Nhìn vào sơ đồ hệ thống (hình 3.28) và sơ đồ nguyên lí (hình 3.29), ta có thể thấy được: • Nguồn chính là ắc quy 12V.
• Ngoài việc cấp nguồn cho hệ thống đánh pan từ ắc quy, ắc quy còn cấp cho hệ thống điều khiển nhớ ghế.
• Nguồn 12V qua mạch nguồn hạ áp 5V cấp vào cho Arduino,
• Sau khi Arduino nhận tín hiệu vị trí ghế thông qua cảm biến Hall được đặt trên trục quay của mô tơ, đọc tín hiệu xung vuông gửi vào Arduino. Sau đó, Arduino nhận tín hiệu vị trí ghế và tín hiệu công tắc nhớ ghế để nhớ vị trí hiện tại.
• Sau khi thay đổi vị trí hiện tại để điều chỉnh ghế tới vị trí mới. Việc nhận biết vị trí ghế và nhớ vị trí mới được lặp đi lặp lại nếu người dùng nhấn nút nhớ vị trí 2 hoặc nhớ đè lên vị trí 1 ở lần đầu tiên
• Mỗi lần ghế di chuyển và nhớ, thông tin vị trí ghế và hiển thị vị trí được lưu đều được thể hiện lên màn hình LCD.
65
3.3.3. Lưu đồ thuật toán
Hình 3.31. Lưu đồ thuật toán hệ thống nhớ vị trí ghế
Dựa trên lưu đồ thuật toán ở trên, chúng ta có thể thấy sau khi khởi động, khai báo và khởi tạo chương trình con, cảm biến sẽ tiến hành đọc vị trí ghế. Sau đó chúng ta sẽ điều chỉnh ghế đến vị trí phù hợp thông qua công tắc điều khiển ghế và tiến hành lưu lại vị trí ghế đó hay còn gọi là nhớ vị trí ghế. Tiếp theo chúng ta điều chỉnh ghế đến một vị trí mới và tiến hành bấm công tắc gọi lại vị trí ghế đã lưu. Lúc này chúng ta sẽ xét theo 3 trường hợp:
• Nếu vị trí mới < vị trí đã nhớ: ghế tiến đến vị trí đã nhớ -> chương trình kết thúc. • Nếu vị trí mới > vị trí đã nhớ: ghế lùi lại vị trí đã nhớ -> chương trình kết thúc. • Nếu vị trí mới = vị trí đã nhớ: ghế không di chuyển -> chương trình kết thúc.
66
3.3.4. Lập trình thuật toán 3.3.4.1. Khai báo 3.3.4.1. Khai báo
Hình 3.32. Thuật toán khai báo và gán lệnh
67
3.3.4.2. Thiết lập chương trình con
Hình 3.34. Thuật toán hiển thị vị trí hiện tại
68
Hình 3.36. Thuật toán gọi vị trí ghế tiến hoặc lùi
3.3.4.3. Thuật toán chương trình chính
69
Hình 3.38. Thuật toán nhớ vị trí ghế
70
3.3.5. Mô phỏng hệ thống bằng Proteus 8
3.3.5.1. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống
Hình 3.40. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống
Hệ thống mô phỏng nhớ vị trí ghế của nhóm chúng em gồm: • Board Arduino Mega 2560
• 2 công tắc TIEN – LUI mô phỏng lại công tắc tiến lùi của ghế • 2 công tắc nhớ 2 nhớ vị trí ghế
• 2 công tắc gọi lại 2 vị trí ghế đã nhớ
• 1 mô tơ mô phỏng lại mô tơ tiến lùi của ghế • LCD 20x4 và I2C
• Bộ phận tạo xung mô phỏng cho cảm biến Hall
3.3.5.2. Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng
1. Khi chưa bật công tắc ghế
71
Hình 3.41. Chưa bật công tắc ghế 2. Khi vừa bật công tắc ghế
Lúc này có điện cấp đến Arduino, LCD nhận tín hiệu từ Arduino và hiển thị “Vi tri hien tai: 0”, mô tơ ghế vẫn chưa hoạt động.
Hình 3.42. Vừa bật công tắc ghế 3. Khi bấm công tắc tiến hoặc lùi
*Trường hợp bấm công tắc tiến*
Lúc này cảm biến Hall sẽ nhận được tín hiệu quay từ mô tơ, relay cảm biến đóng và gửi tín hiệu vị trí về Arduino, Arduino nhận tín hiệu và xuất lên màn hình LCD hiển thị “Vi tri hien tai: xxx” (xxx là vị trí hiện tại của mô tơ tiến lùi).
Trường hợp bấm công tắc lùi tương tự bấm công tắc tiến, chỉ đổi chiều quay mô tơ.
72
4. Khi bấm công tắc nhớ vị trí ghế
Lúc này Arduino sẽ nhận tín hiệu từ công tắc nhớ vị trí ghế, xuất tín hiệu lên LCD hiển thị vị trí nhớ ghế bằng vị trí hiện tại, cụ thể là “Vi tri 1 = xxx” (xxx là vị trí nhớ ghế), đồng thời vị trí hiện tại và trạng thái mô tơ không thay đổi.
Hình 3.44. Khi bấm công tắc nhớ vị trí ghế 5. Khi bấm công tắc gọi nhớ vị trí ghế
Trước khi bấm công tắc gọi nhớ vị trí ghế, chúng ta sẽ dùng công tắc TIEN – LUI của ghế để di chuyển ghế tới vị trí mới sao cho khác vị trí ban đầu. Tương tự phần bấm công tắc tiến lùi, LCD sẽ hiển thị vị trí mới được di chuyển tới, lúc này vị trí mới này chính là vị trí hiện tại, cụ thể LCD sẽ hiển thị “Vi tri hien tai: xxx” (xxx là vị trí hiện tại).
Hình 3.45. LCD hiển thị vị trí hiện tại và vị trí đã lưu
Khi bấm công tắc gọi vị trí nhớ ghế, Arduino sẽ nhận được tín hiệu gọi vị trí và xuất tín hiệu kích relay điều khiển mô tơ quay tới vị trí ghế đã được nhớ, đồng thời cũng xuất tín hiệu đến LCD để hiển thị vị trí hiện tại (“Vi tri hien tai: xxx), vị trí hiện tại sẽ tăng dần hoặc giảm dần phụ thuộc vào vị trí hiện tại và và vị trí đã nhớ trước đó.
73
Hình 3.46. Mô tô đang quay tới vị trí đã nhớ khi bấm công tắc gọi vị trí nhớ
Sau đó mô tơ sẽ tiếp tục quay cho tới khi vị trí hiện tại bằng vị trí đã nhớ, lúc này LCD sẽ hiển thị vị trí hiện tại và vị trí nhớ bằng nhau, relay kích mô tơ tiến lùi quay cũng được mở trở lại, mô tơ dừng quay.
Hình 3.47. Mô tơ quay lại đúng vị trí ghế đã nhớ
74 Sau khi mô phỏng xong riêng 2 hệ thống đánh pan và hệ thống nhớ vị trí ghế, nhóm chúng em đã kết hợp 2 hệ thống vào một mạch điện mô phỏng chung dùng chung board Arduino và màn hình LCD. Đây cũng chính là mạch điện nhóm sẽ thực hiện thi công trên mô hình hệ thống ghế.
75
3.3.6. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry với hệ thống nhớ vị trí ghế qua lập trình Arduino và mô phỏng Proteus ghế qua lập trình Arduino và mô phỏng Proteus
3.3.6.1. Hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry
Hình 3.49. Sơ đồ hệ thống điều khiển ghế và nhớ ghế trên xe Toyota Camry
3.3.6.2. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế
Nhìn vào sơ đồ hệ thống điều khiển ghế và nhớ ghế trên xe Camry, ta có bảng đánh giá sơ bộ hệ thống mô phỏng nhớ ghế của nhóm so với hệ thống nhớ ghế trên xe như sau:
76 Bảng 3.1. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế
Hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry
Hệ thống nhớ vị trí mô phỏng bằng Arduino và Proteus
Bộ xử lí trung tâm
- Hệ thống sử dụng ECU điều khiển gương chiếu hậu trái để xử lí giao tiếp tín hiệu với khả năng xử lí nhanh và tức thời nhờ việc được sản xuất để sử dụng điều khiển riêng cho ô tô.
- Hệ thống sử dụng board Aduino với vi điều khiển ATmega 2560 đơn giản hơn nhiều so với bộ xử lí ECU trên xe. Tốc độ phản hồi lệnh và xử lí điều khiển cũng chậm hơn nhiều.
Tín hiệu chấp hành - Cả 2 hệ thống đều sử dụng tín hiệu đầu vào là công tắc nhớ
vị trí ghế để gửi tín hiệu vào bộ điều khiển
Tín hiệu cảm biến
- Hệ thống sử dụng cảm biến có sẵn trên mô tơ ghế, sử dụng cảm biến góc quay mô tơ để thu thập thông tin vị trí mô tơ.
- Hệ thống sử dụng cảm biến hall trên trục quay mô tơ để thu thập xung thông qua 1 nam châm gắn trên trục quay mô tơ, đếm số xung để ghi nhớ vị trí.
Nguồn
- Đều sử dụng nguồn vào cho bộ điều khiển ECU là 12V - Đều được hạ áp xuống 5V để xử lí tín hiệu
Cơ cấu chấp hành - Tất cả các mô tơ đều có thể
nhớ vị trí
- Chỉ sử dụng nhớ 2 vị trí cho mô tơ tiến lùi
Hiển thị
- Sử dụng đèn tín hiệu trên bảng taplo để hiển thị thông tin cho người sử dụng
77
3.4. Kế hoạch thi công mô hình
3.4.1. Tháo dỡ các bộ phận không sử dụng
Ban đầu, ghế được nhóm em đưa về xưởng với tình trạng khá cũ, đệm ghế không còn nguyên vẹn vì đã cũ. Nhóm tiến thành tháo dỡ các bộ phận như đệm ghế, da bọc ghế và các đai kẹp cố định bộ đệm ghế và da ghế.
Hình 3.50. Khung ghế bằng sắt sau khi được dỡ bỏ các bộ phận khác
3.4.2. Tháo dỡ các bộ phận quan trọng.
Với mục đích kiểm tra, đo đạc và nghiên cứu đường dây của hệ thống ghế. Nhóm đã quyết định tháo dỡ các bộ phận quan trọng như tấm sưởi ghế, bộ túi khí bên hông ghế và hệ thống dây điện gồm các dây đi vào mô tơ ghế, công tắc và đi vào các bộ phận khác như bộ phận sưởi, bộ phận túi khí và OCS.
78
Hình 3.51. Tấm sưởi ghế
79
Hình 3.53. Hệ thống dây điện của ghế
80
3.4.3. Những công việc hoàn thiện thi công mô hình
• Vệ sinh ghế: để loại bỏ các vết hoen gỉ trên khung ghế, nhóm chúng em sử dụng giấy nhám để đánh bỏ lớp gỉ sắt.
Hình 3.55. Vệ sinh lớp hoen gỉ trên ghế
• Sơn mới khung ghế bằng máy phun sơn của xưởng sơn. • Hàn khung mô hình theo thiết kế 3D (hình 3.3).
• Sơn toàn bộ khung mô hình ghế. • Lắp ghế vào khung mô hình.
• Thi công các bảng điều khiển bằng nhựa mica trắng theo các bảng thiết kế 2D (hình 3.5, hình 3.6 và hình 3.7).
• Thực nghiệm lắp láp các bộ phận trên bảng điều khiển.
• Thực hiện đấu nối dây điện, đo kiểm, thực nghiệm mô phỏng trên mô hình thực tế. • Cuối cùng, sắp xếp hợp lí các dây cho gọn gàng, đánh giá kết quả sau khi hoàn thành.
81
Chương 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GHẾ ĐIỆN VÀO GIẢNG DẠY THỰC TẾ 4.1. Đề cương chi tiết môn học chính TT Hệ thống điện thân xe
Tên học phần: TT Hệ thống Điện thân xe Mã học phần : PABE331233
Tên Tiếng Anh: Practice of Automotive Automatic Control
Số tín chỉ: 3 tín chỉ (0/3/6) (0 tín chỉ lý thuyết, 3 tín chỉ thực hành/thí nghiệm)
Phân bố thời gian: 15 ngày (5 ngày lý thuyết xưởng + 10 ngày thực hành + 6 tiết tự học/ ngày)
Các giảng viên phụ trách học phần
1/ GV phụ trách chính: GVC. ThS. Lê Quang Vũ
2/ Danh sách giảng viên cùng GD: TS. Lê Thanh Phúc, ThS. Nguyễn Thành Tuyên, ThS. Nguyễn Quang Trãi, Th. Nguyễn Trung Hiếu, ThS. Nguyễn Trọng Thức, ThS. Vũ Đình Huấn.
Điều kiện tham gia học tập học phần Môn học tiên quyết: Không
Môn học trước: Hệ thống điện - điện tử ô tô, Hệ thống điều khiển tự động ô tô, Thực tập hệ thống điện điện tử ô tô.
Mô tả học phần (Course Description) Tóm tắt nội dung học phần:
Học phần thực tập cung cấp những kiến thức về cấu tạo, nguyên lý làm việc các hệ thống điện thân xe. Các phương pháp tháo lắp, kiểm tra, sửa chữa, xác định những nguyên nhân hư hỏng, phương pháp chẩn đoán, tìm pan thuộc hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động trên ôtô.
Sau khi học xong học phần sinh viên:
• Biết được cấu tạo của các hệ thống điện trên xe thực tế. • Phân tích, đánh giá được các thông số đo đạt.
• Tháo lắp, kiểm tra và đề xuất phương án sửa chữa trên các hệ thống điện thân xe và điều khiển tự động.
82
Mục tiêu học phần (Course Goals)
Bảng 4.1. Mục tiêu học phần TT Hệ thống điện thân xe
Mục tiêu (Goals)
Mô tả
(Goal description)
(Học phần này trang bị cho sinh viên:)
Chuẩn đầu ra CTĐT
G1
Kiến thức chuyên môn trong lĩnh vực công nghệ kỹ thuật ô tô như: hệ thống điện ô tô, hệ thống điều khiển tự động trên ô tô.
1.2, 1.3
G2 Khả năng phân tích, giải thích và lập luận giải quyết các vấn
đề kỹ thuật ô tô.
2.1, 2.2, 2.3, 2.4
G3 Kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp và khả năng đọc hiểu các
tài liệu kỹ thuật bằng tiếng Anh 3.1, 3.2
G4 Khả năng thiết kế, tính toán các hệ thống trong lĩnh vực ô tô 4.3, 4.4, 4.5, 4.6
Chuẩn đầu ra học phần
Bảng 4.2. Chuẩn đầu ra học phần TT Hệ thống điện thân xe
Chuẩn đầu ra
HP
Mô tả
(Sau khi học xong môn học này, người học có thể:)
Chuẩn đầu ra CDIO
G1
G1.1 Trình bày được các hệ thống điện thân xe và hệ thống điện điều
khiển tự động trên ô tô 1.2
G1.3 Vẽ và giải thích được các mạch điện nguyên lý của các hệ thống
điện thân xe và hệ thống điện điều khiển tự động trên ô tô 1.3
G2
G2.1 Hiểu rõ cấu tạo, chức năng của từng cụm bộ phận trên các hệ thống
điện thân xe và hệ thống điện điều khiển tự động trên ô tô 2.1.1
G2.2 Trình bày được nguyên lý hoạt động của các hệ thống điện thân xe
và hệ thống điện điều khiển tự động trên ô tô 2.2.1
G2.3 Có khả năng tự tìm kiếm tài liệu, tự nghiên cứu và trình bày các
83
G2.4 Có khả năng tư duy và suy nghĩ hệ thống đến các vấn đề liên quan
đến hệ thống điện thân xe và hệ thống điều khiển tự động trên ô tô. 2.4
G3
G3.1 Có khả năng làm việc trong các nhóm để thảo luận và giải quyết
các vấn đề liên quan đến điện ô tô.
3.1.1, 3.1.2, 3.2.6
G3.2
Hiểu được các thuật ngữ tiếng Anh dùng cho hệ thống chiếu sáng, tín hiệu, các hệ thống điện phụ và các hệ thống điều khiển tự động trên ô tô
3.3.1
G4
G4.3 Thiết lập các yêu cầu, chức năng nhiệm vụ của các hệ thống
4.3.1, 4.3.2
G4.4 Đề xuất phương pháp chuẩn đoán sửa chữa 4.4.2, 4.4.3
G4.5
Kiểm tra, kiểm chứng, phê chuẩn và chứng nhận các hư hỏng trên hệ thống
4.5.1, 4.5.5
G.46 Vận hành hệ thống, đề xuất cải thiện
4.6.2 4.6.4
4.2. Chuẩn đầu ra bài học ghế điện trên ô tô (Dành cho sinh viên)
• Nắm được kiến thức cơ bản về hệ thống ghế điện (G1.1). • Nắm được cách bố trí các bộ phận trên ghế điện ô tô: (G2.1).
+ Công tắc điều chỉnh ghế điện
+ Mô tơ vận hành cơ cấu các hướng (trượt, nâng, tiến,… ) trên ghế điện
+ Hệ thống an toàn (túi khí, dây đai an toàn)
+ Hệ thống phân loại người ngồi
+ Hệ thống tiện nghi trên ghế (sưởi, mát xa, nhớ vị trí ghế...) • Hiểu rõ sơ đồ mạch điện công tắc ghế điện (G2.2).
84
4.3. Cơ cấu bài giảng mô hình ghế điện (Dành cho giảng viên)
Về cơ cấu bài giảng, nhóm em muốn mang đến cho các thầy cô một bản đề xuất về lịch trình cũng như nội dung giảng dạy phù hợp và không làm xáo trộn quá nhiều tới lịch trình gốc đang được thực hiện của các giảng viên bộ môn Điện tử Ô tô, với mong muốn giới thiệu một cách cơ bản khái quát nhất và trải nghiệm mô hình nhanh chóng tiết kiệm thời gian cho sinh viên cũng như giảng viên bộ môn. Nhóm chúng em còn nhiều thiếu sót về hiểu biết về cách trình bày cũng như bố trí bài giảng nên mong rằng thầy cô sẽ xem đây như một bản tham khảo nhỏ từ sinh viên cụ thể là từ nhóm chúng em.
4.3.1. Về bố trí thời gian
Nhóm chúng em chọn thời gian cho phần lí thuyết kết hợp vào trong thời gian học lí thuyết phần hệ thống điều khiển mô tơ gạt mưa, rửa kính,… trong học phần “Thực tập hệ thống điện thân xe”. Lí do chính là bởi vì sơ đồ mạch điện điều khiển mô tơ gạt mưa, rửa kính tương đồng nhất với sơ đồ mạch điện công tắc ghế điện, nên sinh viên sẽ có sự liên