III. TÀI LIỆU THAM KHẢO:
4.3. Thiết kế mô hình mô phỏng trên Proteus
Chúng tôi dùng Arduino Mega 2560 dùng để giả lập ECU hệ thống ABS xe gắn máy, Arduino Uno dùng để tạo xung và hiển thị tốc độ bánh xe. Dưới đây là sơ đồ mô phỏng hệ thống ABS trên xe gắn máy bằng phần mềm Proteus:
Hình 4.2: Sơ đồ mạch điện mô phỏng mô hình hệ thống phanh ABS xe gắn máy trên
phần mềm Proteus.
4.3.1 Phân tích sơ đồ:
Màn hình LCD kết hợp chip điều khiển I2C sẽ được nối với hai chân Analog A4 và A5 của Arduino Uno tương ứng với chân SDA và SCL.
Chân Analog A0 được nối với biến trở có để điều khiển tốc độ bánh xe và tần số xung phát ra qua chân số 9,10
Hai chân Digital số 2, 3 lần lượt được nối với công tắc tạo trượt bánh trước và bánh sau .
Chân Digital số 9 và 10 lần lượt là các chân phát xung tốc độ bánh xe được đưa đến T1 và T2 làm dẫn-đóng với tần số thay đổi tùy thuộc vào tốc độ bánh xe được điều chỉnh tạo ra tín hiệu xung đưa đến chân số 2 và 3 của Arduino mega.
Nguyên lý hoạt động của bộ tạo xung tốc độ bánh xe
Arduino Uno liên tục nhận được giá trị tốc độ bánh xe được hiển thị trên LCD thông qua biến trở được điều chỉnh. Từ tốc độ bánh xe, Uno sẽ tính toán ra tần số tương ứng với tốc độ đã cài đặt trước và xuất xung ra chân số 9 và 10.
Khi đóng một trong hai hoặc cả hai công tắc trượt, khi đó chân đó chân số 2 và 3 của Uno sẽ nhận tín hiệu yêu cầu tạo ra sự trượt ở các bánh xe. Lúc này bộ tạo xung sẽ điều khiển tần số xung tại chân số 9, 10 về 0Hz sự trượt sẽ xảy ra. Để xung xuất hiện
Sơ đồ chân mô hình ECU ABS (Arduino Mega 2560).
Chân số 2, 3 lần lượt là các chân nhận tín hiệu tốc độ bánh xe trước và sau. Chân 24 điều khiển đèn phanh ABS.
Chân 25 điều khiển mô tơ bơm hoạt động.
Hai chân Digital 26 và 27 điều khiển Solenoid trước và sau.
Hai chân Digital 28 và 29 điều khiển tương ứng rơ le mô tơ bơm và rơ le solenoid. Hai chân 30 và 31 điều khiển đèn phanh trước và sau.
Nguyên lý hoạt động của mô hình hệ thống phanh ABS trên xe gắn máy:
Khi bật công tắc IG, ABS ECU kích hoạt van điện và mô tơ bơm theo thứ tự để kiểm tra hệ thống điện của ABS. Nó chỉ hoạt động một lần sau mỗi lần bật khóa điện.
Khi điều chỉnh tốc độ bánh xe bằng biến trở thì tốc độ bánh xe sẽ thay đổi và được hiển thị trên màn hình LCD. Tín hiệu tốc độ bánh xe dưới dạng xung vuông liên tục được đưa đến chân số 2 và 3 của Arduino mega để tính toán tốc độ bánh xe và ước tính tốc độ xe.
Khi nhấn công tắc phanh trước hoặc sau hoặc cả hai và đồng thời nhấn công tắc trượt. Lúc đó bánh xe đang ở trạng thái bó cứng và bị trượt hoàn toàn. ABS ECU sẽ nhận tín hiệu và điều khiển:
Đèn báo ABS sáng thông qua cấp nguồn qua chân 24 vào transistor T5 làm T5 dẫn làm đèn ABS sáng.
Thông qua chân 28 cấp nguồn âm đến T3 làm rơ le mô tơ bơm hoạt động khi đó nguồn dương cấp tới bơm (LED). Đồng thời, ECU sẽ cấp dòng điện qua chân 25 đến T6 làm T6 dẫn, mô tơ bơm hoạt động.
Cấp nguồn âm qua chân 29 đến T4 làm T4 dẫn rờ le solenoid hoạt động. Lúc này nguồn dương được đưa đến các solenoid. ABS ECU điều khiển các solenoid nhấp-nhả liên tục với tần số 10Hz bằng cách đưa tín hiệu điều khiển dưới dạng xung qua chân 26 và 27 làm T7, T8 dẫn. Khi đó các solenoid (LED) liên tục sáng tắt.
Nếu sau một khoảng thời gian giữ công tắc phanh và công tắc trượt, bơm, rờ le bơm và các solenoid không còn hoạt động nữa là do tốc độ xe được ước tính trong hộp đã về không nghĩa là xe đã dừng lại. Để mô hình hoạt động lại bình thường cần phải để công tắc phanh và công tắc trượt về vị trí ban đầu.
Hệ thống được lập trình theo năm trường hợp có thể xảy ra khi phanh gấp ở xe gắn máy:
a. Phanh bánh xe trước và bánh trước bị trượt. b. Phanh bánh xe sau và bánh sau bị trượt. c. Phanh cả hai bánh và cả hai bánh đều trượt. d. Phanh cả hai bánh nhưng chỉ có bánh trước trượt. e. Phanh cả hai bánh nhưng chỉ có bánh sau trượt.