 giây đầu tiên, gia tốc ghế đạt giá trị cao nhất, xấp xỉ 10 m/s2 nhƣng sau đó, giá trị giảm nhanh Với aghe 1.3 m/s2 so sánh với tiêu chuẩn đánh giá phản ứng tiện nghi với môi trƣờng dao động (ISO 2631-1:1997) xe khơng đáp ứng đƣợc khả chuyển động êm dịu ngƣời ngồi có cảm giác không thỏa mái xét điều kiện khảo sát nhƣ 87  Đoạn đƣờng Phạm Văn Đồng Hình 5.9: Đồ thị đoạn đường Phạm Văn Đồng khảo sát Với tốc độ xe 60 km/h Gia toc [m/s 2] -2 -4 Thoi gian [s] 10 Hình 5.10: Đồ thị mơ tả gia tốc ghế đoạn đường Phạm Văn Đồng, Innova Trọng số gia tốc trung bình R.M.S ghế: aghe 0.36 (m/s2) Nhận xét: Thực tế, tình trạng mặt đƣờng Phạm Văn Đồng tốt so với đoạn đƣờng Võ Văn Ngân gần chợ Thủ Đức, nên ngƣỡng biên độ giá trị gia tốc khảo sát thấp xe khảo sát Innova, xe có đạt vận tốc cao Gia tốc ghế cao qua mấp mô mặt đƣờng xấp sĩ (m/s2) Với aghe 0.36 (m/s2) so với tiêu chuẩn bảng 4.6 xe đáp ứng đƣợc khả chuyển động êm dịu ngƣời ngồi có cảm giác chút khơng thỏa mái 5.2.2 Toyota Vios 1.5G 2010 Tác giả thực đoạn đƣờng Võ Văn Ngân, đƣờng Thống Nhất, cuối đoạn mấp mô sân tập lái xe Khu E Trƣờng Đại Học SPKT TP Hồ Chí Minh 88  Đoạn đƣờng Võ Văn Ngân Quãng đƣờng nhƣ giới thiệu khảo sát xe Toyota Innova Với vận tốc Toyota Vios khoảng từ 20 – 25 km/h nhỏ so với khảo sát Innova Gia toc (m/s2) -1 -2 -3 10 Thoi gian (s) Hình 5.11: Đồ thị mô tả gia tốc ghế đoạn đường Võ Văn Ngân, Vios Trọng số gia tốc trung bình R.M.S ghế: aghe 0.206 (m/s2) Nhận xét: Từ đồ thị gia tốc Vios, chỗ ta nhận thấy khả chuyển động êm dịu Vios tốt xét cung đƣờng này, với vận tốc xe tiếp xúc với mấp mô nhỏ Ngƣỡng gia tốc ghế cao qua mấp mô khoảng 2.5 (m/s2) thấp nhiều so với khảo sát Innova Đồng thời, aghe 0.206 (m/s2) so với bảng 4.6 Thì xe đảm bảo khả chuyển động êm dịu ngƣời ngồi khơng có cảm giác bị ảnh hƣởng dao động  Đoạn đƣờng Thống Nhất Hƣớng xuất phát từ đƣờng Đặng Văn Bi vào đƣờng Thống Nhất kết thúc cuối đƣờng Thống Nhất giao với đƣờng Võ Văn Ngân 89 Hình 5.12: Đồ thị đoạn đường Thống Nhất khảo sát dao động Với tốc độ xe 25 – 30 km/h 1.5 Gia toc [m/s2] 0.5 -0.5 -1 -1.5 -2 -2.5 10 Thoi gian [s] Hình 5.13: Đồ thị mô tả gia tốc ghế đoạn đường Thống Nhất, Vios Trọng số gia tốc trung bình R.M.S ghế: aghe 0.23 (m/s2) Nhận xét: Với tốc độ xe khảo sát đƣờng Võ Văn Ngân, ta nhận thấy vị trí ghế ngƣời lái chịu ảnh hƣởng dao động không đáng kể Giá trị gia tốc lớn mà cảm biến thu thập đƣợc khảo sát khoảng 2,2 m/s2 Với aghe 0.23 (m/s2) < 0.315 m/s2 tiêu thấp bảng 4.6 Do đó, xe đảm bảo khả chuyển động êm dịu ngƣời ngồi có cảm giác thỏa mái xe di chuyển với vận tốc 90  Đoạn đƣờng mấp mơ Hình 5.14: Đoạn đường mấp mô khu E Với vận tốc xe thấp từ 5- 10 km/h 0.5 Gia toc (m/s2) -0.5 -1 -1.5 -2 10 Thoi gian (s) Hình 5.15: Đồ thị mơ tả gia tốc ghế đoạn đường mấp mô Trọng số gia tốc trung bình R.M.S ghế : aghe 0.48 m/s2 Nhận xét: Với vận tốc xe tiếp xúc với mấp mô đoạn đƣờng khảo sát nhỏ nên biên độ gia tốc đo đƣợc thấp, giá trị gia tốc cao xe qua mấp mô khoảng 1.7 (m/s2) Với 0.315 < aghe 0.48 < 0.613 m/s2 so với bảng 4.6 ngƣời lái có cảm giác chút khơng thỏa mái Toyota Vios 91 đảm bảo khả chuyển động êm dịu khảo sát đoạn đoạn đƣờng mấp mô  K t luận t thực nghiệm Từ kết thực nghiệm cho thấy, cung đƣờng Võ Văn Ngân Innova không đảm bảo đƣợc trạng thái chuyển động êm dịu vận tốc xe 35 km/h Trong đó, thực nghiệm Vios với vận tốc từ 20 – 25 km/h Vios lại đảm bảo đƣợc chuyển động êm dịu Nguyên nhân sai khác thông số kỹ thuật, hệ thống treo sử dụng hai xe thực nghiệm khác Đồng thời, khảo sát khác với Innova vận tốc xe 60 km/h khảo sát đoạn đƣờng Phạm Văn Đồng xe đạt trạng thái êm dịu chuyển động Do đó, nhận thấy, ngun nhân tác động đến độ êm dịu chuyển động xe tâm sinh lý ngƣời tài xế bắt nguồn từ tình trạng biên dạng mặt đƣờng vận tốc xe tiếp xúc với đoạn đƣờng Tuy nhiên, tác giả không đảm bảo khả chuyển động êm dịu khảo sát vận tốc lớn đoạn đƣờng Thống Nhất, Võ Văn Ngân (trên Vios) mấp mô khu E Mặt khác, kết thực nghiệm đo gia tốc vị trí ghế ngƣời tài xế gần giống với khảo sát phần mềm Matlab Về mặt đồ thị mô tả Gia toc (m/s2) -1 -2 -3 -4 10 Thoi gian (s) Hình 5.16: Đồ thị gia tốc ghế với hàm mặt đườn ngẫu nhiên, Vios Với điều kiện mô Matlab nhƣ: vận tốc xe, chiều cao mấp mô chiều rộng mấp mô tƣơng ứng với thực nghiệm đoạn đƣờng mấp mô khu E, 92 ...BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐỖ NHẬT TRƯỜNG NGHIÊN CỨU VÀ KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG ĐẾN ĐỘ MỆT MỎI CỦA NGƯỜI LÁI NGÀNH: KỸ... phẳng 2D sử dụng để tính tốn khảo sát dao động Nội dung đề tài tập trung vào khảo sát đánh giá ảnh hưởng dao động đến ghế ngồi vị trí người lái với kích thích dao động từ biên dạng mặt đường khác... lực Tên luận văn: Nghiên Cứu Khảo Sát Ảnh Hưởng Dao Động Ơ Tơ Đến Độ Mệt Mỏi Của Người Lái Ngày & nơi bảo vệ luận văn: 22/04/2017, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh Người hướng dẫn: