Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một hệ thống để nâng và hạ kính của các cửa sổbằng công tắc.. *t* Chức năng tự động nâng/hạ cửa sổ đối với cửa sổ bên người lái Khi công tắc điều khiển
Trang 1ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGHIÊN CỨU, THựC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG
NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HỆ
GVHD ThS NGUYỄN QUANG TRÃI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG Lực
Tp Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2021
Trang 2ĐỒ 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
GVHD ThS NGUYỄN QUANG TRÃI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ
MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG Lực
Trang 3TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP HCM KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG Lực
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 THỐNG 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 hình 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.
- Nôi dung hướng dẫn sử dụng và thực hành mô hình.
4 Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 24/02/2021
5 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 24/082021
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do — Hạnh phúc
Trang 4TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
KHOA CƠ KHI ĐỘNG L Ự C Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
Bộ môn Điện - Điện tử ô tô
PHIẾU 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 KHÓACỬA VÀ MÔ HÌNH HÊ THỐNG THÔNG TIN
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS Nguyễn Quang Trãi
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1 Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
2 Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)
2.1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
2.2 Nội dung đồ án:
Trang 6tối đa được
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ thuật, khoa học xã hôi
5
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực tế.
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành.
Trang 7PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khánh MSSV:17145309 Hội đồng
Họ và tên sinh viên: Lê Hâu Đức MSSV: 17145277 Hội đồng Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓACỬA VÀ MÔ HÌNH HÊ THỐNG THÔNG TIN
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: ThS Nguyễn Thành Tuyên
Trang 84 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
5 Câu hỏi:
6 Đánh giá:
Trang 9kỹ thuật, khoa học xã hôi
5
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên ngành.
Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA
VÀ MÔ HÌNH HÊ THỐNG THÔNG TIN
Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khánh MSSV: 17145309
Trang 10Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô.
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, 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 dẫn:
Giảng viên phản biện:
Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021
Lê Hậu Đức MSSV: 17145277
Trang 11LỜI CẢM ƠNLời 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 dẫn tận tình cũng như theosát, 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 ĐạiHọc Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợ kiến thức, tư vấn kỹthuật và sử dụng 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 KhíĐộng Lực trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh đã hỗ trợcho 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 tintrong 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
1
Trang 12Quá trình thực hiện và kết quả đạt được:
Quá trình tìm hiểu lý thuyết thông qua tài liệu của hãng thông qua các trang onlinecủa hãng Toyota
về phần thi công đồ án:
> Sau khi tiếp nhận đề tài từ khoa chúng em đã tìm kiếm thông tin về hệ thốngnâng 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 xe
Toyota 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 phục vụ cho việc giảng dạy hệ thốngđiện thân xe
Trang 13DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆUCAN: 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 của 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 của 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 lần ấn 11
Hình 2 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đông một lần ấn 12
Hình 2 9: Vị trí của các bộ phận của 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 đầy 27
Hình 2 27: Biểu diễn từ trường tổng khi thùng nhiên liệu còn V 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 suầt dầu bôi trơn động cơ 30
Hình 2 31: Cơ cấu báo nguy nhiệt độ nước 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 trúc phân lớp 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 tắc hành khách 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 mẫu để đọc dữ liệu 75
Hình 3 22: Các bước để mở code mẫu để gửi dữ liệu 75
Hình 3 23: Giao diện của Arduino sau khi mở code mẫu 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 BANG
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 Mục 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 cục của đồ án 4
CHƯƠNG 2: CƠ SỞ 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 dụng 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
3.2.3.1 Chuẩn bị 74
Trang 213.2.3.2 Kết nối với xe 74
3.2.3.3 Kết quả thu được 75
3.2.4 Thiết kế khung mô hình 78
3.2.5 Mô hình trên thực tế 78
CHƯƠNG 4: THỰC HÀNH TRÊN MÔ HÌNH 79
4.1 Hướng dẫn sử dụng mô hình 79
4.1.1 Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa 79
4.1.2 Mô hình thông tin 79
4.2 Nội dung thực hành 80
4.2.1 Hướng dẫn thực hành trên mô hình nâng kính khóa kính 80
4.2.1.1 Bài thực hành số 1 80
4.2.1.2 Bài thực hành số 2 82
4.2.2 Hướng dẫn thực hành trên mô hình hệ thống thông tin 86
4.2.3 Các phiếu thực hành 92
4.2.3.1 Phiếu thực hànhsố 1 92
4.2.3.2 Phiếu thực hànhsố 2 94
4.2.3.3 Phiếu thực hànhsố 3 96
CHƯƠNG 5: KẾT LUẬNVÀ KIẾN NGHỊ 102
5.1 Kết luận 102 5.2 Kiến nghị 102 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 103
PHỤ LỤC 1 104
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 dụng 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 hàng loạt các vấn đề trong việctìm kiếm nguồn tham khảo đáng tin cậy, chuyên sâu và đầy đủ như cách thức hoạt động
cụ thể của một hệ thống mạng CAN, các chuẩn khi thực hiện giao tiếp và những ứngdụng 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 dụng 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 Mạng CAN ra đời để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin tínhiêii trên ô tô Tuy nhiên kiến thức về mạng CAN chưa được phổ biến, các kĩ sư sửa chữa
ô tô gặp nhiều khó khăn khi gặp các trục trặc từ hê thống CAN Từ những vấn đề trênnhóm chúng em thực hiện thấy cần thiết phải nghiên cứu và thiết kế một mô hình môphỏng hệ thống thông tin sử dụng mạng CAN thu nhỏ để thấy được rõ ràng nhất nhữnggiao tiếp trên xe trong quá trình truyền dữ liệu lên táp lô Với việc sử dụng ArduinoNano, module MCP2515 để đọc và gửi các dữ liệu mạng CAN giúp cung cấp phần nàokiến thức về mạng giao tiếp CAN trên ô tô
1.3. Mục tiêu của đề tài
Đối với 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-06được 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 với hệ thống thông tin.
• Hiểu và nắm vững kiến thực lý thuyết về các tín hiệu của hệ thống thông tin và giaothức 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
2
Trang 24Đề tài mô hình nâng kính khóa cửa.
- Nguyên lí hoạt động của mô hình nâng kính khóa cửa.
- Cách ứng dụng 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 dụng các nguồn tài liệu Internet để tìm hiểu về sơ đồ mạch điện và sơ đồ nguyên lí
của hệ thống
Trang 25- Ứng dụng lập trình C trên board Arduino Uno R3, module Bluetooth HC-06 để lập
trình điều khiển qua App trên điện thoại Anroid
- Ứng dụng phần mềm solidworks trong việc thiết kế khung mô hình.
Mô hình hệ thống thông tin.
- Sử dụng các nguồn tài liệu trên Internet để tìm hiểu về lập trình C trên board Arduino
Nano, module MCP2515
- Ứng dụng Arduino để thiết kế màn hình giao diện.
- Ứng dụng phần mềm vẽ 3D solidworks trong việc thiết kế khung mô hình.
1.6. Giới hạn đề tài
Đối với 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 việc
hiển 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.
4
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 dẫn thực hành trên mô hình
- Chương 5: Kết luận và kiến nghị
Trang 27CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1. Mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa
Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một hệ thống để nâng và 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
*t* 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
*t* Chức năng tự động nâng/hạ cửa sổ đối với 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
*t* 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
*t* 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 chứcnăng này sẽ tự động dừng cửa kính và dịch chuyển nó xuống khoảng 50mm
*t* 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 29mở nhờ sự thay đổi chiều cao của cơ cấu đòn chữ X.
*t* Mô tơ điều khiển cửa sổ điện.
Mô tơ điều khiển cửa sổ điện quay theo hai chiều để dẫn động bộ nâng hạ kính củacửa sổ
Hình 2 3: Cấu tạo của 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
*t* Công tắc chính cửa sổ điện.
Công tắc chính cửa sổ điện điều khiển toàn bộ hệ thống cửa sổ điện, dẫn 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
8
Trang 30Hình 2 4: Công tắc nâng kính khóa cửa
* Các công tắc cửa sổ điện.
Công tắc cửa sổ điện điều khiển dẫn động mô tơ điều khiển cửa sổ điện của cửa sổphía hành khách phía trước và phía sau Mỗi cửa có một công tắc điện điều khiển
*t* Khóa điện.
Khóa điện truyền các tín hiệu vị trí ON, ACC hoặc LOCK tới công tắc chính cửa sổđiện để điều khiển chức năng cửa sổ khi tắt khóa điện
*t* 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
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
1
0
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 tục quay ngay cả khi công tắc được nhả ra Mô tơ điều khiển cửa sổ
Trang 33ện 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 lần ấn.
1
2
Trang 34Hình 2 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đông một lần ấn.
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 35• Chức năng khóa/mở khóa cửa bằng chìa khóa: Khi chìa khóa được tra vào ổ khóa củacửa phía người lái và hành khách và xoay về vị trí khóa/mở khóa , thì tất cả các cửađều được khóa/mở.
• Chức năng mở khóa hai bước: Là chức năng mở khóa bằng chìa Khi chìa khóa đượcdùng để mở khóa một cửa, thì chỉ duy nhất cửa đó mới mở được bằng thao tác thứnhất (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 ởtrong 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 khóacửa hoạt động để khóa một lần và mở lại do được kích hoạt bởi mạch chống quên chìakhóa
• Chức năng bảo vệ: Để ngăn không cho cửa mở khóa bằng cách ấn công tắc điều khiểnkhóa cửa bằng một thanh hoặc một dụng 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 bộđiều khiển từ xa (bộ điều khiển khóa cửa từ xa) sẽ thiết lập chức năng bảo vệ khóacửa 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 khiểnkhóa cửa, rơ le cấp nguồn nằm trong rơ le tổ hợp điều khiển cửa sổ điện sau khi tắtkhóa điện được kích hoạt
Trang 36Hình 2 9: Vị trí của các bộ phận của hệ thống trên xe.
• Rơ le tổ hợp: Rơ le tổ hợp nhận các tín hiệu mỗi công tắc và truyền các tín hiệukhóa/cửa cho mỗi cụm khóa cửa để dẫn động mô tơ điều khiển khóa cửa cho từngcửa
• Cụm khóa cửa: Cụm 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 xácđịnh 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 hợpkhác, thao tác khóa/mở khóa được điều khiển bằng ECU trong MPX (hệ thống thôngtin đa chiều)
• Mô tơ điều khiển khóa cửa:
Các mô tơ điều khiển khóa cửa đóng vai trò nhờ các bộ chấp hành Khi mô tơ điềukhiển khóa cửa quay, thì sự quay của mô tơ sẽ được truyền qua trục vít và bánh vít tới
Trang 37cần 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.
1
6
Trang 38Công tắc hoạt động nhờ chìa khóa được lắp ở bên trong cụm khóa cửa Nó truyền cáctín hiệu khóa/mở khóa đến rơ le tổ hợp khi ổ khóa được mở từ bên ngoài.
*t* 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.
Công tác điều khiẻn khoácửa (D) I—
cỏng tẩc hoạt đỏng nhờ chia khoá (P) 1
Cõng tắc hoạt động nhớ chia khoá (ó)
Công tác cặnh báo
khoá
Cõng tắc đièu khiển khoa cửa (P)
Rơle
mỏ khoá
Công tác
vị trí khoá
Trang 39Cõng tốc cửa iD-Nguủi lái)
Cõng lac điêu khiẻn
Khi khóa cửa
khoa cứa (P) I—f
Trang 40Nguyên lý khóa/mở khóa băng chìa khóa.
Khi căm chìa khóa vào ô khóa và xoay về phía khóa/mở khóa, thì công tăc hoạt độngnhờ chìa khóa được quay về vị trí khóa/mở khóa theo hướng như là công tăc khóa/mởkhóa bằng tay
Khi khóa cửa