Thiết kế và chế tạo hệ thống gạt mưa tự động ứng dụng vi điều khiển Arduino

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cấu tạo chung của hệ thống gạt mưa

Tuy nhiên, ở thời điểm công tắc gạt nước tắt, nếu tiếp điểm P2 ở vị trí tiếp xúc mà không phải ở vị trí rãnh thì điện áp của ắc qui vẫn được đặt vào mạch điện và dòng điện đi vào motor gạt nước tới tiếp điểm P1 qua tiếp điểm P2 làm cho motor tiếp tục quay. Có hai loại hệ thống rửa kính đối với ô tô có rửa kính sau: Một loại có bình chứa chung cho cả bộ phận rửa kính trước và sau, còn loại kia có hai bình chứa riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau. Ngoài ra, còn có một loại điều chỉnh vòi phun cho cả kính trước và kính sau nhờ motor rửa kính điều khiển các van và một loại khác có hai motor riêng cho bộ phận rửa kính trước và bộ phận rửa kính sau được đặt trong bình chứa.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa

Khi công tắc gạt nước được bật về vị trí tốc độ cao, dòng điện đi vào chổi than tiếp điện tốc độ cao của motor gạt nước ( gọi là HI ) thể hiện như trên hình vẽ và gạt nước hoạt động ở tốc độ cao. Tuy nhiên, khi motor bắt đầu quay tiếp điểm của công tắc cam chuyển từ P3 sang P2, do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của motor và motor làm việc ở tốc độ thấp rồi dừng lại khi tới vị trí dừng cố định. Nếu công tắc gạt nước được đưa về vị trí OFF trong khi motor gạt nước đang hoạt động, thì dòng điện sẽ đi vào chổi than tốc độ thấp của motor gạt nước và gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.

Giới thiệu về board arduino 1. Khái niệm và lịch sử ra đời

Các phần mềm hỗ trợ phát triển tích hợp IDE có nhiệm vụ soạn thảo, biên dịch code, nạp chương cho board. Dù đa phần không có sự tiếp thị hay quảng cáo nào những Arduino lan truyền nhanh với tốc độ chóng mặt. Ngày nay, Arduino càng nổi tiếng hơn trên toàn thế giới và có không ít người tìm về thị trấn Ivrea để tham quan nơi sinh ra nền tảng thú vị và độc đáo này.

Nếu bạn là fan cuồng của Arduino nên tìm tới nơi nhớ đời này một lần để khám phá, biết thêm nhiều kiến thức. Arduino giúp bộ xử lý trung tâm hoạt động nhiệm vụ của mình qua nhiều loại robotGame tương tác: Arduino sử dụng để tương tác với màn hình, Joystick. Vì thế, bạn hoàn toàn có thể làm mã nguồn mở với các sơ đồ, pubilc trực tuyến bằng cách mua linh kiện về làm.

Arduino kết nối với máy tính để truy cập dữ liệu cảm biến bên ngoài thế giới và cung cấp thông tin phản hồi cho bạn. Các loại bo mạch Arduino Về mặt chức năng, các bo mạch Arduino được chia thành hai loại: loại bo mạch chính có chip Atmega và loại mở rộng thêm chức năng cho bo mạch chính (thường được gọi là shield). Các bo mạch chính về cơ bản là giống nhau về chức năng, tuy nhiên về mặt cấu hình như số lượng I/O, dung lượng bộ nhớ, hay kích thước có sự khác nhau.

Các bo mở rộng chủ yếu mở rộng thêm một số tính năng cho bo mạch chính ví dụ như tính năng kết nối Ethernet, Wireless, điều khiển động cơ v.v….

PHÂN TÍCH VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG GẠT MƯA TỰ ĐỘNG

• Phân tích và lựa chọn linh kiện sử dụng
• Phương hướng và giải pháp thực hiện 1. Giải pháp nghiên cứu và thiết kế

Trong hệ thống gạt nước mưa tự động thì chỉ cần thu thập và xử lý dữ liệu từ cám biến từ đó kích hoạt động cơ gạt nước hoạt động cũng như điều khiển động cơ gạt nước hoạt động nhanh hay chậm. - PIC có ưu điểm là tích hợp nhiều chức năng, hỗ trợ tốt, phần mềm thân thiện bằng PIC giá rẻ, đặc biệt PIC có nhiều chủng loại để lựa chọn nên với mỗi mục đích sử dụng có thể chọn được một số sản phẩm có 8 độ tương đồng cao, ít bị lãng phí chức năng. + Ngoài ra đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả người ít am hiểu về điện tử và lập trình.

Như vậy ta lựa chọn sử dụng Arduino làm vi điều khiển chính trong hệ thống làm nhiệm vụ nhận tín hiệu từ cảm biến và sau đó tác động điều khiển lên các lên các cơ cấu chấp hành là động cơ DC. Lí do em chọn cảm biến mưa để đảm nhiệm chức năng thu thập dữ liệu từ môi trường là do: Cảm biến mưa có chức năng phát hiện mưa tốt, nhỏ gọn, đơn giản, dễ lắp đặt đặc biệt là giá thành rẻ. Sau khi đã có đầy đủ các tài liệu liên quan và các linh kiện cần thiết ta có thể bắt đầu bắt tay vào thiết kế và xây dựng hệ thống: xây dựng sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý của hệ thống, ghép nối các khối chức năng và lập trình hệ thống.

- Khối nguồn ( Power ): Cung cấp điện áp ổn định cho tất cả các khối trong hệ thống, khối nguồn được sử dụng để ổn định và cấp điện áp 5V DC cho khối điều khiển (arduino ) và relay. Ngoài ra, cảm biến còn đưa trực tiếp chân A0 ra cho các bạn có thể tiến hành đo lường, xác định lưu lượng mưabằng cách giao tiếp với vi điều khiển và các bộ chuyển đổi ADC. Nguyên lý hoạt động của mạch gạt mưa tự động: Trên mạch điện nhóm em sử dụng 5 relay để diều khiển các chế độ hoạt dộng của motor gạt nước và 5 Relay này được điều khiên tự động từ những tín hiệu mà vi điều khiển nhận được từ khối cảm biến.

Nhóm em tiến hành thiết kế mạch gạt gián đoạn dựa trên 2 điều kiện đó là khi mạch gạt gián đoạn thì chân +1 và chân S phỉa thông với nhau, sau đó sử dụng vi điều khiển kích các relay 4 và 5 hoạt động ngắt quãng, thời gian ngắt sẽ là 10 giây.

THIẾT KẾ MÔ HÌNH TRÊN PHẦN MỀN SOLIDWORKS

Sử dụng 2 motor gạt mưa loại âm chờ và mô chờ để lắp trên mô hình phục vụ công tác giảng dạy. Lưỡi gạt bao gồm lưỡi gạt cao su nẳm phía dưới và thanh gạt kim loại ở phía trên. Tín hiệu đầu ra: Digital TTL (0VDC / 5VDC) và đầu ra Analog A0 trả giá trị điện áp tuyến tính theo lượng nước tiếp xúc với cảm biến.

Sử dụng tấm nhựa trong suốt thay thế kính chắn gió ô tô cắt theo hình dạng cái quạt như trên mô phỏng của mô hình. Nhựa trong suốt PVC Một số bộ phận khác như relay, cầu chì, dây dẫn điện. - Khi thực hiện thao tác nạp code cần ngắt nguồn cung cấp dòng điện 1 chiều từ nguồn tổ ong 12V và bật on chế độ auto.

Sau đó dùng cáp nối dài 1m5 liên kết laptop và arduino R3, lúc này đèn tín hiệu arduino màu xanh và đèn cảnh báo mưa led đỏ sẽ sáng lên. Để tiến hành khởi chạy code cài chế độ gạt mưa tự động cần dùng tổ hợp phím Ctrl + Shift + M. Sau khi đã cài xong chế độ tiếp tục dùng tổ hợp phím Ctrl + U mã code sẽ được nạp vào arduino R3 trên mô hình.

- Lúc này mô hình đã gần như hoàn thiện, ta chạy lại và tiến hành gắn lên giá đỡ.

XÂY DỰNG BÀI TẬP THỰC HÀNH 6.1. Bài tập kiểm tra hệ thống gạt và phun nước

Các chế độ hoạt động: Gạt Low mô-tơ gạt nước quay chậm, gạt High mô-tơ gạt nước quay nhanh, gạt Int mô-tơ gạt nước quay chậm và gạt gián đoạn tự động. Mô-tơ gạt nước có thể được phân loại theo cách đấu dây: mô-tơ dương chờ, mô-tơ âm chờ. Mô-tơ dương chờ tức là mô-tơ đã được cấp điện dương sẵn, công tắc sẽ điều khiển cấp âm cho mô-tơ.

Lưu ý: Phải gắn cầu chì, quấn băng keo để đề phòng mạch bị ngắn mạch Căn cứ vào dấu chiều quay trên mô-tơ. Căn cứ vào tốc độ quay của mô-tơ, chế độ Low quay chậm, chế độ High quay nhanh. Công tắc gạt nước tại xưởng thực hành có 2 loại: Loại có IC nằm trong, loại có IC nằm ngoài.

Loại có IC nằm trong được đấu với mô-tơ gạt nước loại âm chờ, khi xác định chân ra thì không tìm được chân C do chân C được nối bên trong IC. Loại có IC nằm ngoài có thể đấu cho mô-tơ dương chờ hoặc âm chờ tuỳ thuộc IC điều khiển gián đoạn là loại Ss nối dương hay nối âm. Khi đấu mạch cho công tắc có IC nằm ngoài, chỉ cần đấu đúng chân, đặc biệt là chân E thì chế độ INT hoạt động.

Đối với mạch dương chờ, công tắc được đấu 2 chân mát thay vì như mạch âm chờ là 1 chân dương, 1 chân mát.