(Đồ án hcmute) nghiên cứu, thực hiện mô hình hệ thống gạt mưa trên ô tô phục vụ giảng dạy

NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

Lý do chọn đề tài

Ngành ô tô trên toàn cầu, đặc biệt là tại Việt Nam, đang phát triển mạnh mẽ nhờ vào việc ứng dụng công nghệ thông tin trong sản xuất và lắp đặt linh kiện Đánh giá chất lượng xe không chỉ dựa vào động cơ mạnh mẽ và thiết kế nổi bật, mà còn dựa vào các tiêu chí an toàn Các hệ thống an toàn thông minh đã được phát triển để đảm bảo an toàn tối đa cho người lái và hành khách Để đáp ứng nhu cầu này, nhiều tính năng và hệ thống an toàn đã được nghiên cứu và áp dụng, trong đó có hệ thống gạt mưa tự động, một phần thiết yếu của xe ô tô hiện đại.

Hệ thống gạt mưa tự động giúp cải thiện tầm nhìn cho người lái xe trong điều kiện thời tiết xấu như mưa và bụi bẩn, từ đó tăng cường an toàn giao thông Nó cho phép người lái tập trung hơn vào việc điều khiển xe thay vì phải sử dụng gạt mưa bằng tay, giảm thiểu nguy cơ tai nạn do mất tập trung Nhằm mở rộng kiến thức và ứng dụng thực tiễn, nhóm chúng em đã quyết định thực hiện đề tài “Nghiên cứu, thực hiện mô hình hệ thống gạt mưa trên ô tô” để tạo ra mô hình sản phẩm phục vụ cho việc giảng dạy và học tập trực quan tại Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM.

Mục tiêu đề tài

Nhiệm vụ chính của đề tài là nghiên cứu và thực hiện mô hình gạt mưa trên ô tô phục vụ cho giảng dạy Đề tài này nhằm mục đích phát triển một mô hình thực tế giúp sinh viên hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của hệ thống gạt mưa trên xe hơi.

- Nghiên cứu tổng quan về lý thuyết của hệ thống gạt mưa trên ô tô

- Thay thế được hệ thống gạt mưa hoạt động trên nguyên lí điều khiển bằng tay bằng một hệ thống gạt mưa tự động

- Lập trình, tính toán vi điều khiển

- Với mục đích phục vụ cho việc giảng dạy, mô hình ngoài việc phải đầy đủ các tính năng thì phải thể hiện tính sư phạm, thẩm mỹ.

Đối tượng nghiên cứu

- Lý thuyết về hệ thống gạt mưa trên xe ô tô

- Các thiết bị sử dụng cho hệ thống gạt mưa trên ô tô

- Phần mềm lập trình Visual Studio Code, Android Studio

- Phần mềm thiết kế AutoCAD, Creo.

Giới hạn đề tài

- Nghiên cứu lý thuyết của hệ thống gạt mưa trên ô tô

- Tính toán, thiết kế và lập trình vi điều khiển

- Ứng dụng phần mềm thiết kế

- Thi công mô hình và đưa ra hướng phát triển.

Nội dung đồ án

- Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống gạt mưa trên xe ô tô

- Tổng quan về phương pháp nghiên cứu, thiết kế và xây dựng mô hình hệ thống gạt mưa rửa kính trên xe ô tô

- Tính toán, thiết kế và lập trình các vi điều khiển

- Tạo pan lỗi bằng cơ kết hợp điều khiển từ xa bằng SmartPhone

- Thực hiện mô hình hoạt động ổn định phục vụ giảng dạy

- Thực nghiệm đánh giá tính khả thi và đưa ra kết luận.

Bố cục đồ án

Chương 1: Nghiên cứu tổng quan đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về hệ thống gạt mưa trên ô tô

Chương 3: Thiết kế, thực hiện mô hình

Chương 4: Hướng dẫn sử dụng, thực hành

Chương 5: Kết quả và đánh giá

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Lịch sử ra đời của hệ thống gạt mưa

Ngày nay, tầm quan trọng của cần gạt mưa đối với người lái xe trở nên rõ ràng hơn bao giờ hết, nhất là trong những ngày mưa Nếu không có thiết bị này, tốt nhất là nên dừng xe cho an toàn Mặc dù cần gạt mưa đã được cải tiến với công nghệ điện tử như tự động hoạt động khi trời mưa và dừng khi tạnh, nhưng nguyên lý hoạt động và cấu tạo của nó vẫn giữ nguyên từ hơn 100 năm trước.

Thế giới không có cần gạt mưa từng tồn tại, và Mary Anderson là một nhân vật quan trọng trong lịch sử phát minh Mọi chuyện bắt đầu vào năm

Năm 1903, trong chuyến thăm thành phố New York, Mary Anderson đã chứng kiến cảnh người lái xe phải dừng lại để lau hơi nước và tuyết trên kính chắn gió, điều này khiến chuyến đi của bà bị chậm trễ Từ đó, bà nảy ra ý tưởng về việc phát minh ra một loại lưỡi gạt kính chắn gió giúp người lái xe thuận tiện hơn trong thời tiết xấu.

Hình 2 1 Marry Anderson với phát minh cần gạt mưa

Mary Anderson trở về Birmingham, vẽ phác thảo thiết bị và viết mô tả cho ý tưởng của mình Tuy nhiên, khi trình bày ý tưởng, bà bị mọi người chế nhạo và cho rằng đó là điều điên rồ Dù phải đối mặt với sự dè bỉu, Mary Anderson quyết định nộp đơn xin cấp bằng sáng chế Đến năm 1905, phát minh của bà được công nhận và Mary Anderson nhận bằng sáng chế tại Mỹ, từ đó dập tắt mọi hoài nghi khi bà vừa tròn 39 tuổi.

Mary Anderson đã mô tả trong đơn xin cấp bằng sáng chế của mình một thiết bị cần gạt mưa, hoạt động bằng cách sử dụng hai chiếc cần gắn vào thân xe và tiếp xúc với kính thông qua lưỡi gạt.

Khi người lái xe điều chỉnh tay nắm trong cabin, hai cần gạt mưa sẽ hoạt động lên xuống để loại bỏ tuyết và hơi nước, giúp cải thiện tầm nhìn Thiết kế này cho phép dễ dàng tháo rời mà không làm ảnh hưởng đến vẻ ngoài của xe trong những ngày thời tiết đẹp.

Hình 2 2 Marry Anderson và cơ cấu hoạt động của cần gạt mưa

Mary Anderson đã nỗ lực thu hút sự chú ý của các công ty sản xuất để chế tạo thiết bị gạt mưa cho ngành công nghiệp ô tô mới nổi, nhưng không ai tiếp nhận dù đã có bằng sáng chế Hệ thống gạt mưa của bà không được coi là đủ giá trị thương mại Đến năm 1911, thiết bị này mới trở thành tiêu chuẩn trên ô tô ở Mỹ Kể từ đó, bộ gạt mưa đã liên tục được cải tiến và bổ sung chức năng bởi các nhà phát minh tiếp theo, trở thành công cụ quan trọng trên tất cả các xe ô tô hiện nay.

Vai trò và yêu cầu của hệ thống gạt mưa

2.2.1 Vai trò của hệ thống gạt mưa

Hệ thống gạt mưa và rửa kính ô tô là bộ phận quan trọng giúp loại bỏ bụi bẩn và hạt mưa trên kính chắn gió, mang lại tầm nhìn rõ ràng cho lái xe Với chỉ hai thanh gạt hoạt động liên tục, hệ thống này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo an toàn cho người lái và các phương tiện xung quanh.

Hệ thống gạt mưa trên một số mẫu xe hiện đại được tối ưu hóa, cho phép điều chỉnh tốc độ gạt mưa theo tốc độ di chuyển của xe Ngoài ra, hệ thống còn có khả năng tự động kích hoạt khi phát hiện trời mưa.

Hình 2 3 Vai trò hoạt động của hệ thống gạt mưa 2.2.2 Yêu cầu của hệ thống

- Hệ thống gạt mưa phải đảm báo các yêu cầu sau:

- Kết cấu đơn giản, dễ dàng cho việc tháo lắp và sửa chữa

- Đảm bảo độ tin cậy tối đa của hệ thống

- Có độ bền cơ khí cao đảm bạo chịu rung và chịu sóc tốt

- Đảm bảo thời hạn phục vụ lâu dài.

Vị trí, nguyên lí hoạt động và cấu tạo của hệ thống

Hình 2 4 Vị trí của các motor trong hệ thống gạt mưa 2.3.2 Cơ chế hoạt động của hệ thống

Về cơ bản, bộ phận gạt mưa được tạo thành từ 2 hệ thống cơ khí chính:

- Một hệ thống motor điện và trục vít để giảm bớt lực truyền từ motor ra tới cần gạt (lưỡi gạt mưa)

- Một cơ cấu đòn bẩy biến chuyển động quay từ motor đưa ra thành chuyển động tịnh tiến (qua lại) của lưỡi gạt mưa trên kính chắn gió

Hình 2 5 Cơ chế hoạt động của hệ thống gạt mưa

- Cơ chế hệ thống điện và trục vít

Trong quá trình sử dụng gạt mưa, đặc biệt khi trời mưa to, cần một lực lớn để di chuyển lưỡi gạt qua lại trên kính chắn gió, loại bỏ nước mưa Lực này được cung cấp bởi motor thông qua trục vít, giúp tăng cường mô men xoắn của động cơ lên 50 lần và giảm tốc độ quay 50 lần Bộ phận này tạo ra chuyển động mạnh mẽ cho lưỡi gạt Bên trong cơ cấu motor - trục vít còn có bảng mạch điện tử, nhận biết khi lưỡi gạt bung ra hết cỡ và duy trì hoạt động của motor cho đến khi lưỡi gạt được xếp lại hoàn toàn Bảng mạch cũng điều khiển chế độ hoạt động của lưỡi gạt, cho phép gạt liên tục hoặc cách nhau một khoảng thời gian nhất định.

Một vấu cam nhỏ được gắn vào trục bánh răng nối với trục vít Khi trục vít xoay, bánh răng cũng xoay theo, dẫn đến việc vấu cam quay Đầu còn lại của vấu cam được kết nối với một thanh truyền, giúp chuyển đổi chuyển động quay của vấu cam thành chuyển động tịnh tiến của thanh truyền.

Nguyên lý hoạt động của hệ thống

2.4.1 Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa phía trước

2.4.1.1 Nguyên lý họat động khi công tắc gạt mưa ở vị trí OFF

Hình 2 6 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí OFF

Khi điều chỉnh công tắc gạt mưa về vị trí OFF trong khi motor gạt mưa đang hoạt động, dòng điện sẽ được cung cấp cho chổi than tốc độ thấp của motor, khiến gạt mưa hoạt động ở tốc độ thấp Khi gạt mưa di chuyển đến vị trí dừng, tiếp điểm của công tắc dạng cam sẽ chuyển từ P3 sang P2 và motor sẽ dừng lại.

Accu (+) tiếp điểm P2 công tắc cam cực S tiếp diểm relay các tiếp điểm OFF công tắc gạt mưa chân +1 motor gạt mưa (LOW) mass

2.4.1.2 Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc gạt mưa đến vị trí “INT”

Hoạt động khi Transistor bật ON

Khi bật công tắc gạt mưa đến vị trị INT, thì transistor Tr1 được bật lên một lúc làm cho tiếp điểm relay được chuyển từ A sang B:

Accu (+) chân +B cuộn relay Tr1 chân EW mass

- Khi các tiếp điểm relay đóng tại B, dòng điện chạy qua motor (LOW) và motor bắt đầu quay ở tốc độ thấp:

Accu (+) chân +B tiếp điểm B relay các tiếp điểm INT của công tắc gạt mưa chân +1 motor gạt mưa LOW mass (-)

Hình 2 7 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí INT

- Hoạt động khi Transistor tắt OFF

Transistor nhanh chóng ngắt, khiến tiếp điểm relay chuyển từ B về A Khi motor bắt đầu quay, tiếp điểm của công tắc cam sẽ chuyển từ P3 sang P2.

Do đó dòng điện tiếp tục đi vào chổi than tốc độ thấp và motor làm việc ở tốc độ thấp

10 rồi dừng lại khi tới vị trí dừng cố định Transistor Tr1 lại bật ngay làm cho motor gạt mưa tiếp tục hoạt động gián đoạn trở lại

Hình 2 8 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí INT

2.4.1.3 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí Low/Mist

Khi công tắc gạt mưa được đặt ở chế độ tốc độ thấp hoặc gạt sương mù, dòng điện sẽ đi qua chổi than của motor gạt mưa, khiến gạt mưa hoạt động với tốc độ thấp.

Hình 2 9 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí Low/Mist

Accu (+) chân +B tiếp điểm Low/Mist công tắc gạt mưa chân +1 motor gạt mưa mass (-)

2.4.1.4 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí High

Khi điều chỉnh công tắc gạt mưa về vị trí tốc độ cao, dòng điện sẽ đi qua chổi than của motor gạt mưa, khiến gạt mưa hoạt động với tốc độ tối đa.

Accu (+) chân B tiếp điểm High công tắc gạt mưa chân +2 motor gạt mưa (High) mass (-)

Hình 2 10 Nguyên lý hoạt động khi công tắc gạt mưa ở vị trí High

2.4.1.5 Nguyên lý hoạt động khi bật công tắc rửa kính On

Khi bật công tắc rửa kính, dòng điện đi vào motor rửa kính:

Accu (+) motor rửa kính chân W tiếp điểm công tắc rửa kính chân

Hình 2 11 Nguyên lý hoạt động khi công tắc bật rửa kính ON 2.4.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống gạt mưa rửa kính sau

2.4.4.1 Nguyên lý hoạt động khi công tắc rửa kính sau OFF

Khi điều chỉnh công tắc gạt mưa về vị trí OFF trong khi motor đang hoạt động, dòng điện sẽ dẫn đến chổi than tốc độ thấp của motor, khiến gạt mưa hoạt động ở tốc độ thấp Khi gạt mưa đạt vị trí dừng, tiếp điểm của công tắc cam sẽ chuyển từ P3 sang P2 và motor sẽ dừng lại.

Accu (+) tiếp điểm P2 công tắc cam cực S tiếp diểm relay các tiếp điểm OFF công tắc gạt mưa chân +1 motor gạt mưa sau (LOW) mass (-)

2.4.4.2 Nguyên lý hoạt động khi công tắc rửa kinh sau ON

Khi bật công tắc rửa kính, dòng điện đi vào motor rửa kính:

Accu (+) motor rửa kính sau chân W tiếp điểm công tắc rửa kính chân EW mass (-).

Một số kiểu gạt mưa rửa kính

2.5.1 Hệ thống gạt mưa dải rộng

Hệ thống gạt mưa dải rộng được thiết kế để duy trì khu vực gạt mưa ổn định, không bị ảnh hưởng bởi tốc độ gạt mưa Trong các hệ thống gạt mưa thông thường, khu vực gạt mưa có thể mở rộng do quán tính khi hoạt động ở tốc độ cao, dẫn đến việc khu vực gạt mưa trở nên nhỏ hơn và khu vực gạt mưa còn lại tăng lên khi hoạt động ở chế độ thấp.

Hệ thống gạt mưa dải rộng tự động làm cho khu vực gạt mưa giảm đi hoặc tăng lên để giam khu vực còn lại ở tốc độ thấp

2.5.2 Gạt mưa theo tốc độ xe

Chức năng tự động chuyển sang chế độ hoạt động gián đoạn khi công tắc gạt mưa ở vị trí LO và xe đứng yên giúp nâng cao hiệu quả sử dụng Để kích hoạt chức năng này, trạng thái dừng và chạy của xe cần 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 xe tắt hoặc cần số ở ngoài vị trí “P” hoặc “N”

- Xác định trạng thái xe dừng:

Khi trạng thái khác với các trạng thái xe chạy được xác định

2.5.3 Rửa kính kết hợp với gạt mưa có chức năng ngăn đọng mưa trên kính

Khi công tắc gạt mưa ở vị trí OFF hoặc INT, việc bật công tắc rửa kính trong khoảng 0,2 giây hoặc lâu hơn sẽ kích hoạt bộ rửa kính Sau khi ngắt công tắc rửa kính, cơ cấu gạt mưa sẽ hoạt động ở chế độ thấp.

Tùy thuộc vào tốc độ xe, cần gạt mưa sẽ hoạt động ở chế độ thấp trong khoảng 3 đến 7 giây, sau đó tự động hoạt động lại để loại bỏ hoàn toàn nước mưa còn sót lại trên kính.

2.5.4 Gạt mưa tự động khi trời mưa

Khi công tắc gạt mưa ở chế độ AUTO, hệ thống sử dụng cảm biến mưa trên kính chắn gió để phát hiện lượng mưa và điều chỉnh thời gian gạt mưa một cách tối ưu, phù hợp với cường độ mưa.

THIẾT KẾ, THỰC HIỆN MÔ HÌNH

Lựa chọn thiết bị sử dụng

Motor gạt mưa trước thực tế trên ô tô sử dụng động cơ DC 12V 5 chân:

- Chân +1: chân tốc độ thấp

- Chân +2: chân tốc độ cao

Hình 3 1 Motor gạt mưa trước sử dụng trên mô hình

Dùng đồng hồ VOM để xác định các chân của Motor gạt mưa

Chọn thang đo điện trở nhỏ nhất để xác định hai đầu dây vào chổi than tốc độ cao và tốc độ thấp Đầu dây chổi than tốc độ thấp sẽ có điện trở lớn, trong khi đầu dây chổi than tốc độ cao sẽ có điện trở nhỏ.

- Cấp điện từ accu vào motor gạt mưa chạy ở tốc độ thấp Sử dụng đồng hồ

VOM đo thông mạch giữa hai đầu dây còn lại của motor và mass (nối với vỏ) Nếu đồng hồ đo được lúc thông mạch, lúc ngắt quãng, thì dây đó là tiếp điểm S, trong khi dây còn lại là tiếp điểm +B, và ngược lại.

Motor gạt mưa sau thực tế trên ô tô sử dụng động cơ DC 12V:

- Chân E (nối vỏ): Chân mass

Hình 3 2 Motor gạt mưa sau sử dụng trên mô hình

Dùng đồng hồ VOM để xác định các chân của Motor gạt mưa:

- Chọn thang đo điện trở nhỏ nhất để tìm chân tốc độ Nếu dây nào có điện trở thì đó là chân +1

Để xác định các chân của motor gạt mưa, cấp điện dương (+) từ accu vào chân tốc độ (+1) Sử dụng đồng hồ VOM để đo hai đầu dây còn lại của motor với mass (nối vỏ) Nếu đồng hồ hiển thị thông mạch lúc có lúc không, thì đầu dây đó là tiếp điểm S (chân S), còn lại là tiếp điểm B (chân B).

Hình 3 3 Motor bơm nước sử dụng trên mô hình

Để kiểm tra motor bơm nước, hãy nối cực dương (+) của accu vào cực 1 của motor và cực âm (-) vào cực 2 Sau đó, xác nhận rằng motor bơm nước hoạt động bình thường.

Hình 3 4 Kiểm tra motor bơm nước

3.1.3 Công tắc điều khiển gạt mưa

Công tắc điều khiển gạt mưa có các chế độ như sau:

- MIST: Điều khiển Motor phía trước gạt mưa khi sương mù

- AUTO: Chế độ tự động gạt

- LOW: Điều khiển Motor phía trước gạt chậm

- HIGH: Điều khiển Motor phía trước gạt nhanh

- PULL (WASHER): Điều khiển Motor bơm nước – rửa kính phía trước

- REAR OFF: Chế độ tắt phía sau

- REAR INT: Điều khiển Motor phía sau gạt gián đoạn

- REAR ON: Điều khiển Motor phía sau gạt mưa

- REAR ON WASH: Điều khiển Motor bơm nước – rửa kính phía sau

Hình 3 5 Công tắc điều khiển gạt mưa sử dụng trên mô hình

Sử dụng đồng hồ vạn năng (VOM) ở chế độ thông mạch để đo thông mạch từng chân của công tắc trong từng chế độ, ta thu được kết quả như bảng 3.1 Các ký hiệu "x" trên cùng một hàng cho thấy các chân được kết nối với nhau.

Bảng 3 1 Các chân của công tắc điều khiển gạt mưa 3.1.4 Hộp điều khiển

Hình 3 6 Hộp điều khiển sử dụng trên mô hình

3.1.5 Một số linh kiện điện tử

Arduino Nano là một bảng vi điều khiển nhỏ gọn và thân thiện, nặng khoảng 7g với kích thước từ 1,8cm đến 4,5cm Nó được tích hợp vi điều khiển ATmega328P, tương tự như Arduino UNO, nhưng khác biệt ở chỗ UNO có 30 chân trong dạng PDIP, trong khi Nano có 32 chân trong dạng TQFP Arduino Nano cũng có 8 cổng ADC, vượt trội hơn so với UNO.

Bảng Arduino Nano sở hữu 8 cổng ADC và không có giắc nguồn DC như các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó sử dụng cổng mini-USB cho cả lập trình và giám sát nối tiếp Một tính năng nổi bật của Arduino Nano là khả năng tự động chọn công suất lớn nhất dựa trên hiệu điện thế của nó.

Hình 3 7 Sơ đồ chân Arduino Nano

Thứ tự Tên pin Kiểu Chức năng

1 D1/TX I/O Ngõ vào/ra số

Chân TX- truyền dữ liệu

2 D0/RX I/O Ngõ vào/ra số

Chân RX- nhận dữ liệu

3 RESET Đầu vào Chân reset, hoạt động ở mức thấp

4 GND Nguồn Chân nối mass

18 AREF Đầu vào Tham chiếu ADC

19 A0 Đầu vào Kêu đầu vào tương tự kênh 0

20 A1 Đầu vào Kênh đầu vào tương tự kênh 1

27 +5V Đầu ra hoặc đầu vào Đầu vào từ ngồn điện bên ngoài

28 RESET Đầu vào Chân đặt lại, hoạt động ở mức thấp

29 GND Nguồn Chân nối mass

30 VIN Nguồn Chân nối với nguồn vào

Bảng 3 2 Chức năng các chân của Arduino Nano

Module ESP8266, hay còn gọi là ESP8266EX, là một vi mạch Wi-Fi giá rẻ từ hãng Espressif Systems, hỗ trợ giao thức TCP/IP và có khả năng tích hợp vào các thành phần của vi điều khiển.

Chip ESP8226 đầu tiên được các nhà sản xuất Châu Âu, Mỹ chú ý vào cuối năm

Năm 2014, module ESP-01 được phát triển bởi Ai-Thinker, cho phép vi điều khiển kết nối với mạng Wi-Fi và thực hiện các kết nối TCP/IP đơn giản thông qua các lệnh AT Ban đầu, tài liệu tiếng Anh về chip và các lệnh của nó rất hạn chế Với mức giá thấp và ít thành phần bên ngoài, module ESP8266 nhanh chóng thu hút sự quan tâm của các hacker và các phần mềm liên quan.

Các tính năng của module ESP8266:

- Bộ xử lý: Lõi vi xử lý L106 32-bit RISC dựa trên Tiêu chuẩn Tensilica Xtensa Diamond, hoạt động ở tần số 80 MHz

- RAM bộ nhớ đệm tập lệnh 32 kiB

- RAM dữ liệu người dùng 80 KiB

- RAM dữ liệu hệ thống 16 KiB ETS

ESP8266EX sử dụng flash ngoại SPI để lưu trữ chương trình, với dung lượng tối đa lên đến 16 MiB Kích thước bộ nhớ flash tối thiểu là 512 kB khi chế độ OTA bị tắt, hoặc 1 MB khi chế độ OTA được bật.

- Tích hợp TR switch, balun, LNA, bộ khuếch đại công suất và mạng kết hợp

- Xác thực WEP hoặc WPA/WPA2 hoặc mạng mở không có password

- 17 chân GPIO: Các chân có thể được dồn kênh cho các chức năng I²C, I2S, UART, PWM, IR - điều khiển từ xa,

- 3 SPI: general Slave/Master SPI, Slave SDIO/SPI và general Slave/Master HSPI

ESP8266EX hỗ trợ giao thức I²C, cho phép cấu hình các GPIO ở chế độ cực máng hở để hoạt động như chân SDA và SCL Tính năng I²C trên ESP8266 được triển khai thông qua phần mềm, giúp dễ dàng tích hợp và sử dụng trong các ứng dụng.

- Giao diện I²S với DMA (sử dụng chung chân với GPIO)

UART hỗ trợ hai cổng là UART0 và UART1 Cụ thể, UART0 sử dụng GPIO3 cho RX và GPIO1 cho TX, trong khi UART1 sử dụng GPIO2 cho TX Tuy nhiên, do GPIO8 được dành cho kết nối bộ nhớ flash của chip, UART1 chỉ có thể sử dụng GPIO2 để truyền dữ liệu.

Hình 3 9 Sơ đồ kết nối các chân của Module ESP 8266

Màn hình LCD 16×2 là một linh kiện được sử dụng rộng rãi trong trong các dự án điện tử và lập trình

Hình 3 10 Sơ đồ chức năng các chân của màn hình LCD

LCD 16×2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số

- LCD 16×2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 – D7) và 3 chân điều khiển (RS, RW, EN)

- 5 chân còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16×2

- Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc chế độ dữ liệu

- Chúng còn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi

- LCD 16×2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm

Biến trở được sử dụng để mô phỏng tốc độ của xe, giúp tái hiện chức năng của hệ thống gạt mưa dựa vào tốc độ di chuyển của xe.

Hình 3 11 Biến trở 3.1.5.5 Relay, Điện trở, Diode, Tụ điện, Zener

Các phần mềm sử dụng trong mô hình gạt mưa rửa kính

3.2.1 Phần mềm Visual Studio Code

Visual Studio Code là trình soạn thảo mã nguồn miễn phí do Microsoft phát triển, hỗ trợ các lập trình viên trên nhiều hệ điều hành phổ biến như Windows, Linux và macOS Nó kết hợp hoàn hảo giữa tính năng của một IDE và một Code Editor, mang đến trải nghiệm lập trình tối ưu cho người dùng.

Visual Studio Code không chỉ hỗ trợ soạn thảo và chỉnh sửa code, mà còn cung cấp nhiều tính năng hữu ích như đổi theme, phím tắt tiện dụng, chức năng debug, hỗ trợ Git, và tính năng syntax highlighting giúp quá trình gõ code dễ dàng hơn Thêm vào đó, phần gợi ý code thông minh cũng nâng cao hiệu quả lập trình của người dùng.

Hình 3 17 Phần mềm Visual Studio Code

Visual Studio Code là phần mềm được Microsoft ưu ái và nhận được sự hỗ trợ nhiệt tình từ cộng đồng lập trình viên lớn Nhờ đó, Visual Studio Code không ngừng được nâng cấp, trang bị các công nghệ tối ưu và cung cấp hỗ trợ tốt nhất cho các lập trình viên.

- Khả năng mở rộng ngôn ngữ

- Cung cấp kho tiện ích mở rộng khổng lồ

- Hỗ trợ đa nền tảng

- Hỗ trợ tối ưu hóa việc code

- Tối ưu hóa cho việc xây dựng website

- Khả năng tích hợp đầu cuối

- Một màn hình với nhiều chức năng

- Hỗ trợ sử dụng Git

Visual Studio Code ngày càng khẳng định vị thế vượt trội so với các phần mềm khác Mặc dù phiên bản miễn phí không cung cấp nhiều tính năng nâng cao, nhưng Visual Studio Code vẫn đáp ứng hầu hết nhu cầu cơ bản của lập trình viên.

Hệ điều hành Android hiện đang chiếm hơn 80% thị trường thiết bị di động, dẫn đến nhu cầu sử dụng ứng dụng di động ngày càng gia tăng Sự phát triển này cũng kéo theo nhu cầu việc làm trong lĩnh vực lập trình trên nền tảng Android, nhờ vào tính mở và dễ tiếp cận của nó Không chỉ giới hạn ở điện thoại, Android còn có thể được cài đặt trên nhiều thiết bị khác như đồng hồ, máy nghe nhạc, thiết bị định vị GPS và cả ô tô thông qua Android Auto.

Android Studio, được công bố tại hội nghị Google I/O năm 2013 và phát hành vào năm 2014, là IDE chính thức cho phát triển ứng dụng Android, dựa trên nền tảng IntelliJ IDEA Ngôn ngữ lập trình chính được sử dụng trong Android Studio là Java, và phần mềm này sẽ được cài đặt sẵn trên thiết bị của người dùng.

Android Studio là công cụ chính giúp người dùng thiết kế ứng dụng và quản lý các file phức tạp Nó còn cung cấp nhiều tính năng hỗ trợ nâng cao năng suất trong quá trình phát triển ứng dụng Android.

- Một hệ thống xây dựng linh hoạt dựa trên Gradle

- Một trình mô phỏng nhanh và nhiều tính năng

- Một môi trường hợp nhất nơi bạn có thể phát triển cho mọi thiết bị Android

- Áp dụng thay đổi để đẩy mã và tài nguyên cần thay đổi vào ứng dụng đang chạy mà không cần khởi động lại ứng dụng

- Mã mẫu và tích hợp GitHub để giúp bạn xây dựng các tính năng ứng dụng phổ biến cũng như nhập mã mẫu

- Đa dạng khung và công cụ thử nghiệm

- Công cụ tìm lỗi mã nguồn (lint) để nắm bắt hiệu suất, khả năng hữu dụng, khả năng tương thích với phiên bản và các vấn đề khác

- Tích hợp sẵn tính năng hỗ trợ Google Cloud Platform, giúp dễ dàng tích hợp Google Cloud Messaging và App Engine

Hình 3 18 Phần mềm Android Studio

Android Studio mang lại sự thuận tiện trong việc phát triển ứng dụng, đặc biệt là cho những người mới bắt đầu Người dùng sẽ có cơ hội tiếp cận nhiều tài liệu học tập và thông tin hữu ích, giúp quá trình học hỏi trở nên dễ dàng hơn so với các phần mềm chuyên dụng khác.

3.2.3 Phần mềm thiết kế AutoCAD

AutoCAD, viết tắt của Automatic Computer Aided Design, là phần mềm thiết kế và soạn thảo do Autodesk phát triển, hỗ trợ thiết kế 2D và 3D Phần mềm này cho phép người dùng hiện thực hóa ý tưởng, tạo ra các thiết kế và bản vẽ với độ chính xác kỹ thuật cao Ngoài ra, AutoCAD còn có khả năng thực hiện tính toán và mô phỏng thiết kế nhanh chóng trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau.

AutoCAD, sản phẩm của Autodesk, được thành lập vào năm 1982 bởi John Walker và 15 đồng sáng lập khác Họ đã xác định AutoCAD là sản phẩm chủ lực và giới thiệu nó tại triển lãm thương mại COMDEX ở Las Vegas, đánh dấu sự ra mắt của chương trình CAD đầu tiên trên thế giới chạy trên PC.

Phần mềm AutoCAD ban đầu được phát triển cho kỹ sư cơ khí, nhưng nhanh chóng được mở rộng để phục vụ nhiều lĩnh vực khác nhau Sự thành công của AutoCAD chủ yếu nhờ vào sự chấp nhận và ủng hộ từ các chuyên gia thiết kế, như kiến trúc sư, quản lý dự án, kỹ sư điện-điện tử, và hoạ sĩ hoạt hình.

Trong gần 40 năm phát triển, AutoCAD đã ra mắt 31 phiên bản và liên tục cập nhật các tính năng mới nhằm thu hút nhiều ngành nghề khác nhau Phần mềm này hỗ trợ APIs để tùy chỉnh và tự động hóa, cho phép tạo ra các sản phẩm chuyên ngành như AutoCAD Architecture, AutoCAD Electrical và AutoCAD Civil 3D Trong năm năm qua, Autodesk cũng đã phát triển các ứng dụng di động và ứng dụng đám mây như AutoCAD 360, Fusion 360 và A360 Viewer, giúp kết hợp công cụ thiết kế và tài liệu với khả năng chia sẻ và cộng tác trực tuyến.

Thiết kế cảm biến mưa

3.3.1 Cơ sở lý thuyết cảm biến mưa

Cảm biến mưa trên ô tô hoạt động dựa trên nguyên lý quang học khúc xạ, trong đó tia sáng bị lệch hướng khi đi từ môi trường trong suốt này sang môi trường trong suốt khác Mức độ lệch hướng này phụ thuộc vào chỉ số chiết suất của hai môi trường.

Hình 3 20 Độ lệch của tia sáng khi thay đổi môi trường

Một tia sáng từ đèn LED được chiếu vào một khối trong suốt với góc tới được tính toán kỹ lưỡng để đảm bảo tia sáng tự phản xạ bên trong Cuối cùng, tia sáng sẽ dừng lại tại vị trí đã định để gắn một diode quang, kết nối với bộ điều khiển nhằm nhận tín hiệu.

Khi giọt nước tiếp xúc với khối trong suốt, chiết suất của nước khác với chiết suất của khối, dẫn đến sự thay đổi trong hướng đi của tia sáng Sự biến đổi độ sáng này ảnh hưởng đến điện trở của diode quang, và được xử lý bởi bộ điều khiển.

Hình 3 21 Thiết kế cảm biến mưa 3.3.2 Cảm biến mưa sử dụng trên mô hình

Hình 3 22 Cảm biến mưa sử dụng trên mô hình

Hình 3 23 Giá trị trả về khi không có mưa

Hình 3 24 Giá trị trả về khi có mưa

Bản vẽ thiết kế khung đỡ mô hình

Hình 3 26 Bản vẽ thiết kế khung đỡ mô hình

Xây dựng sơ đồ khối của hệ thống gạt mưa

Hình 3 27 Sơ đồ khối của hệ thống gạt mưa Nhiệm vụ - chức năng các khối chức năng của hệ thống:

Khối nguồn đóng vai trò quan trọng trong việc cung cấp điện áp ổn định cho toàn bộ hệ thống, đảm bảo nguồn điện 12V DC cho khối điều khiển (arduino) và motor gạt mưa, đồng thời cung cấp năng lượng cho các mạch hoạt động khác.

Khối cảm biến mưa có nhiệm vụ thu thập tín hiệu mưa và chuyển đổi thành giá trị điện áp để gửi đến vi điều khiển Trong dự án này, nhóm sử dụng cảm biến mưa để phát hiện sự xuất hiện của mưa và đo lưu lượng nước mưa Cảm biến được lắp đặt cố định trên kính xe, khi mưa rơi, nó sẽ tạo ra tín hiệu gửi đến bộ điều khiển Cảm biến sẽ xác định lượng mưa và truyền tín hiệu điều khiển đến bộ phận điều khiển, từ đó tự động kích hoạt động cơ gạt mưa hoạt động với tốc độ cao hoặc thấp tùy thuộc vào lượng mưa được phát hiện.

Khối cảm biến tốc độ xe có chức năng nhận diện tốc độ của xe và chuyển đổi thông tin này thành tín hiệu điện áp Tín hiệu này sau đó được gửi đến bộ phận xử lý, kết hợp với cảm biến mưa để điều khiển động cơ gạt mưa một cách hiệu quả.

Khối điều khiển có vai trò quan trọng trong việc giao tiếp và xử lý dữ liệu từ cảm biến Nó nhận tín hiệu từ cảm biến mưa và cảm biến tốc độ xe, sau đó xử lý thông tin để gửi tín hiệu đến khối chấp hành, nhằm điều khiển động cơ gạt mưa hoạt động theo yêu cầu.

36 Động cơ gạt mưa: Ở đây sử dụng motor gạt mưa, motor này được nối với hệ thống cần gạt mưa để gạt mưa khi có mưa.

Thiết kế mạch điều khiển

3.7.1 Khối nguồn cho vi điều khiển

Khối nguồn này sử dụng jack DC5.5 để cấp nguồn 12V từ acquy, được lọc qua tụ hóa 1000uF trước khi vào IC LM7805, chuyển đổi điện áp từ 12V xuống 5V Đầu ra tiếp tục được lọc bởi tụ hóa 1000uF và tụ gốm 104, sau đó trạng thái được hiển thị qua một LED.

3.7.2 Khối Digital input cho vi điều khiển

Hình 3 29 Khối Digital input cho vi điều khiển

Để đảm bảo vi điều khiển hoạt động hiệu quả, cần giảm điện áp từ 12V xuống 5V Khối chuyển đổi này bao gồm một điện trở 1K kết nối với nguồn 12V, nối tiếp với điện trở 100K và một diode Zener 5.1V, sau đó kết nối về Gnd.

Khi điện áp 12V đi qua điện trở 1K và 100K, kết nối với Zener 5.1V, điện áp vào vi điều khiển giảm xuống còn 5.1V Khi công tắc được đóng xuống Gnd, điện áp 12V qua điện trở 1K trở về Gnd, tạo ra sự chênh lệch điện áp giữa vi điều khiển và Gnd Tuy nhiên, mức điện áp này vẫn đủ nhỏ để vi điều khiển nhận biết là 0V.

Khối này nhận tín hiệu của cảm biến mưa, cảm biến tốc độ xe và vị trí núm vặn INT đưa vào vi điều khiển

Hình 3 31 Khối vi điều khiển

Khối này có nhiệm vụ giao tiếp, nhận và xử lý dữ liệu từ cảm biến cũng như điều khiển các thiết bị ngoại vi Trong đó, khối điều khiển giữ vai trò quan trọng, đảm nhận việc nhận tín hiệu từ các nguồn khác nhau.

Cảm biến mưa và cảm biến tốc độ xe phối hợp xử lý thông tin để gửi tín hiệu điều khiển đến khối chấp hành, từ đó điều chỉnh hoạt động của động cơ gạt mưa theo yêu cầu.

Điện trở 330 Ω được kết nối vào cực B của transistor C1815, với hai đầu cuộn dây: chân số 5 nối với nguồn 12V và chân số 4 nối với cực C của transistor, trong khi cực E kết nối với Gnd Khi nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển qua điện trở 330 Ω đến cực B và về Gnd, dòng điện sẽ chạy từ 12V qua cuộn dây, tiếp tục qua cực C và E, rồi về Gnd, khiến tiếp điểm 1 và 3 của Relay được kết nối Điều này cho phép điều khiển các cơ cấu chấp hành theo từng chế độ mong muốn.

Các header để đưa các chân điều khiển ra hoặc vào tiện cho việc nối dây với các thiết bị ngoại vi

3.7.7 Mạch điều kiển sau khi thiết kế hoàn chỉnh

Hình 3 34 Mạch nguyên lí của mạch điều khiển

Hình 3 33 Thiết kế mạch in

Hình 3 34 Mô hình 3D của hộp điều khiển

Xây dựng App điều khiển

Các thuộc tính để tạo nên một button như sau

// Gán Id cho button android:id="@+id/toggPan1"

// chiều rộng của button android:layout_width="75dp"

// chiều cao của button android:layout_height="75dp"

// vị trí của button đến cạnh dưới màng hình android:layout_marginBottom="64dp"

// thuộc tính màu nền cho button android:background="@drawable/button_circle"

// nội dung của button android:text="ToggleButton"

// vị trí của button phụ thuộc theo các thành phần khác app:layout_constraintBottom_toTopOf="@+id/toggPan2" app:layout_constraintEnd_toStartOf="@+id/toggPan3" app:layout_constraintStart_toStartOf="@+id/imageView2" />

// gán ID cho textview android:id="@+id/textView_Fc"

// chiều rộng và cao của textview android:layout_width="234dp" android:layout_height="91dp"

// vị trí hiển thị nội dung trong textview ở giữa android:gravity="center"

// hiển thị nội dung nhiều dòng trong textview android:inputType="textMultiLine"

// nội dung hiển thị trong textview android:text="Điều khiển Pan từ xa hệ thống gạt mưa"

// kích thước chữ hiển thị android:textSize="25dp"

// vị trí của textview phụ thuộc theo các thành phần khác app:layout_constraintBottom_toBottomOf="@+id/imageViewrain" app:layout_constraintStart_toEndOf="@+id/imageViewrain" app:layout_constraintTop_toTopOf="@+id/imageViewrain" />

// gán ID cho imageview android:id="@+id/imageView1" android:layout_width="56dp" android:layout_height="57dp" android:layout_marginStart="8dp" app:layout_constraintBottom_toBottomOf="@+id/toggPan1"

45 app:layout_constraintStart_toEndOf="@+id/toggPan1" app:layout_constraintTop_toTopOf="@+id/toggPan1" app:srcCompat="@drawable/warn" />

3.9.4 Kết nối App với Firebase

Hình 3 38 Giao diện kết nối với Firebase

Sau khi đăng kí Firebase và đăng nhập vào và đăng kí cơ sở dữ liệu chúng ta sẽ có thể truy cập được từ xa

Hình 3 39 Điều chỉnh các thuộc tính “Rule”

Cần chỉnh lại thuộc tính “Rule” để có thể đọc ghi được vào cơ sở dữ liệu

Hình 3 40 Kết nối cơ sở dữ liệu

Tiếp theo chúng ta vào Android studio để kết nối với cơ sở dữ liệu vừa đăng kí Bằng cách thêm vào các câu lệnh như trên

Hình 3 41 Kiểm tra trạng thái kết nối

Cuối cùng khi kiểm tra trạng thái kết nối nếu như hình trên thì là đã kết nối thành công

3.9.5 App điều khiển sau khi hoàn thiện

Hình 3 42 Ứng dụng điều khiển ở chế độ tắt Pan

Hình 3 43 Ứng dụng điều khiển bật Pan1

Lập trình mạch điều khiển

Hình 3 44 Sơ đồ hệ thống điều khiển

Arduino sẽ tiếp nhận tín hiệu từ cảm biến mưa, cảm biến tốc độ xe và vị trí INT để điều khiển các chế độ gạt mưa, rửa kính Nó cũng kích hoạt các relay nhằm điều khiển các cơ cấu chấp hành Ngoài ra, Arduino gửi tín hiệu điều khiển rửa kính qua ESP8266 thông qua giao tiếp UART.

ESP8266 kết nối với Arduino để nhận tín hiệu và truy cập dữ liệu từ Firebase qua Internet Người dùng có thể điều khiển ứng dụng trên thiết bị Android để bật hoặc tắt các chế độ Pan mong muốn, và dữ liệu điều khiển sẽ được gửi đến Firebase thông qua kết nối Internet.

3.10.2 Thuật toán điều khiển cho ESP8266

Hình 3 45 Thuật toán điều khiển cho ESP8266

Cấu hình các chân nhập và xuất tín hiệu, thiết lập tốc độ truyền UART ở mức 9600 bps, cấu hình tên mạng Wifi và mật khẩu, cài đặt địa chỉ host Firebase cùng với mã nhận dạng, và khai báo các biến cần thiết.

Kiểm tra dữ liệu từ Firebase để xác định sự thay đổi so với dữ liệu cũ, nếu có, sẽ tiến hành đọc dữ liệu mới Đồng thời, cần kiểm tra xem có dữ liệu được gửi qua Uart từ Arduino hay không; nếu có, sẽ tiếp tục thực hiện việc đọc dữ liệu.

Kiểm tra tín hiệu Uart để điều khiển bơm trước và bơm sau, cũng như chế độ Pan 1 Màn hình LCD hiển thị trạng thái của chế độ Pan, được cập nhật từ dữ liệu Firebase và giá trị gạt tự động từ Uart.

3.10.3 Thuật toán điều khiển cho Arduino

Hình 3 46 Thuật toán điều khiển cho Arduino

Cấu hình chân nhập xuất và thiết lập ngắt timer 10ms cho gạt tự động, cùng với việc cài đặt tốc độ truyền UART ở mức 9600 bps và khai báo các biến cần thiết.

Kiểm tra dữ liệu Uart từ ESP nếu có thì đọc dữ liệu

Kiểm tra chế độ bơm trước, nếu đang bật Pan5 thì kích hoạt Pan5; nếu không, gán biến bơm trước = 1 Nếu chế độ bơm trước không được bật, gán biến bơm trước = 0.

Kiểm tra nếu bật chế độ bơm sau thì gán biến bơm sau =1 nếu không thì gán biến bơm sau = 0

Kiểm tra nếu bật chế độ gạt sau thì bật gạt sau

Kiểm tra chế độ INT của gạt sau bằng cách ngắt timer mỗi 10ms để xác định điều kiện hoạt động Thời gian cho chế độ INT được xác định từ giá trị ADC của núm vặn INT trên công tắc gạt mưa.

Gạt sau không ở chế độ nào thì tắt gạt sau

Kiểm tra gạt trước ở chế độ HIGH; nếu Pan3 đang bật, hãy bật Pan3 Nếu không, hãy bật gạt trước ở chế độ HIGH Nếu vẫn không, tiếp tục kiểm tra các điều kiện khác.

Kiểm tra chế độ AUTO trên gạt trước; nếu Pan2 đang bật, thì bật Pan2 Nếu không, kích hoạt chế độ AUTO và đọc giá trị từ cảm biến mưa, cảm biến tốc độ và vị trí INT Dựa trên các dữ liệu này, tính toán tín hiệu PWM để điều khiển chế độ AUTO Nếu không đáp ứng điều kiện, tiếp tục kiểm tra các điều kiện khác.

Kiểm tra nếu gạt trước bật chế độ LOW thì bật chế độ LOW cho gạt trước nếu không thì kiểm tra các điều kiện khác

Kiểm tra nếu gạt trước bật chế độ MIST thì bật chế độ LOW cho gạt trước nếu không thì kiểm tra các điều kiện khác

Kiểm tra nếu Pan4 đang bật thì bật Pan4

Nếu không có điều kiện nào phù hợp thì tắt gạt trước

Gửi giá trị bơm trước, bơm sau, vị trí INT qua Uart

3.10.4 Thuật toán cho ứng dụng Android

Hình 3 47 Thuật toán cho ứng dụng Android

Khởi tạo các Button, ImageView, TextView, khai báo các biến sử dụng, kết nối ứng dụng với Firebase

Kiểm tra chế độ Pan nếu bật thì mở khóa các Button cho phép người dùng thực hiện điều khiển và gán biến Pan = 1

Kiểm tra nếu người dùng bật Pan1 gán Pan1 = 1 và hiển thị ảnh bật Pan ngược lại gán Pan1 = 0 và tắt ảnh Pan

Nếu chế độ Pan không bật thì các biến Pan1 đến 5 gán = 0, khóa các Button, Pan =0

Gán biến Code = Pan+ Pan1+Pan2+Pan3+Pan4+Pan5 (dạng chuỗi)

Gửi biến Code lên Firebase.

Mô hình sau khi hoàn thiện

Hình 3 48 Mô hình hệ thống gạt mưa sau khi hoàn thiện

HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THỰC HÀNH

Hướng dẫn sử dụng mô hình

4.1.1 Những vật dụng cần chuẩn bị

Hình 4 3 Sơ đồ mạch điện mô hình

- Sơ đồ chân jack điện

Hình 4 4 Sơ đồ bố trí tổng thể 4.1.2 Những điều cần lưu ý trước khi sử dụng mô hình

- Cần kiểm tra không có bất cứ giắc nối điện nào đang nối với nhau

- Cấp nguồn ắc quy đúng chân

- Các công tắc trong cụm TROUBLE đều tắt

- Không được tự ý bật TROUBLE hay đấu nối bất kì giắc nào trên mô hình

- Đối chiếu vị trí các chi tiết trên mô hình và trong sơ đồ bố trí tránh nhầm lẫn

- Xác định vị trí các cụm chi tiết trên mô hình

4.1.3 Vận hành các chức năng trên mô hình

4.1.3.1 Chế độ Mist Để bật chế độ Mist, từ vị trí OFF ta đẩy công tắt gạt mưa lên phía trên tương ứng với vị trí Mist lúc này Motor gạt mưa sẽ gạt ở tốc độ chậm Khi thả tay ra thì công tắt gạt mưa sẽ trở về vị trí OFF

4.1.3.2 Chế độ Auto Để bật chế độ Auto, từ vị trí OFF ta kéo công tắt gạt mưa xuống phía dưới tương ứng với vị trí Auto, lúc này Motor gạt mưa sẽ được điều khiển thông qua tín hiệu từ cảm biến tốc độ và cảm biến mưa Thực hiện vặn biến trở trên mô hình để điều chỉnh tốc độ gạt theo tốc độ xe

Cảm biến tốc độ xe cho phép phun nước lên cảm biến mưa, từ đó quan sát sự thay đổi tốc độ của motor gạt mưa Ngoài ra, người dùng có thể điều chỉnh độ nhạy của cảm biến bằng cách xoay núm vặn INT.

4.1.3.3 Chế độ Low Để bật chế độ Low ta gạt xuống thêm 1 vị trí từ vị trí Auto, lúc này Motor gạt mưa sẽ chạy ở chế độ chậm

4.1.3.4 Chế độ High Để bật chế độ High ta gạt xuống thêm 1 vị trí từ vị trí Low, lúc này Motor gạt mưa sẽ chạy ở chế độ nhanh

Khi kéo công tắc gạt mưa lên, chế độ rửa kính sẽ được kích hoạt, khiến motor bơm nước rửa kính phía trước hoạt động Để rửa kính phía sau, chỉ cần vặn núm điều chỉnh trên công tắc gạt mưa ở bên ngoài.

4.1.3.6 Chế độ INT của Motor gạt mưa phía sau

Vặn núm điều chỉnh trên công tắc gạt mưa sang vị trí INT để kích hoạt motor gạt mưa phía sau ở chế độ gạt gián đoạn Thời gian gạt có thể được điều chỉnh dễ dàng thông qua núm vặn INT trên công tắc.

4.1.3.7 Chế độ On gạt mưa phía sau

Để kích hoạt motor gạt mưa phía sau, bạn cần vặn núm điều chỉnh bên ngoài của công tắc gạt mưa sang vị trí ON, lúc này motor sẽ hoạt động ở chế độ gạt liên tục.

Bảng giá trị điện áp

Bảng 4 1 Bảng giá trị điện áp công tắt gạt mưa 4.2.2 Motor gạt trước

Bảng 4 2 Bảng giá trị điện áp Motor gạt trước 4.2.3 Motor gạt sau

Bảng 4 3 Bảng giá trị điện áp Motor gạt sau

Bảng 4 4 Bảng giá trị điện áp Motor rửa kính 4.2.5 Các cảm biến.

Các bài thực hành trên mô hình

4.3.1 Xác định các chân của công tắt gạt mưa

Nội dung: Thực hành xác định các chân trên công tắt gạt mưa

▪ Giúp cho sinh viên nắm rõ hệ thống

▪ Tăng khả năng suy luận, tư duy logic

▪ Làm quen với việc xử lý trục trặc, chuẩn đoán

▪ Mô hình hệ thống gạt mưa

▪ Sơ đồ mạch điện, sơ đồ bố trí giắc nối điện

▪ Hướng dẫn sử dụng mô hình

▪ Làm việc nghiêm túc, không cẩu thả

▪ Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng trước khi vận hành mô hình

▪ Tuyệt đối không được tự ý nối bất kỳ cặp giắc nào với nhau

▪ Bước 1: Đảm bảo mô hình không được cấp nguồn

▪ Bước 2: Bật đồng hồ VOM ở chế độ đo thông mạch

▪ Bước 3: Thực hiện đo thông mạch để xác định các chân

▪ Bước 4: Điền kết quả vào bảng sau:

Chú ý: điền kí hiệu x vào các vị trí có các cặp chân nối với nhau

Bảng 4 6 Bảng xác định các chân công tắt gạt mưa

▪ Bước 5: Đưa ra kết luận, nhận xét nếu có

▪ Bước 6: Hoàn thành phiếu thực hành và nộp lại cho giảng viên đúng thời hạn

Nội dung: Thực hành xử lý trục trặc 01

▪ Tăng khả năng suy luận

▪ Bước 1: Vận hành kiểm tra mô hình trước khi bật lỗi Tham khảo hướng dẫn sử dụng cách vận hành mô hình

▪ Bước 2: Bật công tắc Pan 01

▪ Bước 3: Xác nhận hiện tượng

- Mô tả hư hỏng: Motor bơm nước phía không hoạt động

- Xảy ra liên tục khi bật công tắt IG

Bước 4: Tham khảo tài liệu và mạch điện để xác định các chi tiết có thể gặp sự cố Đối với chức năng rửa kính hoạt động liên tục, cần xem xét các yếu tố liên quan.

- Tín hiệu từ công tắt gạt mưa không gửi về chế độ rửa kính

- Mạch điều khiển không gửi tín hiệu bật gạt mưa

- Dây dẫn từ BCM đến motor có vấn đề

Từ các suy luận trên, ta tiến hành kiểm tra từng trường hợp

▪ Bước 5: Tiến hành kiểm tra

Để kiểm tra chức năng của công tắc gạt mưa, hãy đo điện áp giữa chân 1 của công tắc và chân D5 của BCM so với GND Nếu điện áp ở cả hai chân vẫn là 0V, bạn có thể loại trừ khả năng công tắc gạt mưa đang gửi tín hiệu điều khiển.

Kiểm tra điện áp ở chân W (Front) từ BCM cho thấy giá trị 0V, dẫn đến việc mạch điều khiển không gửi tín hiệu Tương tự, điện áp ở chân 1 của Motor bơm cũng là 0V Khi đo thông mạch từ chân của Motor về BCM, chúng ta nhận thấy vẫn còn thông mạch.

▪ Bước 6: Xác định nguyên nhân hư hỏng

Mất tín hiệu điều khiển từ BCM gửi đến Motor

Kết quả đúng chỉ cần khoanh một điểm bất kì từ chân FW đến chân 1 của motor bơm

Hình 4 6 Vị trí hư hỏng khi bật Pan 1

▪ Bước 7: Xử lý trục trặc

▪ Bước 8: Kiểm tra lại các chức năng

▪ Bước 9: Đưa ra kết luận, nhận xét nếu có Đứt dây tín hiệu từ BCM đến chân 1

- Mô tả hư hỏng: Motor không thay đổi tốc độ theo lượng mưa khi công tắc gạt mưa ở chế độ AUTO

- Tần suất hư hỏng: Xảy ra liên tục ở chế độ AUTO

▪ Bước 4: Tham khảo tài liệu, mạch điện xác định các chi tiết có thể xảy ra sự cố

Chế độ auto Motor gạt mưa không thay đổi theo lượng mưa ta có thể xem xét các yếu tố sau:

- Hư hỏng cảm biến mưa

- Cảm biến mưa không có nguồn VCC và GND

- BCM không nhận được tín hiệu từ cảm biến mưa gửi về

Kiểm tra nguồn cấp cho cảm biến mưa

Kiểm tra xem khi xịt nước vào thì cảm biến mưa có thay đổi giá trị hay không

Nhận thấy khi đo chân RS với E ta vẫn thấy cảm biến mưa trả về giá trị nên loại trường hợp này

Kiểm tra điện áp tại chân RS trên BCM cho thấy giá trị là 0V và không có sự thay đổi Đồng thời, đo thông mạch từ chân RS của cảm biến mưa đến BCM cho thấy không còn thông mạch.

Mất tín hiệu trả về từ cảm biến mưa cho BCM

Kết quả đúng chỉ cần khoanh một điểm bất kì từ chân RS đến chân RS của motor

▪ Bước 9: Đưa ra kết luận, nhận xét nếu có Đứt dây tín hiệu từ RS gửi về BCM

- Mô tả hư hỏng: Motor gạt mưa phía trước không hoạt động khi công tắc điều khiển gạt mưa ở chế độ HIGH

▪ Bước 4: Tham khảo tài liệu, mạch điện xác định các chi tiết có thể xảy ra sự cố

Chế độ HIGH motor gạt mưa không hoạt động ta có thể xem xét các yếu tố sau:

- Tín hiệu điều khiển chế độ High không có

- BCM không nhận được tín hiệu từ công tắt gạt mưa

- BCM không gửi tín hiệu điều khiển

Để kiểm tra tín hiệu điều khiển từ công tắc gạt mưa, cần đo điện áp tại chân 6 của công tắc và chân D3 của BCM so với GND Nếu điện áp ở cả hai chân vẫn là 0V, thì có thể loại trừ trường hợp này.

Kiểm tra điện áp tại chân +2 trên BCM cho thấy giá trị ổn định ở mức 12V Đồng thời, đo thông mạch từ chân +2 của Motor gạt mưa đến BCM vẫn cho kết quả thông mạch.

Tiếp điểm giữa Motor gạt mưa ở chân +2 có vấn đề

Kết quả đúng chỉ cần khoanh một điểm của chân +2 của motor gạt mưa

Tiếp điểm giữa Motor gạt mưa ở chân +2 có vấn đề

Bước 10: Hoàn thành phiếu thực hành và nộp lại cho giảng viên đúng thời hạn

- Mô tả hư hỏng: Motor gạt mưa phía trước không quay về đúng vị trí dừng

Bước 4: Tham khảo tài liệu và mạch điện để xác định các chi tiết có thể gặp sự cố Một vấn đề thường gặp là chế độ OFF của motor gạt mưa không quay về đúng vị trí dừng.

- Chân B của motor không có nguồn 12V

- Chân +1 và chân S không được nối với nhau

Kiểm tra điện áp ở chân B của motor gạt mưa ta thấy vẫn có nguồn 12V nên loại trường hợp này

Kiểm tra điện áp ở chân S là 0V, trong khi giá trị đúng cần đạt là 12V khi ở vị trí khác vị trí dừng Điều này cho thấy S được nối với B Đồng thời, khi đo thông mạch giữa S và B, kết quả cho thấy chúng không được nối với nhau.

Kết quả đúng cần khoanh cụm motor gạt mưa

Tiếp điểm B và S bên trong Motor gạt mưa có vấn đề

Bước 10: Hoàn thành phiếu thực hành và nộp lại cho giảng viên đúng thời hạn

- Mô tả hư hỏng: Motor bơm hoạt động nhưng motor gạt không hoạt động ở chế độ rửa kính

Bước 4: Tham khảo tài liệu và mạch điện để xác định các chi tiết có thể gây ra sự cố Trong trường hợp này, chế độ của motor gạt mưa không quay về đúng vị trí dừng.

- Chân +1 của motor không có nguồn 12V

- Chân +1 của BCM không gửi tín hiệu điều khiển

Khi kiểm tra điện áp ở chân +1 của motor gạt mưa, ban đầu không thấy nguồn 12V Tuy nhiên, khi kiểm tra lại, nguồn 12V xuất hiện Đo thông mạch giữa chân +1 từ BCM đến motor gạt mưa cho thấy hai chân này không được nối với nhau.

Kết quả đúng đoạn dây dẫn chân +1 từ BCm đến motor gạt mưa

▪ Bước 9: Đưa ra kết luận, nhận xét nếu có Đứt dây dẫn từ BCM đến Motor gạt mưa

Phiếu thực hành

Thời gian thực hiện: 60 Phút Thời gian bắt đầu:……… Thời gian kết thúc:……… Điểm Nhận xét của giảng viên

1 Nội dung: Thực hành xử lý trục trặc số… , trên mô hình hệ thống gạt mưa

- Giúp cho sinh viên nắm rõ hệ thống và cách vận hành hệ thống

- Tăng khả năng suy luận

- Làm quen với công việc xử lý trục trặc, chuẩn đoán hệ thống

- Sơ đồ bố trí giắc nối điện

- Hướng dẫn sử dụng mô hình

- Tuyệt đối không được tự ý nối bất kỳ cặp giắc nào lại với nhau

- Làm việc nghiêm túc, không cẩu thả

- Đọc kỹ hướng dẫn sử dụng mô hình trước khi bắt đầu thực hành

▪ Bước 1: Tham khảo hướng dẫn sử dụng, cách vận hành mô hình Vận hành mô hình trước khi bật công tắc lỗi

Ghi lại trạng thái hoạt động ban đầu của mô hình nếu phát hiện sự khác thường so với sách hướng dẫn sử dụng và điền thông tin vào các bảng thông số điện áp bên dưới.

(Có thể bỏ qua nếu đã làm ở các bài thực hành trước) Ở mục đánh giá, đánh dấu ✔ là bình thường, dấu ❌ là không bình thường

▪ Bước 2: Bật công tắc Trouble số …

▪ Bước 4: Tham khảo mạch điện, xác định các chi tiết, vị trí có thể xảy ra sự cố

Sử dụng đồng hồ VOM để kiểm tra các thông số điện áp và điện trở tại vị trí nghi vấn, sau đó so sánh với bảng điện áp ban đầu hoặc bảng điện áp trong hướng dẫn sử dụng để đảm bảo tính chính xác.

- Không được nối thêm bất cứ cặp giắc nối nào trong lúc kiểm tra

Khoanh tròn vào vị trí được cho là xảy ra sự cố

(Chỉ khoanh đúng vị trí sự cố, nếu dư sẽ bị trừ điểm)

▪ Bước 7: Xử lý trục trặc (Bật lại công tắc trouble số….)

Để bảo vệ tài sản cho các nhóm, không nên nối các cặp giắc lại với nhau, vì hành động này có thể gây hư hỏng cho mô hình.

▪ Bước 9: Đưa ra kết luận, nhận xét (Nếu có)

▪ Bước 10: Hoàn thành phiếu thực hành và nộp lại cho giảng viên

Bảng 4 7 Phiếu thực hành hệ thống gạt mưa

KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ

Tiêu đề	Nghiên cứu, thực hiện mô hình hệ thống gạt mưa trên ô tô phục vụ giảng dạy
Tác giả	Nguyễn Thành Lợi, Nguyễn Nhật Trường
Người hướng dẫn	ThS. Nguyễn Quang Trãi
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công nghệ kỹ thuật ô tô
Thể loại	Đồ án
Năm xuất bản	2022
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	126
Dung lượng	8,95 MB