Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một hệ thống để nâng va hạ kính của các cửa sổbằng công tắc.. Khóa điện truyền các tín hiệu vị trí ON, ACC hoặc LOCK tới công tắc chính cửa sổ điện để
Trang 1TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG
NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HỆ
Trang 2TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG
NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HỆ
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: 1 Nguyễn Văn Khánh MSSV: 17145309
2 Lê Hậu Đức MSSV: 17145277Ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô Mã ngành đào tạo:
1 Tên đề tài
NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ
MÔ HÌNH HÊ ̣THÔNG THÔNG TIN
2. Nhiệm vụ đề tài
Tìm hiểu nguyên lí hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thông tin Thực hiện mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa và mô hinh hệ thống thông tin
3. Sản phẩm của đề tài
- 01 quyển thuyết minh đồ án
- 01 mô hình nâng kính khóa cửa, 01 mô hình hệ thống thông tin
- Nôịdung hương dẫn sư dụng va thực hành mô hình
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 24/02/2021
5. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/082021
Trang 4PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khánh MSSV:17145309 Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: Lê Hậu Đức MSSV:17145277 Hội đồng:…………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HÊ ̣THÔNG THÔNG TIN Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV hướng dẫẫ̃n: ThS Nguyễn Quang Trãi Ý KIẾN NHẬN XÉT 2. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
3. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy) 2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
Trang 5
2.3 Kết quả đạt được:
2.4 Những tồn tại (nếu có):
3. Đánh giá:
Trang 61 Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ ca hinh thưc va nôịdung Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan củủ̉a đề tài
Tính cấp thiết củủ̉a đề tài
2 Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa hoc xã hôị…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phầầ̀n, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầầ̀u đưa ra vớớ́i những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phầầ̀n mềm chuyên ngành…
3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Trang 7PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nguyên Văn Khanh MSSV:17145309 Hội đồng………
Họ và tên sinh viên: Lê Hâụ Đưc MSSV: 17145277 Hội đồng………
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HÊ ̣THÔNG THÔNG TIN Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV phản biện: ThS Nguyên Thanh Tuyên Ý KIẾN NHẬN XÉT 2. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng củủ̉a đồ án, các hướớ́ng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)
3. Kết quả đạt được:
Trang 8
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
5. Câu hỏi:
6. Đánh giá:
1 Hình thức và kết cấu ĐATN
Đúng format với đầy đủ ca hinh thưc va nôịdung Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan củủ̉a đề tài
Tính cấp thiết củủ̉a đề tài
Trang 92 Nội dung ĐATN
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa hoc xã hôị…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phầầ̀n, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầầ̀u đưa ra vớớ́i những ràng buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phầầ̀n mềm chuyên ngành…
3 Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA
VÀ MÔ HÌNH HÊ ̣THÔNG THÔNG TIN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khánh MSSV: 17145309
Trang 10Lê Hậu Đức MSSV: 17145277
Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫẫ̃n, Giảng viên phản biện
và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêucầu về nội dung và hình thức
Chủ tích Hội đồng:
Giảng viên hướng dẫẫ̃n:
Giảng viên phản biện:
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021
Trang 11LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên, chúng em xin chân thành cảm ơn toàn thể quý thầy cô trường Đại Học
Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh đã nhiệt tình giảng dạy và truyền đạt nhữngkiến thức hết sức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt với sựgiúp đỡ của quý thầy cô Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện cho chúng em hoànthành đồ án tốt nghiệp đúng thời gian quy định
Nhóm chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến:
Giảng viên Th.S Nguyễn Quang Trãi, thầy đã hướng dẫẫ̃n tận tình cũng như theo sát, đôn đốc tiến độ cho chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đồán
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến các thầy khoa Cơ Khí Động Lực – Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ kiến thức, tư vấn kỹ thuật và sử dụ ̣ng các thiết bị trên xưởng thực hành
Chúng em xin gửi lời cảm ơn đến giảng viên Th.S Lê Quang Vũ của khoa Cơ Khí Động Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ cho chúng em kiến thức về mạng CAN của hệ thống thông tin trên ô tô
Cảm ơn gia đình và bạn bè đã hỗ trợ, động viên, khuyến khích chúng em tự tin
trong quá trình thực hiện đồ án
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô Trường Đạihọc Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Cơ KhíĐộng Lực dồi dào sức khỏe, niềm vui và luôn nhiệt huyết với nghề nhà giáo để góp phầnnên thành công trong việc bồi dưỡng nhân tài cho Đất Nước
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
Tp Hồ Chí Minh, ngày….tháng 8, năm 2021
TM Nhóm sinh viên thực hiện
Lê Hậu ĐứcNguyễn Văn Khánh
Trang 12cửa Hệ thống thông tin.
Quá trình thực hiện và kết quả đạt được:
Quá trình tìm hiểu lý thuyết thông qua tài liệu của hang thông qua các trang onlinecủa hang Toyota
Về phầầ̀n thi công đồ án:
Sau khi tiếp nhận đề tài từ khoa chúng em đã tìm kiếm thông tin về hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009
Sau khi đã có đầy đủ thông tin chúng em tiến hành phân tích cụ ̣ thể về nguyên
lí hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thông tin trên xeToyota Vios 2009
Cuối cùng là nhóm chúng em đã thiết kế mô hình và lắp ráp các chi tiết của môhình hệ thống nâng kính khóa cửa và hệ thống thông tin
Các kết quả đạt được:
Nắm được lý thuyết, nguyên lý hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa và
hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009
Nắm bắt và cập nhật thêm các nội dung kiến thức mới
Thiết kế, hoàn thành được mô hình mới phụ ̣c vụ ̣ cho việc giảng dạy hệ thống điện thân xe
Trang 13DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU
CAN: Controller Area Network
SPI: Serial Perpheral Interface
ABS: Anti-lock Brake System
SRS: Supplement Restrain System
Trang 14DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2 1: Vị trí củủ̉a công tắc nâng kính khóa cửa trên xe 7
Hình 2 2: Cấu tạo cơ cấu nâng hạ kính 7
Hình 2 3: Cấu tạo củủ̉a mô tơ nâng hạ kính 8
Hình 2 4: Công tắc nâng kính khóa cửa 9
Hình 2 5:Sơ đồ mạch điện đóng công tắc bằng tay 10
Hình 2 6: Sơ đồ mạch điện mở công tắc bằng tay 10
Hình 2 7: Sơ đồ mạch nâng kính cửa tự đông một lầầ̀n ấn 11
Hình 2 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đông một lầầ̀n ấn 12
Hình 2 9:Vị trí củủ̉a các bộ phận củủ̉a hệ thống trên xe 13
Hình 2 10: Cấu tạo mô tơ khóa cửa 14
Hình 2 11: Công tắc vị trí khóa cửa 15
Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lí 16
Hình 2 13: Sơ đồ nguyên lí 16
Hình 2 14: Sơ đồ nguyên lí 17
Hình 2 15: Sơ đồ nguyên lí 17
Hình 2 16: Sơ đồ nguyên lí 18
Hình 2 17: Sơ đồ nguyên lí 18
Hình 2 18:Hệ thống thông tin 19
Hình 2 19: Các tín hiệu trên táp lô 20
Hình 2 20: Sơ đồ mạch điện 21
Hình 2 21: Đồng hồ dạng lưỡng kim 22
Hình 2 22: Dạng điện trở lưỡng kim 24
Hình 2 23:Bộ cảm nhận mức nhiên liệu 25
Hình 2 24: Đồng hồ nhiên liệu kiểu điện trở lưỡng kim 25
Hình 2 25: Cấu tạo đồng hồ nhiên liệu kiểu cuộn dây chữ thập 27
Hình 2 26: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu đầầ̀y 27
Hình 2 27: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu còn ½ 28
Trang 15Hình 2 28: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu hết 28
Hình 2 29: Sơ đồ đấu dây đồng hồ tốc độ động cơ và tốc độ xe 29
Hình 2 30: Cơ cấu báo nguy áp suầầ̀t dầầ̀u bôi trơn động cơ 30
Hình 2 31: Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nướớ́c làm mát động cơ 31
Hình 2 32: Bảng đồng hồ màn hình điện tử kiểu VFD trên xe TOYOTA CRESSIDA 31
Hình 2 33: Cấu tạo màn hình huỳnh quang chân không 33
Hình 2 34: Màn hình huỳnh quang chân không 33
Hình 2 35: Sơ đồ tableau hiện số trên xe Toyota Cresida 35
Hình 2 36: Dạng tín hiệu 45
Hình 2 37: Dạng tín hiệu 45
Hình 2 38: Dạng tín hiệu 46
Hình 2 39: Dạng tín hiệu 46
Hình 2 40: Dây CAN 48
Hình 2 41: Giao tiếp giữa các node 48
Hình 2 42: Cấu trúớ́c phân lớớ́p 50
Hình 2 43: Sơ đồ nhận tin nhắn từ Bus 51
Hình 2 44: Cách gửi tin nhắn ra CAN Bus 51
Y Hình 3 1: Công tắc tổ hợp 56
Hình 3 2: Công tăc hanh khach 57
Hình 3 3: Relay mở mạch 57
Hình 3 4: Cơ cấu chấp hành khoá cửa (chuột cửa) 58
Hình 3 5: Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khóa cửa (Doorlock controller) 58
Hình 3 6: Sơ đồ mạch điện của hệ thống nâng kính khóa cửa 62
Hình 3 7: Thiết kế khung mô hình trên Solidwork 63
Hình 3 8: Mô hình thực tế 64
Hình 3 9: Đồng hồ tabluae xe Toyota Vios 2009 64
Hình 3 10: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lô 65
Hình 3 11: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lô 67
Trang 16Hình 3 12: Sơ đồ mạch điện điều khiển các tín hiệu trên táp lô 68
Hình 3 13: Arduini Nano 69
Hình 3 14: Module MCP2515 70
Hình 3 15: Màn hình LCD 20x2 71
Hình 3 16: Công tắc gạt 71
Hình 3 17: Biến trở 72
Hình 3 18: Module chuyển nguồn 72
Hình 3 19: Sơ đồ mạch điện 73
Hình 3 20: Sơ đồ mạch điện kết nối máy tính và xe 74
Hình 3 21: Các bước để mở code mẫẫ̃u để đọc dữ liệu 75
Hình 3 22: Các bước để mở code mẫẫ̃u để gửi dữ liệu 75
Hình 3 23: Giao diện của Arduino sau khi mở code mẫẫ̃u 75
Hình 3 24: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu 76
Hình 3 25: Thiết kế khung mô hình trên Solidwork 78
Trang 17DANH MỤC BẢNG
Bảng 2 1: Phân loại các mạng truyền dữ liệu trên xe 37
Bảng 2 2: Các dạng tín hiệu mạng CAN 47
YY Bảng 3 1: Liệt kê các thiết bị điều khiển khóa cửa bằng App Android 59
Bảng 3 2: Liệt kê các thiết bị điều khiển khóa cửa thông qua cảm biến tốc độ xe 60
Bảng 3.3: Các tín hiệu điều khiển trực tiếp 66
Bảng 3.4: Các tín hiệu điều khiển qua mạng CAN 69
Bảng 3.5: Danh sách các ID và Data của các tín hiệu 76
Trang 18MỤC LỤC
Trang
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT ii
DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH iv
DANH MỤC BẢNG vii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1
1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu 1
1.2 Tính cấp thiết của đề tài 1
1.3 Mụ ̣c tiêu của đề tài 2
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 2
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu 2
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu 3
1.5 Phương pháp nghiên cứu 3
1.6 Giới hạn đề tài 4
1.7 Nội dung thực hiện 4
1.8 Bố cụ ̣c của đồ án 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞỞ̉ LÝ THUYẾT 6
2.1 Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa 6
2.1.1 Tổng quan 6
2.1.1.1 Hệ thống nâng kính 6
2.1.1.1.1.Chức năng 6
2.1.1.1.2.Vị trí 7
Trang 192.1.1.1.3.Cấu tạo 7
2.1.1.1.4.Nguyên lí hoạt động 9
2.1.1.2 Hệ thống khóa cửa 12
2.1.1.2.1.Chức năng 12
2.1.1.2.2.Vị trí 13
2.1.1.2.3.Cấu tạo 14
2.1.1.2.4.Nguyên lí hoạt động 15
2.2 Hệ thống thông tin 19
2.2.1 Tổng quát hệ thống thông tin trên ô tô 19
2.2.2 Thông tin dạng tương tự (ANALOG) 21
2.2.2.1 Đồng hồ và cảm biến áp suất nhớt 21
2.2.2.2 Đồng hồ và cảm biến báo nhiệt độ nước làm mát 24
2.2.2.3 Đồng hồ nhiên liệu 24
2.2.2.4 Đồng hồ báo tốc độ động cơ 28
2.2.2.5 Đồng hồ và cảm biến báo tốc độ xe 29
2.2.2.6 Các mạch đèn cảnh báo 29
2.2.3 Thông tin dạng số (DIGITAL) 31
2.2.4 Tổng quan về mạng giao tiếp trên ô tô 35
2.2.4.1 Mạng giao tiếp ô tô 35
2.2.4.2 Các loại giao thức giao tiếp trên ô tô 36
2.2.4.3 Yêu cầu về mạng giao tiếp 37
2.2.4.4 Các ứng dụ ̣ng trên ô tô 40
2.2.5 Tổng quan về mạng CAN 42
2.2.5.1 Lịch sử phát triển mạng CAN 42
2.2.5.2 Đặc điểm mạng CAN 43
2.2.5.2.1.Một số khái niệm 43
2.2.5.2.2.Tốc độ truyền dữ liệu 43
2.2.5.2.3.Giá trị của Bus CAN 44
2.2.5.2.4.Cơ chế giao tiếp 47
Trang 202.2.5.2.5.Cấu trúc của mạng CAN 48
2.2.5.2.6.Cấu trúc phân lớp 49
2.2.5.2.7.Cấu trúc bức điện 50
2.2.5.2.8.Cách truyền dữ liệu 51
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THI CÔNG MÔ HÌNH 56
3.1 Mô hình nâng kính khóa cửa 56
3.1.1 Lựa chọn vật tư thiết bị 56
3.1.1.1 Mô tơ nâng hạ kính 56
3.1.1.2 Công tắc tổ hợp 56
3.1.1.3 Công tắc nâng kính bên hành khách 57
3.1.1.4 Rơ le mở mạch 57
3.1.1.5 Cơ cấu chấp hành khóa cửa 57
3.1.1.6 Bộ rơ le tổ hợp điều khiển khóa cửa (Doorlock controller) 58
3.1.1.7 Các chi tiết điều khiển khóa cửa 58
3.1.2 Sơ đồ mạch điện 62
3.1.3 Thiết kế khung mô hình 63
3.1.4 Mô hình trên thực tế 63
3.2 Mô hình hệ thống thông tin 64
3.2.1 Lựa chọn vật tư thiết bị 64
3.2.1.1 Đồng hồ xe Toyota Vios 2009 64
3.2.1.2 Arduino nano 69
3.2.1.3 Module CAN MCP2515 70
3.2.1.4 Màn hình LCD 70
3.2.1.5 Công tắc ON/OFF 71
3.2.1.6 Biến trở 71
3.2.1.7 Mạch chuyển nguồn 72
3.2.2 Sơ đồ mạch điện 73
3.2.3 Thu thập dữ liệu trên xe thực tế 74
Trang 213.2.3.2 Kết nối với xe
3.2.3.3 Kết quả thu được
3.2.4 Thiết kế khung mô hình
3.2.5 Mô hình trên thực tế
CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH
4.1 Hướng dẫẫ̃n sử dụ ̣ng mô hình
4.1.1 Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa
4.1.2 Mô hình thông tin
4.2 Nội dung thực hành
4.2.1 Hướng dẫẫ̃n thực hành trên mô hình nâng kính khóa kính
4.2.1.1 Bài thực hành số 1
4.2.1.2 Bài thực hành số 2
4.2.2 Hướng dẫẫ̃n thực hành trên mô hình hệ thống thông tin
4.2.3 Các phiếu thực hành
4.2.3.1 Phiếu thực hành số 1
4.2.3.2 Phiếu thực hành số 2
4.2.3.3 Phiếu thực hành số 3
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
5.1 Kết luận
5.2 Kiến nghị
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC 1
Trang 22CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1 Lịch sử vấn đề nghiên cứu.
Hệ thống nâng kính khóa cửa.
Hiện nay, tất cả hệ thống nâng kính khóa cửa người ta tập trung vào phát triển nhữngtính năng an toàn hơn cho người ngồi trên xe Đặc biệt là đối với hệ thống khóa cửa, đicùng với sự phát triển của thời đại công nghệ thì những ứng dụ ̣ng điều khiển khóa hoặc
mở khóa như remote, wifi, nhận diện vân tay người chủ xe,… Nhờ đó, chiếc xe được bảo
vệ tốt hơn và tạo những thuận tiện cho người chủ xe
Hệ thống thông tin.
Mạng truyền thông giao thức CAN không phải là một lĩnh vực kỹ thuật hoàn toànmới mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyềnthống cho phù hợp với các yêu cầu trong nền công nghệ ô tô Từ hơn một thập kỷ nay,mạng truyền thông đã trở nên không thể thiếu trong các hệ thống điều khiển và giám sáthiện đại Song, thực tế người vận hành thường gặp phải hang loạt các vấn đề trong việctìm kiếm nguồn tham khảo đáng tin cậy, chuyên sâu và đầy đủ như cách thức hoạt độngcụ ̣ thể của một hệ thống mạng CAN, các chuẩn khi thực hiện giao tiếp và những ứngdụ ̣ng khác nhau trên xe
1.2 Tính cấp thiết của đề tài.
Hệ thống nâng kính khóa cửa.
Ngày nay, các hệ thống điện trên xe ô tô ngày càng nhiều và phức tạp Vì vậy đểthuận tiện cho việc dạy học cũng như đấu các thiết bị của hệ thống hoặc thực hiện cácquá trình đo kiểm thì chúng em đã thực hiện đề tài mô hình nâng kính khóa cửa Cùngvới đó, đề tài cũng có những ứng dụ ̣ng việc điều khiển thông qua Bluetooth hoặc thôngqua cảm biến tốc độ xe để mô phỏng các tính năng của mô hình khóa cửa để nắm rõnguyên lí điều khiển khóa cửa trên xe hiện nay
Hệ thống thông tin.
Trang 23Hiện nay, hệ thống mạng CAN trên xe ngày càng được trang bị trên nhiều xe ô tô hiệnđại và đặc biệt là ở Mỹ Mang CAN ra đơi đê giai quyêt vân đê truyên tai thông tin tinhiêụ trên ô tô Tuy nhiên kiên thưc vê mang CAN chưa đươc phô biên, cac ki sư sưa chưa
ô tô găp ̣ nhiêu kho khăn khi găp ̣ cac trục trăc ̣ tư hê ̣thông CAN Từ những vấn đềtrên nhóm chúng em thực hiện thấy cần thiết phải nghiên cứu và thiết kế một môhình mô phỏng hệ thống thông tin sử dụ ̣ng mạng CAN thu nhỏ để thấy được rõrang nhất những giao tiếp trên xe trong quá trình truyền dữ liệu lên táp lô Với việc
sử dụ ̣ng Arduino Nano, module MCP2515 để đọc và gửi các dữ liệu mạng CANgiúp cung cấp phần nào kiến thức về mạng giao tiếp CAN trên ô tô
1.3 Mục tiêu của đề tài.
Đối vớớ́i hệ thống nâng kính khóa cửa.
Hiểu và nắm vững nguyên lí hoạt động của hệ thống
Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C trên Arduino Uno R3
Lập trình hệ thống khóa cửa thông qua Arduino Uno R3, Module Bluetooth HC-06 được điều khiển bằng App điện thoại
Thiết kế khung mô hình và cách bố trí các chi tiết hợp lí
Hoàn thiện mô hình nâng kính khóa cửa
Đối vớớ́i hệ thống thông tin.
Hiểu và nắm vững kiến thực lý thuyết về các tín hiệu của hệ thống thông tin và giao thức CAN
Tìm hiểu ngôn ngữ lập trình C trên Arduino Nano
Lập trình hệ thống giao tiếp CAN giữa Arduino Nano, module MCP2515
Thiết kế giao diện hiển thị thông tin trên ô tô
Hoàn thiện mô hình hệ thống thông tin
1.4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.
1.4.1 Đối tượng nghiên cứu.
Trang 24Đề tài mô hình nâng kính khóa cửa.
- Nguyên lí hoạt động của mô hình nâng kính khóa cửa
- Cách ứng dụ ̣ng lập trình điều khiển trong việc điều khiển khóa cửa
- Lập trình Arduino Uno R3, module Bluetooth HC-06
- Các cách đo kiểm khi hệ thống gặp sự cố
- Cách đấu dây cho hệ thống hoạt động
- Thiết kế mô hình
Đề tài hệ thống thông tin.
- Các dạng tín hiệu của hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009
- Cách thức giao tiếp SPI
- Cách nhận và gửi dữ liệu mạng CAN trên nhiều Node
- Lập trình Arduino Nano, MCP2515
- Thiết kế mô hình
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu.
Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
- Nguyên lí hoạt động của hệ thống nâng kính khóa cửa
- Lập trình điều khiển giữa Arduino Uno R3 và module Bluetooth HC-06
- Các việc đo kiểm đối với hệ thống
Mô hình hệ thống thông tin.
- Lập trình giao tiếp giữa Arduino Nano với MCP2515
- Giả lập các tín hiệu, lập trình truyền nhận dữ liệu điều khiển đồng hồ hiển thị
- Đưa ra nhận xét và đề xuất hướng phát triển của đề tài
1.5 Phương pháp nghiên cứu.
Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
- Sử dụ ̣ng các nguồn tài liệu Internet để tìm hiểu về sơ đồ mạch điện và sơ đồ nguyên lícủa hệ thống
Trang 25- Ứng dụ ̣ng lập trình C trên board Arduino Uno R3, module Bluetooth HC-06 để lập trình điều khiển qua App trên điện thoại Anroid.
- Ứng dụ ̣ng phần mềm solidworks trong việc thiết kế khung mô hình
Mô hình hệ thống thông tin.
- Sử dụ ̣ng các nguồn tài liệu trên Internet để tìm hiểu về lập trình C trên board Arduino Nano, module MCP2515
- Ứng dụ ̣ng Arduino để thiết kế màn hình giao diện
- Ứng dụ ̣ng phần mềm vẽ 3D solidworks trong việc thiết kế khung mô hình
1.6 Giới hạn đề tài.
Đối vớớ́i đề tài mô hình hệ thống thông tin trên xe Toyota Vios 2009.
- Thời gian thực hiện đề tài không nhiều nên người thực hiện chỉ tập trung vào việchiển thị các tín hiệu của hệ thống thông tin dạng analog, digital và mạng CAN (truyềnnhận dữ liệu của mạng CAN trên vài Node)
1.7 Nội dung thực hiện.
Mô hình nâng kính khóa cửa.
- Việc đấu dây và điều khiển
- Nguyên lý hoạt động của mô hình
- Điều khiển khóa cửa thông qua Bluetooth bằng App trên điện thoại Anroid
- Điều khiển khóa cửa bằng biến trở (giả lập cho cảm biến tốc độ xe)
- Thiết kế hệ thống
Mô hình hệ thống thông tin.
- Các dạng tín hiệu hiển thị thông tin
- Lý thuyết về nhận và gửi tín hiệu qua mạng CAN
- Cách thức hoạt động giao tiếp SPI
- Lập trình Arduino Nano, MCP2515
- Thiết kế hệ thống
Trang 261.8 Bố cục của đồ án.
- Chương 1: Tổng quan đề tài
- Chương 2: Cơ sở lý thuyết
- Chương 3: Sơ lược về phần cứng và phần mềm
- Chương 4: Hướng dẫẫ̃n thực hành trên mô hình
- Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Trang 27CHƯƠNG 2: CƠ SỞỞ̉ LÝ THUYẾT
2.1 Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa.
2.1.1 Tổng quan.
2.1.1.1 Hệ thống nâng kính.
Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một hệ thống để nâng va hạ kính của các cửa sổbằng công tắc Mô tơ cửa sổ điện quay khi vận hành công tắc điện cửa sổ điện Chuyểnđộng quay của mô tơ điện cửa sổ điện này sau đó được chuyển thành chuyển động lênxuống nhờ bộ nâng hạ kính cửa sổ để mở hoặc đóng cửa sổ
2.1.1.1.1 Chức năng.
Chức năng nâng/hạ bằng tay.
Khi công tắc cửa sổ điện bị kéo lên hoặc đẩy xuống giữa chừng, thì cửa sổ sẽ mở hoặc đóng cho đến khi thả công tắc ra
Chức năng tự động nâng/hạ cửa sổ đối vớớ́i cửa sổ bên người lái
Khi công tắc điều khiển cửa sổ điện bị kéo lên hoặc đẩy xuống hoàn toàn, thì cửa sổ
sẽ đóng và mở hoàn toàn
Chức năng khóa cửa sổ.
Khi bật công tắc khóa cửa sổ, thì không thể mở hoặc đóng tất cả các cửa kính trừ cửa
sổ phía người lái
Chức năng chống kẹt cửa sổ.
Trong quá trình đóng cửa sổ tự động nếu có vật thể vật lạ kẹt vào cửa kính thì chức năng này sẽ tự động dừng cửa kính và dịch chuyển nó xuống khoảng 50mm
Chức năng điều khiển cửa sổ khi tắt khóa điện.
Chức năng này cho phép điều khiển hệ thống cửa sổ điện trong khoảng thời gian 45giây sau khi tắt khóa điện về vị trí ACC hoặc LOCK, nếu cửa xe phía người lái khôngmở
Trang 28Hình 2 2: Cấu tạo cơ cấu nâng hạ kính
Cửa kính được đỡ bằng đòn nâng của bộ phận nâng hạ cửa sổ Đòn này được đỡ bằng
cơ cấu đòn chữ X nối với đòn điều chỉnh của bộ nâng hạ cửa sổ Cửa sổ được đóng và
Trang 29mở nhờ sự thay đổi chiều cao của cơ cấu đòn chữ X.
Mô tơ điều khiển cửa sổ điện.
Mô tơ điều khiển cửa sổ điện quay theo hai chiều để dẫẫ̃n động bộ nâng hạ kính củacửa sổ
Hình 2 3: Cấu tạo củủ̉a mô tơ nâng hạ kính.
Mô tơ điều khiển cửa sổ điện gồm ba bộ phận: Mô tơ, bộ truyền bánh răng và cảmbiến Mô tơ thay đổi chiều quay nhờ công tắc Bộ truyền bánh răng truyền chuyển độngquay của mô tơ tới bộ nâng hạ kính cửa sổ Cảm biến gồm có công tắc hạn chế và cảmbiến tốc độ để khiển chống kẹt cửa sổ
Công tắc chính cửa sổ điện.
Công tắc chính cửa sổ điện điều khiển toàn bộ hệ thống cửa sổ điện, dẫẫ̃n đông tất cảcác mô tơ điều khiển cửa sổ điện Công tắc khóa cửa sổ ngăn không cho nâng hoặc hạkính cửa sổ trừ cửa sổ phía người lái Việc xác định kẹt cửa sổ được xác định dựa trêncác tín hiệu của cảm biến tốc độ và công tắc hạn chế từ mô tơ điều khiển cửa sổ phíangười lái
Trang 30Hình 2 4: Công tắc nâng kính khóa cửa
Các công tắc cửa sổ điện.
Công tắc cửa sổ điện điều khiển dẫẫ̃n động mô tơ điều khiển cửa sổ điện của cửa sổ phía hành khách phía trước và phía sau Mỗi cửa có một công tắc điện điều khiển
Khóa điện.
Khóa điện truyền các tín hiệu vị trí ON, ACC hoặc LOCK tới công tắc chính cửa sổ điện để điều khiển chức năng cửa sổ khi tắt khóa điện
Công tắc cửa xe.
Công tắc cửa xe truyền các tín hiệu đóng hoặc mở cửa xe của người lái tới công tắcchính cửa sổ điện để điều khiển chức năng cửa sổ khi tắt khóa điện
2.1.1.1.4 Nguyên lí hoạt động.
Chức năng nâng/hạ kính bằng tay: Khi khóa điện ở vị trí ON và công tắc cửa sổ điệnphía người lái được kéo lên nửa chừng, thì tín hiệu UP bằng tay sẽ được truyền đến IC vàxảy ra sự thay đổi sau đây: Tranzisto Tr: ON (mở), Rơ le UP: ON (bật), Rơ le DOWN:tiếp mass Kết quả là mô tơ điều khiển cửa sổ điện phía người lái quay theo hướng UP(lên) Khi nhả công tắc ra, rơ le UP tắt và mô tơ dừng lại
Trang 31Hình 2 5:Sơ đồ mạch điện đóng công tắc bằng tay
Khi ấn công tắc điều khiển cửa sổ điện phía người lái xuống nửa chừng, tín hiệuDOWN bằng tay được truyền tới IC và xảy ra sự thay đổi sau đây: Tranzisto Tr: ON(mở), Rơ le UP: tiếp mass, Rơ le DOWN: ON (bật) Kết quả là mô tơ điều khiển cửa sổphía người lái quay theo hướng DOWN
Trang 32Hình 2 6: Sơ đồ mạch điện mở công tắc bằng tay.
Chức năng nâng/hạ kính cửa sổ bằng một lần nhấn: Khi khóa điện ở vị trí ON vàcông tắc cửa sổ điện phía người lái được kéo lên hoàn toàn, tín hiệu UP tự động đượctruyền tới IC Vì IC có mạch định thời và mạch này sẽ duy trì trạng thái ON lớn nhấtkhoảng 10 giây khi tín hiệu UP tự động được đưa vào, nên mô tơ điều khiển cửa sổ điệnphía người lái tiếp tụ ̣c quay ngay cả khi công tăc được nhả ra Mô tơ điều khiển cửa sổ
Trang 33điện dừng lại khi cửa sổ phía người lái đóng hoàn toàn và IC xác định được tín hiệu khóa
mô tơ từ cảm biến tốc độ và công tắc hạn chế của mô tơ điều khiển cửa sổ điện hoặc khimạch định thời tắt Có thể dừng thao tác đóng mở tự động bằng cách nhấn vào công tắccửa sổ điện phía người lái
Hình 2 7: Sơ đồ mạch nâng kính cửa tự đông một lầầ̀n ấn.
Hình 2 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đông một lầầ̀n ấn.
2.1.1.2 Hệ thống khóa cửa.
Hệ thống điều khiển khóa cửa không đơn thuần đóng/mở các cửa xe bằng công tắc cơkhí, mà còn điều khiển mô tơ điện tùy theo sự vận hành công tắc điều khiển khóa cửa vàchìa khóa Hệ thống cũng có chức năng chống quên chìa khóa, chức năng mở khóa haibước và chức năng bảo vệ Các chức năng của hệ thống khác nhau tùy theo kiểu xe, cấpnội thất và thị trường
Trang 34Chức năng khóa/mở khóa cửa bằng chìa khóa: Khi chìa khóa được tra vào ổ khóa của cửa phía người lái và hành khách và xoay về vị trí khóa/mở khóa , thì tất cả các cửa đều được khóa/mở.
Chức năng mở khóa hai bước: Là chức năng mở khóa bằng chìa Khi chìa khóa được dùng để mở khóa một cửa, thì chỉ duy nhất cửa đó mới mở được bằng thao tác thứ nhất (bước 1) Các cửa khác muốn mở được thì phải dùng thao tác thứ hai (bước 2).Chức năng chống quên chìa khóa: Khi mở cửa phía người lái và chìa khóa đnag ở trong ổ điện, việc xoay núm khóa cửa về vị trí khóa (với công tắc vị trí khóa tắt OFF)
sẽ mở tất cả các cửa nhờ mạch chống quên chìa khóa Khi công tắc điều khiển khóa cửa hoạt động để khóa một lần và mở lại do được kích hoạt bởi mạch chống quên chìa khóa
Chức năng bảo vệ: Để ngăn không cho cửa mở khóa bằng cách ấn công tắc điều khiểnkhóa cửa bằng một thanh hoặc một dụ ̣ng cụ ̣ tương tự qua khoảng trống giữ kính cửa
và khung cửa, khi cửa sổ đang mở, thực hiện thao tác khóa cửa bằng chìa hoặc bộ điều khiển từ xa (bộ điều khiển khóa cửa từ xa) sẽ thiết lập chức năng bảo vệ khóa cửa và loại bỏ chức năng mở khóa nhờ công tắc điều khiển cửa
Chức năng điều khiển cửa sổ điện khi đã tắt khóa điện: Ở một số hệ thống điều khiển khóa cửa, rơ le cấp nguồn nằm trong rơ le tổ hợp điều khiển cửa sổ điện sau khi tắt khóa điện được kích hoạt
2.1.1.2.2 Vị trí.
Hệ thống điều khiển khóa cửa được điều khiển bằng rơ le tổ hợp bao gồm các chi tiếtsau:
Trang 35Hình 2 9:Vị trí củủ̉a các bộ phận củủ̉a hệ thống trên xe.
Rơ le tổ hợp: Rơ le tổ hợp nhận các tín hiệu mỗi công tắc và truyền các tín hiệu khóa/cửa cho mỗi cụ ̣m khóa cửa để dẫẫ̃n động mô tơ điều khiển khóa cửa cho từng cửa
Cụ ̣m khóa cửa: Cụ ̣m khóa cửa/mở khóa từng cửa Các cửa có thể được khóa/mở khi
mô tơ điều khiển khóa cửa đặt bên trong được kích hoạt bằng điện
Khóa điện
Công tắc cảnh báo mở khóa bằng chìa: Công tắc cảnh báo khóa cửa bằng chìa xác định xem chìa khóa điện đã được tra vào ổ khóa điện chưa
Công tắc cửa bên người lái
Công tắc điều khiển khóa cửa (Công tắc chính cửa sổ điện): Trong các trường hợp khác, thao tác khóa/mở khóa được điều khiển bằng ECU trong MPX (hệ thống thông tin đa chiều)
2.1.1.2.3 Cấu tạo.
Mô tơ điều khiển khóa cửa:
Các mô tơ điều khiển khóa cửa đóng vai trò nhờ các bộ chấp hành Khi mô tơ điều khiển khóa cửa quay, thì sự quay của mô tơ sẽ được truyền qua trụ ̣c vít và bánh vít tới
Trang 36cần khóa hãm, làm cho cửa được khóa hoặc mở khóa Mỗi khi thao tác khóa/mở khóa kết thúc, thì bánh vít được quay về vị trí trung gian nhờ lò xo hồi vị.
Hình 2 10: Cấu tạo mô tơ khóa cửa.
Công tắc vị trí khóa cửa:
Công tắc này sẽ xác định xem cửa được khóa/mở khóa hay chưa Công tắc vị trí gồm
có tấm tiếp điểm điến công tắc Khi cần khóa hãm ở vị trí khóa thì công tắt tắt OFF vàkhi cần khóa hãm ở vị trí mở khóa thì công tắc bật ON
Hình 2 11: Công tắc vị trí khóa cửa
Công tắc hoạt động nhờ chìa khóa
Trang 37Công tắc hoạt động nhờ chìa khóa được lắp ở bên trong cụ ̣m khóa cửa Nó truyền các tín hiệu khóa/mở khóa đến rơ le tổ hợp khi ổ khóa được mở từ bên ngoài.
2.1.1.2.4 Nguyên lí hoạt động.
Nguyên lý điều khiển khóa/mở khóa bằng tay.
Khi ấn công tắc điều khiển khóa cửa về phía khóa/mở khóa, tín hiệu khóa/mở khóađược truyền tới CPU trong rơ le tổ hợp
Sau khi nhận được tín hiệu này, CPU sẽ bật Tr1 hoặc Tr2 khoảng 0.2 giây đồng thờibật rơ le khóa/mở khóa Ở trạng thái này rơ le khóa/mở khóa Ở trạng thái này rơ lekhóa/mở khóa tạo thành mạch tiếp mass, dòng điện đi từ ắc qui tới mass qua mô tơ và tất
cả các mô tơ điều khiển khóa cửa quay theo hướng khóa/mở khóa để tắt/bật công tắc vịtrí khóa cửa
Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lí.
Khi mở khóa cửa
Trang 38Hình 2 13: Sơ đồ nguyên lí.
Khi khóa cửa
Hình 2 14: Sơ đồ nguyên lí.
Trang 39 Nguyên lý khóa/mở khóa bằng chìa khóa.
Khi cắm chìa khóa vào ổ khóa và xoay về phía khóa/mở khóa, thì công tắc hoạt độngnhờ chìa khóa được quay về vị trí khóa/mở khóa theo hướng như là công tắc khóa/mởkhóa bằng tay
Hình 2 15: Sơ đồ nguyên lí.
Khi khóa cửa
Trang 40Hình 2 16: Sơ đồ nguyên lí.
Khi mở khóa cửa
Hình 2 17: Sơ đồ nguyên lí.
2.2 Hệ thống thông tin.
2.2.1 Tổng quát hệ thống thông tin trên ô tô.
Hệ thống thông tin trên xe bao gồm các bảng đồng hồ (tableau), màn hình và các đènbáo giúp tài xế và người sửa chữa biết được thông tin về tình trạng hoạt động của các hệthống chính trong xe Thông tin có thể truyền đến tài xế qua 2 dạng : tương tự (tableaukim) và số (tableau hiện số)