Đề tài : Thiết kế và thi công bộ điều khiển thông minh cho xe lăn điện

Công trình nghiên cứu đặt ra vấn đề các chế độ làm việc trong thực tẾ của xe điện và điều khiển thích nghỉ tốc độ trong từng trường hợp cụ thể, từ đó ta có thé dé dàng điều khiển xe th

“THIET KE VA THI CONG

BO DIEU KHIEN THONG MINH

CHOXE LAN DIEN”

Thuộc nhóm ngành khoa học: KHOA HỌC KY THUAT 1 (KT1)

LY FAS

_ CONG TRINH DY THI

GIAI THUONG “SINH VIEN NGHIEN CUU KHOA HQC”

NAM 2007

Tên công trình:

“THIET KE VÀ THI CONG

BO DIEU KHIEN THONG MINH

CHOXE LAN DIEN”

Thuộc nhóm ngành khoa hoc: KHOA HOC KY THUAT 1 (KT1)

2 GIẢI QUYẾT VẤN ĐỀ:: 2 s 22s 2141.131111 111101116 11140115 111111 1111116171171141211 E1 cerxeee 3

2.1 MUC TIEU CUA DE TAI: woccssescssssssssseesssvesssssscssssssssucsssussssssessusesssssssesessuscsssseessusessssessssseess 3

2.2 DIEM MOI CUA DE TALI: ccccssscssssesssssssssssvcsssesesssussssusessssssssscsssusssssessssssssucessuecsssscensasecsnseees 4

2.3 PHUONG PHAP NGHIEN CUU3 weccsssssssssssssssssssssssssscssssessssessssesssssssssesssucssseesssnsasssssessssees 5

2.3.1 Nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện: s5 css5cecced 5

2.3.2 Nghiên cứu về các phương pháp điều khiển tốc độ xe lăn điện: 6

2.3.3 Các chế độ hoạt động của xe lăn điỆNn: - - - Ă cv 9n 06 1 81 xe §

2.3.4 Các lỗi được cảnh báo trong quá trình hoạt động của xe lăn điện: 11

2.3.5 Hệ thống cơ khí thông minh và tối ưu: - 2-22 + z£Ekz£EkzEre+EEEdEEeevrxerrrerrreee 12

2.3.6 Quy trình khởi động xe lăn điỆn: - -S n ng 1111011110101 13

2.4 NOI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC HIỆN CÔNG TRÌNH: . -.< 14

2.4.1 Thiết kế mô hình: 22s xe 2 3 92131213421110711411101110121110271101113011110cixe 14

2.4.2 Kay áo 0 0n 14

2.4.4 Các sơ đồ mạch điều khiển sử dụng trong đề tài : -cs<©csecrscrrreerreee 16

2.4.5 Một số hình ảnh bộ điều khiển tối ưu sau khi đã hoan than: 0 24

2.5 LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN IC 16F876A:: .-¿-5¿-©222c+seEEES2EEketErkkeerrkeerrrrecee 24

2.5.1 Phương pháp lập trình điều khiển IC 16F876A: . 2 2-2ce2evxezcvczzere 24

2.5.2 Chương trình điều khiển IC 16F876A: (PHỤ LỤỤC) - 2-2 ©cscsscxszceecccee 25

2.6 KET QUA HOAT ĐỘNG CUA BO DIEU KHIEN TOI ƯU: - 2 se ©cezsces 26

2.7 HUONG PHAT TRIEN CUA DE TAI 2 cscsssssssssssssssssscsssssssssessssssssssssssssssssossssssssssessevsenseess 27

E8 3000) 11177 aan , 28

4 TÀI LIỆU THAM KHẢO: - 6-5624 EEEEEEEE11EE11 11511 1521.215 11.115.13.26 EL1 2x 28

00000 0.51 29

Trang 1

TOM TAT CÔNG TRÌNH

Nhằm nghiên cứu ứng dụng công nghệ điện - điện tử - tự động hóa vào trong đời sống thực tiễn Công trình nghiên cứu khoa học nghiên cứu thiết kế và thi công

bộ điều khiển tối ưu cho xe lăn điện ra đời Công trình đã tập trung vào nghiên cứu

phương pháp điều khiển tối ưu cho xe lăn điện bao gồm các yếu tố vận hành an toàn, thuận tiện cho người sử dụng và đồng thời tiết kiệm năng lượng cung cấp từ bình acquy

Công trình nghiên cứu đặt ra vấn đề các chế độ làm việc trong thực tẾ của xe

điện và điều khiển thích nghỉ tốc độ trong từng trường hợp cụ thể, từ đó ta có thé dé

dàng điều khiển xe theo yêu cầu, tạo ra điều kiện an toàn và dễ sử dụng cho người khuyết tật

Yếu tố vận hành an tòan được công trình cụ thể hóa bằng tính năng của bộ điều

khiển qua hệ thống cảnh báo tự động bằng bộ đèn Led giúp người điều khiển dễ

dàng phát hiện ra những lỗi cần được khắc phục nhanh chóng và chính xác

Một điểm đặc biệt công trình là việc tích hợp thiết kế hệ thống điều khiển mái

che mưa, che nắng tự động cho xe lăn điện theo 2 chế độ nhằm tăng thêm tính tiện nghi của xe lăn điện cho người sử dụng

Để điều khiển tối ứu cho xe lăn, nhóm nghiên cứu đã ứng dụng và lập trình điều khiển cho IC PIC 16F876A kết hợp với các linh kiện điện tử khác tạo ra bộ điều khiển xe lăn điện tối ưu và thông minh

Sản phẩm xe lăn điện điện thông minh đã được nhóm thiết kế chế tạo thành công

và bước đầu cho kết quả thực nghiệm vận hành tốt, số thời gian và số lần nạp bình

acquy giảm so với các sản phẩm cùng lọai (áp dụng trên xe đạp điện)

MAN HINH HIEN

THI CAC THONG TIN HE THONG

Trang 3

1 DAT VAN DE:

Trước tốc độ phát triển nhanh của thế giới nói chung và nước ta nói riêng, con

người ngày này cần thích ứng nhanh với cuộc sống ngày cáng hiện đại Cụ thể đòi

hỏi chúng ta phải có sự nhạy bén, linh hoạt và năng động

Với ý nghỉ đó, một người bình thường muốn tôn tại và phát triển đã cảm nhận

phải vận động bản thân rất lớn huống chỉ đối với những người khuyết tật còn khó

hơn nhiều, họ thiệt thòi và mất thế hẳn so với những con người khỏe mạnh bình

thường, đặt biệt đối với những người không còn khả năng đi lại, họ càng khó hòa

nhập và bắt kịp với thế giới hiện đại đang phát triển vượt bật như ngày này

Nhằm tạo thuận lợi cho người khuyết tật không có đôi chân chọn vẹn, những

chiếc xe lăn thô sơ ra đời giúp đỡ những con người này quay những vòng xe tiến

bước vào một cuộc sống với đầy khó khăn và khắc nghiệt Để di chuyển được

những chiếc xe lăn này đòi hỏi cần phải có một đôi tay khỏe mạnh đủ sức để điều

khiển xe, đã thế tốc độ của xe lại phụ thuộc hoàn toàn vào lực tay và sức khỏe của

người sử dụng, còn đối với những người già yếu, những người không đủ sức tiếp

những vòng lăn của bánh xe thì sao đây? Thật sự là rất khó khăn!

Nhìn thấy và đồng cảm với những khó khăn đó, nhóm sinh viên đã nghiên cứu

đặt van đề thiết kế xe lăn điện và chế tạo ra một bộ điều khién téi ưu tốc độ của xe

lăn điện nói riêng và hệ thống xe điện nói chung nhằm tạo điều kiện tốt nhất cho

việc điều khiển và vận hành xe

Với bộ điều khiển này ta có thể dễ dàng điều khiển tốc độ xe lăn thích ứng trong mọi tình huống, mọi tư thế vận động, nhằm tạo điều kiện thuận lợi tối đa cho

người sử dụng, tốc độ xe được cải thiện rõ rệt đồng thời tạo được sự thoải mái cho

người sử dụng

2 GIAl QUYET VAN DE:

2.1 MUC TIEU CUA ĐÈ TÀI:

Mục tiêu của đề tài là vận dụng kiến thức đã học tạo ra một bộ điều khiển xe lăn

điện tối ưu nhằm tạo điều kiện thuận lợi nhất cho người sử dụng Nghiên cứu về bộ

điều khiển tối ưu, trước hết ta cần tìm hiểu kĩ các phương pháp điều khiển tốc độ động

cơ phù hợp với tính năng của bộ điều khiển, đồng thời ta cần tìm hiểu cách thức lập

Trang 4

trình và điều khiển cho IC PIC16F876A, cũng như tính năng ứng dụng của IC nay vao

việc điều khiển tốc độ động cơ

Ngoài ra việc giám sát và phát hiện lỗi trong bộ điều khiển cũng đòi hỏi có độ

chính xác cao nhằm đảm bảo độ an toàn cho người sử dụng Do đó, ngoài mạch chính trong bộ điều khiển tối ưu, còn có các mạch điện tử giám sát - bảo vệ và hệ thống đèn Led báo lỗi trong quá trình vận hành xe

Như vậy với chức năng trên bộ điêu khiên sẽ giúp chúng ta dễ dàng trong việc vận

hành xe lăn điện, đảm bảo độ tin cậy và an toàn cao, tạo điêu kiện tốt nhất cho người sử

dụng

2.2 ĐIỄM MỚI CỦA ĐÈ TÀI:

Điểm mới của đề tài là việc ứng dụng kỹ thuật điện - điện tử và tự động hóa để tạo

ra một bộ điều khiển tối ưu tốc độ của xe lăn điện Khác hắn so với những xe điện

thông thường, với bộ điều khiển tối ưu trên ta có thể điều khiển được tốc độ xe lăn ở

ba mức khác nhau :

- Chay chậm (< 6km/h)

- _ Chạy đường bằng phẳng (26km/h)

- _ Chạy đường đốc (26km/h)

Ngoài ra, với bộ điều khiển tối ưu này ta có thê cảnh báo chính xác các lỗi gặp

phải khi vận hành xe, tạo cảm giác an toàn cho người sử dụng:

| - Mức nguồn

- Lỗi động cơ

- _ Lỗi công suất

- _ Lỗi quá dòng định mức

Với bộ điều khiển tối ưu chúng ta có thể đễ dàng hơn trong việc điều khiển và vận

hành xe lăn điện Mặt khác hệ thống cơ khí trên xe được bố trí khá đẹp và thuận tiện cho một số ứng dụng ngoài thực tế như: hệ thống mái che hoạt động ở 2 chế độ là điều

khiển tự động và điều khiển bằng tay thông qua bộ điều khiển tối ưu; hệ thống bô sạc

điện tôi ưu với bộ tiếp điện tự động giúp thời gian sữ dụng cho bộ nguỗồn cung cấp cho

xe lăn điện

Trang 5

2.3 PHUONG PHAP NGHIEN CUU:

Đề thực hiện mục tiêu trên trước hết nhóm sinh viên cần nghiên cứu các phương

pháp điều khiển tốc độ xe điện, cũng như các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe Bên cạnh

đó việc tìm hiếu chức năng và phương pháp lập trình cho IC 16F876A trong việc điều

khiển thực tế cho xe lăn điện cũng cần được chú trọng

2.3.1 Nghiên cứu về các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện:

2.3.1.1 Ảnh hưởng của điện áp đến tốc độ của xe lăn điện:

Điện áp là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều khiển động cơ của xe lăn điện,

giá trị điện áp ngõ ra điều khiển cao hay thấp quyết định tốc độ động cơ chậm hay

nhanh Vì vậy để điều khiển động cơ chạy ôn định, thì ta phải điều khiển điện áp ngõ ra

Hình 2: Đồ thị vận tốc thay đổi ứng với điện áp

Ứng với một điện áp ngõ ra ta có thể quy định bằng một giá trị tốc độ nào đó của động

cơ (Ví dụ: ứng với 1V điện áp ngõ ra động cơ đạt tốc độ là 5 vòng/phút), vì vậy muốn

điều chỉnh được tốc độ động cơ ta cần điều chỉnh giá trị điện áp vào động cơ

2.3.1.2 Ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh đến tốc độ xe lăn điện:

Các điều kiện ngoại cảnh là một trong những yếu tố làm thay đổi khá lớn tốc độ của xe lăn điện Tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh và địa hình khác nhau thì tốc độ xe

sẽ khác nhau

Trang 6

Trong điều kiện có sức cản lớn thì tốc độ động cơ sẽ bị chậm lại (ví dụ khi xe lên

dốc), ngược lại tốc độ động cơ sẽ được tăng thêm tốc độ (ví dụ như xe khi xuống đốc)

Việc điều chỉnh tốc độ động cơ cũng tùy thuộc vào hoàn cảnh khi xe vận hành, ở những

nơi cần chạy chậm thì ta phải điều chỉnh tốc độ động cơ ở giá trị phù hợp, ở địa hình khó khăn thì tốc độ động cơ sẽ được điều chỉnh tăng lên Do vậy để dn định động cơ đạt tốc độ theo ý muốn của người sử dụng đòi hỏi có một bộ điều khiển phù hợp và ổn

định

2.3.2 Nghiên cứu về các phương pháp điều khiển tốc độ xe lăn điện:

Trong đề tài này nhóm sinh viên áp dụng sự thay déi điện áp trên động cơ để làm

thay đổi tốc độ xe lăn điện Với phương pháp điều khiển làm thay đổi độ rộng xung áp trên động cơ xe lăn ta có thê đễ dàng hiện chỉnh tốc độ động cơ theo từng chế độ cụ thé

Hình 3: Xung áp điều khiển tốc độ xe lăn điện

Trong các mạch điều khiên tốc độ xe điện hiện nay trên thị trường thông thường

có hai phương pháp làm thay đổi độ rộng xung áp như sau:

- Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng biến trở

- Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng Hall_Sensor

Ở mỗi cách thức điều khiển tốc độ xe lăn đều có những tiện lợi riêng, tuy vậy

việc sử dụng Hall_sensor để điều khiển tốc độ xe lăn điện sẽ đạt được tốc độ ổn định và

độ bền cơ học cao

2.3.2.1 Thay đôi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng biến trở:

Biến trở mắc trong mạch được nối với tay ga điều khiển bên ngoài, khi vặn tay

ga làm thay đổi giá trị điện trở bên trong mạch sẽ dẫn đến thay đổi giá trị điện áp của

mạch, tín hiệu áp thay đôi này được đưa vào ngõ RA1/ANI của IC 16F876A, qua xử lý

tín hiệu điều khiển sẽ được xuất ra điều khiển thay đổi tốc độ xe điện

Khác với cách điều khiển tốc độ của một động cơ thông thường, việc điều khiển tốc độ xe lăn điện khó khăn và phức tạp hơn nhiều Chúng ta không đơn thuần chỉ thay đôi điện áp của động cơ mà cần phải lập trình sao cho tốc độ động cơ thay đổi trong một khoảng thời gian trì hoãn nhất định gọi là bước tăng (đơn vị: sec), mỗi bước tăng

Trang 7

đài hay ngắn quyết định sự thay đổi tốc độ động cơ nhanh hay chậm Mỗi bước tăng là

môt xung điều khiên tốc độ động cơ, ta có thể tăng các nắc của bước tăng từ 0 đến 255 Vậy thời gian để đạt được tốc độ tối đa của xe lăn trong một chế độ hoạt động (có chọn trước) là:

T1 = Bước Tăng x 255

Nếu bước tăng quá ngắn sẽ làm cho động cơ thay đổi tốc độ đột ngột, do vậy dễ gây ngã và sốc cho người sử dụng Còn nếu bước tăng quá dài sẽ tạo khoảng thời gian ì quá lâu, động cơ sẽ không nhạy trong việc thay đôi tốc độ, gây mất thời gian và tạo sự nhàm chán cho người sử dụng Chính vì vậy việc lập trình tạo ra một bước tăng phù

hợp sẽ đảm bảo tối ưu trong việc điều khiển tốc độ động cơ

2.3.2.2 Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dung Hall Sensor:

Khác với phương pháp dùng biến trở, khi ding Hall Sensor ta cé thé thay đổi trực tiếp giá trị điện áp cấp cho động cơ, mỗi Hall_Sensor được mắc giữa hai đầu từ trường cố định, tùy vào vị trí tương đối của Hall_sensor ta có những giá trị điện áp khác

nhau Cách điều khiển tốc độ động cơ cho xe lăn điện tương tự như dùng biến trở Tuy

nhiên khi dùng Hall Sensor trong điều khiển, chúng ta sẽ giảm đi sự ma sát của hệ

thống khi thay đổi giá trị điện trở, do vậy bộ nguồn sẽ có độ bền cao hơn so với khi

dùng biến trở thông thường

Hall_sensor được nối với hệ thống tay ga, việc điều chỉnh tay ga tăng hay giảm

sẽ tác động trực tiếp đến điện áp điều khiển xe lăn điện Mỗi Hall_sensor được cấu tạo

như sau: Phạm vi thay đổi của

Trang 8

2.3.3 Các chế độ hoạt động của xe lăn điện:

Khác với các loại xe lăn điện thông thường, với bộ điều khiến tối ưu kết nối với

hệ thống cơ khí được thiết kế tương đối hoàn hảo ta có thể vận hành và điều khiển được

xe lăn hoạt động tối ưu nhất

Do sử dụng nguồn điện Acquy trong quá trình vận hành nên khi hoạt động, xe

lăn điện càng tiết kiệm năng lượng càng mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn Đồng

thời nhằm tạo ra sự thuận lợi và tối ưu nhất trong việc điều khiển, nhóm sinh viên đã

lập trình cho bộ nguồn với 3 chế độ hoạt động, đây cũng là điểm mới và mang tính tối

ưu thích nghỉ cao của đề tài, các chế độ như sau:

- Chay cham

- Chay 6 duéng bang phang

- Chạy ở đường đốc

2.3.3.1 Chế độ chạy chậm:

Chế độ hoạt động chạy chậm được lập trình nhằm phù hợp cho việc di chuyển xe

trong những khu vực đông người, khó di chuyển ví dụ: siêu thị, hội trường

Trong chế độ này, nhóm sinh viên đã khảo sát sơ bộ điều kiện di chuyên cho phù

hợp và lập trình vận tốc tối đa trong chế độ này là 6 Km/h chiếm tỉ lệ 23,1% công suất

tối đa của bộ nguồn cung cấp

Trang 9

Với chế độ này vừa đảm bảo cho người sử dụng điều khiển xe một cách an toàn

vừa đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho xe Theo tính toán số liệu khi hoạt động ở chế độ

chạy chậm chúng ta có thể tiết kiệm được khoảng 10% năng lượng tiêu hao so với khi

cho xe hoạt động liên tục ở chế độ chạy đường bằng phẳng Với những lợi thế về năng

lượng như trên, việc lựa chọn chế độ hoạt động hợp lý: sẽ giúp người sử dụng tiết kiệm

tối đa về năng lượng

2.3.3.1 Chế độ chạy đường bằng phẳng:

Khi hoạt động ở chế độ chạy đường bằng phẳng việc điều chỉnh tốc độ xe lăn

điện sẽ đạt được tốc độ tối đa Trong đề tài nhóm sinh viên lập trình cho tốc độ tối đa

của xe lăn điện là 26 Km⁄h, điều khiển xe lăn chạy nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào cách

điều khiển tay ga của người sử dụng

Đây là chế độ hoạt động thông thường của xe lăn điện, ở chế độ này việc đảm

bảo cho động cơ xe lăn đạt được tốc độ ôn định và bảo đảm tính an toàn cao là yếu tố

tiên quyết cho tính chất tối ưu của xe

Hinh 6: Biéu dé diéu khién tay ga & chế độ chạy đường bằng phẳng

Ở chế độ chạy đường bằng phẳng, tốc độ xe lăn đạt được giá trị tối đa, đồng thời

bảo vệ quá dòng thấp(<= 20A), ít tiêu hao năng lượng do công vô ích sinh ra, đây là

chế độ hoạt động tốt nhất cho động cơ xe

2.3.3.1 Chế độ chạy đường dốc:

Cũng như khi hoạt động ở chế độ chạy đường bằng phẳng, chạy ở chế độ đường

dốc tốc độ xe lăn điện vẫn đạt giá trị tối đa là 26 Km/h, tuy nhiên phần năng lượng tiêu

Trang 10

hao để đạt được giá trị tối đa của tốc độ xe là khá lớn vì ảnh hưởng của công vô ích gây

ra Khi di chuyển trong địa hình dốc và cao sẽ có nhiều yếu tố cản trở sự di chuyển của

xe, do vay dé dat được tốc độ tối đa là 26Km/h không những đòi hỏi có một lực kéo lớn

mà mạch điều khiển phải có khả năng bảo vệ quá đòng cao(gần 50A)

Chính vì thế ở chế độ hoạt động thứ ba này đòi hỏi có một năng lượng khá lớn

mới có thể đảm bảo được tốc độ tối đa của động cơ Trong điều kiện sử dụng nguồn

điện acquy là nguồn điện chính trong toàn bộ hoạt động của bộ điều khiển thì đây là

một bất lợi khá lớn

Với yêu cầu đó nhóm sinh viên đã thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho PIC

16F876A hình thành một chế độ hoạt động vừa đám bảo được tốc độ tối đa của động

cơ, vừa bảo đảm khả năng quá dòng và đặc biệt là giảm việc tiêu hao năng lượng Đó

cũng là tính tối ưu và ưu thế vượt trội của xe lăn điện so với những chiếc xe lăn thông

Hình 7: Biểu đề điều khiển tay ga ở chế độ chạy đường dốc

Đối với những xe lăn thông thường khi leo dốc mức năng lượng tiêu hao là khá

lớn, với việc sử dụng bộ điều khiển tối ưu vào điều khiển xe lăn điện chúng ta có thể

tiết kiệm trên 5% mức năng lượng tiêu hao

Tuy vậy do những bất lợi về yếu tố năng lượng (ở chế độ hoạt động này mức

năng lượng tiêu hao cần thiết trong cùng một khoảng thời gian và trong cùng một tốc

độ điều khiển cao hơn chế độ xe chạy ở đường bằng phẳng là 6,5%), người sử dụng

phải hạn chế vận hành chế độ hoạt động này trong những trường hợp không cần thiết

để bộ nguồn hoạt động bền hơn, ít tiêu hao năng lượng hơn

Trang 11

2.3.4 Cac lỗi được cảnh báo trong qua trình hoạt động của xe lăn điện:

Hệ thống đèn led cảnh báo là một trong những lợi thế và là một yếu tố cần thiết

trong quá trình vận hành xe lăn điện Nhờ hệ thống đèn cảnh báo người sử dụng sẽ dễ

dàng nhận biết được những lỗi và các trạng thái của các yếu tố như mức pin, độ nhạy

của cảm biến, động cơ tạo sự an toàn và tin cậy cho người sử dụng

Do đó hệ thống cảnh báo hoạt động có én định hay không quyết định tính năng

tin cậy và tối ưu cho xe lăn điện

2.3.4.1 Cảnh báo mức pin (acquy):

Bộ điều khiển hoạt động dựa trên nguồn điện được cấp chính từ acquy, chính vì

vậy đảm bảo cho nguồn acquy luôn ổn định là điều kiện tiên quyết để mạch hoạt động

tốt hay không tốt

Chính vì vậy khi xe hoạt động chúng ta cần biết được năng lượng hiện đang sử

dụng cho xe là bao nhiêu, trên nhu cầu đó nhóm sinh viên đã lập trình và đưa các mức

cảnh báo mức pin bằng sáu LED như sau :

e_ Khi acquy đầy sáu LED sẽ sáng đều, khi mức pin giảm dần đồng thời số LED

sẽ tắt dần từ 6 đến I

e_ Khi Acquy sắp hết, còn khoảng 2 nắc pin (LED 1 và LED 2 sáng) thì hai đèn

LED sẽ nhấp nháy liên tục, LED tắt sau khi nguồn vượt qua ngưỡng quy định

Với những tín hiệu cảnh báo trên ta có thể xác định chính xác mức pin của bộ

nguồn đạt ở mức nào để có thể đễ đàng điều chỉnh cho hợp lý

2.3.4.2 Cánh báo lỗi động cơ:

Một yếu tố tiếp theo quyết định xe điện hoạt động ôn định hay không chính là

động cơ của xe, động cơ xe hoạt động tốt đảm bảo về độ rung cũng như sự ôn định

công suất thì xe lăn sẽ hoạt động tốt Đây cũng là một vấn đề quan tâm của người sử

dụng

Nhóm sinh viên đã nghiên cứu và lập trình đưa ra tín hiệu cảnh báo trên sáu

LED:

e©_ Khi có hiện tượng không ổn định trong quá trình hoạt động của động cơ (quá tai,

quá đòng ), mạch điều khiến trong bộ nguồn sẽ nhận được tín hiệu và xuất giá

trị làm cho sáu đèn LED chớp tắt liên tục Các LED sẽ sáng lại bình thường (ứng

với mức pin) khi sự cố đã được xử lý

Trang 12

2.3.4.3 Cảnh báo lỗi công suất điều khiển:

Cũng như các yếu tố trên, công suất của mạch điều khiển cũng ảnh hưởng khá

lớn đến sự hoạt động của xe lăn điện, công suất được đảm bảo thì động cơ sẽ chạy

đúng yêu cầu của người sử dụng Công suất là yếu tố chịu ảnh hướng của dòng và áp,

và đây là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ động cơ Do vậy chúng ta cần

phải xác định chính xác lỗi này

Nhóm sinh viên đã nghiên cứu và lập trình đưa ra tín hiệu cảnh báo trên sáu

LED: khi có hiện tượng mất ổn định về công suất điều khiển, mạch trong bộ điều

khiển sẽ nhận tín hiệu và xuất ra giá trị làm chớp tắt liên tục LED1 và LED6

2.3.4.4 Cảnh báo quá dòng định mức:

Trong chế độ hoạt động bình thường hoặc chế độ chạy chậm, thông thường khả

năng quá dòng trong mạch khá thấp(<=20A), tuy vậy khi chuyên sang chế độ hoạt

động chạy ở đường đốc thì khả năng quá dòng của mạch tăng cao (<50A), nếu không

có mạch bảo vệ quá dòng thì sẽ hỏng bộ điều khiển Lỗi này người sử dụng cần đặt

biệt lưu ý và cân thận tối đa khi vận hành Cũng từ đó nhóm sinh viên đã lập trình

cảnh báo trên 6 LED như sau:

e _ Khi có hiện tượng quá dòng trong bộ điều khiển, LED 3 sẽ nhấp nháy liên

tục

2.3.5 Hệ thống cơ khí thông minh và tối ưu:

2.3.5.1 Hệ thống mái che tự động:

Để tạo sự thuận tiện trong việc điều khiển xe lăn điện hệ thống mái che thông

mỉnh được điều khiển tự động nhờ hệ thống cảm biến được bố trí trên đầu và vành xe

Khi ánh sáng quá gắt, hệ thống cảm biến ánh sáng và nhiệt độ được bố trí sẽ gởi tín

hiệu hồi tiếp về bộ điều khiến, thông qua các mức độ tín hiệu điều khiển khác nhau thì

hệ thống mái che sẽ được điều khiển đóng mở để hạn chế ánh sáng Ngoài yếu tố ánh

sáng, yếu tố nhiệt độ và độ ẩm cũng quyết định việc điều khiển hệ thống mái che

đóng mở

Trong chế độ điều khiển bằng tay, hệ thống mái che sẽ được điều khiển đóng mở

tùy theo yêu câu của người sử dụng các tín hiệu hôi tiêp từ các cảm biên ánh sáng và

nhiệt độ sẽ không ảnh hưởng đên quá trình điêu khiên của xe

Trang 13

Đây cũng là một trong những nét mới và tạo sự khác biệt so với các xe lăn điện

điều khiển khác Hệ thống mái che tự động sẽ có tác dụng trong các trường hợp thời

tiết xấu như: mưa, nắng Mái che tự động được cấu tạo như hệ thống cửa xếp do vậy

việc bố trí và lắp đặt chúng khá dễ dàng, dễ sử dụng và ít tốn kém.Chúng ta cũng dễ

dàng điều khiển hệ thống này bằng tay theo ý muốn, các yếu tố trên đã giảm đi tính

bắt tiện trong quá trình vận hành xe lăn điện khi có hệ thống mái che

2.3.5.2 Hệ thống bình sạc điện tối ưu:

Nói đến xe điện thì vấn đề quan tâm nhất chính là nguồn điện cung cấp cho bộ

điều khiên và động cơ hoạt động Đó không những là vấn đề đáng lưu ý mà còn là đề

tài được sự quan tâm cao nhất của các nhà sản xuất, làm thế nào đề xe điện có thể

hoạt động trong những quãng đường xa hơn, thời gian dài hơn?

Trong những điều kiện có thể, nhóm sinh viên đã mạnh dạn sử dụng bộ tiếp điện

tự động Đây là một trong những khó khăn lớn nhất của nhóm sinh viên trong quá

trình thực hiện đề tài

Trên cơ sở sử dụng nguồn năng lượng là của acquy, nhóm sinh viên đã thiết kế bộ

tiếp điện bằng cách tận dụng chính tốc độ quay của trục động cơ hình thành một máy

phát điện một chiều Bộ tiếp điện được nỗi với trục quay của xe lăn bằng hệ thống

bánh răng, mỗi vòng quay của xe sẽ làm quay tua bin máy phát hình thành nguồn

năng lượng dự trữ cho động cơ Tuy kích cỡ không lớn và năng lượng được tạo ra

chưa thực sự đáp ứng nhu cầu, nhưng với sự góp mặt của bộ tiếp điện tự động này

người sử dụng có thé tiết kiệm khoảng 2% mức năng lượng sử dụng

Ngoài bộ tiếp điện tự động, thì hệ thống bình sạc điện trong bộ nguồn của xe lăn

điện cũng được nhóm sinh viên thiết kế ở 2 chế độ, có thể sử dụng nguồn điện một

chiều hoặc xoay chiéu dé sac dién

2.3.6 Quy trình khởi động xe lăn điện:

Nhằm đảm bảo an toàn và thuận tiện cho người sử dụng, bộ điều khiển được thiết

kế và gắn vào đầu trước của xe lăn điện, điều này cũng tạo cảm giác dễ dàng cho việc

điều chỉnh hướng chạy của xe

Trước khi khởi động xe ta cần lựa chọn chế độ hoạt động của xe đã được lập sẵn

như: chạy chậm, chạy đường bằng phẳng, chạy đường dốc

Để đảm bảo sự an toàn trước khi vận hành xe, nhóm sinh viên chúng tôi đã đề ra

quy trình khởi động xe như sau:

Khi khởi động cần làm đúng trình tự trên thì xe lăn mới hoạt động được, việc làm

đúng trình tự trên sẽ đảm bảo được hai vấn đề sau:

© Kiểm tra được thắng xe có hoạt động tốt hay không bằng quy trình bóp và nhả

thing

e Kiém tra sự hoạt động của tay ga trước khi vận hành xe lăn điện bằng quy trình

lên ga và giảm ga

2.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU VÀ THỰC HIỆN CÔNG TRÌNH:

2.4.1 Thiết kế mô hình:

Trong đề tài này nhóm sinh viên tập trung vào nghiên cứu lập trình điều khiển cho

IC 16F876A nhằm tạo ra một bộ điều khiển tối ưu tốc độ của xe lăn điện theo các chế

độ hoạt động đã lựa chọn:

e Chay cham

e Chạy đường bằng phẳng

e Chạy đường dốc

Hệ thống cơ khí như tay ga, thắng, bộ điều khiển, và hệ thống mái che tự động

cũng được bố trí và thiết kế thật hợp lý, thuận tiện cho người sử dụng

" Các linh kiện điện tử chính được sử dụng trong mạch như: IC

16F876A, IC công suất IRF-130, LM555,OP07,

> Hệ thống mái che tự động:

“ Hệ thống mái che bao gồm 1 tắm cửa xếp được bố trí phía sau xe.Kích thước tương đối lớn : 50 x too(cm)

" Động cơ kéo cửa: được điêu khiên thông qua bộ điều khiên tôi ưu nhờ

các tín hiệu hôi tiêp từ các cảm biên được bô trí trên thành xe và sau xe(các cảm biên về nhiệt độ, ánh sáng, độ âm)

=_ Cơ cấu cần gạt mái che: được sử dụng trong trường hợp hệ thống mái che hoạt động ở chế độ điều khiển bằng tay Để điều khiển được cần gạt này người sử dụng cần phải tắt chế độ điều khiển mái che tự động.Công tắc chuyển sang chế độ điều khiển tự động trong trường

hợp này cũng dùng để khóa chế độ hoạt động bằng tay của hệ thống

" Nguồn điện được tạo ra sẽ được dùng để cấp nguồn cho một số bộ phận sử dụng năng lượng điện của xe lăn(như đèn, )