90
Hình 4. 26 là liên kết giữa hộp số và mạch Arduino.
- Đầu tiên, ta sẽ nối dây hộp số vào chân GND (gần chân 5V) trên Arduino. - Dây số 1 của cần số sẽ nối vào chân số 4 của Arduino.
- Dây số 2 của cần số sẽ nối vào chân ~𝟏𝟑. - Dây số 3 của cần số sẽ nối vào chân ~𝟓. - Dây số 4 của cần số nối vào chân số 12 . - Dây số 5 của cần số nối vào chân số 7 . - Dây số 6 của cần số sẽ nối vào chân ~𝟗. - Dây số lùi (R) sẽ nối vào chân số 8.
- Hình 4. 27 là kết quả từ các bước trên liên kết lại với nhau để hoàn thành một sơ đồ mạch điện hoàn chỉnh, giúp liên kết các linh kiện điện tử lại với nhau thành một khối để mơ hình hoạt động theo đúng lập trình.
Hình 4. 27 Sơ đồ mạch hồn chỉnh Hình 4. 26 Liên kết hộp số và mạch Arduino
92
4.5.3 Sơ đồ cấu trúc hệ thống điều khiển mơ hình lái xe mơ phỏng 3D.
- Hình 4. 28 là sơ đồ cấu trúc của hệ thống điều khiển mơ hình. Vơ lăng dẫn động trục của động cơ encoder thông qua dây curoa liên kết giữa trục động cơ với trục vô lăng, trên trục của động cơ có gắn một đĩa xoay để phát ra tín hiệu từ Encoder, tạo ra các dạng xung vuông và tần số thay đổi phụ thuộc vào tốc độ động cơ, sau đó Encoder phát tín hiệu cho mạch Arduino và tính tốn để lập trình trên phần mềm TVN Volants thông qua cổng USB, tiếp đó là chúng ta liên kết giữa phần mềm TVN Volants với phần mềm mô phỏng 3D để mơ phỏng lại các tình huống mà chúng ta thường gặp trong lái xe và các trạng thái lái xe được phản hồi về mạch điều khiển động cơ và mạch điều khiển động cơ điều khiển Motor phản hồi lực về vơ lăng.
VƠ LĂNG ENCODER BO MẠCH
ARDUINO PHẦN MỀM TVN VOLANTS PHẦN MỀM MÔ PHỎNG BO MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MOTOR
93 - Chú thích lưu đồ thuật tốn hình 4. 29: Đặt:
- a: là góc xoay của vơ lăng.
- Thơng số: vơ lăng có thể xoay được một khoảng từ 0° đến 900°. Đang ở tay số một.
Bắt đầu -> xoay vơ lăng được một góc 900° -> khởi tạo thơng số đầu vào -> Đọc các thơng số trên máy tính -> Điều kiện a <= 900°.
Có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1: a <= 900° là đúng thì dẫn đến bước tiếp theo a >= 0°. - Trong trường hợp này lại có 2 trường hợp:
94
+ Trường hợp 1: a >= 0° là đúng thì dẫn đến kết thúc, vơ lăng hoạt động bình thường.
+ Trường hợp 2: a >= 0° là sai, có nghĩa a âm, đồng nghĩa góc đánh lái vượt quá giới hạn từ 0° đến 900° -> thực hiện điều khiển động cơ xoay phải -> đọc các thơng số trên máy tính.
- Trường hợp 2: a <= 900° là sai, có nghĩa a > 900° , đồng nghĩa với việc đánh lái quá giới hạn từ 0° đến 900° -> thực hiện điều khiển động cơ xoay trái -> đọc các thông số trên máy tính.
Bắt đầu -> xoay vơ lăng được một góc 900°, đang ở tay số một -> khởi tạo thông số đầu vào -> Đọc các thông số trên máy tính -> Đạp cơn.
Có 2 trường hợp:
- Trường hợp 1: khi đạp cơn, hộp số, đạp ga. - Trong đây có 2 trường hợp khác:
+ Trường hợp 1: Khi đạp cơn đúng -> có thể qua số-> đạp ga có tín hiệu. + Trường hợp 2: Khi đạp côn sai -> Không thể qua số -> Đạp ga khơng có tín hiệu -> Đạp cơn.
- Trường hợp 2: Đạp cơn, phanh. - Trong đây có 2 trường hợp nhỏ:
+ Trường hợp 1: Đạp côn đúng -> Phanh -> Xe dừng, động cơ hoạt động bình thường -> Kết thúc.
+ Trường hợp 2: Đạp côn sai -> Phanh -> Xe dừng, động cơ tắt -> Đạp côn.
4.6 Kết luận Chương 4.
- Trong chương này nhóm đã nêu ra được bản vẽ kích thước và mặt cắt của chi tiết để biết tiết diện của chi tiết. Xây dựng được phần cứng và phần mềm của mạch
95
điều khiển, nêu được các chức năng của các linh kiện trong bộ điều khiển. Kết nối và liên kết được mơ hình mơ phỏng mới phần mềm mơ phỏng.
96
CHƯƠNG 5.
THỰC THI VÀ ĐÁNH GIÁ
5.1 Thực thi, chế tạo mơ hình lái xe.
- Dựa trên q trình đã nghiên cứu của mình, nhóm đã tiến hành chế tạo mơ hình mơ phỏng lái xe 3D và thu được các kết quả, sản phẩm từ các bước sau:
5.1.1 Lên bản vẽ thiết kế.
- Hình 5.1 là bản vẽ thiết kế khung sườn mơ hình, nhóm dùng phần mềm AutoCad để vẽ bảng vẽ 3D. Thiết kế khung sườn trước khi gia công thực hiện sản
97
phẩm. Để hình dung cho người gia cơng biết hình dáng, kích thước để có thể gia cơng chính xác các chi tiết cũng như mơ hình.
- Trong hình 5.2 là phần đế của khung mơ hình. Các bước thực hiện: + Thiết kế, sắp xếp vị trí các chi tiết có trong mơ hình.
+ Đo đạc các thông số cần thiết.
+ Ghi chép và đo kích thước các thanh sắt cần cắt.
+ Cắt sắt và mài bề mặt cắt để đạt được kích thước theo yêu cầu.
+ Hàn các thanh sắt đã cắt lại với nhau để tạo ra hình dạng phần đế khung sườn đúng kích thước và giống với bản vẽ.
98
- Trong hình 5. 3 ta dựng phần khung cho mơ hình. Các bước thực hiện: + Thiết kế, sắp xếp vị trí các chi tiết có trong mơ hình.
+ Đo đạc các thơng số cần thiết.
+ Cắt và mài các thanh sắt để đảm bảo kích thước đúng với bản vẽ.
+ Hàn các cụm chi tiết lại với nhau để dựng lên phần khung sườn cố định các chi tiết trong mơ hình theo bản vẽ.
99
- Hình 5. 4 là bản vẽ phần khung sườn đã hoàn chỉnh của mơ hình. Các bước thực hiện:
+ Thiết kế, sắp xếp vị trí các chi tiết có trong mơ hình. + Đo đạc các thông số cần thiết.
+ Cắt và mài các thanh sắt để đảm bảo kích thước đúng với bản vẽ.
+ Hàn các cụm chi tiết lại với nhau dựng lên một khung sườn mơ hình hồn chỉnh như bản vẽ thiết kế.
100
5.1.2 Mua các vật dụng cần thiết:
- Sắt, thước lái, vô lăng, mạch Arduino Leonardo, mạch điều khiển động cơ, bánh xe dẫn động mơ hình, Encoder 334 xung không giảm tốc, mạch nút khơng dây…v.v.
5.1.3 Đo kích thước, cắt và hàn khung mơ hình.
- Cơng đoạn cắt.
Trong hình 5. 5 là cơng đoạn cắt sắt để chế tạo khung sườn cho mơ hình. Các bước thực hiện gồm:
- Đo kích thước. - Đánh dấu vị trí cắt.
- Đây là một cơng đoạn rất cần thiết và quan trọng vì khi đo kích thước hay cắt thiếu hoặc thừa sẽ làm thiếu hoặc thừa giữa các chi tiết làm mất thẩm mỹ và khơng cịn đúng như bản vẽ.
- Mài lại mặt cắt để bảo đảm tính thẩm mỹ, đúng kích thước đã đo, đảm bảo bề mặt tiếp xúc khi hàn các thanh sắt.
101 - Công đoạn hàn.
Hình 5. 6 là cơng đoạn hàn sắt tạo khung cho mơ hình. Các bước và các các điều cần lưu ý trong quá trình làm việc:
- Điều chỉnh nhiệt độ mối hàn. - Thời gian chấm mối hàn hợp lý.
- Góc đặt que hàn khoảng 45o so với bề mặt hàn. - Tách mạt sắt thừa ra khỏi mối hàn.
- Kiểm tra chất lượng mối hàn.
- Công đoạn hàn cũng khá quan trọng và địi hỏi có tay nghề và kỹ thuật nếu khơng các chi tiết có thể khơng liên kết với nhau hoặc liên kết một phần nhỏ, khi có tác động lớn có thể làm nó tách rời và mất thẩm mỹ.
102
5.1.4 Mài và sơn khung sườn mơ hình.
- Cơng đoạn mài.
Hình 5. 7 là cơng đoạn mài láng bề mặt sắt và các mối hàn. Các lưu ý khi thực hiện:
- Cần cầm chắc máy mài để khi máy tiếp xúc bề mặt mài không bị trượt, văng tới điểm không mong muốn.
- Tùy vào độ dày của mối hàn, ta cần điều chỉnh diện tích, bề dày tiếp xúc và thời gian, lực của máy mài.
- Công đoạn mài và chà nhám giúp các chi tiết láng mịn hơn không bị lõm hay lồi quá và giữ cho việc sơn dễ dàng hơn và lớp sơn khơng bị tróc, góp phần thẩm mỹ hơn.
103 - Cơng đoạn sơn.
Hình 5. 8 là cơng đoạn sơn khung sườn của mơ hình. Các bước thực hiện và các lưu ý khi thực hiện:
- Trước khi sơn ta cần, mài láng và lau sạch bề mặt cần sơn để đảm bảo sơn có độ dính tốt nhất có thể vào bề mặt được sơn.
- Cần pha 1 ít lượng xăng vào màu sơn để sơn lỗng và giúp sơn mau khơ trên bề mặt được sơn.
104
- Ta sơn áo 1 lớp mỏng lên bề mặt được sơn. Sau đó, đợi lớp sơn áo khơ, ta sơn tiếp lớp sơn chính cho bề mặt để đảm bảo lớp sơn cứng và bảo vệ được các chi tiết không bị rỉ sét ,tăng độ bền và tuổi thọ cho các chi tiết, mơ hình.
- Cơng đoạn sơn giúp cho mơ hình của chúng ta đẹp hơn, thẩm mỹ hơn
5.1.5 Lắp đặt Encoder liên kết với mạch và vơ lăng.
Hình 5. 9 là công đoạn lắp đặt phần mềm điều khiển. Các bước và lưu ý khi thực hiện công việc gồm:
- Cần sắp xếp hợp lý vị trí của các chi tiết trong hộp điều khiển. - Nối dây trong hộp điều khiển gọn gàng và theo đồ mạch điện.
105
- Lắp ghép cho Encoder liên kết với trục vô lăng thông qua các bánh răng. - Kiểm tra liên kết giữa Encoder và vô lăng.
- Công đoạn này liên kết giữa vơ lăng và phần điều khiển, nó giúp chúng ta mơ phỏng lại trạng thái của vô lăng đến phần mềm và từ vô lăng của phần mềm phản hồi ra vô lăng điều khiển.
5.1.6 Kết nối phần điều khiển của mơ hình với phần mềm mơ phỏng.
Hình 5. 10 là cơng đoạn thử nghiệm phần điều khiển. Các bước thực hiện gồm: - Tải các phần mềm kết nối (TVN volang,…) và phần mềm mô phỏng (Euro Truck Simulator 2,…)
106
- Cài đặt kết nối giữa phần điều khiển và phần mềm mơ phỏng trên máy. - Kiểm tra tín hiệu khi đạp các chân ga, côn, phanh.
- Kiểm tra tín hiệu vơ lăng, hộp số.
- Cơng đoạn này giúp chúng ta xem phần điều khiển đã kết nối được với phần mềm mô phỏng chưa, hoạt động tốt hay khơng và sau đó cài đặt theo ý bạn muốn để thuận lợi nhất cho việc điều khiển mơ phỏng.
5.1.7 Lập trình điều khiển mơ hình.
Hướng dẫn kết nối Leonardo vào máy tính. Bước 1: Tải và giải nén các file:
- FFBWheelLeonardo.hex - WheelCheck.zip
- WheelConfig.exe - Xloader.zip
Bước 2: Kết nối mạch Arduino với USB máy tính. - Kiểm tra máy tính đã kết nối với Arduino:
- Click chuột phải vào This PC - Chọn Manage.
- Chọn Device Manager. - Chọn Ports.
107 - Xuất hiện Arduino Leonardo.
Bước 3: Cài đặt giao diện hình 5. 11. Click chuột phải vào file Xloader đã giải nén.
- Chọn Run as administrator
- Chọn Yes (để cấp quyền admin cho ứng dụng) - Xuất hiện 1 khung nhỏ Xloader
- Chọn phần hex file
- Click vào chọn phần mềm FFBWheelLeonardo.hex - Chọn phần Device
- Chọn Leonardo 32U4 - Chọn phần COM port - Chọn COM 7
108
Hướng dẫn setting bộ nút bấm của vơ lăng trên máy tính. Bước 1: Cách mở giao diện hình 5. 12.
- Click vào Start
- Chọn Control Panel
- Chọn mục Hardware and Sound - Chọn Click View devices and printers - Click chuột phải vào Arduino Leonardo - Chọn Game controllers settings.
109
Bước 2: Cách mở giao diện Game Controllers. - Xuất hiện khung Game Controllers
- Chọn PC/PS3/Android
- Bước mở giao diện hình 5. 14. - Xuất hiện khung PC/PS3/Android - Chọn setting
- Ta bắt đầu setting nút vơ lăng tùy sở thích.
Hình 5. 13 Giao diện Game Controllers
110
Hướng dẫn kết nối vơ lăng vào máy tính. Bước 1:
- Ta tải ứng dụng TVN Volants - Tiến hành giải nén file
- Ta cài đặt phần mềm vào máy tính.
Bước 2: Các bước cài đặt trong phần TVN Volants/ XY Axis hình 5. 15. - Mở ứng dụng TVN Volants vừa cài đặt
- Xuất hiện khung TVN Volants - Chọn XY Axis
- Ta để vơ lăng ở vị trí cân bằng giữa
- Click vào center ở dòng X Axis (để chỉnh cân bằng cho vơ lăng).
111
Hình 5.16 là các bước cài đặt trong phần Axis. Hướng dẫn kết nối chân ga, chân phanh, chân cơn vào máy tính.
Bước 1: Mở ứng dụng TVN Volants - Xuất hiện khung TVN Volants
- Chọn XY Axis.
Bước 2:
- Dòng Y Axis là mức độ đạp của chân ga (dùng set min/set max để chỉnh mức độ đạp của chân ga).
Bước 3: - Chọn Axis
- Dòng Z Axis là chân phanh (dùng set min/set max để chỉnh độ đạp của chân phanh).
- Dịng Rx Axis là chân cơn (dùng set min/set max để chỉnh độ đạp của chân phanh).
112
Hướng dẫn kết nối hộp số vào máy tính. Bước tiến vào giao diện cài đặt hộp số hình 5.18. Bước 1: Trên khung TVN Volants
- Chọn Axis - Chọn Mix.
Bước tiến vào giao diện cài đặt hộp số hình 5. 17. Bước 2: xuất hiện 1 khung TVN Volants mới
Hình 5. 18 Giao diện TVN Volants/ Axis
113 - Chọn Shifter
- Chọn Calibrate.
Cài đặt giao diện hộp số hình 5. 19.
Bước 3: xuất hiện 1 khung TVN Volants mới - Gài số 1 - Chọn X min - Chọn Y min. Bước 4: Gài số R - Chọn X max - Chọn Y max.
Bước 5: Thả tay số về giữa - Chọn Done.
114
5.2 Thử nghiệm mơ hình.
- Sau khi xây dựng xong mơ hình phần cứng và kết nối với phần mềm mô phỏng, nhóm đã tiến hành thử nghiệm mơ hình.
5.2.1 Thử nghiệm mơ phỏng lái 3D xe con với mơ hình mơ phỏng + phần mềm mơ phỏng EURO TRUCK SIMULATOR 2.
- Hình 5. 20 là hình ảnh chiếc xe được sử dụng trong phần mềm mô phỏng. Đây là chiếc xe con, số sàn được nhóm chọn để mơ phỏng trong phần mềm với hộp số 5 tiến và 1 lùi.
- Phần mềm mơ phỏng lại các trạng thái, tình huống thường gặp của lái xe như: