Nghiên cứu, thực hiện mô hình hệ thống nâng kính khóa cửa và mô hình 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.. Hệ thống điều khiển cửa sổ điện là một h

NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG

NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH

HỆ THỐNG THÔNG TIN

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: THS NGUYỄN QUANG TRÃI SVTH: LÊ HẬU ĐỨC

NGUYỄN VĂN KHÁNH

TRƯỜNG 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

THỐNG THÔNG TIN

SVTH:

LÊ HẬU ĐỨC MSSV: 17145277 SVTH: NGUYỄN VĂN KHÁNH MSSV: 17145309

GVHD: ThS NGUYỄN QUANG TRÃI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2021

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GVHD: ThS NGUYỄN QUANG TRÃI

Tp Hồ Chí Minh, tháng 8, năm 2021

NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG

NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH

HỆ THỐNG THÔNG TIN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

1 Tên đề tài

NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ

MÔ HÌNH HỆ 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

- Nội 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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

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 KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HỆ 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:

2.3 Kết quả đạt được:

2.4 Những tồn tại (nếu có):

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

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 cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

VIỆT NAM

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Bộ môn Điện – Điện tử ô tô

PHIẾU 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 Hậu Đức MSSV: 17145277 Hội đồng………

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA VÀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô Họ và tên GV phản biện: ThS Nguyễn Thành Tuyên Ý KIẾN NHẬN XÉT 1 Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:

2 Nội dung đồ án: (Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có thể tiếp tục phát triển)

3 Kết quả đạt được:

4 Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:

5 Câu hỏi:

6 Đánh giá:

Đúng format với đầy đủ cả hình thức và nội dung 10

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài 10

Tính cấp thiết của đề tài 10

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ

thuật, khoa học xã hội…

5

Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá 10

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 cải tiến và phát triển 15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

TP HCM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN

Tên đề tài: NGHIÊN CỨU, THỰC HIỆN MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG KÍNH KHÓA CỬA

VÀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG THÔNG TIN

Họ và tên sinh viên: Nguyễn Văn Khánh MSSV: 17145309

Lê 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 dẫn, Giảng viên phản biện

và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ Đồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu 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

LỜI 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 những kiến thức hết sức quý báu cho chúng em suốt thời gian học tập tại trường Đặc biệt với sự giúp đỡ của quý thầy cô Khoa Cơ Khí Động Lực đã tạo điều kiện cho chúng em hoàn thành

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 theo sát, đôn đốc tiến độ cho chúng em trong suốt quá trình nghiên cứu và thực hiện đồ án

 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 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 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 Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật thành phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là quý thầy cô khoa Cơ Khí Động Lực dồi dào sức khỏe, niềm vui và luôn nhiệt huyết với nghề nhà giáo để góp phần nên 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 Đức

Nguyễn Văn Khánh

Quá trình thực hiện và kết quả đạt được:

Quá trình tìm hiểu lý thuyết thông qua tài liệu của hãng thông qua các trang online của 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 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 xe Toyota Vios 2009

 Cuối cùng là nhóm chúng em đã thiết kế mô hình và lắp ráp các chi tiết của mô hình 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 thống điện thân xe

DANH MỤC VIẾT TẮT VÀ KÍ HIỆU

CAN: Controller Area Network

SPI: Serial Perpheral Interface

ABS: Anti-lock Brake System

SRS: Supplement Restrain System

DANH 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 ½ 28

Hình 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

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

Hình 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

DANH 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

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

MỤC 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

2.1.1.1.3.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

2.2.5.2.5.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 62

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

3.2.3.2 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 hành số 1 92 4.2.3.2 Phiếu thực hành số 2 94 4.2.3.3 Phiếu thực hành số 3 97

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 102

5.1 Kết luận 102 5.2 Kiến nghị 102

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 103 PHỤ LỤC 1 104

CHƯƠNG 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 những tính năng an toàn hơn cho người ngồi trên xe Đặc biệt là đối với hệ thống khóa cửa, đi cùng 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 toàn mới

mà thực chất là các công nghệ được kế thừa, chắt lọc và phát triển từ kỹ thuật truyền thống 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 sát hiện đại Song, thực tế người vận hành thường gặp phải hàng loạt các vấn đề trong việc tìm 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 ứng dụng 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 để thuận tiện cho việc dạy học cũng như đấu các thiết bị của hệ thống hoặc thực hiện các quá trình

đo kiểm thì chúng em đã thực hiện đề tài mô hình nâng kính khóa cửa Cùng với đó, đề tài cũng có những ứng dụng việc điều khiển thông qua Bluetooth hoặc thông qua cảm biến tốc

độ xe để mô phỏng các tính năng của mô hình khóa cửa để nắm rõ nguyên lí điều khiển khóa cửa trên xe hiện nay

Hệ thống thông tin

Hiện nay, hệ thống mạng CAN trên xe ngày càng được trang bị trên nhiều xe ô tô hiện

đại và đặc biệt là ở Mỹ Mạng CAN ra đời để giải quyết vấn đề truyền tải thông tin tín hiệu 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 hệ thống CAN Từ những vấn đề trên nhóm chúng em thực hiện thấy cần thiết phải nghiên cứu và thiết kế một mô hình mô phỏng hệ thống thông tin sử dụng mạng CAN thu nhỏ để thấy được rõ ràng nhất những giao tiếp trên

xe trong quá trình truyền dữ liệu lên táp lô Với việc sử dụng Arduino Nano, module MCP2515 để đọc và gửi các dữ liệu mạng CAN giúp cung cấp phần nào kiến 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-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 với 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

Đề 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

- 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 (truyền nhận

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

1.8 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

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ 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 và hạ kính của các cửa sổ bằng công tắc Mô tơ cửa sổ điện quay khi vận hành công tắc điện cửa sổ điện Chuyển động quay của mô tơ điện cửa sổ điện này sau đó được chuyển thành chuyển động lên xuống 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 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

 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 45 giây sau khi tắt khóa điện về vị trí ACC hoặc LOCK, nếu cửa xe phía người lái không mở

Hình 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 mở 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 dẫn động bộ nâng hạ kính của cửa

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 cảm biến

Mô tơ thay đổi chiều quay nhờ công tắc Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động quay của mô tơ tới bộ nâng hạ kính cửa sổ Cảm biến gồm có công tắc hạn chế và cảm biến 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, dẫn đông tất cả các mô tơ điều khiển cửa sổ điện Công tắc khóa cửa sổ ngăn không cho nâng hoặc hạ kính cửa sổ trừ cửa sổ phía người lái Việc xác định kẹt cửa sổ được xác định dựa trên các tín hiệu của cảm biến tốc độ và công tắc hạn chế từ mô tơ điều khiển cửa sổ phía người lái

Hình 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 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 tắc chính 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 điện phía người lái được kéo lên nửa chừng, thì tín hiệu UP bằng tay sẽ được truyền đến IC và xảy 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

Hình 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 hiệu DOWN 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 sổ phía người lái quay theo hướng DOWN

Hình 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 và công tắc cửa sổ điện phía người lái được kéo lên hoàn toàn, tín hiệu UP tự động được truyền tới

IC Vì IC có mạch định thời và mạch này sẽ duy trì trạng thái ON lớn nhất khoảng 10 giây khi tín hiệu UP tự động được đưa vào, nên mô tơ điều khiển cửa sổ điện phía người lái tiếp tục quay ngay cả khi công tắc được nhả ra Mô tơ điều khiển cửa sổ điện 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 khi mạch định thời tắt Có thể dừng thao tác đóng mở tự động bằng cách nhấn vào công tắc cửa sổ điện phía người lái

Hình 2 7: Sơ đồ mạch nâng kính cửa tự đông một lần ấn

Hình 2 8: Sơ đồ mạch hạ kính tự đông một lần 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 cơ khí, mà còn điều khiển mô tơ điện tùy theo sự vận hành công tắc điều khiển khóa cửa và chìa khóa Hệ thống cũng có chức năng chống quên chìa khóa, chức năng mở khóa hai bước và chức năng bảo vệ Các chức năng của hệ thống khác nhau tùy theo kiểu xe, cấp nội thất và thị trường

 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 khiển khóa 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 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 tiết sau:

Hình 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 hiệu khóa/cửa cho mỗi cụm khóa cửa để dẫn động mô tơ điều khiển khóa cửa cho từng cửa

 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 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 trục vít và bánh vít tới cần 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 và khi 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

Công tắc hoạt động nhờ chìa khóa được lắp ở bên trong cụm 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 khóa được 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 thời bật rơ le khóa/mở khóa Ở trạng thái này rơ le khóa/mở khóa Ở trạng thái này rơ le khóa/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 vị trí khóa cửa

Hình 2 12: Sơ đồ nguyên lí

 Khi mở khóa cửa

Hình 2 13: Sơ đồ nguyên lí

 Khi khóa cửa

Hình 2 14: Sơ đồ nguyên lí

 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 động nhờ chìa khóa được quay về vị trí khóa/mở khóa theo hướng như là công tắc khóa/mở khóa bằng tay

Hình 2 15: Sơ đồ nguyên lí

 Khi khóa cửa

Hình 2 16: Sơ đồ nguyên lí

 Khi mở khóa cửa

Hình 2 17: Sơ đồ nguyên lí