3.1.1.1. Mơ tơ nâng hạ kính.
Mơ tơ nâng hạ kính là một động cơ điện một chiều, kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Cấu tạo của mơ tơ điện bao gồm Stator, Rotor, chổi than và cổ gĩp. Chức năng của mơ tơ là điều khiển cửa sổ điện quay theo hai chiều để dẫn động bộ nâng hạ kính cửa sổ. Việc sử dụng động cơ điện 1 chiều cĩ các ưu điểm như là cơng suất thấp phù hợp với việc nâng hạ kính, kích thước nhỏ gọn, dễ lắp ráp, bố trí trên xe.
Việc điều khiển nâng kính hoặc hạ kính chính là việc điều khiển chiều quay của động cơ điện 1 chiều bằng cách đảo chiều âm dương của nguồn điện một chiều cấp vào rotor.
Mơ tơ điện bao gồm hai chân cấp nguồn và việc xác định chân của mơ tơ bằng cách cấp điện cho mơ tơ và quan sát chiều quay của mơ tơ.
Thơng số kỹ thuật của mơ tơ:
Điện áp đầu vào 12V
Số chân mơ tơ 2 chân
3.1.1.2. Cơng tắc tổ hợp.
Cơng tắc tổ hợp này, chúng em dùng loại cơng tắc âm chờ gồm 12 chân: gồm hai chân nguồn, 6 chân điều khiển motor nâng kính của hành khách, 2 chân điều khiển motor nâng hạ kính bên tài xế, 2 chân điều khiển khĩa cửa.
3.1.1.3. Cơng tắc nâng kính bên hành khách.
Cơng tắc nâng hạ kính bên hành khách chúng em sử dụng loại 5 chân gồm: 3 chân được nối với cơng tắc tổng, 2 chân ra motor nâng hạ kính bên hành khách.
Hình 3. 2: Cơng tắc hành khách.
3.1.1.4. Rơ le mở mạch.
Rơ le mở mạch là một rơ le 12V bao gồm 5 chân: 2 chân cuộn dây, 1 chân chung và 2 chân tiếp điểm.
Hình 3. 3: Relay mở mạch.
3.1.1.5. Cơ cấu chấp hành khĩa cửa.
Solenoid khĩa cửa gồm 5 chân trong đĩ: - Dây màu nâu: Lock input.
- Dây màu trắng: Unlock input.
- Dây màu xanh dương: Unlock output. - Dây màu xanh lá: Lock output
Hình 3. 4: Cơ cấu chấp hành khố cửa (chuột cửa).
3.1.1.6. Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khĩa cửa (Doorlock controller).
Hình 3. 5: Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khĩa cửa (Doorlock controller).
3.1.1.7. Các chi tiết điều khiển khĩa cửa.
Bảng 3. 1: Liệt kê các thiết bị điều khiển khĩa cửa bằng App Android.
Tên thiết bị Hình ảnh minh họa Thơng số kỹ thuật Module Bluetooth
HC-06
Điện áp đầu vào: 3,3V-5V
Cấu hình mặc định là slave khơng thể thay đổi.
Kích thước Module: 28mm x 15mm x 2,35mm
Arduino Uno R3 Chip điều khiển chính:
ATmega328. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nguồn nuơi mạch: 5VDC. Số chân Digital: 14
Số chân Analog: 6
Dịng ra tối đa trên GPIO: 40mA Dịng ra tối đa trên chân cấp
nguồn 3.3VDC: 150mA Tốc độ thạch anh: 16MHz
Transistor NPN Dịng điện cực đại: Ic = 150mA
Cơng suất cực đại: Pc = 400mW Điện áp cực đại Transistor: Uceo
= 50V, Ucbo = 60V, Uebo = 5V. Hệ số khuếch đại: 70-700
Tần số cắt: Ft > 80MHz
Module relay Điện áp tải tối đa DC 30V-10A. Điện áp điều khiển 5VDC Dịng kích Relay 5mA
Trạng thái kích: mức thấp (0V) Kích thước: 50x26x18.5 mm App điều khiển
Tự động lock cửa khi tốc độ xe lớn hơn 10km/h.
Bảng 3. 2: Liệt kê các thiết bị điều khiển khĩa cửa thơng qua cảm biến tốc độ xe.
Tên thiết bị Hình ảnh minh họa Thơng số kỹ thuật Arduino
Uno R3
Chip điều khiển chính: ATmega328.
Nguồn nuơi mạch: 5VDC. Số chân Digital: 14
Số chân Analog: 6
Dịng ra tối đa trên GPIO: 40mA Dịng ra tối đa trên chân cấp nguồn
3.3VDC: 150mA
Transistor NPN
Dịng điện cực đại: Ic = 150mA Cơng suất cực đại: Pc = 400mW Điện áp cực đại Transistor: Uceo =
50V, Ucbo = 60V, Uebo = 5V. Hệ số khuếch đại: 70-700 Tần số cắt: Ft > 80MHz Điện trở Giá trị: 10KΩ Module relay
Điện áp tải tối đa DC 30V-10A. Điện áp điều khiển 5VDC Dịng kích Relay 5mA
Trạng thái kích: mức thấp (0V) Kích thước: 50x26x18.5 mm
3.1.2. Sơ đồ mạch điện.
Hình 3. 6: Sơ đồ mạch điện của hệ thống nâng kính khĩa cửa.
Hình 3. 7: Thiết kế khung mơ hình trên Solidworks.
Hình 3. 8: Mơ hình thực tế.
3.2. Mơ hình hệ thống thơng tin. 3.2.1. Lựa chọn vật tư thiết bị. 3.2.1. Lựa chọn vật tư thiết bị.
3.2.1.1. Đồng hồ xe Toyota Vios 2009. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thơng số kỹ thuật: - Nguồn cấp: 12V.
Các tín hiệu điều khiển trực tiếp.
Bảng 3.3: Các tín hiệu điều khiển trực tiếp.
Các đèn báo trên táp lơ
Ý nghĩa Hình ảnh minh họa
Đèn check engine
Đèn báo lỗi khi động cơ hoặc các hệ thống liên quan khác xảy ra lỗi. Đèn báo áp
suất dầu ở mức thấp
Đèn sáng để báo áp suất dầu bơi trơi trong động cơ thấp, khơng đảm bảo để động cơ hoạt động an tồn.
Đèn cảnh báo bật đèn pha
Đèn sáng để báo đèn pha đã được kích hoạt.
Đèn cảnh báo ắc quy, máy
phát điện
Đèn này sáng để cảnh báo ắc quy khơng được nạp (khơng đủ điện áp) hoặc hệ thống sạc cĩ lỗi.
Đèn báo rẽ Hai đèn này lấy nguồn đầu ra của cục chớp nên khi xe bật xynhanh trái hoặc xy nhanh phải thì hai đèn nháy theo. Khi bật chế độ hazard hai đèn này đều nháy cùng lúc.
Đèn báo đèn sương mù
Đèn này sáng khi rơ le đèn sương mù được kích hoạt.
Đèn báo đèn sau (Tail)
Đèn nay sẽ sáng khi đèn Tail được kích hoạt.
Các tín hiệu điều khiển qua mạng CAN.
Bảng 3.4: Các tín hiệu điều khiển qua mạng CAN.
Các đèn báo trên táp lơ Ý nghĩa Hình ảnh minh
họa Đèn báo lỗi túi khí (SRS) Đèn sáng khi hệ thống túi khi cĩ
vấn đề hư hỏng hoặc khi túi khí đã nổ
Đèn cảnh báo nhiệt độ nước làm mát (Temp Hot)
Đèn sáng để cảnh báo động cơ quá nhiệt do nhiệt đọ nước làm mát quá cao.
Đèn cảnh báo phanh tay (Parking brake)
Đèn này sáng khi kéo phanh tay, tắt khi thả phanh tay.
Đèn cảnh báo chưa thắt dây an tồn
Đèn sáng để cảnh báo dây an tồn chưa được sử dụng hoặc ghim sai chỗ. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Đèn báo mở cửa Đèn sáng để cảnh báo các cửa xe mở hoặc chưa đĩng kín.
Đèn báo ABS (Anti-Lock Brake System)
Đèn báo sẽ sáng khi hệ thống chống bĩ cứng phanh xảy ra sự cố hoặc các vấn đề liên quan ở mức cảnh báo.
Đèn báo trợ lực lái (P/S) Đèn sáng khi hệ thống trợ lực lái xảy ra sự cố hoặc các vấn đề cần cảnh báo.
3.2.1.2. Arduino nano.
Thơng số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 5VDC.
- Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7-12VDC. - Điện áp đầu vào giới hạn: 6-20VDC.
- Số chân Digital I/O: 14 (trong đĩ cĩ 6 chân PWM). - Số chân Analog: 8 (độ phân giải 10 bit).
3.2.1.3. Module CAN MCP2515.
MCP2515 là module mở rộng ngoại vi CAN cho vi điều khiển khơng tích hợp chuẩn giao tiếp hiện nay. MCP2515 sử dụng giao tiếp SPI nên bất ký một loại vi điều khiển nào cũng cĩ thể giao tiếp với nĩ thơng qua ngoại vi SPI cĩ sẵn hoặc thậm chí là dùng các chân I/O thơng thường.
Mạch MCP2515 CAN giao tiếp SPI được thiết kế nhỏ gọn, hoạt động ổn định, dễ dàng điều khiển các thiết bị CAN Bus bằng giao diện SPI với MCU và ở đây chúng em sử dụng Arduino Nano.
Thơng số kỹ thuật: - Nguồn: 4.75 – 5.25V - Giao tiếp: SPI.
- Version: 2.0B active. - TX buffers: 3. - RX buffers: 2. - Mask: 2. - Ngắt ngõ ra: 1. - Bộ lọc: 6 - Phạm vi nhiệt độ: -40-125 độ C. Hình 3. 4: Module MCP2515. 3.2.1.4. Màn hình LCD. Thơng số kỹ thuật: - Điện áp hoạt động: 5V.
- Kích thước 98x60x13.5 (mm). - Chữ đen nền xanh dương.
- Khoảng cách giữa hai chân kết nối là 0.1inch tiện dụng khi kết nối với readboard. - Chân số 1: GND.
- Chân 3: VEE (Độ tương phản). - Chân 4: RS (Lựa chọn thanh ghi).
- Chân 5: R/W (Chọn thanh ghi/viết dữ liệu). - Chân 6: E (Enable).
- Chân 7,8,9,10,11,12,13,14: Chân truyền dữ liệu. - Chân 15: Cực dương led nền.
- Chân 16: Cực âm led nền.
Hình 3. 5: Màn hình LCD 20x2. 3.2.1.5. Cơng tắc ON/OFF. Hình 3. 16: Cơng tắc gạt. 3.2.1.6. Biến trở. Thơng số kỹ thuật: - Giá trị: 5kΩ.. - Số chân: 3 chân.
Hình 3. 17: Biến trở.
3.2.1.7. Mạch chuyển nguồn.
Thơng số kỹ thuật:
- Module chuyển nguồn từ 8-35V xuống 5V. - Dịng đầu vào: 5.5A.
- Điện áp đầu ra: 5.2VDC.
- Dịng điện đầu ra: Tổng 8A, mỗi cổng 2A. - Hiệu suất chuyển đổi: 96%.
- Tần số chuyển đổi: 100KHz. - Kích thước: 54x39x21 (mm).
3.2.2. Sơ đồ mạch điện.
3.2.3. Thu thập dữ liệu trên xe thực tế. 3.2.3.1. Chuẩn bị. 3.2.3.1. Chuẩn bị. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Chuẩn bị 1 Arduino Nano, 1 Module MCP2515, 1 Laptop cĩ cài phần mềm Arduino, các dây điện.
3.2.3.2. Kết nối với xe
Trên xe thực tế, giắc chẩn đốn OBD II cĩ 16 chân trong đĩ cĩ hai chân CAN H (chân 6) và CAN L (chân 14).
Hình 3. 20: Sơ đồ mạch điện kết nối máy tính và xe.
Tiến hành kết nối phần cứng như hình bên trên. Sử dụng phần mềm Arduino IDE để thực hiện thao tác kết nối vào hệ thống CAN của xe. Tiến hành cài đặt thư viện
MCP_CAN_lib-master.zip cho phần mềm. Thực hiện thay đổi các thơng số tốc độ (
500Kbps) và tần số thạch anh (8 Mhz). Sau đĩ thực hiện các bước như Hình 3. 21 và Hình 3. 22 để thực hiện nhận dữ liệu hoặc gửi dữ liệu vào hệ thống CAN.
Hình 3. 21: Các bước để mở code để đọc dữ liệu.
Hình 3. 22: Các bước mở code gửi dữ liệu.
Giao diện của Arduino sẽ xuất hiện như sau:
Hình 3. 23: Giao diện của Arduino sau khi mở code.
3.2.3.3. Kết quả thu được.
Sau khi chạy chương trình đồng thời kích lần lượt tất cả tín hiệu hiển thị trên đồng hồ để cĩ thể thu thập các ID và Data. Kết quả thu được sau chạy chương trình, nhĩm thu được một danh sách các ID và Data của các tín hiệu trên xe:
Hình 3. 24: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu.
Sau khi lấy được các ID và Data của các dữ liệu, nhĩm bắt đầu phân tích các ID và Data. Thực hiện kết nối trên đồng hồ rời để kích các tín hiệu thu được. Kết quả nhĩm đã thu được danh sách các tín hiệu cĩ ID và Data như sau:
Bảng 3. 5: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu.
Các tín hiệu ID DATA Tín hiệu cửa (Door) 0x620 Door ON 10 00 00 00 30 60 00 00 Door OFF 10 00 00 00 00 00 00 00
Tín hiệu báo dây thắt an tồn (Seatbelt) 0x620 Seatbelt ON 10 00 00 00 30 40 00 40 Seatbelt OFF 10 00 00 00 00 00 00 00 Tín hiệu phanh đỗ (Parking brake) 0x620 Parking brake ON 10 00 00 00 30 40 00 10 Parking brake OFF 10 00 00 00 00 00 00 00 Tín hiệu hệ thống túi khí (SRS) 0x3B1 SRS ON 00 00 06 2A 00 00 00 00 SRS OFF 00 00 02 2A 00 00 00 00 Tín hiệu hệ thống phanh chống bĩ cứng (ABS) 0x3B7 ABS ON 58 00 00 00 00 00 00 00 ABS OFF 00 00 00 00 00 00 00 00 Tín hiệu hệ thống trợ lực lái (P/S) 0x260 P/S ON 04 00 00 00 00 00 10 7E P/S OFF 00 00 00 00 00 00 00 6A Nhiệt độ nước làm mát 0x3B3 Temp Cool ON 00 00 28
Temp Cool OFF 00 00 00 Tốc độ động cơ 0x2C4 00 00 00 2A 00 00 73 6B 00 00 00 29 00 00 73 6A 00 00 00 23 00 00 73 64 06 2C 00 21 00 00 73 94 06 20 00 21 00 00 73 88
3.2.4. Thiết kế khung mơ hình.
Hình 3. 25: Thiết kế khung mơ hình trên Solidworks.
3.2.5. Mơ hình trên thực tế.
Hiện tại nhĩm đã hồn thiện xong tất cả tính năng của mơ hình hệ thống thơng tin và đã trình diễn thử, trưc tiếp với giảng viên hướng dẫn vào tháng 05/2021. Tuy nhiên sau đĩ do tình hình dịch covid phức tạp, khu vực bảo quản mơ hình bị phong tỏa, đến hiện tại chưa thể tiếp cận, tiến hành chụp ảnh để trình bày trong báo cáo này. Khi tình hình dịch bệnh covid được khắc phục, nhĩm sẽ chụp hình và bổ sung vào báo cáo (bản in) để nộp lại cho giảng viên hướng dẫn và Khoa Cơ Khí Động Lực.
CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH TRÊN MƠ HÌNH 4.1. Hướng dẫn sử dụng mơ hình.
4.1.1. Mơ hình hệ thống nâng kính khĩa cửa. Mơ hình bao gồm: Mơ hình bao gồm:
- Cơng tắc tổng điều khiển nâng kính khĩa cửa: 12 chân. - Cơng tắc nâng hạ kính bên hành khách:6 chân.
- Motor nâng hạ kính: 2 chân. - Relay mở mạch: 5 chân.
- Bộ Doorlock controller: 6 chân. - Khĩa điện, cầu chì
- Màn hình LCD.
- Arduino Uno, Module Blutooth. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Để sử dụng mơ hình, người thực hiện phải đấu nối dây điện theo mơ hình dưới, sau khi lắp đúng và chính xác mơ hình với mạch điện thì người thực hiện tiến hành thử nghiệm vận hành và kiểm tra các chế độ: nâng hạ kính ở chế độ Auto, hành khách, khĩa cửa bằng cơng tắc tổng, khĩa cửa bằng App trên điện thoại, xoay cảm biến tốc độ (được giả lập bằng biến trở) kiểm tra hoạt động của bộ cơ cấu chấp hành khĩa cửa.
4.1.2. Mơ hình thơng tin. Mơ hình bao gồm: Mơ hình bao gồm:
- Đồng hồ tablue xe Toyota Vios 2009. - Hộp ECM (Giả lập bằng Arduino Nano). - Hộp BCM (Giả lập bằng Arduino Nano). - Khĩa điện, cầu chì, cơng tắc ON/OFF. - Màn hình LCD.
Để sử dụng mơ hình người sử dụng cần nắm vững kiến thức về hệ thống thơng tin trên ơ tơ. Hiểu rõ các biểu tượng cĩ trên đồng hồ và biểu tượng đĩ cần tín hiệu đầu vào như thế nào. Vận hành mơ hình theo phiếu hướng dẫn sử dụng mơ hình và thực hiện các bài thực hành.
cơng tắc IG qua vị trí ON, người thực hiện tiến hành thử nghiệm vận hành bằng cách bật các cơng tắc tín hiệu điều khiển trực tiếp hoặc tín hiệu mạng CAN.
4.2. Nội dung thực hành.
4.2.1. Hướng dẫn thực hành trên mơ hình nâng kính khĩa cửa. 4.2.1.1. Bài thực hành số 1.
1. Nội dung: Đấu nối và vận hành hệ thống nâng kính khĩa cửa (thời gian thực hiện:
60 phút).
2. Mục tiêu:
- Giúp cho sinh viên nắm rõ hệ thống và cách vận hành hệ thống. - Giúp sinh viên hiểu hơn về sơ đồ mạch điện của hệ thống.
- Nắm được nguyên lí cơ bản của từng chi tiết cũng như cả hệ thống nâng kính khĩa cửa. 3. Chuẩn bị: - Mơ hình hệ thống. - Đồng hồ VOM. - Nguồn 12V. - Sơ đồ mạch điện.
- Sơ đồ bố trí giắc nối điện. - Hướng dẫn sử dụng mơ hình.
4. Nguyên tắc an tồn:
- Làm việc nghiêm túc. - Cẩn thận, tỉ mỉ.
- Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng mơ hình trước khi bắt đầu thực hành.
- Tuyệt đối khơng tự ý nối bất kỳ cặp giắc nào lại với nhau.
- Tham khảo ý kiến của giảng viên trước khi thực hiện.
5. Thực hiện:
Bước 1: Tham khảo hướng dẫn sử dụng.
Bước 2: Xác định chân của các thiết bị trên mơ hình thơng qua các ký hiệu chân.
Cơng tắc phía tài xế:
- Hai chân nguồn: chân W4 là dương, chân W5 là âm.
- Hai chân khĩa cửa: chân W2 là khĩa, chân W1 là mở khĩa.