Chương 4 THIẾT KẾ HỆ THỐNG CRUISE CONTROL
4.2. Thiết kế mạch điện
4.2.2.2. Mạch xử lý tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc
57 Bảng 4.2. Bảng lắp dây mạch xử lý tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc
Tên chân Vị trí chân Màu dây Vị trí chân nối tới
J5
Chân 1 Đen Chân âm cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc Chân 2 Vàng Chân 5V cảm biến vị trí bàn đap ga
J6 Chân 1 Đỏ Chân dương IC hạ áp
Chân 2 Đen Chân âm IC hạ áp
J7 Chân 1 Xanh lá Chân 11 Arduino(PWM)
Chân 2 Cam Chân 26 Arduino(Digital)
J8
Chân 1 Đỏ Chân tín hiệu
cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc phía dưới
Chân 2 Xám Chân A0 Arduino
Chân 3 Xanh dương Chân tín hiệu
cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc phía trên
J11
Chân 1 Xanh dương Dương công tắc bàn đạp tăng tốc Chân 2 Xanh dương Âm công tắc bàn đạp tăng tốc
Chân 3 Tím Chân 28 Arduino(Digital)
Khi bật công tắc tổng của hộp điều khiển hệ thống Cruise Control. Các khối Relay trong mạch này sẽ được kích hoạt nhờ vào tín hiệu gửi tới các Transistor. Mỗi khối Relay sẽ thực hiện một chức năng riêng:
- Khi Transistor Q1 được kích hoạt nhờ vào tín hiệu gửi tới từ công tắc tổng, các Relay gồm Relay1, Relay2 và Relay3 sẽ hoạt động. Relay1 kích hoạt, dẫn tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc gửi về Arduino Mega 2560 để cung cấp dữ liệu cho phần lập trình. Relay2 và Relay3 kích hoạt để cấp nguồn cho IC LM358.
- Khi người điều khiển thiết lập điều khiển tốc độ xe bằng hệ thống Cruise Control đồng thời thả chân khỏi bàn đạp tăng tốc, lúc này Arduino sẽ xuất tín hiệu gửi tới Transistor Q3, Transistor Q3 sẽ kích hoạt Relay4 dẫn tín hiệu điện áp từ IC LM358 gửi về hộp xử lý thông tin của xe. IC LM358 sẽ thu thập tín hiệu từ Arduino thơng qua các thao tác của người điều khiển và xuất tín hiệu tương ứng đến hộp xử lý thông tin của xe.
- Cơng tắc bàn đạp tăng tốc có chức năng dẫn tín hiệu đến hộp xử lý thơng tin để xe có thể hoạt động. Vì vậy, khi người điều khiển đang thả chân khỏi bàn đạp tăng tốc để điều
58 khiển tốc độ xe bằng hệ thống Cruise Control, điều này làm cho tín hiệu cơng tắc bàn đạp tăng tốc trên xe bị ngắt. Vì thế, Relay5 có tác dụng thay thế tín hiệu cơng tắc bàn đạp tăng tốc khi hệ thống Cruise Control đang hoạt động và sẽ được kích hoạt nhờ tín hiệu từ Arduino gửi tới Transistor Q5. Mặt khác, Relay5 sẽ ngắt và nhường quyền điều khiển lại cho người lái khi nhận thấy có tín hiệu người điều khiển muốn kiểm sốt tốc độ bằng bàn đạp tăng tốc.
Hình 4.15. Sơ đồ chân IC LM358
Linh kiện giữ vai trò quan trọng trong mạch xử lý tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp tăng tốc là IC LM358, được sử dụng như một bàn đạp tăng tốc giả định, xuất tín hiệu điện áp để cung cấp cho hộp xử lý thông tin khi hệ thống Cruise Control đang hoạt động và người điều khiển hoàn toàn thả chân ga. Cấu tạo bên trong gồm 2 mạch khuếch đại thuật tốn, tương thích với nhiều loại mạch logic khác nhau. Với ưu điểm bảo vệ quá áp lối ra, dòng cung cấp lối vào thấp, giúp việc thu và xuất tín hiệu điện áp được chính xác, hạn chế tối đa sai lệch, nhiễu. Nguyên lý hoạt động dựa vào kết quả so sánh điện áp đầu vào ở hai chân số 2 và số 3, xuất tín hiệu điện áp ở chân số 1. Khi V3>V2 thì điện áp xuất ra là Vcc, khi V3<V2 thì điện áp xuất ra là GND. Tuy nhiên, nếu chỉ có thể xuất 2 giá trị điện áp thì khơng thể đáp ứng được vấn đề đã đặt ra. Vì vậy, trong quá trình nghiên cứu, IC LM358 được sử dung với nguyên lý hoạt động của mạch đệm[7].
59 Dựa theo nguyên lý hoạt động của mạch khuếch đại không đảo Opamp, điện áp đầu ra được tính theo cơng thức Vout = (1+ Rf/R)*Vin. Theo đó, để đáp ứng yêu cầu của mạch xử lý tín hiệu vị trí bàn đạp tăng tốc thì bắt buộc Vout=Vin, suy ra Rf0 và R=∞ đồng nghĩa loại bỏ R[8], lúc này mạch khuếch đại không đảo Opamp trở thành mạch đệm. Các chân của IC LM358 được lắp như Hình 4.14 thỏa mãn yêu cầu đề ra của mạch điện.
Lý do sử dụng mạch đệm khác nhiều so với việc sử dụng 1 dây điện là lợi dụng ưu điểm của mạch Opamp có trở kháng rất lớn ở điện áp đầu vào, khiến cho dịng tải tín hiệu nhỏ, đồng thời tín hiệu đầu ra có trở kháng nhỏ, có nghĩa tín hiệu ở đầu ra sẽ được giữ ngun đặc tính, ít bị suy hao tín hiệu. Vì vậy, chỉ cần điều chỉnh điện áp đầu vào, phụ thuộc vào chế độ điều khiển của người lái đầu ra ta thu được tín hiệu điện áp cùng giá trị, thỏa mãn điều kiện làm việc như một chân ga giả định của mạch.