Thiết kế hệ thống khởi động thông minh Smartkey trên ô tô Mazda 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SMARTKEY 2.1. Giới thiệu

Khi có tín hiệu phanh và cần số ở vị trí P hoặc N , ta ấn nút Startstop, hệ thống sẽ khởi động động cơ ở chế độ “Start Engine“. Chìa khóa cơ bên trong chìa khóa thông minh thường được sử dụng trong trường hợp chìa khóa thông minh hết pin , hỏng : sử dụng chìa khóa cơ để mở. Thường theo nguyên bản xe tích hợp sẵn chìa khóa thông minh thì chìa khóa này sẽ tương thích với ổ khóa trong tay nắm cửa , nếu không có hoặc độ thêm thì phải điều chỉnh lại tay nắm cửa.

Điều này giúp tiết kiệm thời gian và nâng cao tính tiện dụng khi người dùng không cần phải sử dụng chìa khóa truyền thống. Khi người sử dụng nhấn nút trên smart key, hệ thống báo động của xe sẽ được kích hoạt, giúp đe dọa kẻ trộm và giữ an ninh cho ô tô. Từ hộp SMK, thông qua đường truyền CAN, hộp SMK sẽ lấy thông tin về xe (PIN CODE) từ ECM , hộp SMK sẽ tổng hợp, phân tích rồi theo đường truyền cũ lưu lại trong chìa khóa, thông tin này cũng sẽ theo đường truyền và lưu trữ bên trong các module khác của hệ thống.

Ở đây hộp SMK sẽ chia sẻ thông tin này tới tất cả các hộp có liên quan trong hệ thống để cùng phân tích, so sánh, nếu hệ thống nhận dạng đúng chìa khóa thì hệ thống sẽ ra các lệch khác tùy thuộc vào thao tác của lái xe. Hộp SMK tiến hành kích hoạt rơ le khởi động để khởi động động cơ Khi relay khởi động được kích hoạt, relay được giữ trong 1 thời gian được lập trình sẵn cho đến khi động cơ chuyển sang trạng thái ON bằng việc nhận tính hiệu điều khiển và phản hồi từ ECM. Ăng ten bên chính trong xe : Chúng có nhiệm vụ tìm kiếm chìa khóa bên trong xe, dùng để khởi động động cơ , cái còn lại nằm ở sàn xe đằng sau ghế sau.

Khi nhấn công tắc trên chìa khóa thông minh , hộp SMK kích hoạt ăng ten cửa để tìm kiếm chìa khóa gần tay nắm mở cửa Sau đó, thông tin chìa khóa được gởi tới thiết bị nhận tín hiệu tích hợp bên trong hộp SMK Nếu thông tin chìa khóa đúng, hộp SMK sẽ truyền lệnh lock/unlock đến điều khiển khóa cửa. Lệnh của hộp SMK được tiến hành như sau: Mô tơ điện được kích hoạt, cột lái được khóa hoặc mở khóa, và dữ liệu lock/ unlock được truyền đến hộp SMK. Mass : Khi mô tơ điện cần được khởi động, theo đó kích hoạt khóa/mở khóa cột lái, nguồn và mát cung cấp đồng thời cùng một lúc từ hộp SMK, đồng thời tín hiệu này cũng được điều khiển cùng lúc trong thời gian rất ngắn.

Serial Communication Line: Nó là đường truyền dẫn phân cung cấp trạng thái ESCL được xác định bởi 2 cảm biến Hall và lệnh khóa/mở khóa giữa ESCL và SMK. Khi nhấn nút khóa/mở khóa trên chìa khóa thông minh, hộp SMK sẽ kích hoạt ăng-ten cửa với tần số LF để tìm kiếm chìa khóa bên ngoài xe. Khi bấm nút mở cốp trên chìa khóa thông minh, hộp SMK sẽ kích hoạt ăng-ten cốp với tần số LF để tìm kiếm chìa khóa bên ngoài xe.

Khi chủ xe ấn nút bất kỳ trên chìa khóa thông minh, hộp SMK sẽ kích hoạt ăng ten bên cửa và cốp với tần số LF để tìm chìa khóa bên ngoài xe. Nó rất phù hợp cho các dự án điện tử đơn giản và phức tạp, từ các dự án đơn giản như điều khiển đèn LED cho đến các dự án phức tạp như robot tự động hoặc hệ thống nhà thông minh.

THIẾT KẾ MÔ HÌNH 3.1. Ý tưởng thiết kế

Mô hình khởi động thông minh bao gồm các phần như ảnh , mỗi phần có mối quan hệ được biểu thị bằng chiều mũi tên để thể hiện chức năng của từng khối. Các khối bao gồm: khối nguồn, khối điều khiển trung tâm, bộ thu phát tín hiệu , khối chấp hành. Bộ thu/phát tín hiệu : Ăng ten cửa , cốp và ăng ten chính trong xe.

TIẾN HÀNH THIẾT KẾ MÔ HÌNH 4.1. Sơ đồ mạch điện hộp SMK

Khi người dùng khởi động xe, hộp SMK sẽ gửi tín hiệu điện áp +12V đến chân ST, sau đó dòng điện sẽ thông qua module hạ áp LM2598 để giảm xuống thành +5V và được gửi đến chân số 2 của Arduino. Arduino sẽ nhận tín hiệu này và điều khiển chân số 11 ở mức cao (+5V), gửi tín hiệu đến chân IN để điều khiển Relay 1 kênh 5V dẫn dòng 2 chân NO và COM. Dòng điện +12V sẽ chạy qua chân NO và COM cuộn dây Relay khởi động và sau 5 giây được lập trình, Arduino sẽ tự động ngắt tín hiệu chân 11 và ngắt dòng đến chân RL khởi động ngắt Relay khởi động.

Khi có tín hiệu vào chânRL khởi động, tiếp điểm của Relay khởi động đóng lại và dẫn dòng +12V đến chân50của máy khởi động. Do thời gian giả lập là 5 giây nên sau 5 giây thì máy khởi động ngắt dòng dẫn Relay khởi động Ngắt dòng đến chân50 Máy khởi động ở chế. Khi tín hiệu đó gặp phải một linh kiện như một cuộn cảm, trường điện tử này sẽ gây ra dòng điện điều hướng qua cuộn cảm và tạo ra một trường từ môi trường xung quanh linh kiện.

Trở này sẽ giảm độ nhạy của cuộn cảm với các tín hiệu nhiễu và giảm khả năng nhiễu điện từ truyền qua linh kiện này. Nó sẽ giúp giảm ảnh hưởng của nhiễu lên các linh kiện khác trong mạch, từ đó cải thiện chất lượng và độ ổn định của hệ thống điện tử. Trước khi đưa các chi tiết lên mô hình phải đảm bảo rằng các chi tiết hoạt động bình thường và tiến hành cố định chúng trên mô hình.

Ngoài ra, tính tiện lợi và linh hoạt của Smart Key giúp tiết kiệm thời gian và nỗ lực của người dùng khi khóa và mở cửa xe. Nó không chỉ cải thiện tính bảo mật và tiện ích cho người dùng, mà còn mở ra những tiềm năng phát triển mới cho ngành công nghiệp ô tô. Với sự phát triển liên tục của công nghệ, Smart Key sẽ tiếp tục đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra trải nghiệm lái xe an toàn, tiện lợi và thông minh hơn trong tương lai.

Dựa trên kết quả của mô hình hoàn thiện và so sánh với các dòng xe hiện đại hiện nay, chúng tôi muốn đóng góp một số kiến nghị để các bạn có thể phát triển thêm trên mô hình của chúng tôi. Nghiên cứu và tích hợp các tính năng bảo mật mạnh hơn vào hệ thống Smart key, bao gồm việc sử dụng các công nghệ nhận diện sinh trắc học như dấu vân tay, khuôn mặt hoặc giọng nói. Tăng cường tính năng kết nối và điều khiển từ xa bằng cách tích hợp các phần mềm ứng dụng điện thoại thông minh, cho phép người sử dụng có thể kiểm soát các chức năng của xe hơi từ xa bằng chiếc điện thoại thông minh của mình.

Cải thiện tính năng định vị xe hơi thông minh, giúp người dùng dễ dàng tìm kiếm vị trí của xe trong bãi đỗ xe và định vị xe hơi trong thời gian thực. Tối ưu hóa việc lập trình và quản lý khóa thông qua giao diện đơn giản và trực quan, đảm bảo rằng người dùng có thể thực hiện các tác vụ quản lý khóa một cách dễ dàng và thuận tiện.