LINK TẢI LUẬN VĂN MIỄN PHÍ CHO AE KET-NOI
Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
1. Tên đề tài
Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế. 2. Nhiệm vụ đề tài
Công nghệ kỹ thuật ô tô Chính quy đại trà
2017
1. Nghiên cứu về ghế chỉnh điện trên ô tô
2. Nghiên cứu hệ thống giảng dạy ghế chỉnh điện trên ô tô
3. Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống giảng dạy
4. Lập trình mô phỏng hệ thống nhớ ghế
5. Lập trình Arduino vào mô hình giảng dạy và hiển thị LCD 6. Viết thuyết minh cho đề tài
TÓM TẮT
Mô hỉnh giảng dạy là một trong những cơ sở vật chất phục vụ cho các bạn sinh viên cũng như giảng viên trong quá trình học tập và thực hành một cách trực quan và sát với hệ thống thực tế nhất. Tiếp cận những mô hình có sự hỗ trợ của hệ thống thông tin là một trong những điều khơi nguồn sự hứng thú đối với các sinh viên. Một ý tưởng của nhóm đã nảy lên đó là thực hiện đề tài “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế” với nội dung chính là sử dụng thuật toán điều khiển hỗ trợ học tập và các bài thực hành cho sinh viên. Với đề tài này và với kiến thức của bản thân nhóm chúng em đã tìm hiểu lên ý tưởng thiết kế mô hình và thuật toán bằng ngôn ngữ C++, xử lí bằng board Arduino.
Tiếp đến, nhóm em nghiên cứu các module và linh kiện liên quan phần cứng để kết nối với board Arduino để thiết lập thành một khối hoàn chỉnh, có thể kể đến như module giảm áp, module relay, công tắc 2 chân, LCD I2C và cảm biến hall.
Sau khi hoàn thiện về phần tìm hiểu, nhóm đã thực hiện mô phỏng trên phần mềm Proteus trước và sử dụng Arduino IDE để xuất file cho Proteus.
Quá trình này thực hiện hoàn chỉnh, nhóm sẽ chuyển sang thiết kế bảng điều khiển, thiết kế khung mô hình và lên kế hoạch cũng như gia công hàn và sơn mô hình.
ii
MỤC LỤC
Trang LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................i
TÓM TẮT .....................................................................................................................ii MỤC LỤC....................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU .........................................................ix DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................x DANH MỤC CÁC HÌNH.............................................................................................xi Chương 1. TỔNG QUAN ..............................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề...............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................1 1.3. Giới hạn đề tài.........................................................................................................2 1.4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2 1.5. Giới thiệu nội dung .................................................................................................2 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................3 2.1. Tổng quan về hệ thống ghế điện..............................................................................3 2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển ........................................................................3 2.1.2. Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay........................................4 2.1.2.1. Kiểu thông dụng 6 hướng. ................................................................................. 4 2.1.2.2. Kiểu thông dụng 8 hướng. ................................................................................. 4 2.1.2.3. Kiểu thông dụng 10 hướng. ............................................................................... 5 2.2. Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện. ..................7 2.2.1. Khung ghế............................................................................................................7 2.2.2. Mô tơ ...................................................................................................................8 2.2.2.1. Động cơ một chiều sử dụng chổi than................................................................8 2.2.2.2. Động cơ một chiều không sử dụng chổi than.....................................................9
iii
2.2.2.3. Bố trí mô tơ và công tắc trên ghế điện ............................................................. 10 2.2.2.4. Mô tơ ngả lưng ghế ......................................................................................... 10 2.2.2.5. Mô tơ bơm lưng ghế........................................................................................11 2.2.2.6. Mô tơ tiến lùi...................................................................................................12 2.2.2.7. Mô tơ nâng hạ đùi và nâng hạ mông................................................................13 2.2.3. Công tắc điều khiển 8 hướng chính và 2 hướng phụ (bơm lưng ghế) .................. 13 2.2.4. Hệ thống nhớ vị trí người ngồi ........................................................................... 15 2.2.5. Hệ thống sưởi ghế .............................................................................................. 18 2.2.5.1. Sưởi ghế loại NTC ..........................................................................................18 2.2.5.2. Sưởi ghế loại PTC ........................................................................................... 18 2.2.5.3. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế cơ bản .................................................................... 20 2.2.6. Hệ thống túi khí..................................................................................................21 2.2.6.1. Sơ lược về túi khí ............................................................................................ 21 2.2.6.2. Túi khí là gì? ................................................................................................... 21 2.2.6.3. Túi khí hoạt động như thế nào? ....................................................................... 23 2.2.7. Hệ thống nhận biết phân loại người ngồi ............................................................ 23 2.2.7.1. Sơ lược về hệ thống.........................................................................................23 2.2.7.2. Hệ thống hoạt động như thế nào? .................................................................... 24 2.2.8. Hệ thống dây đai an toàn. ................................................................................... 25 2.2.8.1. Sơ lược về dây đai an toàn...............................................................................25 2.2.8.2. Dây đai an toàn hoạt động như thế nào? .......................................................... 25 2.2.9. Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện.........................................................................29 2.3. Arduino Mega 2560 và các linh kiện điện tử liên quan. ......................................... 30 2.3.1. Arduino Mega 2560 ...........................................................................................30 2.3.1.1. Giới thiệu Arduino .......................................................................................... 30
iv
2.3.1.2. Một vài thông số của Arduino Mega 2560.......................................................30 2.3.1.3. Năng lượng ..................................................................................................... 31 2.3.1.4. Các chân năng lượng ....................................................................................... 31 2.3.1.5. Bộ nhớ ............................................................................................................32 2.3.1.6. Các cổng vào/ra...............................................................................................32 2.3.2. LCD 20x4 sử dụng giao tiếp I2C........................................................................33 2.3.2.1. LCD2004 – LCD 20x4 .................................................................................... 33 2.3.2.2. Module giao tiếp I2C.......................................................................................34 2.3.3. Module relay 5V ................................................................................................35 2.3.4. Mạch nguồn ổn áp 5V LM2596..........................................................................36 2.3.5. Cảm biến Hall .................................................................................................... 37 2.3.5.1. Cảm biến Hall là gì?........................................................................................37 2.3.5.2. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến Hall.........................................................37 2.4. Các phần mềm hỗ trợ thiết kế................................................................................38 2.4.1. Phần mềm thiết kế 2D AUTOCAD .................................................................... 38 2.4.2. Phần mềm thiết kế 3D SOLIDWORKS..............................................................39 2.4.3. Phần mềm thiết kế mô phỏng mạch điện PROTEUS 8 ....................................... 39 2.5. Các phần mềm hỗ trợ viết thuật toán ..................................................................... 41 2.5.1. Arduino IDE ......................................................................................................41 2.5.1.1. Sơ lược về Arduino IDE..................................................................................41 2.5.1.2. Cách Arduino IDE hoạt động .......................................................................... 42 2.5.1.3. Thư viện..........................................................................................................42 2.5.1.4. Chọn board......................................................................................................43 2.5.1.5. Bootloader.......................................................................................................43 2.5.1.6. Mô phỏng Arduino trên Proteus ...................................................................... 43
v
2.5.2. Microsoft Visual Studio Code (MVSC)..............................................................44 2.6. Yêu cầu về mô hình giảng dạy ..............................................................................45 Chương 3. THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM ......................... 46 3.1. Thiết kế mô hình giảng dạy ghế điện.....................................................................46 3.1.1. Ý tưởng về mô hình............................................................................................46 3.1.2. Thiết kế các bảng điều khiển và bảng ghi chú.....................................................48 3.1.3. Tổng quan về mô hình hệ thống ......................................................................... 51 3.2. Lập trình và mô phỏng hệ thống đánh pan.............................................................52 3.2.1. Sơ đồ khối hệ thống............................................................................................52 3.2.2. Sơ đồ nguyên lí của hệ thống..............................................................................52 3.2.3. Lưu đồ thuật toán ............................................................................................... 54 3.2.4. Lập trình thuật toán ............................................................................................ 55 3.2.4.1. Khai báo..........................................................................................................55 3.2.4.2. Thiết lập chương trình con...............................................................................55 3.2.4.3. Thuật toán chương trình chính.........................................................................56 3.2.5. Mô phỏng hệ thống đánh pan bằng Proteus 8 ..................................................... 58 3.2.5.1. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng.....................................................................58 3.2.5.2. Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng.............................................59 3.3. Lập trình và mô phỏng hệ thống nhớ vị trí ghế ...................................................... 63 3.3.1. Sơ đồ khối hệ thống............................................................................................63 3.3.2. Sơ đồ nguyên lí hệ thống....................................................................................64 3.3.3. Lưu đồ thuật toán ............................................................................................... 65 3.3.4. Lập trình thuật toán ............................................................................................ 66 3.3.4.1. Khai báo..........................................................................................................66 3.3.4.2. Thiết lập chương trình con...............................................................................67
vi
3.3.4.3. Thuật toán chương trình chính.........................................................................68
3.3.5. Mô phỏng hệ thống bằng Proteus 8 .................................................................... 70
3.3.5.1. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống ...................................................... 70
3.3.5.2. Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng.............................................70
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 ................................................................. 75
3.3.6.1. Hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry.................................................75 3.3.6.2. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế........................................................................75 3.4. Kế hoạch thi công mô hình....................................................................................77 3.4.1. Tháo dỡ các bộ phận không sử dụng...................................................................77 3.4.2. Tháo dỡ các bộ phận quan trọng.........................................................................77 3.4.3. Những công việc hoàn thiện thi công mô hình....................................................80 Chương 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GHẾ ĐIỆN VÀO GIẢNG DẠY THỰC TẾ........81 4.1. Đề cương chi tiết môn học chính TT Hệ thống điện thân xe .................................. 81 4.2. Chuẩn đầu ra bài học ghế điện trên ô tô (Dành cho sinh viên) ............................... 83 4.3. Cơ cấu bài giảng mô hình ghế điện (Dành cho giảng viên)....................................84 4.3.1. Về bố trí thời gian .............................................................................................. 84 4.3.2. Về nội dung giảng dạy........................................................................................84 4.4. Các bài thực hành đánh pan, đo kiểm trên mô hình ............................................... 85 4.4.1. Phiếu thực hành..................................................................................................85 4.4.2. Các bài thực hành đánh pan................................................................................86 4.4.2.1. Bài đánh pan số 1 ............................................................................................ 86 4.4.2.2. Bài đánh pan số 2 ............................................................................................ 87 4.4.2.3. Bài đánh pan số 3 ............................................................................................ 88 4.4.2.4. Bài đánh pan số 4 ............................................................................................ 89
4.4.2.5. Bài đánh pan số 5 ............................................................................................ 90 vii
Chương5. KẾTLUẬNVÀĐỊNHHƯỚNGPHÁTTRIỂN.......................................91 5.1. Kết luận ................................................................................................................ 91 5.2. Hướng phát triển ................................................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................93 PHỤ LỤC....................................................................................................................94
viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
AC Alternating Current
AutoCAD Automatic Computer Aided Design DC Direct Current
CAN Control Area Network
CUV Crossover Utility Vehicle
DC Direct Current
ECM Engine Control Module
ECU Electronic Control Unit)
GD Giảng dạy
GND Ground
I2C Inter-Intergrated Circuit
IC Integrated Circuit
IDE Integrated Development Environment LCD Liquid-Crystal Display
LED Light-Emitting-Diode
NTC Negative Temperature Coefficient OCS Occupant Classification System
PTC Positive Temperature Coefficient SCL Serial Clock
SDA Serial Data
SPI Serial Peripheral Bus
SUV Sport Utility Vehicle
USB Universal Serial Bus
VSC Visual Studio Code
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang Bảng 2.1. Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560 ......................................................... 30
Bảng 3.1. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế .................................................................... 76 Bảng 4.1. Mục tiêu học phần TT Hệ thống điện thân xe...............................................82 Bảng 4.2. Chuẩn đầu ra học phần TT Hệ thống điện thân xe ........................................ 82 Bảng 4.3. Kế hoạch giảng dạy bài ghế điện theo chương trong học phần ..................... 84
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang Hình 2.1. Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng.........................................................4
Hình 2.2. Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng.........................................................5 Hình 2.3. Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng.......................................................5 Hình 2.4. Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017 ......................... 6 Hình 2.5. Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental ............................................6 Hình 2.6. Khung ghế sau khi tháo các lớp đệm và da bọc ghế ........................................ 7 Hình 2.7. Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than...........................................................8 Hình 2.8. Cấu tạo động cơ DC không chổi than .............................................................9 Hình 2.9. Sơ đồ bố trí mô tơ và công tắc trên ghế.........................................................10 Hình 2.10. Vị trí và cấu tạo truyền động của mô tơ ngả lưng ghế ................................. 10 Hình 2.11. Mô tơ bơm lưng ghế và cấu tạo ..................................................................11 Hình 2.12. Cụm mô tơ và cơ cấu bơm lưng..................................................................11 Hình 2.13. Vị trí và cơ cấu mô tơ tiến lùi ..................................................................... 12 Hình 2.14. Mô tơ tiến lùi thực tế .................................................................................. 12 Hình 2.15. Mô tơ nâng hạ đùi và mông đặt sau mô tơ tiến lùi.......................................13 Hình 2.16. Công tắc điều khiển ghế tích hợp ECU điều khiển ghế ............................... 13 Hình 2.17. Mạch điều khiển của công tắc.....................................................................14 Hình 2.18. Công tắc phụ điều khiển bơm lưng ghế.......................................................15 Hình 2.19. Các nút cài đặt vị trí ghế để nhớ..................................................................16 Hình 2.20. Vị trí của ECU nhớ ghế của hãng Toyota....................................................16 Hình 2.21. Sơ đồ kết nối của ghế chỉnh đỉnh có bộ nhớ vị trí trên xe Toyota 4Runner..17 Hình 2.22 Sơ đồ cơ bản hệ thống sưởi NTC truyền thống ........................................... 18 Hình 2.23. Sưởi ghế loại PTC thực tế...........................................................................19 Hình 2.24. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế trên Toyota RAV4.............................................20
xi
Hình 2.25. Hình ảnh túi khí bung khi gặp tai nạn ......................................................... 21 Hình 2.26. Các vị trí đặt túi khí trên xe ........................................................................ 22 Hình 2.27. Cách túi khí hoạt động khi xảy ra tai nạn....................................................23 Hình 2.28. Sơ đồ khối hoạt động của bộ OCS .............................................................. 24 Hình 2.29. Vị trí Bộ OCS và cảm biến trên ghế............................................................25 Hình 2.30. Kiểu đai an toàn laptop belt/Shoulder belt ...................................................... 26 Hình 2.31. Ống xoay kèm lò xo ................................................................................... 27 Hình 2.32. Cơ cấu khoá ống xoay khi giảm tốc đột ngột. ............................................. 27 Hình 2.33. Cơ cấu khoá ống xoay khi giật mạnh dây đai..............................................28 Hình 2.34. Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện ................................................................. 29 Hình 2.35. Board Arduino Mega 2560 ......................................................................... 30 Hình 2.36. Các cổng vào/ra (in/out). ............................................................................ 32 Hình 2.37. Màn hình LCD 20x4...................................................................................33 Hình 2.38. Module I2C gắn vào LCD .......................................................................... 34 Hình 2.39. Module relay 5V.........................................................................................35 Hình 2.40. Mạch nguồn giảm áp LM2596....................................................................36 Hình 2.41. Cảm biến Hall ............................................................................................37 Hình 2.42. Electrol bị uốn cong....................................................................................38 Hình 2.43. Giao diện sử dụng của Autocad .................................................................. 38 Hình 2.44. Giao diện sử dụng của phần mềm SOLIDWORKS....................................39 Hình 2.45. Phần mềm Proteus ...................................................................................... 40 Hình 2.46. Giao diện người dùng Proteus 8..................................................................41 Hình 2.47. Giao diện Arduino IDE...............................................................................42 Hình 2.48. Thư viện.....................................................................................................43 Hình 2.49. Giao diện gõ thuật toán của MVSC ............................................................44
xii
Hình 3.1. Những mẫu mô hình tham khảo ở xưởng điện và từ internet.........................46
Hình 3.2. Vị trí các phần trên khung mô hình ghế theo thiết kế .................................... 47
Hình 3.3. Mô hình 3D ghế chỉnh điện .......................................................................... 47
Hình 3.4. Bản thiết kế khung 3D của mô hình..............................................................48
Hình 3.5. Bảng điều khiển phía trước ghế .................................................................... 48
Hình 3.6. Bảng điều khiển chính phía bên hông ghế.....................................................49
Hình 3.7. Bảng ghi chú ................................................................................................ 50
Hình 3.8. Mô hình ghế khi đã được gắn các bảng điều khiển........................................50
Hình 3.9. Sơ đồ khối hệ thống đánh pan.......................................................................52
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lí hệ thống đánh pan ............................................................. 53
Hình 3.11. Lưu đồ thuật toán sử dụng cho hệ thống đánh pan ...................................... 54
Hình 3.12. Thuật toán khai báo và gán lệnh ................................................................. 55
Hình 3.13. Khởi tạo chương trình con .......................................................................... 55
Hình 3.14. Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT ................................... 56
Hình 3.15. Đọc tín hiệu từ chân digital 1 đến 10. ......................................................... 56
Hình 3.16. Thiết lập trường hợp hệ thống có lỗi và không có lỗi..................................57
Hình 3.17. Thiết lập trường hợp đánh pan test đúng và sai cho cặp pan và pan test thứ nhất .................................................................................................................................... 57
Hình 3.18. Sơ đồ cơ bản hệ thống đánh pan ................................................................. 58 Hình 3.19. Khi ghế bình thường, tắt công tắc ............................................................... 59 Hình 3.20. Công tắc pan và công tắc pan test lúc ghế hoạt động bình thường...............59 Hình 3.21. LCD hiển thị “Welcome!” .......................................................................... 60 Hình 3.22. Ghế không có lỗi ........................................................................................ 60 Hình 3.23. Đánh pan bất kì .......................................................................................... 60 Hình 3.24. Gạt đúng pan test........................................................................................61
Hình 3.25. Đánh nhiều pan cùng một lúc ..................................................................... 61 xiii
Hình 3.26. Gạt lại không hết các pan............................................................................62 Hình 3.27. Gạt lại hết các pan ...................................................................................... 62 Hình 3.28. Mạch điện kích relay. ................................................................................. 63 Hình 3.29. Sơ đồ khối hệ thống nhớ vị trí ghế..............................................................63 Hình 3.30. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhớ vị trí ghế ............................................... 64 Hình 3.31. Lưu đồ thuật toán hệ thống nhớ vị trí ghế ................................................... 65 Hình 3.32. Thuật toán khai báo và gán lệnh ................................................................. 66 Hình 3.33. Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT ................................... 66 Hình 3.34. Thuật toán hiển thị vị trí hiện tại.................................................................67 Hình 3.35. Thuật toán điều khiển mô tơ tiến lùi ........................................................... 67 Hình 3.36. Thuật toán gọi vị trí ghế tiến hay lùi .........................................................68 Hình 3.37. Mô phỏng công tắc tiến lùi của ghế ............................................................ 68 Hình 3.38. Thuật toán nhớ vị trí ghế.............................................................................69 Hình 3.39. Thuật toán gọi lại vị trí ghế đã nhớ ............................................................. 69 Hình 3.40. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống ................................................. 70 Hình 3.41. Chưa bật công tắc ghế.................................................................................71 Hình 3.42. Vừa bật công tắc ghế .................................................................................. 71 Hình 3.43. Bấm công tắc tiến ghế ................................................................................ 71 Hình 3.44. Khi bấm công tắc nhớ vị trí ghế..................................................................72 Hình 3.45. LCD hiển thị vị trí hiện tại và vị trí đã lưu .................................................. 72 Hình 3.46. Mô tô đang quay tới vị trí đã nhớ khi bấm công tắc gọi vị trí nhớ ............... 73 Hình 3.47. Mô tơ quay lại đúng vị trí ghế đã nhớ ......................................................... 73 Hình 3.48. Mạch điện kết hợp hệ thống đánh pan và nhớ vị trí ghế .............................. 74 Hình 3.49. Sơ đồ hệ thống điều khiển ghế và nhớ ghế trên xe Toyota Camry...............75 Hình 3.50. Khung ghế bằng sắt sau khi được dỡ bỏ các bộ phận khác..........................77
xiv
Hình 3.51. Tấm sưởi ghế..............................................................................................78 Hình 3.52. Bộ túi khí....................................................................................................78 Hình 3.53. Hệ thống dây điện của ghế..........................................................................79 Hình 3.54. Bộ ECU của OCS.......................................................................................79 Hình 3.55. Vệ sinh lớp hoen gỉ trên ghế ....................................................................... 80
xv
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay chúng ta đang sống, làm việc và phát triển trong xã hội công nghệ 4.0 - một xã hội tập trung phát triển về công nghệ, những gì liên quan đến vật lý thông qua mạng internet. Thực sự thì công nghệ đã và đang tạo ảnh hưởng to lớn đến những vấn đề trong cuộc sống. Song song với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu về một cuộc sống tiện lợi và đảm bảo an toàn là hết sức cần thiết mà đa số ai cũng quan tâm. Có rất nhiều lĩnh vực đang và sẽ phát triển mạnh trong tương lai như: truyền thông, marketing, thương mại quốc tế, trí tuệ nhân tạo,... và công nghệ kỹ thuật ô tô là một trong những lĩnh vực được quan tâm hàng đầu.
Trong đó, một bộ phận vô cùng quan trọng và không thể thiếu trên mỗi chiếc ô tô đó chính là chiếc ghế ngồi. Với điều kiện giao thông đông đúc và hay bị tắc nghẽn ở các thành phố lớn như ở Việt Nam thì việc ngồi lái xe sai tư thế trong thời gian lâu, vị trí ngồi không phù hợp có thể gây ra nhiều tác hại như gây tai nạn, bị các bệnh về xương khớp,... Cụ thể, theo các chuyên gia y tế khuyến cáo, ngồi một chỗ quá lâu có thể gây nên hàng loạt vấn đề về sức khỏe, chẳng hạn như bệnh đau lưng. Theo Florida Hospital Medical Group, nguyên nhân là bởi khi ngồi áp lực lên cột sống sẽ tăng thêm 40% so với khi đứng.
Một chiếc ghế điện có thể điều khiển 10 hướng kèm theo hệ thống nhớ vị trí ghế, hệ thống túi khí hay hệ thống nhận biết người ngồi trên xe là thực sự cần thiết. Nhận biết trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh là một trong những trường đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô phát triển và uy tín hàng đầu cả nước. Nhưng trong quá trình được học các môn thực tập hệ thống điện ở trường, nhóm chúng em thấy các mô hình ghế điện nhưng chưa được mang vào giảng dạy. Vậy nên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế”.
1.2. Mục tiêu đề tài
Ghế điện là một mô hình khá hay và nhiều tiện ích đáng được chú ý nhưng trong quá trình học tập và thực tập tại xưởng em thấy các mô hình đều khá cũ và không đáp ứng được những nhu cầu học tập của sinh viên. Mục tiêu chính là cung cấp cho nhà trường cũng như các bạn sinh viên một trang thiết bị để dạy và học tập hiệu quả về hoạt động cơ bản và những hệ thống đi kèm một chiếc ghế điện. Với những kiến thức được học tại trường và
1
tài liệu nhóm chúng em nghiên cứu thêm, nhóm chúng em áp dụng và thực hiện những vấn đề sau:
• Thiết kế khung 3D mô hình ghế điện bằng phần mềm SolidWorks.
• Thiết kế bảng điều khiển mô hình ghế điện.
• Lắp ráp, thi công mô hình ghế điện 10 hướng gồm: tiến – lùi, nâng – ngả lưng, nâng
– hạ mông, nâng – hạ đùi và bơm lưng.
• Thiết kế bài giảng mô hình ghế điện.
• Mô phỏng, thi công hệ thống đánh pan và hệ thống nhớ vị trí ghế.
• Ngoài ra đề tài còn cung cấp thêm các kiến thức về các hệ thống đi kèm trên một
chiếc ghế điện như hệ thống túi khí, hệ thống sưởi ghế, hệ thống nhận biết người ngồi.
1.3. Giới hạn đề tài
Trong đề tài này, mô hình ghế điện được thiết kế thi công phục vụ nhu cầu giảng dạy và học tập nên nhóm chúng em đã tháo hết phần xốp và vải bọc để sinh viên dễ dàng quan sát hoạt động của ghế điện hơn nên không thể ngồi lên và điều khiển thử cảm giác giống như ngồi ghế trên xe ô tô thực tế được.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên những mô hình ghế điện trên trường cũng như nhóm chúng em tìm hiểu thêm qua mạng internet, nhóm chúng em đã có những cải tiến giúp cho mô hình ghế điện của nhóm chúng em dễ dàng phục vụ cho nhu cầu giảng dạy và học tập hơn.
Trong quá trình thi công mô hình, nhóm chúng em đã tìm hiểu thị trường bán ghế điện cũ, nhóm đã mua lại được một chiếc ghế điện với giá thành khá rẻ, kèm theo sự tìm hiểu về vật liệu sắt dùng cho giai đoạn thi công mô hình, nhóm lựa chọn thanh sắt có độ bền tốt, tuổi thọ cao phù hợp cho mô hình và đảm bảo về chi phí.
1.5. Giới thiệu nội dung
Đề tài gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế, thi công mô hình và thực nghiệm Chương 4: Ứng dụng mô hình ghế điện vào giảng dạy thực tế Chương 5: Kết luận và định hướng phát triển
2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Tổng quan về hệ thống ghế điện
2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển
Ghế xe hơi ban đầu khá cơ bản: lò xo và đệm được bọc bằng vải hay nhựa vinyl. Ghế chỉ có thể chuyển động tiến gần vô lăng và lùi xa vô lăng để đáp ứng nhu cầu cho những người có đôi chân khiêm tốn. Hơn nữa, chỗ ngồi được thiết kế cho những người thân hình vừa, không có sự điều chỉnh thay đổi đáng kể nào. Nhận thấy điều này, Ford đã thiết kế một cơ chế điều chỉnh ghế bốn hướng và đưa nó vào những chiếc Thunderbirds năm 1955 của họ. Phạm vi chuyển động rất đơn giản: tiến/lùi và lên/xuống. Khách hàng của Ford hoàn toàn bị thuyết phục và chỉ trong vài năm Ford đã cho ra đời ghế chỉnh điện 6 hướng đầu tiên. Ngày nay, hầu hết các chỗ ngồi là sáu hay tám hướng.
Khi những chiếc ghế chỉnh điện trở nên phổ biến, một vấn đề đã nảy sinh. Nhiều người lái xe chỉ cần điều chỉnh ghế lùi và xuống để ra khỏi xe. Sau đó, trong lần sử dụng xe tiếp theo, họ phải thực hiện lại tất cả các điều chỉnh. Điều đó đã làm cho ghế chỉnh điện trở thành một phiền toái đối với một số tài xế. Một lần nữa, Ford đã đưa ra một giải pháp. Năm 1957, Ford giới thiệu hệ thống nhớ ghế “Dial-a-Matic” trên các mẫu Thunderbird và Mercury Cruiser. Thay vì các công tắc đơn giản, ghế Dial-a-Matic sử dụng nút xoay chữ và số để điều chỉnh ghế tiến/lùi và lên/xuống. Khi ngắt điện, ghế xe chuyển về vị trí thấp nhất, phía sau cùng để cho phép tài xế ra vào dễ dàng. Khi xe được khởi động trở lại, ghế chuyển về vị trí “quay số” cuối cùng.
3
2.1.2. Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay. 2.1.2.1. Kiểu thông dụng 6 hướng.
Hình 2.1. Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng.
Ghế chỉnh điện 6 hướng cơ bản sẽ giúp người ngồi điều chỉnh vị trí để chân được thoải mái nhất. Nếu là người lái sẽ điều chỉnh để tay cầm vô lăng, chân đạp bàn đạp ga, bàn đạp côn (chỉ có ở trên xe sử dụng hộp số sàn) và bàn đạp thắng đều không bị quá gần hay quá xa. Cụ thể 6 hướng là:
• Hướng tiến/lùi giúp người ngồi điều chỉnh mức độ xa gần của ghế.
• Hướng lên/xuống giúp người ngồi điều chỉnh độ cao của ghế so với sàn xe.
• Hướng trước/sau giúp người ngồi điều chỉnh độ ngả lưng ghế.
2.1.2.2. Kiểu thông dụng 8 hướng.
Ghế chỉnh điện 8 hướng có đủ 6 hướng cơ bản như ghế chỉnh điện 6 hướng nhưng thay vì chỉ có 2 hướng lên xuống chỉnh độ cao của ghế so với sàn thì sẽ được tích hợp vào công tắc thêm 2 hướng lên xuống phía trước nữa để nâng hạ phần đùi và đầu gối.
4
Hình 2.2. Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng.
2.1.2.3. Kiểu thông dụng 10 hướng.
Trên các dòng xe SUV hay CUV hay các dòng xe Sedan hạng D sẽ được trang bị ghế chỉnh điện 10 hướng. Về cơ bản ghế chỉnh điện 10 hướng có đầy đủ các hướng của ghế chỉnh điện 8 hướng, 2 hướng còn lại sẽ là điều chỉnh độ phồng lưng ghế giúp người ngồi lâu đỡ mỏi lưng.
Hình 2.3. Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng.
5
2.1.2.3. Một số kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng xe cao cấp
Dưới đây là một số tùy chọn điều chỉnh ghế mà chúng ta sẽ tìm thấy trên ô tô ngày nay:
Hình 2.4. Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017
Không có gì đáng ngạc nhiên trên một số ghế điện trên những chiếc Bentley được. Ví dụ, chiếc SUV Bentley Bentayga 2017 (hình 2.4) có ghế lái điều chỉnh 22 hướng. Tựa đầu di chuyển lên/xuống, trước/sau. Đệm ngồi có thể mở rộng về phía trước để hỗ trợ đùi tốt hơn. Cùng với đó là hệ thống massage ghế ở phần lưng, hông và bả vai giúp người ngồi thư giãn và thoải mái nhất khi lái xe hay ngồi tận hưởng ở ghế hành khách.
Hình 2.5. Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental
6
Tại Mỹ, Lincoln Continental 2017 của Ford Motor Company có ghế lái chỉnh 30 hướng (hình 2.5). Giống như Bentley, nó cung cấp đầy đủ các chức năng massage và cả chức năng sưởi và làm mát được điều chỉnh thông qua các nút điều khiển gắn trên cánh cửa. Không chỉ vậy, nó được thiết kế không giống với bất kỳ loại ghế ô tô nào trước đây. Ford đã thuê các chuyên gia cơ sinh học để tạo ra sự hỗ trợ trong các khu vực quan trọng và loại bỏ cái gọi là "điểm cứng" hạn chế lưu lượng máu và tạo ra sự mệt mỏi ở cổ, vai và đùi.
2.2. Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện. 2.2.1. Khung ghế
Hình 2.6. Khung ghế sau khi tháo các lớp đệm và da bọc ghế
Khung ghế được làm từ sắt có 2 phần chính:
• Phần lưng ghế bao gồm khung đỡ bằng sắt đỡ lưng người ngồi bằng lưới sắt kéo
ngang sang cố định 2 đầu vào khung đỡ và 1 mô tơ ngả lưng ghế bên trái, 1 mô tơ
bơm lưng ghế bên phải.
• Phần đệm mông ghế bao gồm khung đỡ sắt liên kết với phần lưng ghế qua khớp
truyền động bằng mô tơ gắn liền trên lưng ghế (bên trái) và 1 mô tơ nâng hạ đùi, 1 mô tơ nâng hạ mông, 1 mô tơ tiến lùi.
7
2.2.2. Mô tơ
Hiện nay, có nhiều ứng dụng điều khiển chuyển động quay sử dụng động cơ DC (Direct Current) nam châm vĩnh cửu. Vì việc điều khiển hệ thống sử dụng động cơ DC dễ dàng hơn so với động cơ AC (Alternating Current), chúng thường được sử dụng khi cần điều khiển tốc độ, mô-men xoắn hay vị trí.
Có hai loại động cơ DC thường được sử dụng: động cơ có chổi than và động cơ không chổi than (hay động cơ BLDC). Như tên gọi của chúng, động cơ DC có chổi than được sử dụng để chuyển hướng động cơ khiến nó quay, động cơ không chổi than thay thế chức năng chuyển mạch cơ học bằng điều khiển điện tử.
Trong nhiều ứng dụng, có thể sử dụng động cơ DC có chổi than hay không chổi than. Chúng hoạt động dựa trên các nguyên tắc giống nhau về lực hút và lực đẩy giữa cuộn dây và nam châm vĩnh cửu. Cả hai đều có những ưu điểm và nhược điểm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng.
2.2.2.1. Động cơ một chiều sử dụng chổi than.
Hình 2.7. Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than
Động cơ một chiều (DC) sử dụng chổi than gồm các bộ phận chính:
• Phần ứng (Armature) hay còn gọi là rotor: là một trục (shaft) gồm nhiều cuộn dây cuốn trên lõi sắt (các lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau) tạo thành nhiều
cặp nam châm điện. Trục này cũng là trục quay của mô tơ.
• Phần cảm (Permanet Magnet) hay còn gọi là stator: là cặp nam châm vĩnh cửu được
đặt cố định cùng với vỏ mô tơ.
Hình 3.26. Gạt lại không hết các pan
Sau khi gạt LCD hiển thị “SEAT HAS FAULT”, đồng thời đèn đỏ cũng vẫn sẽ sáng như
thường bởi vì còn có lỗi, chỉ có đèn vàng sáng lên 3 giây để cho sinh viên biết được mình vừa gạt đúng pan test sau khi đo kiểm. Arduino cũng sẽ kích relay tương ứng với cặp pan và pan test vừa sửa đúng.
Sau khi gạt hết các pan test:
Nếu gạt lại hết các pan thì ghế mới hiểu là đã hết lỗi: LCD hiển thị “SEAT HAS NO FAULT” và đồng thời đèn led màu xanh cũng sẽ sáng báo lỗi đã hết.
Hình 3.27. Gạt lại hết các pan
Nếu đánh đúng hết các pan test: Arduino nhận tín hiệu từ từng pan test được đánh đúng, lập tức tín hiệu 5V của các pan lỗi đó, kích relay đóng lại và mạch điện sẽ được nối kín, đồng thời phát tín hiệu cho đèn vàng sáng 3 giây mỗi khi đánh đúng được 1 pan test. Khi đã đánh đúng hết các pan, LCD hiển thị “SEAT HAS NO FAULT” và đồng thời đèn led màu xanh cũng sẽ sáng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế đồ án tốt nghiệp ngành công nghệ kỹ thuật ô tô
1. Tên đề tài
Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế. 2. Nhiệm vụ đề tài
Công nghệ kỹ thuật ô tô Chính quy đại trà
2017
1. Nghiên cứu về ghế chỉnh điện trên ô tô
2. Nghiên cứu hệ thống giảng dạy ghế chỉnh điện trên ô tô
3. Thiết kế mô hình điều khiển hệ thống giảng dạy
4. Lập trình mô phỏng hệ thống nhớ ghế
5. Lập trình Arduino vào mô hình giảng dạy và hiển thị LCD 6. Viết thuyết minh cho đề tài
TÓM TẮT
Mô hỉnh giảng dạy là một trong những cơ sở vật chất phục vụ cho các bạn sinh viên cũng như giảng viên trong quá trình học tập và thực hành một cách trực quan và sát với hệ thống thực tế nhất. Tiếp cận những mô hình có sự hỗ trợ của hệ thống thông tin là một trong những điều khơi nguồn sự hứng thú đối với các sinh viên. Một ý tưởng của nhóm đã nảy lên đó là thực hiện đề tài “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế” với nội dung chính là sử dụng thuật toán điều khiển hỗ trợ học tập và các bài thực hành cho sinh viên. Với đề tài này và với kiến thức của bản thân nhóm chúng em đã tìm hiểu lên ý tưởng thiết kế mô hình và thuật toán bằng ngôn ngữ C++, xử lí bằng board Arduino.
Tiếp đến, nhóm em nghiên cứu các module và linh kiện liên quan phần cứng để kết nối với board Arduino để thiết lập thành một khối hoàn chỉnh, có thể kể đến như module giảm áp, module relay, công tắc 2 chân, LCD I2C và cảm biến hall.
Sau khi hoàn thiện về phần tìm hiểu, nhóm đã thực hiện mô phỏng trên phần mềm Proteus trước và sử dụng Arduino IDE để xuất file cho Proteus.
Quá trình này thực hiện hoàn chỉnh, nhóm sẽ chuyển sang thiết kế bảng điều khiển, thiết kế khung mô hình và lên kế hoạch cũng như gia công hàn và sơn mô hình.
ii
MỤC LỤC
Trang LỜI CẢM ƠN.................................................................................................................i
TÓM TẮT .....................................................................................................................ii MỤC LỤC....................................................................................................................iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU .........................................................ix DANH MỤC CÁC BẢNG.............................................................................................x DANH MỤC CÁC HÌNH.............................................................................................xi Chương 1. TỔNG QUAN ..............................................................................................1 1.1. Đặt vấn đề...............................................................................................................1 1.2. Mục tiêu đề tài ........................................................................................................1 1.3. Giới hạn đề tài.........................................................................................................2 1.4. Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................2 1.5. Giới thiệu nội dung .................................................................................................2 Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................................3 2.1. Tổng quan về hệ thống ghế điện..............................................................................3 2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển ........................................................................3 2.1.2. Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay........................................4 2.1.2.1. Kiểu thông dụng 6 hướng. ................................................................................. 4 2.1.2.2. Kiểu thông dụng 8 hướng. ................................................................................. 4 2.1.2.3. Kiểu thông dụng 10 hướng. ............................................................................... 5 2.2. Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện. ..................7 2.2.1. Khung ghế............................................................................................................7 2.2.2. Mô tơ ...................................................................................................................8 2.2.2.1. Động cơ một chiều sử dụng chổi than................................................................8 2.2.2.2. Động cơ một chiều không sử dụng chổi than.....................................................9
iii
2.2.2.3. Bố trí mô tơ và công tắc trên ghế điện ............................................................. 10 2.2.2.4. Mô tơ ngả lưng ghế ......................................................................................... 10 2.2.2.5. Mô tơ bơm lưng ghế........................................................................................11 2.2.2.6. Mô tơ tiến lùi...................................................................................................12 2.2.2.7. Mô tơ nâng hạ đùi và nâng hạ mông................................................................13 2.2.3. Công tắc điều khiển 8 hướng chính và 2 hướng phụ (bơm lưng ghế) .................. 13 2.2.4. Hệ thống nhớ vị trí người ngồi ........................................................................... 15 2.2.5. Hệ thống sưởi ghế .............................................................................................. 18 2.2.5.1. Sưởi ghế loại NTC ..........................................................................................18 2.2.5.2. Sưởi ghế loại PTC ........................................................................................... 18 2.2.5.3. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế cơ bản .................................................................... 20 2.2.6. Hệ thống túi khí..................................................................................................21 2.2.6.1. Sơ lược về túi khí ............................................................................................ 21 2.2.6.2. Túi khí là gì? ................................................................................................... 21 2.2.6.3. Túi khí hoạt động như thế nào? ....................................................................... 23 2.2.7. Hệ thống nhận biết phân loại người ngồi ............................................................ 23 2.2.7.1. Sơ lược về hệ thống.........................................................................................23 2.2.7.2. Hệ thống hoạt động như thế nào? .................................................................... 24 2.2.8. Hệ thống dây đai an toàn. ................................................................................... 25 2.2.8.1. Sơ lược về dây đai an toàn...............................................................................25 2.2.8.2. Dây đai an toàn hoạt động như thế nào? .......................................................... 25 2.2.9. Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện.........................................................................29 2.3. Arduino Mega 2560 và các linh kiện điện tử liên quan. ......................................... 30 2.3.1. Arduino Mega 2560 ...........................................................................................30 2.3.1.1. Giới thiệu Arduino .......................................................................................... 30
iv
2.3.1.2. Một vài thông số của Arduino Mega 2560.......................................................30 2.3.1.3. Năng lượng ..................................................................................................... 31 2.3.1.4. Các chân năng lượng ....................................................................................... 31 2.3.1.5. Bộ nhớ ............................................................................................................32 2.3.1.6. Các cổng vào/ra...............................................................................................32 2.3.2. LCD 20x4 sử dụng giao tiếp I2C........................................................................33 2.3.2.1. LCD2004 – LCD 20x4 .................................................................................... 33 2.3.2.2. Module giao tiếp I2C.......................................................................................34 2.3.3. Module relay 5V ................................................................................................35 2.3.4. Mạch nguồn ổn áp 5V LM2596..........................................................................36 2.3.5. Cảm biến Hall .................................................................................................... 37 2.3.5.1. Cảm biến Hall là gì?........................................................................................37 2.3.5.2. Nguyên tắc hoạt động của cảm biến Hall.........................................................37 2.4. Các phần mềm hỗ trợ thiết kế................................................................................38 2.4.1. Phần mềm thiết kế 2D AUTOCAD .................................................................... 38 2.4.2. Phần mềm thiết kế 3D SOLIDWORKS..............................................................39 2.4.3. Phần mềm thiết kế mô phỏng mạch điện PROTEUS 8 ....................................... 39 2.5. Các phần mềm hỗ trợ viết thuật toán ..................................................................... 41 2.5.1. Arduino IDE ......................................................................................................41 2.5.1.1. Sơ lược về Arduino IDE..................................................................................41 2.5.1.2. Cách Arduino IDE hoạt động .......................................................................... 42 2.5.1.3. Thư viện..........................................................................................................42 2.5.1.4. Chọn board......................................................................................................43 2.5.1.5. Bootloader.......................................................................................................43 2.5.1.6. Mô phỏng Arduino trên Proteus ...................................................................... 43
v
2.5.2. Microsoft Visual Studio Code (MVSC)..............................................................44 2.6. Yêu cầu về mô hình giảng dạy ..............................................................................45 Chương 3. THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH VÀ THỰC NGHIỆM ......................... 46 3.1. Thiết kế mô hình giảng dạy ghế điện.....................................................................46 3.1.1. Ý tưởng về mô hình............................................................................................46 3.1.2. Thiết kế các bảng điều khiển và bảng ghi chú.....................................................48 3.1.3. Tổng quan về mô hình hệ thống ......................................................................... 51 3.2. Lập trình và mô phỏng hệ thống đánh pan.............................................................52 3.2.1. Sơ đồ khối hệ thống............................................................................................52 3.2.2. Sơ đồ nguyên lí của hệ thống..............................................................................52 3.2.3. Lưu đồ thuật toán ............................................................................................... 54 3.2.4. Lập trình thuật toán ............................................................................................ 55 3.2.4.1. Khai báo..........................................................................................................55 3.2.4.2. Thiết lập chương trình con...............................................................................55 3.2.4.3. Thuật toán chương trình chính.........................................................................56 3.2.5. Mô phỏng hệ thống đánh pan bằng Proteus 8 ..................................................... 58 3.2.5.1. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng.....................................................................58 3.2.5.2. Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng.............................................59 3.3. Lập trình và mô phỏng hệ thống nhớ vị trí ghế ...................................................... 63 3.3.1. Sơ đồ khối hệ thống............................................................................................63 3.3.2. Sơ đồ nguyên lí hệ thống....................................................................................64 3.3.3. Lưu đồ thuật toán ............................................................................................... 65 3.3.4. Lập trình thuật toán ............................................................................................ 66 3.3.4.1. Khai báo..........................................................................................................66 3.3.4.2. Thiết lập chương trình con...............................................................................67
vi
3.3.4.3. Thuật toán chương trình chính.........................................................................68
3.3.5. Mô phỏng hệ thống bằng Proteus 8 .................................................................... 70
3.3.5.1. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống ...................................................... 70
3.3.5.2. Trình tự hoạt động của thuật toán trên mô phỏng.............................................70
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 ................................................................. 75
3.3.6.1. Hệ thống nhớ vị trí ghế trên xe Toyota Camry.................................................75 3.3.6.2. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế........................................................................75 3.4. Kế hoạch thi công mô hình....................................................................................77 3.4.1. Tháo dỡ các bộ phận không sử dụng...................................................................77 3.4.2. Tháo dỡ các bộ phận quan trọng.........................................................................77 3.4.3. Những công việc hoàn thiện thi công mô hình....................................................80 Chương 4. ỨNG DỤNG MÔ HÌNH GHẾ ĐIỆN VÀO GIẢNG DẠY THỰC TẾ........81 4.1. Đề cương chi tiết môn học chính TT Hệ thống điện thân xe .................................. 81 4.2. Chuẩn đầu ra bài học ghế điện trên ô tô (Dành cho sinh viên) ............................... 83 4.3. Cơ cấu bài giảng mô hình ghế điện (Dành cho giảng viên)....................................84 4.3.1. Về bố trí thời gian .............................................................................................. 84 4.3.2. Về nội dung giảng dạy........................................................................................84 4.4. Các bài thực hành đánh pan, đo kiểm trên mô hình ............................................... 85 4.4.1. Phiếu thực hành..................................................................................................85 4.4.2. Các bài thực hành đánh pan................................................................................86 4.4.2.1. Bài đánh pan số 1 ............................................................................................ 86 4.4.2.2. Bài đánh pan số 2 ............................................................................................ 87 4.4.2.3. Bài đánh pan số 3 ............................................................................................ 88 4.4.2.4. Bài đánh pan số 4 ............................................................................................ 89
4.4.2.5. Bài đánh pan số 5 ............................................................................................ 90 vii
Chương5. KẾTLUẬNVÀĐỊNHHƯỚNGPHÁTTRIỂN.......................................91 5.1. Kết luận ................................................................................................................ 91 5.2. Hướng phát triển ................................................................................................... 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................93 PHỤ LỤC....................................................................................................................94
viii
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
AC Alternating Current
AutoCAD Automatic Computer Aided Design DC Direct Current
CAN Control Area Network
CUV Crossover Utility Vehicle
DC Direct Current
ECM Engine Control Module
ECU Electronic Control Unit)
GD Giảng dạy
GND Ground
I2C Inter-Intergrated Circuit
IC Integrated Circuit
IDE Integrated Development Environment LCD Liquid-Crystal Display
LED Light-Emitting-Diode
NTC Negative Temperature Coefficient OCS Occupant Classification System
PTC Positive Temperature Coefficient SCL Serial Clock
SDA Serial Data
SPI Serial Peripheral Bus
SUV Sport Utility Vehicle
USB Universal Serial Bus
VSC Visual Studio Code
ix
DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang Bảng 2.1. Thông số kĩ thuật Arduino Mega 2560 ......................................................... 30
Bảng 3.1. So sánh hệ thống nhớ vị trí ghế .................................................................... 76 Bảng 4.1. Mục tiêu học phần TT Hệ thống điện thân xe...............................................82 Bảng 4.2. Chuẩn đầu ra học phần TT Hệ thống điện thân xe ........................................ 82 Bảng 4.3. Kế hoạch giảng dạy bài ghế điện theo chương trong học phần ..................... 84
x
DANH MỤC CÁC HÌNH
Trang Hình 2.1. Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng.........................................................4
Hình 2.2. Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng.........................................................5 Hình 2.3. Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng.......................................................5 Hình 2.4. Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017 ......................... 6 Hình 2.5. Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental ............................................6 Hình 2.6. Khung ghế sau khi tháo các lớp đệm và da bọc ghế ........................................ 7 Hình 2.7. Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than...........................................................8 Hình 2.8. Cấu tạo động cơ DC không chổi than .............................................................9 Hình 2.9. Sơ đồ bố trí mô tơ và công tắc trên ghế.........................................................10 Hình 2.10. Vị trí và cấu tạo truyền động của mô tơ ngả lưng ghế ................................. 10 Hình 2.11. Mô tơ bơm lưng ghế và cấu tạo ..................................................................11 Hình 2.12. Cụm mô tơ và cơ cấu bơm lưng..................................................................11 Hình 2.13. Vị trí và cơ cấu mô tơ tiến lùi ..................................................................... 12 Hình 2.14. Mô tơ tiến lùi thực tế .................................................................................. 12 Hình 2.15. Mô tơ nâng hạ đùi và mông đặt sau mô tơ tiến lùi.......................................13 Hình 2.16. Công tắc điều khiển ghế tích hợp ECU điều khiển ghế ............................... 13 Hình 2.17. Mạch điều khiển của công tắc.....................................................................14 Hình 2.18. Công tắc phụ điều khiển bơm lưng ghế.......................................................15 Hình 2.19. Các nút cài đặt vị trí ghế để nhớ..................................................................16 Hình 2.20. Vị trí của ECU nhớ ghế của hãng Toyota....................................................16 Hình 2.21. Sơ đồ kết nối của ghế chỉnh đỉnh có bộ nhớ vị trí trên xe Toyota 4Runner..17 Hình 2.22 Sơ đồ cơ bản hệ thống sưởi NTC truyền thống ........................................... 18 Hình 2.23. Sưởi ghế loại PTC thực tế...........................................................................19 Hình 2.24. Sơ đồ mạch điện sưởi ghế trên Toyota RAV4.............................................20
xi
Hình 2.25. Hình ảnh túi khí bung khi gặp tai nạn ......................................................... 21 Hình 2.26. Các vị trí đặt túi khí trên xe ........................................................................ 22 Hình 2.27. Cách túi khí hoạt động khi xảy ra tai nạn....................................................23 Hình 2.28. Sơ đồ khối hoạt động của bộ OCS .............................................................. 24 Hình 2.29. Vị trí Bộ OCS và cảm biến trên ghế............................................................25 Hình 2.30. Kiểu đai an toàn laptop belt/Shoulder belt ...................................................... 26 Hình 2.31. Ống xoay kèm lò xo ................................................................................... 27 Hình 2.32. Cơ cấu khoá ống xoay khi giảm tốc đột ngột. ............................................. 27 Hình 2.33. Cơ cấu khoá ống xoay khi giật mạnh dây đai..............................................28 Hình 2.34. Sơ đồ mạch điện ghế chỉnh điện ................................................................. 29 Hình 2.35. Board Arduino Mega 2560 ......................................................................... 30 Hình 2.36. Các cổng vào/ra (in/out). ............................................................................ 32 Hình 2.37. Màn hình LCD 20x4...................................................................................33 Hình 2.38. Module I2C gắn vào LCD .......................................................................... 34 Hình 2.39. Module relay 5V.........................................................................................35 Hình 2.40. Mạch nguồn giảm áp LM2596....................................................................36 Hình 2.41. Cảm biến Hall ............................................................................................37 Hình 2.42. Electrol bị uốn cong....................................................................................38 Hình 2.43. Giao diện sử dụng của Autocad .................................................................. 38 Hình 2.44. Giao diện sử dụng của phần mềm SOLIDWORKS....................................39 Hình 2.45. Phần mềm Proteus ...................................................................................... 40 Hình 2.46. Giao diện người dùng Proteus 8..................................................................41 Hình 2.47. Giao diện Arduino IDE...............................................................................42 Hình 2.48. Thư viện.....................................................................................................43 Hình 2.49. Giao diện gõ thuật toán của MVSC ............................................................44
xii
Hình 3.1. Những mẫu mô hình tham khảo ở xưởng điện và từ internet.........................46
Hình 3.2. Vị trí các phần trên khung mô hình ghế theo thiết kế .................................... 47
Hình 3.3. Mô hình 3D ghế chỉnh điện .......................................................................... 47
Hình 3.4. Bản thiết kế khung 3D của mô hình..............................................................48
Hình 3.5. Bảng điều khiển phía trước ghế .................................................................... 48
Hình 3.6. Bảng điều khiển chính phía bên hông ghế.....................................................49
Hình 3.7. Bảng ghi chú ................................................................................................ 50
Hình 3.8. Mô hình ghế khi đã được gắn các bảng điều khiển........................................50
Hình 3.9. Sơ đồ khối hệ thống đánh pan.......................................................................52
Hình 3.10. Sơ đồ nguyên lí hệ thống đánh pan ............................................................. 53
Hình 3.11. Lưu đồ thuật toán sử dụng cho hệ thống đánh pan ...................................... 54
Hình 3.12. Thuật toán khai báo và gán lệnh ................................................................. 55
Hình 3.13. Khởi tạo chương trình con .......................................................................... 55
Hình 3.14. Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT ................................... 56
Hình 3.15. Đọc tín hiệu từ chân digital 1 đến 10. ......................................................... 56
Hình 3.16. Thiết lập trường hợp hệ thống có lỗi và không có lỗi..................................57
Hình 3.17. Thiết lập trường hợp đánh pan test đúng và sai cho cặp pan và pan test thứ nhất .................................................................................................................................... 57
Hình 3.18. Sơ đồ cơ bản hệ thống đánh pan ................................................................. 58 Hình 3.19. Khi ghế bình thường, tắt công tắc ............................................................... 59 Hình 3.20. Công tắc pan và công tắc pan test lúc ghế hoạt động bình thường...............59 Hình 3.21. LCD hiển thị “Welcome!” .......................................................................... 60 Hình 3.22. Ghế không có lỗi ........................................................................................ 60 Hình 3.23. Đánh pan bất kì .......................................................................................... 60 Hình 3.24. Gạt đúng pan test........................................................................................61
Hình 3.25. Đánh nhiều pan cùng một lúc ..................................................................... 61 xiii
Hình 3.26. Gạt lại không hết các pan............................................................................62 Hình 3.27. Gạt lại hết các pan ...................................................................................... 62 Hình 3.28. Mạch điện kích relay. ................................................................................. 63 Hình 3.29. Sơ đồ khối hệ thống nhớ vị trí ghế..............................................................63 Hình 3.30. Sơ đồ nguyên lý của hệ thống nhớ vị trí ghế ............................................... 64 Hình 3.31. Lưu đồ thuật toán hệ thống nhớ vị trí ghế ................................................... 65 Hình 3.32. Thuật toán khai báo và gán lệnh ................................................................. 66 Hình 3.33. Thiết lập hiển thị LCD, các chân INPUT, OUTPUT ................................... 66 Hình 3.34. Thuật toán hiển thị vị trí hiện tại.................................................................67 Hình 3.35. Thuật toán điều khiển mô tơ tiến lùi ........................................................... 67 Hình 3.36. Thuật toán gọi vị trí ghế tiến hay lùi .........................................................68 Hình 3.37. Mô phỏng công tắc tiến lùi của ghế ............................................................ 68 Hình 3.38. Thuật toán nhớ vị trí ghế.............................................................................69 Hình 3.39. Thuật toán gọi lại vị trí ghế đã nhớ ............................................................. 69 Hình 3.40. Sơ đồ tổng quan mạch mô phỏng hệ thống ................................................. 70 Hình 3.41. Chưa bật công tắc ghế.................................................................................71 Hình 3.42. Vừa bật công tắc ghế .................................................................................. 71 Hình 3.43. Bấm công tắc tiến ghế ................................................................................ 71 Hình 3.44. Khi bấm công tắc nhớ vị trí ghế..................................................................72 Hình 3.45. LCD hiển thị vị trí hiện tại và vị trí đã lưu .................................................. 72 Hình 3.46. Mô tô đang quay tới vị trí đã nhớ khi bấm công tắc gọi vị trí nhớ ............... 73 Hình 3.47. Mô tơ quay lại đúng vị trí ghế đã nhớ ......................................................... 73 Hình 3.48. Mạch điện kết hợp hệ thống đánh pan và nhớ vị trí ghế .............................. 74 Hình 3.49. Sơ đồ hệ thống điều khiển ghế và nhớ ghế trên xe Toyota Camry...............75 Hình 3.50. Khung ghế bằng sắt sau khi được dỡ bỏ các bộ phận khác..........................77
xiv
Hình 3.51. Tấm sưởi ghế..............................................................................................78 Hình 3.52. Bộ túi khí....................................................................................................78 Hình 3.53. Hệ thống dây điện của ghế..........................................................................79 Hình 3.54. Bộ ECU của OCS.......................................................................................79 Hình 3.55. Vệ sinh lớp hoen gỉ trên ghế ....................................................................... 80
xv
Chương 1. TỔNG QUAN
1.1. Đặt vấn đề
Ngày nay chúng ta đang sống, làm việc và phát triển trong xã hội công nghệ 4.0 - một xã hội tập trung phát triển về công nghệ, những gì liên quan đến vật lý thông qua mạng internet. Thực sự thì công nghệ đã và đang tạo ảnh hưởng to lớn đến những vấn đề trong cuộc sống. Song song với sự phát triển của xã hội thì nhu cầu về một cuộc sống tiện lợi và đảm bảo an toàn là hết sức cần thiết mà đa số ai cũng quan tâm. Có rất nhiều lĩnh vực đang và sẽ phát triển mạnh trong tương lai như: truyền thông, marketing, thương mại quốc tế, trí tuệ nhân tạo,... và công nghệ kỹ thuật ô tô là một trong những lĩnh vực được quan tâm hàng đầu.
Trong đó, một bộ phận vô cùng quan trọng và không thể thiếu trên mỗi chiếc ô tô đó chính là chiếc ghế ngồi. Với điều kiện giao thông đông đúc và hay bị tắc nghẽn ở các thành phố lớn như ở Việt Nam thì việc ngồi lái xe sai tư thế trong thời gian lâu, vị trí ngồi không phù hợp có thể gây ra nhiều tác hại như gây tai nạn, bị các bệnh về xương khớp,... Cụ thể, theo các chuyên gia y tế khuyến cáo, ngồi một chỗ quá lâu có thể gây nên hàng loạt vấn đề về sức khỏe, chẳng hạn như bệnh đau lưng. Theo Florida Hospital Medical Group, nguyên nhân là bởi khi ngồi áp lực lên cột sống sẽ tăng thêm 40% so với khi đứng.
Một chiếc ghế điện có thể điều khiển 10 hướng kèm theo hệ thống nhớ vị trí ghế, hệ thống túi khí hay hệ thống nhận biết người ngồi trên xe là thực sự cần thiết. Nhận biết trường Đại học Sư phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh là một trong những trường đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô phát triển và uy tín hàng đầu cả nước. Nhưng trong quá trình được học các môn thực tập hệ thống điện ở trường, nhóm chúng em thấy các mô hình ghế điện nhưng chưa được mang vào giảng dạy. Vậy nên nhóm chúng em quyết định chọn đề tài: “Thiết kế, lắp đặt mô hình điều khiển ghế điện sử dụng điều khiển lập trình để nhớ ghế”.
1.2. Mục tiêu đề tài
Ghế điện là một mô hình khá hay và nhiều tiện ích đáng được chú ý nhưng trong quá trình học tập và thực tập tại xưởng em thấy các mô hình đều khá cũ và không đáp ứng được những nhu cầu học tập của sinh viên. Mục tiêu chính là cung cấp cho nhà trường cũng như các bạn sinh viên một trang thiết bị để dạy và học tập hiệu quả về hoạt động cơ bản và những hệ thống đi kèm một chiếc ghế điện. Với những kiến thức được học tại trường và
1
tài liệu nhóm chúng em nghiên cứu thêm, nhóm chúng em áp dụng và thực hiện những vấn đề sau:
• Thiết kế khung 3D mô hình ghế điện bằng phần mềm SolidWorks.
• Thiết kế bảng điều khiển mô hình ghế điện.
• Lắp ráp, thi công mô hình ghế điện 10 hướng gồm: tiến – lùi, nâng – ngả lưng, nâng
– hạ mông, nâng – hạ đùi và bơm lưng.
• Thiết kế bài giảng mô hình ghế điện.
• Mô phỏng, thi công hệ thống đánh pan và hệ thống nhớ vị trí ghế.
• Ngoài ra đề tài còn cung cấp thêm các kiến thức về các hệ thống đi kèm trên một
chiếc ghế điện như hệ thống túi khí, hệ thống sưởi ghế, hệ thống nhận biết người ngồi.
1.3. Giới hạn đề tài
Trong đề tài này, mô hình ghế điện được thiết kế thi công phục vụ nhu cầu giảng dạy và học tập nên nhóm chúng em đã tháo hết phần xốp và vải bọc để sinh viên dễ dàng quan sát hoạt động của ghế điện hơn nên không thể ngồi lên và điều khiển thử cảm giác giống như ngồi ghế trên xe ô tô thực tế được.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên những mô hình ghế điện trên trường cũng như nhóm chúng em tìm hiểu thêm qua mạng internet, nhóm chúng em đã có những cải tiến giúp cho mô hình ghế điện của nhóm chúng em dễ dàng phục vụ cho nhu cầu giảng dạy và học tập hơn.
Trong quá trình thi công mô hình, nhóm chúng em đã tìm hiểu thị trường bán ghế điện cũ, nhóm đã mua lại được một chiếc ghế điện với giá thành khá rẻ, kèm theo sự tìm hiểu về vật liệu sắt dùng cho giai đoạn thi công mô hình, nhóm lựa chọn thanh sắt có độ bền tốt, tuổi thọ cao phù hợp cho mô hình và đảm bảo về chi phí.
1.5. Giới thiệu nội dung
Đề tài gồm 5 chương:
Chương 1: Tổng quan
Chương 2: Cơ sở lý thuyết
Chương 3: Thiết kế, thi công mô hình và thực nghiệm Chương 4: Ứng dụng mô hình ghế điện vào giảng dạy thực tế Chương 5: Kết luận và định hướng phát triển
2
Chương 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1. Tổng quan về hệ thống ghế điện
2.1.1. Quá trình hình thành và phát triển
Ghế xe hơi ban đầu khá cơ bản: lò xo và đệm được bọc bằng vải hay nhựa vinyl. Ghế chỉ có thể chuyển động tiến gần vô lăng và lùi xa vô lăng để đáp ứng nhu cầu cho những người có đôi chân khiêm tốn. Hơn nữa, chỗ ngồi được thiết kế cho những người thân hình vừa, không có sự điều chỉnh thay đổi đáng kể nào. Nhận thấy điều này, Ford đã thiết kế một cơ chế điều chỉnh ghế bốn hướng và đưa nó vào những chiếc Thunderbirds năm 1955 của họ. Phạm vi chuyển động rất đơn giản: tiến/lùi và lên/xuống. Khách hàng của Ford hoàn toàn bị thuyết phục và chỉ trong vài năm Ford đã cho ra đời ghế chỉnh điện 6 hướng đầu tiên. Ngày nay, hầu hết các chỗ ngồi là sáu hay tám hướng.
Khi những chiếc ghế chỉnh điện trở nên phổ biến, một vấn đề đã nảy sinh. Nhiều người lái xe chỉ cần điều chỉnh ghế lùi và xuống để ra khỏi xe. Sau đó, trong lần sử dụng xe tiếp theo, họ phải thực hiện lại tất cả các điều chỉnh. Điều đó đã làm cho ghế chỉnh điện trở thành một phiền toái đối với một số tài xế. Một lần nữa, Ford đã đưa ra một giải pháp. Năm 1957, Ford giới thiệu hệ thống nhớ ghế “Dial-a-Matic” trên các mẫu Thunderbird và Mercury Cruiser. Thay vì các công tắc đơn giản, ghế Dial-a-Matic sử dụng nút xoay chữ và số để điều chỉnh ghế tiến/lùi và lên/xuống. Khi ngắt điện, ghế xe chuyển về vị trí thấp nhất, phía sau cùng để cho phép tài xế ra vào dễ dàng. Khi xe được khởi động trở lại, ghế chuyển về vị trí “quay số” cuối cùng.
3
2.1.2. Những kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng ô tô hiện nay. 2.1.2.1. Kiểu thông dụng 6 hướng.
Hình 2.1. Các hướng điều chỉnh ghế điện 6 hướng.
Ghế chỉnh điện 6 hướng cơ bản sẽ giúp người ngồi điều chỉnh vị trí để chân được thoải mái nhất. Nếu là người lái sẽ điều chỉnh để tay cầm vô lăng, chân đạp bàn đạp ga, bàn đạp côn (chỉ có ở trên xe sử dụng hộp số sàn) và bàn đạp thắng đều không bị quá gần hay quá xa. Cụ thể 6 hướng là:
• Hướng tiến/lùi giúp người ngồi điều chỉnh mức độ xa gần của ghế.
• Hướng lên/xuống giúp người ngồi điều chỉnh độ cao của ghế so với sàn xe.
• Hướng trước/sau giúp người ngồi điều chỉnh độ ngả lưng ghế.
2.1.2.2. Kiểu thông dụng 8 hướng.
Ghế chỉnh điện 8 hướng có đủ 6 hướng cơ bản như ghế chỉnh điện 6 hướng nhưng thay vì chỉ có 2 hướng lên xuống chỉnh độ cao của ghế so với sàn thì sẽ được tích hợp vào công tắc thêm 2 hướng lên xuống phía trước nữa để nâng hạ phần đùi và đầu gối.
4
Hình 2.2. Các hướng điều chỉnh ghế điện 8 hướng.
2.1.2.3. Kiểu thông dụng 10 hướng.
Trên các dòng xe SUV hay CUV hay các dòng xe Sedan hạng D sẽ được trang bị ghế chỉnh điện 10 hướng. Về cơ bản ghế chỉnh điện 10 hướng có đầy đủ các hướng của ghế chỉnh điện 8 hướng, 2 hướng còn lại sẽ là điều chỉnh độ phồng lưng ghế giúp người ngồi lâu đỡ mỏi lưng.
Hình 2.3. Các hướng điều chỉnh ghế điện 10 hướng.
5
2.1.2.3. Một số kiểu ghế chỉnh điện trên các dòng xe cao cấp
Dưới đây là một số tùy chọn điều chỉnh ghế mà chúng ta sẽ tìm thấy trên ô tô ngày nay:
Hình 2.4. Các nút điều chỉnh 22 hướng trên xe Bentley Bentayga 2017
Không có gì đáng ngạc nhiên trên một số ghế điện trên những chiếc Bentley được. Ví dụ, chiếc SUV Bentley Bentayga 2017 (hình 2.4) có ghế lái điều chỉnh 22 hướng. Tựa đầu di chuyển lên/xuống, trước/sau. Đệm ngồi có thể mở rộng về phía trước để hỗ trợ đùi tốt hơn. Cùng với đó là hệ thống massage ghế ở phần lưng, hông và bả vai giúp người ngồi thư giãn và thoải mái nhất khi lái xe hay ngồi tận hưởng ở ghế hành khách.
Hình 2.5. Ghế chỉnh 30 hướng của xe Lincoln Continental
6
Tại Mỹ, Lincoln Continental 2017 của Ford Motor Company có ghế lái chỉnh 30 hướng (hình 2.5). Giống như Bentley, nó cung cấp đầy đủ các chức năng massage và cả chức năng sưởi và làm mát được điều chỉnh thông qua các nút điều khiển gắn trên cánh cửa. Không chỉ vậy, nó được thiết kế không giống với bất kỳ loại ghế ô tô nào trước đây. Ford đã thuê các chuyên gia cơ sinh học để tạo ra sự hỗ trợ trong các khu vực quan trọng và loại bỏ cái gọi là "điểm cứng" hạn chế lưu lượng máu và tạo ra sự mệt mỏi ở cổ, vai và đùi.
2.2. Cấu tạo các bộ phận chính và nguyên lý hoạt động của ghế chỉnh điện. 2.2.1. Khung ghế
Hình 2.6. Khung ghế sau khi tháo các lớp đệm và da bọc ghế
Khung ghế được làm từ sắt có 2 phần chính:
• Phần lưng ghế bao gồm khung đỡ bằng sắt đỡ lưng người ngồi bằng lưới sắt kéo
ngang sang cố định 2 đầu vào khung đỡ và 1 mô tơ ngả lưng ghế bên trái, 1 mô tơ
bơm lưng ghế bên phải.
• Phần đệm mông ghế bao gồm khung đỡ sắt liên kết với phần lưng ghế qua khớp
truyền động bằng mô tơ gắn liền trên lưng ghế (bên trái) và 1 mô tơ nâng hạ đùi, 1 mô tơ nâng hạ mông, 1 mô tơ tiến lùi.
7
2.2.2. Mô tơ
Hiện nay, có nhiều ứng dụng điều khiển chuyển động quay sử dụng động cơ DC (Direct Current) nam châm vĩnh cửu. Vì việc điều khiển hệ thống sử dụng động cơ DC dễ dàng hơn so với động cơ AC (Alternating Current), chúng thường được sử dụng khi cần điều khiển tốc độ, mô-men xoắn hay vị trí.
Có hai loại động cơ DC thường được sử dụng: động cơ có chổi than và động cơ không chổi than (hay động cơ BLDC). Như tên gọi của chúng, động cơ DC có chổi than được sử dụng để chuyển hướng động cơ khiến nó quay, động cơ không chổi than thay thế chức năng chuyển mạch cơ học bằng điều khiển điện tử.
Trong nhiều ứng dụng, có thể sử dụng động cơ DC có chổi than hay không chổi than. Chúng hoạt động dựa trên các nguyên tắc giống nhau về lực hút và lực đẩy giữa cuộn dây và nam châm vĩnh cửu. Cả hai đều có những ưu điểm và nhược điểm tùy thuộc vào yêu cầu sử dụng.
2.2.2.1. Động cơ một chiều sử dụng chổi than.
Hình 2.7. Cấu tạo động cơ DC sử dụng chổi than
Động cơ một chiều (DC) sử dụng chổi than gồm các bộ phận chính:
• Phần ứng (Armature) hay còn gọi là rotor: là một trục (shaft) gồm nhiều cuộn dây cuốn trên lõi sắt (các lá thép kĩ thuật điện ghép cách điện với nhau) tạo thành nhiều
cặp nam châm điện. Trục này cũng là trục quay của mô tơ.
• Phần cảm (Permanet Magnet) hay còn gọi là stator: là cặp nam châm vĩnh cửu được
đặt cố định cùng với vỏ mô tơ.
Hình 3.26. Gạt lại không hết các pan
Sau khi gạt LCD hiển thị “SEAT HAS FAULT”, đồng thời đèn đỏ cũng vẫn sẽ sáng như
thường bởi vì còn có lỗi, chỉ có đèn vàng sáng lên 3 giây để cho sinh viên biết được mình vừa gạt đúng pan test sau khi đo kiểm. Arduino cũng sẽ kích relay tương ứng với cặp pan và pan test vừa sửa đúng.
Sau khi gạt hết các pan test:
Nếu gạt lại hết các pan thì ghế mới hiểu là đã hết lỗi: LCD hiển thị “SEAT HAS NO FAULT” và đồng thời đèn led màu xanh cũng sẽ sáng báo lỗi đã hết.
Hình 3.27. Gạt lại hết các pan
Nếu đánh đúng hết các pan test: Arduino nhận tín hiệu từ từng pan test được đánh đúng, lập tức tín hiệu 5V của các pan lỗi đó, kích relay đóng lại và mạch điện sẽ được nối kín, đồng thời phát tín hiệu cho đèn vàng sáng 3 giây mỗi khi đánh đúng được 1 pan test. Khi đã đánh đúng hết các pan, LCD hiển thị “SEAT HAS NO FAULT” và đồng thời đèn led màu xanh cũng sẽ sáng.
Do Drive thay đổi chính sách, nên một số link cũ yêu cầu duyệt download. các bạn chỉ cần làm theo hướng dẫn.
Password giải nén nếu cần: ket-noi.com | Bấm trực tiếp vào Link để tải:
You must be registered for see links