THIẾT kế và THI CÔNG MẠCH CẢNH báo

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨUTÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CẢNH BÁO TỐC ĐỘ CHO LÁI XE Ô TÔ Mô tả sản phẩm dự kiến: sau khi hoàn thành sản phẩm,chúng tôi dự kiến sản phẩm sẽ có kích thước 5

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

-NGUYỄN LÊ QUANG TRUNG

Lớp: 12CĐ-Đ1

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CẢNH BÁO

TỐC ĐỘ CHO XE KHÁCH

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU TIỂU LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

TP HỒ CHÍ MINH – 2013

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG

KHOA ĐIỆN –ĐIỆN TỬ

NGUYỄN LÊ QUANG TRUNG

THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CẢNH BÁO

TỐC ĐỘ CHO XE KHÁCH

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU TIỂU LUẬN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

Ths Nguyễn Huỳnh Liên

TP HỒ CHÍ MINH – 2013

PHẦN NHẬN XÉT CỦA GV HƯỚNG DẪN

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

…

………

………

………

……….

………

………

……….

……….

MỤC LỤC

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU ………1

PHẦN Ý TƯỞNG\MỞ ĐẦU ………1

1 lý do chọn đề tài……… 1

2 lịch sử vấn đề nghiên cứu……… 1

3 mục tiêu nghiên cứu……… 1

4 khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu……… 1

5 nhiệm vụ nghiên cứu ……….2

6 phạm vi nghiên cứu………2

7 giả thiết khoa học ………2

8 phương pháp nghiên cứu………2

9 dự kiến kết cấu công trình……… 2

10 kế hoạch nghiên cứu……… 2

11 tài liệu tham khảo……… 3

PHẦN NỘI DUNG ………4

MỞ ĐẦU……… 4

CHƯƠNG 1:CƠ SỞ LÝ LUẬN……….4

1.1 khái niệm 1………4

1.2 khái niệm 2………4

1.3 khái niệm 3………4

1.4 khái niệm 4………4

1.5 khái niệm 5……….5

CHƯƠNG 2 : CƠ SỞ THỰC TIỄN……….5

2.1 những ưu điểm………5

2.2 những nhược điểm……… 6

CHƯƠNG 3 : QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU……….6

3.1 các định hướng - nguyên tắc lựa chọn……… 6

3.1 các bước thực hiện ……… 6

3.3 thực nghiệm đề tài………13

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ……… 14

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO……….14

PHỤ LỤC………15

ĐỀ CƯƠNG NGHIÊN CỨU

TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH CẢNH BÁO TỐC ĐỘ

CHO LÁI XE Ô TÔ

Mô tả sản phẩm dự kiến: sau khi hoàn thành sản phẩm,chúng tôi dự kiến sản phẩm sẽ có kích thước 5x10 cm,dạng hình chữ nhật và có chức năng phát ra âm thanh cảnh báo cho tài xế khi xe chạy quá tốc độ quy định.Thiết bị có các mức điều chỉnh tốc độ tương ứng với tốc độ tối đa được lưu thông khu vực đông dân

cư và ngoài khu vực đông dân cư Mạch cảnh báo tốc độ lấy tín hiệu từ cảm biến tốc độ đặt ở trục xe ô tô Sản phẩm lấy nguồn từ bình acquy của xe để hoạt động.

PHẦN Ý TƯỞNG/ MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài:

Do làm việc và học tập ở xa quê nên chúng tôi thường xuyên phải di chuyển bằng xe ô tô.Trên những chuyến xe đường dài đó chúng tôi thường chứng kiến những màn đua tốc độ của các lái xe ô tô các loại,nhất là xe khách.nhiều khi,mọi người đang ngon giấc bỗng bị đánh thức vì những cú thắng gấp của lái xe.Đã có nhiều vụ tai nạn giao thông xảy ra do lỗi chạy quá tốc độ của lái xe gây nên những thiệt hại vô cùng to lớn về người và của vì vậy cần phải có một thiết bị có chức năng phát ra âm thanh cảnh báo cho lái xe khi xe chạy quá tốc độ cho phép nhằm giảm tai nạn giao thông

2 Lịch sử vấn đề nghiên cứu:

Năm 1885,một kỹ sư người Đức phát minh ra chiếc xe ô tô chạy bằng động cơ xăng Các ô tô thế hệ củ,lái xe chỉ quan sát tốc độ xe chạy qua hệ thống đèn và đồng hồ hiển thị tốc độ trên xe

Năm 2011 nhóm sinh viên trường đại học Sư Phạm kỹ Thuật TPHCM đã từng sử dụng đề tài này làm luận văn tốt nghiệp,ứng dụng trong việc cảnh báo tốc độ và tính cước cho xe taxi

3 Mục tiêu nghiên cứu :

Giảm tai nạn giao thông do lỗi chạy quá tốc độ của lái xe

4 Khách thể nghiên cứu và đối tượng nghiên cứu :

Khách thể nghiên cứu:xe khách,lái xe khách,mạch điện tử

Đối tượng nghiên cứu: các bước làm nên sản phẩm

5 Nhiệm vụ nghiên cứu :

Cơ sở lý luận đề tài

Nghiên cứu mô tả và phân tích đánh giá thực trạng

Đề xuất giải pháp thực hiện và kiến nghị

6 Phạm vi nghiên cứu:

Đề tài sử dụng cho xe khách

7 Giả thuyết khoa học :

Sau khi hoàn thành sản phẩm,chúng ta sẽ có một mạch điện có chức năng phát ra âm thanh cảnh báo cho lái xe khi xe chạy quá tốc độ

8 Phương pháp nghiên cứu :

Phương pháp nghiên cứu tài liệu

Phương pháp thực nghiệm

Phương pháp quan sát và hỏi ý kiến chuyên gia

9 Dự kiến kết cấu của công trình nghiên cứu:

Gồm có 3 chương:

Chương 1: cơ sở lý luận

Chương 2: cơ sở thực tiễn

Chương 3: quy trình nghiên cứu

10.Kế hoạch nghiên cứu

TT Nội dung công việc Thời

gian

Kinh phí và nguồn kinh phí

Người phối hợp

Sản phẩm mong đợi

1 Thăm dò nhu cầu

người sử dụng

Tìm hiểu nhu cầu người tiêu dùng nhằm xác định ý tưởng

có phù hợp và đáp ứng được nhu cầu của người sử dụng không

2 Tìm hiểu nguyên lý đo

tốc độ xe ô tô và thiết

Hiểu được nguyên lý đo 2

kế ,phát thảo ra bản vẽ tốc độ của xe ô

tô để có những thiết kế phù hợp và phát thảo ra bản vẽ

sơ khảo kiểm tra và hoàn

phẩm

3 Đọc sách và tìm hiểu

tài liệu

Tìm ra các tài liêu cung cấp các thông tin cần thiết đề hàn thành sản phẩm

4 Lựa chọn linh kiện

thích hợp

Tìm được những linh kiện phù hợp giúp mạch hoạt động ổn định giúp và đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật

sản phẩm để đưa ra thực nghiệm và sử dụng trong thực tế

11.Danh mục tài liệu tham khảo:

Nguyễn Huỳnh Liên _bài giảng phương pháp nghiên cứu khoa học_trường cao dẳng kỹ thuật Lý Tự Trọng TPHCM _ 2009

Trần Công Tiến-giáo trình đo lường cảm biến-tài liệu lưu hành nội bộ của trường cao đẳng kỹ thuật Lý Tự Trọng TPHCM.năm 2010.

http://doc.edu.vn/tai-lieu/de-tai-thiet-ke-va-thi-cong-mach-canh-bao-toc-do-va-tinh-cuoc-xe-taxi-3947/

PHẦN NỘI DUNG

MỞ ĐẦU

Ngay nay,việc giảm tai nạn giao thông trở thành mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như nhiều nước trên thế giới Nó trở thành nghĩa vụ của mỗi người dân Trên các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân có ý thức khi tham gia giao thông, nhằm mục đích hạn chế những vụ tai nạn giao thông đáng tiếc xảy ra.Cùng với sự phát triển của các phương tiện giao thông,đặc biệt là xe

ô tô thì cần phải có một thiết bị có chức năng phát ra âm thanh cảnh báo cho lái xe biết mình chạy quá tốc độ để giảm xuống tốc độ cho phép Xuất phát từ ý tưởng trên,chúng tôi nhóm sinh viên lớp 12CĐ-Đ1

trường cao đẳng Kỹ Thuật Lý Tự Trọng TPHCM lựa chọn đề tài “thiết

kế và thi công mạch cảnh báo tốc độ cho xe khách”cho đề tài nghiên cứu khoa học của mình.Do thời gian và kinh phí có hạn nên sản phẩm còn nhiều hạn chế.

CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ LUẬN

1.1 Khái niệm 1: Thiết kế là lập tài liệu kĩ thuật toàn bộ,gồm có bản tính toán

bản vẽ,….để có thể theo đó mà xây dựng công trình,sản xuất thiết bị,sản phẩm…

1.2 Khái niệm 2 : Thi công là tiến hành xây dựng một công trình,sản xuất thiết

bị,sản phẩm theo bản vẽ cho trước.

1.3 Khái niệm 3: Cảnh báo tốc độ là báo cho biết độ nhanh,nhịp độ của quá

trình vận động,phát triển.

1.4 Khái niệm 4: Thiết kế và thi công mạch cảnh báo tốc độ cho xe khách là

tính toán và vẽ bản vẽ để tiến hành lắp ráp mạch điện tử có chức năng phát ra âm thanh báo cho lái xe vận tải chở người biết mình đang di

chuyển vượt qua tốc độ giới hạn.

4

1.5 Khái niêm 5: Cảm biến tốc độ là thiết bị điện tử cảm nhận sự chuyển động

của bánh xe dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ.hiện tượng cảm ứng diện từ là hiện tượng khi có từ thông đi qua mạch kín thay đổi thì trong mạch xuất hiện một dòng điện,dòng điện đó gọi là dòng điện cảm ứng hiện tượng đó gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ.khi bánh xe quay,bánh răng chuyển động theo và lúc các răng đi qua nam châm,chúng tạo nên một dòng diện xoay chiều,tần số tín hiệu tăng khi tốc độ bánh xe tăng.Tín hiệu điện được máy tính đọc thông qua số lượng các xung diện theo thoi gian và chuyển thành tốc độ mà xe đang di chuyển.Nếu xe đứng yên tần số này bằng không hay cảm nhận sự chuyển động của bánh xe được nhận biết qua hoạt động của encorder quang.encorder quang là một đĩa tròn

xoay,quay quanh trục ,trên đĩa có các lỗ (rãnh),người ta dùng một đèn led chiếu lên mặt đĩa.khi đĩa quay chỗ không có lỗ (rãnh)đèn led không chiếu xuyên qua được,chỗ có lỗ (rãnh) đèn led sẽ chiếu xuyên qua.khi đó ở mặt bên kia đĩa người ta dùng một con mắt thu.với tín hiệu có hoặc không có ánh sáng chiếu qua người ta ghi nhận được đèn led có chieu61duoc75qua

lỗ hay không.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ THỰC TIỄN

Mô tả sơ lược về lịch sử nghiên cứu/ sản phẩm trước khi nghiên cứu

2.1 Những ưu điểm: Các thiết bị đo bằng cơ khí và đèn báo của các xe ô tô đời

cũ dễ lắp đặt,chi phí thấp.Tốc độ của xe được xác định bằng phương pháp

cổ điển,đơn giản,hiệu quả về kỹ thuật,cung cấp được những thông tin cần thiết hỗ trợ cho người lái xe.Nghiên cứu của nhóm sinh viên trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM đã mở ra một lĩnh vựu mới trong việc ứng dụng điện tử vào thực tế.

• Nguyên nhân: Các xe ô tô đời cũ xác định tốc độ bằng bộ cơ khí :dùng một bánh vít trục vít gắn tại hộp số và thông qua dây công- tơ-mét dẫn động kim đồng hồ đo tốc độ quay.nhóm sinh viên trường đại học sư phạm kỹ thuật tphcm

đã nghiên cứu một lĩnh vưc hoàn toàn mới.

2.2 Những hạn chế: Các thiết bị đo bằng cơ khí và đèn báo chưa đảm bảo an

toàn nhất cho người lái xe về tình trạng hoạt động của xe.Các thiết bị cơ khí hạn chế bởi độ bền cơ và chưa đạt độ chính xác cao.Không có thiết bị phát ra âm thanh cảnh báo khi lái xe chạy quá tốc độ.Nghiên cứu của nhóm sinh viên trường sư phạm kỹ thuật tphcm chỉ dừng lại ở đề tài tốt nghiệp chưa ứng dụng vào thực tế.

• Nguyên nhân: Do ảnh hưởng của môi trường bên ngoài và người lái xe phải quan sát trên đồng hồ báo tốc độ.Vì nghiên cứu của nhóm sinh viên trường sư phạm kỹ thuật tphcm chỉ nằm ở trong phạm vi là luận văn tốt nghiệp.

CHƯƠNG 3: QUY TRÌNH NGHIÊN CỨU

3.1 Các định hướng – nguyên tắc lựa chọn giải pháp

• Các định hướng: Vấn đề đảm bảo trật tự an toàn giao thông được đảng và nhà nước chúng ta rất quan tâm thông qua các chỉ thị số 22/CT-TW ngày 24/02/2003 của Ban Bí Thư Trung ương Đảng và nghị quyết số 13/NQ-CP ngày 19/11/2002 của chính phủ…

• Nguyên tắc lựa chọn giải pháp: sản phẩm sau khi hoàn thành phải đảm bảo các yêu cầu sau :

• Hoạt đông ổn định.

• Kích thước gọn nhẹ.

• Phải đảm bảo tính thẩm mỹ.

• Dễ lắp đặt và dễ sử dụng

• Giá thành rẽ.

• Tốn ít nguồn năng lượng của bình acquy.

3.2 Các bước thực hiện:

• Bước 1: Thăm dò nhu cầu người sử dụng :Thiết bị cảnh báo tốc độ đã được các hãng ô tô lắp đặt và lưu hành rộng rãi ở các nước nhưng ở nước ta lại ít được quan tâm sử dụng mặc dù nó góp phần quan trọng trong việc cảnh báo cho người điều khiển phương tiện biết đang di chuyển vượt tốc độ quy định để giảm xuống mức cho phép vì vậy cần phải có một thiết bị cảnh báo tốc độ để sử dụng cho xe khách ở nước ta.

6

• Bước 2: Tìm hiểu nguyên lý đo tốc độ xe ô tô, thiết kế,và phát thảo ra bản vẽ mạch cảnh báo tốc độ.

• Các ô tô đời cũ xác định tốc độ qua một bánh vít trục vít gắn tại hộp số và thông qua dây công-tơ mét dẫn động kim đồng hồ đo tốc độ quay.

• Hiện nay,các xe ô tô đời mới không dùng kiểu đo tốc độ này nửa mà dùng hệ thống xử lý tín hiệu điện lấy từ cảm biến tốc độ ở trục thứ cấp của hộp số đưa đến đồng hồ báo tốc độ.

Hình 1: Sơ đồ khối đo tốc độ

• Hiện nay có hai bộ đo tốc độ thường dùng hai loại cảm biến tốc độ:loại thứ nhất

là dùng IC HIC (hybrid integrated circuit) được lắp trên MRE và 1 xuyến từ (magnetic ring).Toàn bộ cảm biến được lắp đặt ở hộp số và được dẫn động bởi bánh răng của trục thứ cấp.

• Cảm biến này hoạt động theo nguyên lý sau: khi trục số quay truyền động cho trục gắn xuyến từ quay theo tạo ra một từ thông biến thiên liên tục.Kết quả là tạo nên một tín hiệu xoay chiều liên tục khi ra khỏi MRE.Tín hiêu xoay chiều này qua bộ so sánh(comparator) trong bộ cảm biến tốc độ sẽ chuyển đổi dạng sóng xoay chiều ra tín hiệu số.Tín hiệu này sau đó được chuyển đổi bởi một transistor trước khi gửi đến bộ liên kết đo(combination meter).

• Tần số sóng sin được cho tùy theo số cực của nam châm gắn trên xuyến từ.có hai loai xuyến từ (phụ thuộc vào đời xe ô tô):

• Loại có 20 cực từ sẽ cho ra 20 chu kỳ sóng sin (ứng với mỗi vòng quay của xuyến từ).trong trường hợp này tần số của tín hiệu được chuyển đổi từ 20 xung cho mỗi vòng quay của xuyến từ thành 4 xung sau khi qua bộ liên kiết đo(combination metter).sau đó tín hiệu sẽ được gửi đến bộ xử lý của máy engine ECU để xử lý sau cùng đưa đến đồng hồ chỉ thị.

• Loại có 4 cực từ sẽ cho ra 4 chu kỳ sóng sin.Sau khi qua khỏi bộ cảm biến tốc độ

là 4 xung được chuyển qua bộ “combination” trước khi đến ECU (đến ECU vẫn

là 4 xung).sau đó tín hiệu sẽ được gởi đến ECU của máy để xử lý sau cùng được đưa đến đồng hồ chỉ thị.

Truyền

độ ng cơ hộ

p

Cảm biến tốc độ

Vi sử lý ( ECU )

Chỉ báo

• Loại thứ 2 là dùng mạch quang điện tử.Mạch quang điện tử bao gồm : 1 đèn led,

1 tế bào quang điện và một hệ thống điện nối tiếp điều khiển.Đèn led phát ra tia hồng ngoại mà mắt thường không nhìn thấy được.Nếu chùm tia sáng này chiếu đến được tế bào quang điện thì nó ở trạng thái mở.

• Loại cảm biến này hoạt động như sau : khi trục quay nhờ cáp dẫn động từ hộp

số thì một đĩa quay có đục lỗ sẽ quay theo.khi chùm tia sáng xuyên qua lỗ trên đĩa đến tế bào quang điện (photocell ) thì làm nó dẫn,đĩa tiếp tục quay đến vị trí

mà chùm tia sáng không đến được tế bào quang điện làm nó ngưng dẫn.kết quả

là ta có một chuỗi xung xác định ứng với mỗi vòng quay của đĩa.Một vi xử lý sẽ đếm số xung điện áo cho bởi sự thay đổi điện áp rơi trên điện trở.Dựa vào số xung đếm được trong một khoảng thời gian sẽ biết vận tốc xác định của xe.

• Mạch cảnh báo tốc độ phát ra âm thanh cảnh báo cho người sử dụng nhằm đảm bảo an toàn giao thông.Việc cảnh báo tốc độ được thực hiện theo các bước sau:

• Tín hiệu được đưa về bộ so sánh với tốc độ cài đặt.

• Khi đến tốc độ cài đặt thì tín hiệu được đưa đến mở tín hiệu dao động ở tần số quy định rồi xuất ra bộ khuếch đại tín hiệu và lao cảnh báo.

Hình 2 : sơ đồ mạch cảnh báo

Theo đó,giả sử ta quy định cài đặt các cấp cảnh báo như sau :

V ≥ 50 km\h thì tần số cảnh báo là 500Hz.

V ≥ 80 km\h thì tần số cảnh báo là 2 KHz.

V≥100 km\h thì tần số cảnh báo là 3 KHz.

• Trên cơ sở dựa trên khả năng kiến thức đã học dược ở nhà trường chúng tôi đã thiết kế mộ vi mạch sử dụng CPU là Z80.đây là một vi sử lý đa năng có khả năng giải quyết tốt các yêu cầu các yêu cầu kỹ thuật của đề tài là sử lý tốc độ… Đồng thời xử lý tốt việc cài đặt và cảnh báo tốc độ.

• Bước 3 : Đọc sách,tìm hiểu tài liệu.

8

Bộ so sánh

tín hiệu cài

đặt

Khối tạo dao động

Khối khuếch đại và loa cảnh báo

• Thu thập và nghiên cứu tài liệu là một công việc quan trọng cần thiết cho bất kỳ hoạt động nghiên cứu khoa học nào.Đây là nguồn kiến thức quý giá được tích lũy qua quá trình nghiên cứu mang tích lịch sử lâu dài.Vì vậy mục đích của việc thu thập và nghiên cứu tài liệu nhằm :

• Giúp cho người nghiên cứu nắm được phương pháp của các nghiên cứu trước đã thực hiện trước đây.

• Làm rõ hơn đề tài nghiên cứu của mình.

• Giúp người nghiên cứu có phương pháp luận hay luận cứ chặt chẽ hơn.

• Có thêm kiến thức rộng và sâu về lĩnh vực nghiên cứu.

• Tránh trùng lặp với các nghiên cứu trước đây,vì vậy đở mất thời gian,công sức

và tài chính.

• Giúp người nghiên cứu xây dựng luận cứ để chứng minh giả thuyết nghiên cứu khoa học.

• Xuất phát từ mục đích đó mà nhóm nghiên cứu đã tìm hiểu tài liệu đo lường cảm biến để tìm hiểu về cảm biến tốc độ và sách vi sử lý vi điều khiển để tìm linh kiện phù hợp với mục đích của bộ so sánh tín hiệu cài đặt trước là 1 bộ phận quan trọng trong mạch cảnh báo tốc độ.sau khi tìm được linh kiện phù hợp cho bộ so sánh cần phải có các linh kiện phù hợp để sử dụng cho khối tạo dao động.Khối tạo dao động cần phải sử dụng các linh kiện tạo ra xung cho mạch khuếch đại hoạt động nên nhóm thực hiện đã tìm hiểu sách điện tử cơ bản để tìm ra linh kiện phù hợp cho bộ phận tạo dao động và khuếch đại tín hiệu đưa ra loa.Vì là

đề tài ứng dụng môn điện tử ứng dụng vào sử dụng trong ô tô nên nhóm nghiên cứu còn tìm hiểu các tài liệu và sách về ô tô để tìm ra các cánh lắp đặt cho phù hợp,đảm bảo độ bền cho sản phẩm và tính thẩm mỹ cho xe khách.

• Bước 4: lựa chọn linh kiện phù hợp với mạch cảnh báo tốc độ.

• Sau khi đã tìm hiểu tài liệu nhóm nghiên cứu đã tìm ra các linh kiện phù hợp cho việc thi công mạch cảnh báo tốc độ đảm bảo các yêu cầu đặt ra về mặt kỹ thuật và thẩm mỹ.

• Khối so sánh tín hiêu là khối quan trong nhất trong mạch đây là hệ thống vi dử lý.Hệ thống vi sử lý bộ phận quan trọng nhất là CPU.Đây là nơi tiếp nhận và sử

lý thông tin liên quan đến hoạt động của mạch.Cho nên việc chọn bộ phận xử lý trung tâm thích hợp là yêu cầu quan trọng trong thiết kế,nó quyết định phần lớn khả năng hoạt động cho toàn hệ thống

• Để chọn được linh kiện thích hợp chúng ta căn cứ vào một số yêu cầu:

• Có tính cơ bản,đặc trưng cho một hệ thống vi xử lý.