Công tắc gạt nước và rửa kínhHình 1.5: Công tắc gạt nước và rửa kính 4.1 Công tắc gạt nước Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiể
Khái quát hệ thống
Hình 1.1 khái quát hệ thống
Hệ thống gạt nước và rửa kính giúp người lái duy trì tầm nhìn rõ ràng bằng cách loại bỏ nước mưa trên kính trước và kính sau khi thời tiết xấu.
Hệ thống rửa kính chắn gió giúp làm sạch bụi bẩn, đảm bảo an toàn khi lái xe Một số mẫu xe hiện đại còn có khả năng điều chỉnh tốc độ gạt nước theo tốc độ di chuyển và tự động kích hoạt khi trời mưa.
Các bộ phận và vị trí
Hình 1.2 các bộ phận và vị trí
Hệ thống gạt nước và rửa kính gồm các bộ phận sau.
1 Cần gạt nước phía trước/Lưỡi gạt nước phía trước
2 Mô tơ và cơ cấu dẫn động gạt nước phía trước
3 Vòi phun của bộ rửa kính trước
4 Bình chứa nước rửa kính (có mô tơ rửa kính)
5 Công tắc gạt nước và rửa kính (Có rơle điều khiển gạtnước gián đoạn)
6 Cần gạt nước phía sau/lưỡi gạt nước phía sau
7 Mô tơ gạt nước phía sau
8 Rơle điều khiển bộ gạt nước phía sau
Tham khảo :9 Bộ điều khiển gạt nước (ECU J/B phía hành khách)
Cấu Tạo
1 Cần gạt nước/thanh gạt nước
Hệ thống gạt nước bao gồm các bộ phận chính như lưỡi cao su gạt nước và thanh kim loại gọi là thanh gạt nước Lưỡi gạt nước được lắp vào thanh gạt nước và được di chuyển tuần hoàn nhờ vào cần gạt.
Vì lưỡi gạt nước được ép vào kính trước bằng lò xo nên gạt nước có thể gạt được nước mưa nhờ dịch chuyển thanh gạt nước
Chuyển động tuần hoàn của gạt nước được tạo ra bởi mô tơ và cơ cấu dẫn động.
Lưỡi cao su của thanh gạt nước thường bị mòn do sử dụng, tác động của ánh sáng mặt trời và nhiệt độ môi trường Do đó, việc thay thế lưỡi cao su này định kỳ là cần thiết để đảm bảo hiệu suất gạt nước tốt nhất.
(2) Gạt nước được che một nửa/gạt nước che hoàn toàn
Gạt nước thông thường có thể nhìn thấy từ phía trước của xe
Để đảm bảo tính khí động học và tạo ra bề mặt lắp ghép phẳng, các gạt nước hiện nay thường được giấu dưới nắp ca pô, giúp tăng cường tầm nhìn rộng cho người lái.
Gạt nước có thể nhìn thấy một phần gọi là gạt nước che một nửa, gạt nước không nhìn thấy được gọi là gạt nước che hoàn toàn.
Khi gạt nước che hoàn toàn bị phủ băng tuyết, nó sẽ không thể hoạt động Việc cố tình làm sạch tuyết bằng cách kích hoạt hệ thống gạt nước có thể gây hỏng mô tơ Để ngăn ngừa hư hỏng, nhiều mẫu xe cho phép chuyển từ chế độ gạt nước che hoàn toàn sang chế độ gạt nước che một phần bằng tay Sau khi chuyển sang chế độ gạt nước che một nửa, cần gạt nước có thể được đóng lại bằng cách di chuyển theo hướng mũi tên trong hình 1.4.
Công tắc gạt nước và rửa kính
Công tắc gạt nước
Công tắc gạt nước được bố trí trên trục trụ lái, đó là vị trí mà người lái có thể điều khiển bất kỳ lúc nào khi cần
Công tắc gạt nước trên xe có các vị trí OFF (dừng), LO (tốc độ thấp) và HI (tốc độ cao), cùng với các chức năng điều khiển khác Một số xe còn trang bị vị trí MIST để điều khiển đèn, dẫn đến việc công tắc này thường được gọi là công tắc tổ hợp Đối với những xe có gạt nước kính sau, công tắc này cũng tích hợp chức năng gạt nước sau, với vị trí bật nằm giữa ON và OFF Ngoài ra, một số mẫu xe hiện đại còn có vị trí INT cho gạt nước kính sau, và ECU được tích hợp trong công tắc tổ hợp cho hệ thống thông tin đa chiều MPX.
Rơle điều khiển gạt nước gián đoạn
Rơ le này điều khiển hoạt động của gạt nước theo cách gián đoạn, được sử dụng phổ biến trên hầu hết các kiểu xe hiện đại Rơ le này bao gồm một mạch tranzisto nhỏ, với các thành phần như tụ điện và điện trở, tạo thành hệ thống điều khiển gạt nước gián đoạn hiệu quả.
Dòng điện cung cấp cho mô tơ gạt nước được điều khiển bởi rơ le, dựa trên tín hiệu từ công tắc gạt nước, giúp mô tơ hoạt động theo chế độ gián đoạn.
Công tắc rửa kính
Công tắc rửa kính kết hợp với công tắc gạt nước, cho phép mô tơ rửa kính hoạt động và phun nước khi được bật.
Mô Tơ Gạt Nước
Khái quát chung
Mô tơ lõi sắt từ là nam châm vĩnh cửu được sử dụng trong mô tơ gạt nước, bao gồm mô tơ và bộ truyền bánh răng để giảm tốc độ Mô tơ này có ba chổi than tiếp điện: chổi tốc độ thấp, chổi tốc độ cao và một chổi chung để tiếp mát Ngoài ra, một công tắc dạng cam được lắp đặt trong bánh răng giúp gạt nước dừng ở vị trí cố định.
Chuyển đổi tốc độ của mô tơ được thực hiện thông qua sức điện động ngược phát sinh trong cuộn dây phần ứng khi mô tơ quay, nhằm kiểm soát và hạn chế tốc độ quay của mô tơ.
Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi than với tốc độ thấp, một sức điện động ngược lớn được tạo ra, dẫn đến việc mô tơ quay với vận tốc thấp.
Khi dòng điện đi vào cuộn dây phần ứng từ chổi tiếp điện với tốc độ cao, một sức điện động ngược nhỏ được tạo ra, dẫn đến việc mô tơ quay với tốc độ cao.
Công tắc dạng cam
Cơ cấu gạt nước giúp dừng thanh gạt nước ở vị trí cố định, đảm bảo thanh gạt nước luôn nằm ở dưới cùng của kính chắn gió khi tắt công tắc.
Công tắc dạng cam thực hiện chức năng điều khiển mô tơ gạt nước với đĩa cam sẻ rãnh chữ V và 3 điểm tiếp xúc Khi công tắc ở vị trí LO/HI, điện áp ắc quy được cấp vào mạch, cho phép dòng điện đi vào mô tơ gạt nước, khiến mô tơ quay Tuy nhiên, khi công tắc tắt, nếu tiếp điểm P2 không ở vị trí rãnh, điện áp vẫn được duy trì, làm cho mô tơ tiếp tục quay Khi đĩa cam quay và tiếp điểm P2 vào vị trí rãnh, dòng điện ngừng, dừng mô tơ Tuy nhiên, do quán tính, mô tơ không dừng ngay lập tức mà tiếp tục quay một chút, dẫn đến tiếp điểm P3 vượt.
Mô Tơ Rửa Kính
Mô tơ rửa kính trước/kính sau
Bình chứa nước rửa kính trong khoang động cơ được làm từ nhựa mờ và hoạt động nhờ mô tơ rửa kính dạng cánh quạt Có hai loại hệ thống rửa kính cho ô tô: một loại sử dụng bình chứa chung cho cả rửa kính trước và sau, trong khi loại còn lại có hai bình chứa riêng biệt cho từng bộ phận.
Có hai loại điều chỉnh vòi phun cho kính trước và kính sau: một loại sử dụng mô tơ rửa kính để điều khiển các van, và loại còn lại có hai mô tơ riêng biệt cho bộ phận rửa kính trước và sau, được lắp đặt trong bình chứa.
Vận hành kết hợp với bộ phận rửa kính
Loại này tự động điều khiển cơ cấu gạt nước khi phun nước rửa kính, hoạt động sau khi bật công tắc rửa kính trong một khoảng thời gian nhất định Đây là sự kết hợp giữa việc phun nước rửa kính và cơ chế gạt nước, nhằm làm sạch bề mặt kính phía trước.
Nguyên Lý Hoạt Động
Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí LOW/MIST
Hình 1.8 Chế độ LOW/MIST
Khi công tắc gạt nước được chuyển sang vị trí tốc độ thấp hoặc gạt sương, dòng điện sẽ đi vào chổi than tiếp điện tốc độ thấp của mô tơ gạt nước (gọi tắt là "LO"), khiến gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp.
Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt nước ở vị trí HIGH
Khi công tắc gạt nước được chuyển sang vị trí tốc độ cao, dòng điện sẽ được cung cấp cho chổi tiếp điện cao của mô tơ gạt nước HI, dẫn đến việc gạt nước hoạt động với tốc độ tối đa.
Nguyên lý hoạt động khi tắt công tắc gạt nước OFF
Khi công tắc gạt nước được tắt ở vị trí OFF trong khi mô tơ đang hoạt động, dòng điện sẽ đi vào chổi than tốc độ thấp, khiến gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp Khi gạt nước di chuyển đến vị trí dừng, tiếp điểm của công tắc cam sẽ chuyển từ P3 sang P2, và mô tơ sẽ dừng lại.
Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc gạt nước đến vị trí "INT"
Hoạt động khi tranzisto bật ON
Khi công tắc gạt nước được bật ở vị trí INT, tranzisto Tr1 sẽ hoạt động, khiến tiếp điểm rơ le chuyển từ A sang B Khi tiếp điểm rơ le ở vị trí B, dòng điện sẽ được cung cấp cho mô tơ (LO), làm cho mô tơ bắt đầu quay với tốc độ thấp.
Hình 1.10 Chế Độ Tansistor Bật ON
Hoạt động khi tranzisto Tr ngắt OFF
Tr1 nhanh chóng ngắt ngay làm cho tiếp điểm rơ le chuyển lại từ B về A
Khi mô tơ bắt đầu quay, tiếp điểm của công tắc cam chuyển từ P3 sang P2, cho phép dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp của mô tơ Kết quả là mô tơ hoạt động ở tốc độ thấp và dừng lại khi đạt đến vị trí dừng cố định.
Tranzisto Tr1 kích hoạt lại, khiến gạt nước hoạt động gián đoạn Đối với loại gạt nước có điều chỉnh thời gian gián đoạn, biến trở thay đổi giá trị thông qua việc xoay công tắc điều chỉnh Mạch điện tranzisto điều chỉnh thời gian cấp điện cho tranzisto, từ đó thay đổi thời gian hoạt động gián đoạn.
Hình 1.11.Chế Độ Transistor OFF
Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc rửa kính ON
Khi bật công tắc rửa kính, dòng điện sẽ vào mô tơ rửa kính, kích hoạt cơ cấu gạt nước Tranzisto Tr1 sẽ bật theo chu kỳ đã định, cho phép gạt nước hoạt động một hoặc hai lần ở tốc độ thấp Thời gian Tr1 bật tương ứng với thời gian nạp điện của tụ điện trong mạch tranzisto, và thời gian nạp điện này phụ thuộc vào thời gian đóng công tắc rửa kính.
Hình 1.12 Chế Độ Công Tắc ON
Hệ Thống Và Chức Năng Hoạt Động Mới
Hệ thống gạt nước dải rộng
Hệ thống gạt nước dải rộng được thiết kế để duy trì khu vực gạt nước ổn định, không bị ảnh hưởng bởi tốc độ gạt nước Trong các hệ thống gạt nước thông thường, khu vực gạt nước có thể mở rộng do quán tính khi hoạt động ở tốc độ cao Do đó, việc xác định khu vực gạt nước cần được chú ý kỹ lưỡng.
Khi gạt nước hoạt động ở tốc độ thấp, khu vực gạt nước sẽ nhỏ lại, dẫn đến việc khu vực còn lại sẽ tăng lên Hệ thống gạt nước dải rộng tự động điều chỉnh khu vực gạt nước để giảm thiểu khu vực còn lại khi hoạt động ở tốc độ thấp.
Hình 1.13 hệ thống nước dải rộng
9.1.2 Cấu tạo Ở hệ thống gạt nước dải rộng, mô tơ được đặt cạnh mô tơ gạt nước thông thường và vị trí của của cơ cấu dẫn động gạt nước thay đổi được Trong kết cấu này, khi mô tơ gạt nước dải rộng hoạt động, trục vít quay và sau đó bánh vít quay Kết quả vì cần không tải hoạt động nên vị trí của cơ cấu điều khiển gạt nước thay đổi
• Vị trí INT, LO của công tắc gạt nước
Bộ phận điều khiển gạt nước giúp mô tơ gạt nước dải rộng quay tới vị trí LO, làm thay đổi vị trí trung tâm của cần không tải từ a tới a' và cánh tay đòn từ b tới b', c tới c' Kết quả là thanh gạt nước di chuyển từ vị trí dừng dưới kính lên vị trí mới.
Sau khi gạt nước hoạt động gián đoạn hoặc ở tốc độ thấp, cần dừng và điều chỉnh vị trí quay đảo chiều Khu vực gạt thực tế sẽ được duy trì trong quá trình hoạt động gián đoạn và ở tốc độ thấp.
Hình 1.14 cấu tạo hệ thống gạt nước dải rộng
Chức năng INT điều chỉnh khoảng thời gian gạt theo tốc độ xe
điều chỉnh khoảng thời gian gạt theo tốc độ xe
Chức năng này điều khiển khoảng thời gian của gạt nước theo tốc độ xe khi công tắc gạt nước ở vị trí INT
Dải điều chỉnh khoảng thời gian gạt có 3 vị trí và được lựa chọn thông qua bộ điều chỉnh Khoảng thời gian gạt có khả năng điều khiển vô cấp trong từng dải.
Hình 1.15 chức năng INT điều chỉnh tốc độ xe theo thời gian
9.3 Chức năng bật theo tốc độ xe
Chức năng này tự động chuyển sang chế độ hoạt động gián đoạn khi công tắc gạt nước ở vị trí LO và xe đứng yên, với trạng thái dừng và chạy của xe được xác định rõ ràng.
• Xác định trạng thái xe chạy :
Khi tốc độ của xe khác 0 hoặc đèn phanh và đèn phanh đỗ tắt hoặc cần số ở ngoài vị trí "P" hoặc "N"
Khi xe dừng lại, gạt nước sẽ hoạt động hai lần và sau đó chuyển sang chế độ gián đoạn với khoảng thời gian khoảng 2,5 giây.
9.4 Rửa kính kết hợp với gạt nước có chức năng ngăn đọng nước trên kính
Hình 1.16 biểu đồ thể hiện chức năng ngăn đọng nước trên kính của rửa kính kết hợp gạt nước
Với chứ năng này khi gạt nước ở vị trị OFF hoặc INT, bật công tắc rửa kính khoảng 0,2 giây
Việc sử dụng bộ rửa kính trong thời gian dài có thể ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của nó Khi công tắc rửa kính được tắt, cơ cấu gạt nước sẽ tự động hoạt động ba lần với tốc độ thấp.
9.5 Chức năng cảm biến nước mưa
Khi gạt nước ở chế độ AUTO, chức năng này sử dụng cảm biến mưa được lắp ở kính trước để phát hiện lượng mưa, từ đó điều khiển thời gian gạt nước một cách tối ưu theo mức độ mưa.
Hình 1.17 vị trí cảm biến nước mưa
Cảm biến nước mưa gồm có 1 điốt phát tia hồng ngoại (LED) và một điốt quang để nhận các tia này
Một dải cảm biến nước mưa sẽ được lắp đặt giữa thấu kính và kính trước Khi có mưa, tia hồng ngoại phát ra sẽ bị giảm do sự thay đổi hệ số phản xạ của kính xe, dẫn đến lượng tia hồng ngoại mà điốt quang nhận được giảm Tín hiệu này giúp xác định lượng mưa, từ đó điều khiển chế độ hoạt động của gạt nước ở các tốc độ thấp, cao và gián đoạn, cũng như tối ưu hóa thời gian gạt nước.
9.5.3 Chức năng an toàn khi có sự cố
Nếu bộ phận điều khiển gạt nước phát hiện có sự cố trong bộ phận cảm nhận
CHƯƠNGII: TỔNG QUAN VỀ PHẦN MỀM LABVIEW VÀ MẠCH
Tổng quan về LABVIEW
LabVIEW là gì?
LabVIEW (Laboratory Virtual Instrument Engineering Workbench) là ngôn ngữ lập trình đồ họa sử dụng các biểu tượng (Icon) thay cho những dòng lệnh để tạo ứng dụng.
Vai trò của LabVIEW
- Kiểm tra, đo kiểm và phân tích tín hiệu trong kỹ thuật (đo nhiệt độ, phân tích nhiệt độ trong ngày)
- Thu thập dữ liệu (Data Acquisition ), (thu thập các giá trị áp suất, cường độ, dòng điện,…)
- Điều khiển các thiết bị ( điều khiển động cơ DC, điều khiển nhiệt độ trong lò …)
- Phân loại sản phẩm (dùng chương trình xử lý ảnh để phân biệt sản phẩm bị lỗi, phế phẩm)
Báo cáo trong công nghiệp bao gồm việc thu thập và phân tích dữ liệu, đồng thời truyền tải thông tin đến người quản lý ở khoảng cách xa thông qua giao thức TCP/IP trong môi trường mạng Ethernet.
- Giao tiếp máy tính và truyền dẫn dữ liệu qua các cổng giao tiếp ( hỗ trợ hầu hết các chuẩn giao tiếp như USB, PCI, COM, RS-232, RS-485)
Hình 2.1:Phạm vi ứng dụng của LabVIEW
Các chức năng chính của LabVIEW
- Thu thập tín hiệu từ các thiết bị bên ngoài như cảm biến nhiệt độ, hình ảnh từ webcam, vận tốc của động cơ…
- Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như: RS232, RS485, USB, PCI, TCP/IP, Enthernet.
Mô phỏng và xử lý tín hiệu thu nhận là cần thiết để phục vụ cho các mục đích nghiên cứu hoặc đáp ứng yêu cầu của hệ thống mà lập trình viên mong muốn.
- Xây dựng các giao diện người dùng một cách nhanh chóng và thẩm mỹ hơn nhiều lần so với các ngôn ngữ như VB, Matlab, Visual C…
- Cho phép kết hợp với nhiều ngôn ngữ truyền thống như C, C++…
- Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển như PID, Logic mờ (Fuzzy).
Phần mềm nhúng vào LabVIEW
- The MathWorks MATLAB and Simulink.
- Texas Instruments Code Composer Studio.
- Ansoft RF circuit design software.
Các giao thức kết nối
Các Module và bộ công cụ LabVIEW
A.Các module LabVIEW Để tăng cường sức mạnh và mở rộng khả năng của bộ phần mềm phát triển LabVIEW, NI cung cấp thêm các module hỗ trợ đến nhiều loại phần cứng nhúng khác nhau:
- Module thời gian thực (LabVIEW Real-Time Module).
- Module điều khiển giám sát và ghi dữ liệu (LabVIEW Datalogging and Supervisory Control Module).
- Module biểu đồ trạng thái (LabVIEW Statechart Module).
- Module mô phỏng và thiết kế bộ điều khiển (LabVIEW Control Design and Simulation Module).
- Module phát triển thị giác (NI Visioni Development Module).
- Module cho màn hình cảm ứng và PDA (LabVIEW PDA and LabVIEW Touch Panel Module).
- LabVIEW DSP Module ( xử lý tín hiệu số ).
B.Các bộ công cụ LabVIEW
NI đã tích hợp vào LabVIEW nhiều bộ công cụ hữu ích, bao gồm tạo báo cáo, phân tích nâng cao, kết nối cơ sở dữ liệu, cũng như phân tích âm thanh và rung động.
- Bộ công cụ kết nối cơ sở dữ liệu (LabVIEW Database Connectivity Toolkit).
- Bộ công cụ xử lý tín hiệu nâng cao (LabVIEW Advanced Signal Processing Toolkit).
- Bộ đo lường âm thanh và rung động (LabVIEW Sound and Vibration Measurement Suite).
- Bộ công cụ nhận dạng hệ thống (LabVIEW System Identification Toolkit).
- Bộ công cụ tương tác mô phỏng (LabVIEW Simulation Interface Toolkit).
- Bộ công cụ theo dõi thực thi thời gian thực (LabVIEW Real-Time Execution Trace Toolkit).
- Bộ công cụ kết nối Internet (LabVIEW Internet Toolkit).
- Bộ công cụ điều biến (LabVIEW Modulation Toolkit).
- Bộ công cụ điều khiển PID (LabVIEW PID Control Toolkit).
- Bộ công cụ thiết kế bộ lọc số (LabVIEW Digital Filter Design Toolkit).
LabVIEW làm việc như thế nào?
LabVIEW là một ngôn ngữ lập trình độc đáo, khác biệt hoàn toàn so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C hay Pascal Nó sử dụng cú pháp hình ảnh trực quan trong môi trường soạn thảo, đi kèm với hàng ngàn thư viện, hàm và cấu trúc lập trình Chính vì vậy, LabVIEW còn được gọi là lập trình G, viết tắt của Graphical.
Các chương trình LabVIEW được gọi là thiết bị ảo (Virtual Instruments - VIs) vì chúng có hình dạng và chức năng tương tự như các thiết bị vật lý, chẳng hạn như máy nghiệm dao động và máy hiện sóng.
Trong LabVIEW, giao diện người dùng được xây dựng thông qua một bộ công cụ và đối tượng, với cửa sổ Front panel đóng vai trò là giao diện chính Cửa sổ Block diagram chứa các hàm thao tác dưới dạng biểu tượng đồ họa, nơi dòng dữ liệu được thực thi.
Các thành phần của LabVIEW
LabVIEW là một nền tảng phát triển bao gồm các thư viện hàm chức năng và công cụ chuyên biệt cho thiết bị điều khiển Các chương trình LabVIEW, được gọi là dụng cụ ảo, mô phỏng cả hình thức và chức năng của các dụng cụ thực tế Mỗi VI (Virtual Instrument) có hai loại tương tác: giao diện người dùng và mã nguồn tương ứng, cho phép truy cập các tham số từ các VI ở tầng cao hơn.
LabVIEW bao gồm ba thành phần chính: bảng giao diện (The Front Panel), sơ đồ khối (The Block Diagram) và biểu tượng & đầu nối (The Icon - Connect) Người dùng có thể nhập dữ liệu thông qua bàn phím và chuột, sau đó quan sát kết quả trên màn hình máy tính, bao gồm các nút đẩy, đồ thị và các dụng cụ chỉ thị cũng như điều khiển khác.
To start using National Instruments LabVIEW, navigate to Start >> All Programs >> National Instruments LabVIEW, which will open the LabVIEW window Next, select "Evaluate," and the Getting Started window will appear You can then choose "Blank VI" to display the interface panel.
Khi bạn chọn tùy chọn "New", hộp thoại "New" sẽ xuất hiện với con trỏ mặc định ở danh mục "Blank VI" Để hiển thị bảng giao diện, chỉ cần nhấn nút "OK" ở góc dưới bên phải Cả hai phương pháp này đều giúp bạn mở bảng giao diện mới để bắt đầu xây dựng.
Additionally, you can open a pre-existing interface template in LabVIEW by selecting VI from the Create New section in the New dialog box, then choosing From template and finally selecting Tutorial.
(Getting Started)>>Generate and Display Và sau đó kích nút OK để hiển thị bảng giao diện Bảng giao diện sẽ xuất hiện như hình 1.3 sau đây:
Hình 2.2:Bảng giao diện mới
Bảng giao diện bao gồm thanh công cụ với các nút lệnh và dụng cụ chỉ báo trạng thái, hỗ trợ quá trình chạy và xử lý các VI Ngoài ra, nó còn cung cấp các tùy chọn phông chữ, phân phối và sắp xếp hàng cho việc soạn thảo các VI.
Hình 2.3: Thanh công cụ giao diện
1 Nút chạy chương trình (thanh không sáng – bị vỡ: lỗi, phải sửa lại chương trình)
3 Nút dừng cưỡng ép chương trình
5 Text setting (màu sắc, định dạng, kích thước- phông)
6 Gióng đều đối tượng theo hàng dọc và ngang
7 Phân bố các đối tượng
8 Thay đổi kích thước các đối tượng
Các lưu ý khi hoạt động VI :
1 Trong bảng giao diện, chạy VI bằng cách kích vào nút chạy trên thanh công cụ
Nút chạy thay đổi để chỉ báo rằng VI đang chạy
2 Sử dụng công cụ Operating để thay đổi các giá trị giới hạn cao và thấp Đầu
3 Thay đổi điều khiển trượt Update Period, bằng cách đặt công cụ Operating trên thanh trượt và kéo của nó tới một vị trí mới
4 Thực hành điều chỉnh những điều khiển khác.
5 Dừng VI bằng cách kích vào công tắc chuyển đổi thu nhận VI không thể dừng ngay lập tức bởi vì VI còn phải đợi cho phương trình hay sự phân tích cuối cùng đặt tới hoàn thành thao tác.
Lưu ý rằng bạn cần chờ cho một VI hoàn thành việc thực thi hoặc thiết kế một phương pháp để dừng nó, ví dụ như thêm một công tắc trên giao diện.
Mặc dù bạn có thể dừng VI bằng cách nhấn nút dừng trên thanh công cụ, đây không phải là phương pháp tối ưu Việc dừng chương trình ngay lập tức có thể gây gián đoạn cho các chức năng I/O, dẫn đến những tình huống không mong muốn.
*.Sơ đồ khối (The Block Diagram)
Sơ đồ khối chứa mã nguồn đồ thị, thường được gọi là mã G, mô tả cách thức hoạt động của VI Mã sơ đồ khối sử dụng đồ thị để biểu diễn các chức năng điều khiển đối tượng trên giao diện, với các đối tượng xuất hiện dưới dạng biểu tượng thiết bị Kết nối điều khiển và đầu của dụng cụ chỉ thị tới Express VIs, VIs và các hàm chức năng Dữ liệu được truyền qua dây dẫn từ các điều khiển đến các VI và hàm chức năng, cũng như giữa các VI và hàm chức năng khác, và đến các dụng cụ chỉ thị Sự di chuyển dữ liệu qua các nút trên sơ đồ khối xác định mệnh lệnh thực hiện của các VI và hàm chức năng, được gọi là lưu đồ lập trình.
1 Mở sơ đồ khối của một hệ thống nào đó bằng cách chọn Window>>Show
Sơ đồ khối, có thể được gọi bằng cách nhấn trên bảng giao diện, hiển thị với nền màu trắng như hình 1.6 dưới đây.
Hình 2.4: Sơ đồ khối của LabVIEW
LabVIEW cho phép bạn xây dựng các VI (Virtual Instruments) theo cấu trúc phân cấp, trong đó mỗi VI có thể được sử dụng như một VI con trong sơ đồ khối của một VI cao hơn Điều này tạo ra khả năng tổ chức và quản lý các VI một cách linh hoạt, cho phép bạn phát triển nhiều tầng khác nhau trong hệ thống mà không giới hạn.
Những công cụ lập trình LabVIEW
Các công cụ lập trình trên LabVIEW cho phép người dùng tạo ra các thiết bị ảo, bao gồm các công cụ trong bảng giao diện (The Front Panel) và sơ đồ khối (Block Diagram).
LabVIEW cung cấp một bảng Tools nổi giúp bạn soạn thảo và gỡ lỗi các VI Bạn có thể truy cập bảng này bằng cách sử dụng phím để điều hướng qua các công cụ trên bảng mẫu Nếu bảng Tools palette bị đóng, bạn có thể mở lại bằng cách chọn View >> Show.
Tools Palette để hiển thị bảng mẫu Tools palette được minh hoạ như hình dưới đây:
Hình 2.5: Bảng Tool Palette Automatic Selection Tool: công cụ lựa chọn tự động
Operating tool: đặt những mục bảng mẫu Controls và Function trên bảng giao diện và sơ đồ khối.
Positionting tool: những lựa chọn vị trí, thay đổi kích thước và lựa chọn các đối tượng
Labeling tool: soạn thảo văn bản và tạo ra các nhãn tự do.
Wiring tool: nối dây các đối tượng với nhau trong sơ đồ khối.
Object pop-up menu tool: mang lên trên một thực đơn pop- up cho một đối tượng.
Scroll tool: cuộn xuyên qua cửa sổ không sử dụng thanh công cụ cuộn.
Breakpoint tool: thiết đặt các điểm dừng trên các VI, các hàm chức năng, các vòng lặp, các chuỗi và các trường hợp.
Probe tool: tạo ra các đầu dò trên các dây Color copy tool: sao chép các màu để dán tới Color tool
Color tool: thiết đặt các màu nền và màu nổi.
Bảng điều khiển (Controls Palette)
Bảng Controls trong LabVIEW bao gồm một đồ thị và bảng nổi tự động mở khi khởi động Bạn có thể sử dụng bảng này để đặt các điều khiển và dụng cụ chỉ thị trên giao diện của một VI Mỗi biểu tượng lớp trên bảng chứa các bảng mẫu con Nếu bảng Controls không hiển thị, bạn có thể mở nó bằng cách lựa chọn.
Để truy cập bảng Controls, bạn có thể chọn "Show ControlsPalette" từ menu của bảng giao diện hoặc kích hoạt nó trên một vùng mở trong bảng giao diện để có một bản sao tạm thời Hình minh họa dưới đây thể hiện lớp đầu tiên của bảng Controls.
1 Numeric: Các điều khiển và dụng cụ chỉ thị số ( Numeric Controls and
Điều khiển số và chỉ thị số là hai đối tượng phổ biến trong việc nhập và hiển thị các đại lượng số Điều khiển số sử dụng để nhập các giá trị, trong khi chỉ thị số hiển thị các giá trị đó.
Hình 2.7: Bảng điều khiển và chỉ thị số
2 Boolean:Các điều khiển và dụng cụ chỉ thị kiểu logic (Boolean Controls and
Điều khiển và dụng cụ chỉ thị kiểu logic được sử dụng để nhập và hiển thị các giá trị kiểu Bool (đúng/sai - True/False) Các đối tượng đại số Bool mô phỏng các chuyển mạch, công tắc, nút bấm và đèn LED Hai loại đối tượng đại số Bool phổ biến nhất là công tắc đảo chiều thẳng đứng (vertical toggle switch) và đèn LED xung quanh (round LED).
Hình 2.8: Bảng điều khiển và chỉ thị logic
Trong đó Graph 2D được chia thành 2 loại :
- Waveform graph : Dùng để biểu diễn những hàm đơn trị có dạng y = f ( x ), với những khoảng chia ngang nhau trên các trục.
- XY graph : dùng để biểu diễn các hàm đa trị như đường tròn hay dạng sóng thay đổi theo thời gian.
LabVIEW cung cấp nhiều thư viện trong bảng mẫu Control, bao gồm System, Classic, Express, và Control Design & Simulation Mỗi thư viện hỗ trợ nhiều hàm với chức năng đa dạng, cho phép người dùng linh hoạt trong việc sử dụng các hàm tùy thuộc vào mục đích và yêu cầu của từng bài toán.
Mạch arduino và kết nối labview với arduino
Kết nối LabVIEW với Arduino
Để kết nối và làm việc với Arduino Uno trong LabVIEW, cần có một bộ VIs của Arduino Bộ VIs này cho phép LabVIEW thu thập dữ liệu từ các chân của Arduino, từ đó xử lý, điều khiển và hiển thị kết quả trên màn hình máy tính.
Với sự phổ biến và chuẩn hóa của Arduino, bộ VIs của nó đã trở nên phổ biến rộng rãi, cho phép người dùng sử dụng mà không cần tự lập trình Để sử dụng, người dùng chỉ cần thực hiện theo các bước hướng dẫn.
Bước 1: Cài đặt VI Package Manager (VIPM) – đây là phần mềm quản lý cũng như giúp chúng ta download các gói VI của LabVIEW.
Bước 2: Sau khi cài đặt xong ta vào VIPM và tìm giao diện Arduino choLabVIEW với từ khóa “LabVIEW Interface for Arduino” Sau đó cài đặt
Hình 2.11 Giao diện của VIPM
Hình 2.12 Cài đặt LabVIEW Interface cho Arduino
Bước 3: Kết nối Arduino với máy tính qua cổng USB.
To open the necessary files, navigate to File and select Open Locate the path: \vi.lib\LabVIEW Interface for Arduino\Firmware\LIFA_Base Here, refers to the directory where LabVIEW is installed; for instance, if LabVIEW is installed on drive C, this will be the relevant path.
sẽ tương ứng với: C:\Program Files\National Instruments\ LabVIEW 20XX.
Kích đúp vào LIFA_Base.2
Hình 2.13 Nạp mã nguồn để Arduino có thể giao tiếp với LabVIEW
Chọn đúng Board và Serial Port, sau đó nhấn Upload để nạp vào Arduino Khi nhận được thông báo "Done uploading", quá trình nạp đã thành công và bạn có thể bắt đầu làm việc với Arduino trên LabVIEW.
Gói VIs Arduino
Sau khi kết nối hoàn tất,ta sẽ thấy có thêm dòng Arduino trên bảng Functions của Labview Bên trong gói VIs gồm :
Các VI này đều có các chân để đưa tín hiệu vào hoặc là xuất tín hiệu ra Các chân này đều có kiểu dữ liệu cụ thể Để biết được chức năng của VI và kiểu dữ liệu của các chân thì ta sử dụng “Ctrl+H”.Ta cũng sử dụng wires để tạo kết nối giữa 2 VI.
2.2.1 Khối Init Đây là khối bắt đầu cho một chương trình giao tiếp với Arduino.
Khối Init có nhiều chân ra, nhưng để thiết lập kết nối, chúng ta chỉ cần chú ý đến một số chân cụ thể.
- Chân VISA resource là chân thiết lập cổng COM để giao tiếp giữa LabVIEW và Arduino.
- Chân Baud Rate là chân thiết lập tốc độ baud.Tốc độ baud là 115200 đối với Arduino Uno, là 9600 đối với các dòng Arduino khác.
- Chân Board Type là chân để chọn loại Arduino để làm việc.Có 3 loại Arduino được hỗ trợ là: Uno,Mega 2560 và Dimuelanove/Atmega 328.
- Chân Connection Type là chân lựa chọn kiểu kết nối: qua USB,XBEE hoặc Bluetooth.
- Chân Arduino Resource để kết nối với các khối khác.
Cách thiết lập chân và một số lưu ý nhỏ khi nối các khối
Một khối được chia thành hai dãy chân dữ liệu: chân bên trái dùng để đưa dữ liệu vào hoặc thiết lập tín hiệu ban đầu, trong khi chân bên phải phục vụ cho việc đưa dữ liệu ra hoặc chứa các thành phần của tín hiệu đã được tách ra sau khi qua khối.
- Để thiết lập bất kỳ chân nào của một khối ta làm như sau:
+ Đưa con trỏ chuột tới chân cần thiết lập sao cho con trỏ chuột trở thành Wiring tool (hoặc có thể dùng Tool Palette).
Right-click and hover over "Create" to select the setup type There are three setup options available: Constant, Control, and Indicator, allowing you to choose the one that best fits your purpose.
- Chân Arduino Resource của khối này nối với chân Arduino Resource của khối khác.
- Chân error out của khối trước thì nối với error in của khối liền sau.
- Đối với các khối còn lại ta cũng thiết lập tương tự.
Là khối để dóng một chương trình giao tiếp với Arduino.Và chỉ gồm các chân cơ bản là Arduino Resource, error in ,error out.
Bao gồm các khối để đọc,ghi tín hiệu analog hoặc digital từ board Arduino Ngoài ra còn có các khối phục vụ việc băm xung,bus
Hình 2.17 Các khối trong Low Level
Các khối VI sensor phổ biến bao gồm cảm biến nhiệt độ, cảm biến ánh sáng, LCD, đèn LED 7 thanh và đèn LED nhiều màu, phục vụ cho nhiều ứng dụng thực tiễn và nghiên cứu khoa học.
Hình 2.18 Các khối trong Sensors
Ngoài các khối cơ bản kể trên,trong gói Arduino còn có thêm khối Example gồm các ví dụ đã được thiết kế sẵn và khối Utility
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN
Mục đích thiết kế giao diện
Trong đề tài "THIẾT KẾ GIAO DIỆN ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GẠT MƯA RỬA KÍNH TỰ ĐỘNG TRÊN XE Ô TÔ", qua nghiên cứu hệ thống thực tế và phần mềm LabVIEW, tôi nhận thấy rằng thiết kế giao diện LabVIEW kết hợp với phần cứng Arduino mang lại nhiều ưu điểm nổi bật về tính trực quan và lập trình đơn giản hơn so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như C, C++ hay Pascal LabVIEW (Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench) là một môi trường lập trình đồ họa được hàng triệu kỹ sư và nhà khoa học sử dụng để phát triển trong các lĩnh vực đo lường, thử nghiệm và điều khiển hệ thống, nhờ vào các biểu tượng đồ họa trực quan và dây dẫn giống như sơ đồ khối Nó cung cấp một thư viện phong phú cho việc thực hiện các phân tích cao cấp và tạo ra thiết bị ảo một cách trực quan.
Phần mềm LabVIEW có ứng dụng rộng rãi trong thiết kế, điều khiển và kiểm tra các hệ thống phần cứng đo đạc Với khả năng kết nối nhiều thiết bị, LabVIEW giúp thu thập dữ liệu dễ dàng và tích hợp các ứng dụng mới vào hệ thống hiện đại Kể từ khi ra mắt năm 1986, LabVIEW đã trở thành phần mềm hàng đầu trong ngành công nghiệp Để đơn giản hóa lập trình, tôi đã thiết kế giao diện điều khiển hệ thống gạt mưa rửa kính thông minh trên ô tô bằng LabVIEW kết hợp với Arduino Uno R3, giúp mã nguồn trở nên trực quan và dễ hiểu Việc kết hợp LabVIEW với Arduino mang lại nhiều lợi ích, vì Arduino có giá thành thấp hơn và dễ tiếp cận cho người mới bắt đầu Sự kết hợp này đang thu hút sự quan tâm và hứa hẹn sẽ phát triển trong tương lai, với các ứng dụng như điều khiển tốc độ động cơ DC, đo mức và khoảng cách bằng cảm biến siêu âm, và điều khiển tự động hệ thống đèn đường.
Sơ đồ khối mạch điều khiển
Chức năng nhiệm vụ từng khối:
•Khối nguồn:Mạch sử dụng 2 nguồn riêng biệt, nguồn 5v nuôi cho hệ thống vi điều khiển, cảm biến và nguồn 12v dùng cho mô tơ.
•Khối điều khiển: Là dao diện được thiết kế trên nền phần mềm điều khiển labview 2014 kết hợp điều khiển bằng mạch arduino
•Khối tín hiệu : là cảm biến mước mưa Cảm biến nhận dạng có nước mưa và
Nguyên Lý hoạt động của cảm biến nước mưa
Phần mềm phân tích tín hiệu và điều khiển tự động
Phần mềm đưa ra tín hiệu điều khiển Điều khiển mô tơ thông qua mạch công suất
Hình 3.1 Mạch nguyên lý hoạt động của cảm biến nước mưa.
Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển động cơ dùng cảm biến mưa:
Khi mạch được cấp nguồn 5V, mạch sẽ hoạt động Tín hiệu đầu ra tại chân 13 sẽ ở mức thấp (mức 0), điều này khiến cho PC 817 không được kích mở, dẫn đến động cơ không chạy.
Khi trời mưa, cảm biến sẽ phát tín hiệu ở hai chân DO (đầu ra số) và AO (đầu ra tương tự) Trong bài này, chúng ta sẽ sử dụng chân DO, nơi tín hiệu sẽ chuyển từ mức cao xuống mức thấp khi có mưa.
Khi tín hiệu ở chân 13 của vi điều khiển bị kéo xuống mức thấp, sẽ xảy ra ngắt ngoài Tín hiệu này được đẩy lên mức cao, tạo ra dòng 5V ở chân 1 của PC817 Đồng thời, chân 3 của PC817 thông với chân 4, cho phép dòng 5V đi qua cuộn dây rơ.
Thiết kế giao diện điều khiển trên phần mềm labview
a Lưu đồ thuật toán chi tiết về phần code (giao diện)
Hình 3.2 lưu đồ thuật toán giao diện b Sơ đồ khối của chương trình (giao diện block diagram)
Hình 3.3 Giao diện vlock diagram trường hợp bật công tắc auto
Chương trình điều khiển bao gồm các khối init và close để thiết lập và nạp chương trình Giao diện điều khiển được xây dựng trong vòng lặp while loop, nơi tín hiệu từ cảm biến mưa được đưa vào chân A5 của Arduino Uno R3 và đọc qua khối Analog read pin.vi Giá trị cảm biến được hiển thị qua khối numeric Hai khối Set digital pin được sử dụng để thiết lập chân 9 và 10 làm chân ra cho tín hiệu điều khiển rơ le cấp nguồn cho mô tơ gạt mưa, trong khi hai khối Digital write thực hiện việc lập trình cho hai chân này.
Hình 3.4 Giao diện diagram trong trường hợp tắt công tắc auto
HÌnh 3.5 Giao diện front panel
Giao diện có công tắc auto và khối hiển thị giá trị cảm biến nút stop và chọn chân tín hiệu vào cảm biến.
Nguyên lý hoạt động: Khi tắt công tắc auto thì hệ thống không làm việc, khi bật công tắc auto:
- Khi không có mưa rơi vào tấm cảm biến của modul cảm biến mưa thì điện áp từ chân
Ao của cảm biến mưa vào châm A5 của Arduino là khoảng 5V, khi đó mạch sẽ không gửi tín hiệu điều khiển đi ra các chân 9 và 10.
Khi có mưa nhỏ, điện áp tại chân A5 giảm xuống nhưng vẫn duy trì trong khoảng từ 2V đến 5V Lúc này, mạch sẽ gửi tín hiệu ON đến chân 10, kích hoạt relay tốc độ thấp để cấp nguồn dương cho chân +1 của mô tơ gạt mưa.
Khi trời mưa to, điện áp tại chân A5 sẽ giảm xuống dưới 2V, dẫn đến việc mạch gửi tín hiệu ON về chân 9 để kích hoạt relay, cung cấp nguồn cho chân +2 của mô tơ và đồng thời ngắt chân 9.
Hình 3.6 : Hình ảnh thực tế phần cứng
KẾT LUẬN-HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Các kết quả thu được
- Tìm hiểu về LabVIEW cơ bản, các giao thức kết nối.
Thiết kế và thi công giao diện người dùng (Front Panel) cùng với sơ đồ khối (Block Diagram) trên LabVIEW nhằm điều khiển mô tơ gạt mưa tự động đã được hoàn thành.
- Thiết kế hoàn thiện giao diện điều khiển hệ thống gạt mưa tự động trên ô tô.
- Biết cách gải quyết một bài toán khoa học: ứng dụng phần mềm trong việc tính toán, thiết kế mô phỏng hệ thống thực tế trên ô tô.
Những hạn chế
LabVIEW có nhiều ứng dụng phong phú, tuy nhiên, do thời gian hạn chế, chúng tôi chưa thể khám phá hết Giao thức kết nối giữa LabVIEW và các thiết bị rất đa dạng, nhưng hiện tại chỉ được thực hiện qua giao thức USB.
- Đối tượng thực hiện chỉ là động cơ một chiều, chưa thể thực hiện được với nhiều loại động cơ khác nhau như 3 pha, 1 pha…
Hướng phát triển đề tài
LabVIEW là một công cụ mạnh mẽ trong lĩnh vực đo lường và điều khiển, cho phép điều khiển nhiều đối tượng trong các lĩnh vực khác nhau Nó có thể được sử dụng để kiểm tra và giám sát tự động trong quy trình sản xuất, cũng như đánh giá chất lượng sản phẩm Ngoài ra, LabVIEW còn hỗ trợ đo tín hiệu tương tự với tốc độ cao và có khả năng kết nối với PLC hoặc các phần cứng công nghiệp khác.
Chúng tôi hy vọng rằng các thế hệ sinh viên tiếp theo sẽ tiếp tục nghiên cứu và khám phá những hướng đi mới trong việc ứng dụng LabVIEW vào điều khiển tự động, nhằm nâng cao hiệu quả trong thực tế.