TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG
TÊN ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG TRÊN GƯƠNG ĐIỆN DÒNG XE KIA
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Luyện Văn Hiếu
Sinh viên thực hiện: Dương Ngọc Hà
Lớp: 121121
Hưng Yên, năm 2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HÒA XÃ HỘ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ NHÓM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIÊU KHIỂN
Họ và tên: Dương Ngọc Hà
Ngày giao: 19/3/2015
Giáo viên hướng dẫn: Luyện Văn Hiếu
Lớp: 121121
Ngày hoàn thành: 19/5/2015
Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƯƠNG ĐIỆN
Số liệu cho trước
v Hệ thống gương điện trên dòng xe KIA.
v Ứng dụng vi điều khiển.
Giảng viên hướng dẫn:
Luyện Văn Hiếu
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
Giáo viên hướng dẫn
Luyện Văn Hiếu
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 6
MỞ ĐẦU.. 7
1. Tính cấp thiết của đề tài 7
2. Ý nghĩa của đề tài 7
3. Mục tiêu của đề tài 7
4. Đối tượng và giới hạn của đề tài nghiên cứu.. 7
5. Phương pháp kế hoạch nghiên cứu.. 8
6. Các bước thực hiện.. 8
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG. 9
1.1. Chức năng.. 9
1.2. Yêu cầu: 9
1.3. Phân loại: 9
1.4. Cơ sở lý thuyết gương chiếu hậu.. 15
1.4.1. Cấu tạo của gương chiếu hậu ô tô điều khiển bằng động cơ điện. 15
1.4.2. Motor gập gương. 16
1.4.3. Motor điều khiển mặt kính. 18
1.4.4. Cấu tạo,chức năng của các linh kiện được sử dụng trong mạch. 18
CHƯƠNG II. LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH.. 19
2.1. Vi điều khiển pic 16f877a.. 19
2.1.1. Giới thiệu chung. 19
2.1.2. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A.. 20
2.1.3. Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A.. 21
2.1.4. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A.. 22
2.2. Rơ le (relay). 23
2.3. PC817. 26
2.4. MOSFET IRF 540. 27
2.4.1. Cấu tạo của Mosfet 27
2.4.2. Nguyên lý hoạt động. 28
2.5. DIOT QUANG - LED.. 28
2.5.1. Khái niệm.. 28
2.5.2. Cấu tạo. 29
2.5.3. Một số hình ảnh về LED.. 29
2.6. IC ổn áp 7805. 30
2.7. Công tắc hành trình.. 31
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LẮP ĐẶT.. 32
3.1. Sơ đồ khối 32
3.2. Chức năng của từng khối 32
3.3. Xây dựng chương trình điều khiển và sơ đồ nguyên lý của mạch.. 32
3.4 Chương trình điều khiển.. 35
3.5 Mạch in.. 41
KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ 42
Kết luận: 42
Đề nghị: 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 43
LỜI NÓI ĐẦU
Phương tiện giao thông trên thế giới ngày càng phát triển mạnh mẽ. Từ thời xa xưa, phương tiện di chuyển của con người là đôi chân, người ta phải đi bộ rất lâu mới tới nơi mà họ muốn đến. Tuy nhiên với việc xe đạp và xe máy ra đời đã đáp ứng phần nào nhu cầu của con người. Nhưng chưa dừng lại ở đó con người luôn muốn tìm tòi và khám phá xe hơi, máy bay… đã ra đời là điều tất yếu và ngày nay chúng đã trở thành phương tiện giao thông không thể thiếu trong cuộc sống xã hội của con người. trong đó ngành ô tô phát triển rất mạnh mẽ, là phương tiện đi lại nhiều nhất trên thế giới. Ngành ôtô ở Việt Nam trong thời gian gần đây phát triển với một tốc độ chóng mặt. Tuy vài năm trước ô tô ở nước ta còn rất ít nhưng vài năm gần đây nó đã tăng lên rất nhiều. Cùng với sự phát triển của ngành ô tô đòi hỏi cần có một đội ngũ công nhân kỹ sư có đầy đủ không những về kiến thức chuyên môn mà còn có đạo đức nghề nghiệp.
Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên là trường đi đầu trong lĩnh vực đào tạo về ngành ô tô với những giảng viên có kinh nghiệm và tận tụy với nghề. Trường luôn áp dụng các mô hình hiện đại vào việc giảng dạy để sinh viên có thể cập nhật các kiến thức mới nhất về ô tô. Cũng chính vì yêu cầu đó và sự hướng dẫn của Thầy LUYỆN VĂN HIẾU chúng tôi đã nghiên cứu đồ án này “ Tính toán thiết kế mạch điều khiển gương điện ”.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngay từ khi mới ra đời hệ thống điện tử chưa được sử dụng phổ biến rộng rãi trên ô tô tuy nhiên với nhu cầu ngày càng cao của con người về ô tô như: tiết kiệm nhiên liệu nhất, hạn chế việc ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn cho người trong xe khi xe đang chạy…với những yêu cầu thiết thực đó các nhà chế tạo ô tô đã đưa hệ thống điện tử vào và nó ngày càng phổ biến trên các xe ngày nay. Với việc sử dụng hệ thống điện tử trên xe đòi hỏi người sinh viên không những có kiến thức cơ bản về chúng mà còn phải biết cách kiểm tra để xem chúng còn hoạt động tốt hay không. Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng tôi đã thực hiện đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG ĐIỆN” với mong muốn tạo ra một sản phẩm áp dụng vào giảng dạy. Mô hình sẽ giúp cho sinh viên có một cái nhìn trực quan, hiểu rõ nguyên lý hoạt động các bộ phận của hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động, hơn hết là từ việc nắm vững những kiến thức chuyên môn, người học có thể tự chẩn đoán, sửa chữa mọi hư hỏng liên quan đến các hệ thống này.
2. Ý nghĩa của đề tài
Giúp cho sinh viên năm ba củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cấp những kiến thức chuyên ngành cũng như kỹ năng chuyên ngành vững chắc hơn.
Từ những kết quả thu thập được giúp cho việc nâng cao kiến thức cùng sự chỉ bảo
đóng góp từ GVHD Luyện Văn Hiếu, em đã mạnh dạn lựa chọn và thực hiện đề tài:
“Tính toán và thiết kế mạch điều khiển hệ thống gương điện”
3. Mục tiêu của đề tài
Xây dựng một tài liệu và mô hình tham khảo cho sinh viên.Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận đư ợc hình dạng và nguyên lý làm việc của hệ thống.
4. Đối tượng và giới hạn của đề tài nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của gương chiếu hậu tự động bao gồm môtơ gương chiếu hậu của xe KIA sử dụng IC PIC 16F877P .Trên cơ sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển gương chiếu hậu tự động trên ôtô.
5. Phương pháp kế hoạch nghiên cứu
Kết hợp nhiều phương pháp trong đó có các phương pháp chủ yếu như:
* Nghiên cứu lý thuyết hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động.
* Nghiên cứu sơ đồ mạch điện của hệ thống điện điều khiển gương chiếu hậu
tự động, ghế điện ..
* Tham khảo tài liệu các mô hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động
Lực để cải tiến nội dung mô hình cho phù hợp hơn.
* Thu thập thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè.
* Quan sát và thực nghiệm các mô hình ph ục vụ cho giảng dạy.
6. Các bước thực hiện
* Tham khảo tài liệu.
* Thiết kế chế tạo các mạch điện điều khiển và cách bố trí đường dây.
* Mô phỏng hoạt động ,vẽ mạch in.
*Thiết kế chế tạo mô hình và cách bố trí các chi tiết trên phít đồng.
* Thiết kế chế tạo các chi tiết phụ.
* Viết báo cáo.
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG.
1.1. Chức năng
Hình 1.1 : Gương chiếu hậu.
Gương chiếu hậu là loại gương được gắn trên xe hơi nói chung và trên một số phương tiện giao thông khác. Thông thường, gương chiếu hậu được lắp ở hai bên thân xe và phần trên cùng của kính chắn gió. Nhiệm vụ gương chiếu hậu là một thiết bị an toàn thiết yếu của ôtô giúp người lái xe quan sát phía sau đảm bảo an toàn khi điều khiển phương tiện giao thông.
1.2. Yêu cầu:
Hệ thống điều khiển gương điện có những yêu cầu sau:
- Có kết cấu nhỏ gọn điều khiển dễ dàng ít phải chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa
- Có tầm nhìn rộng hạn chế những điểm mù.
- Điều khiển tự động
- Có khả năng tự gập hoặc gập bằng tay
1.3. Phân loại:
Theo vị trí lắp đặt gương chiếu hậu chia làm hai loại:
+ Gương chiếu hậu lắp trên kính chắn gió : Đây là loại gương chiếu hậu kiểu cũ tuy nhiên vẫn được sử dụng và rất cần thiết đối với lái xe có thể giúp lái xe quan sát trong khoang xe phía sau và giúp quan sát điều khiển xe được tốt hơn khi thực hiện lùi xe tránh va vào vậ t cản phía sau khó quan sát trong điểm mù.
Hình 1.2 : Gương chiếu hậu trên kính chắn gió.
+Gương chiếu hậu hai bên thân xe (gương chiếu hậu ngoài):
Khi giao thông trên đường ngày càng trở nên đông đúc, người lái xe bắt đầu thấy được sự bất tiện của gương chiếu hậu kiểu cũ. Có rất nhiều điểm ở phía sau không nhìn thấy được, nhất là ở hai bên, khi gương được lắp ở trong xe. Bên cạnh đó, gương chiếu hậu lắp trên kính chắn gió thường xuyên bị mất tác dụng bới người ngồi sau hay khi xe chở hàng hóa. Vì thế, các nhà sản xuất ôtô bắt đầu nghiên cứu chế tạo và ứng dụng loại gương chiếu hậu cho phép lái xe có tầm nhìn rộng hơn. Loại gương chiếu hậu mới được ra đời có tên gọi Wingmirror (gương chiếu hậu hai bên thân xe). Ngày nay, bất cứ một chiếc xe hơi nào cũng được trang bị loại gương chiếu hậu này. Gương chiếu hậu hai bên thân xe được lắp đặt ở bên ngoài nên có thể trợ giúp cho người lái có được cái nhìn tốt hơn ở phía sau xe.
Bên cạnh đó, gương chiếu hậu thân xe còn cho phép điều chỉnh linh hoạt để có được góc nhìn tốt nhất, phù hợp với chiều cao và vị trí của người lái.
Hinh 1.3 : Gương chiếu hậu 2 bên thân xe
* Theo phương pháp điều khiển:
+ Gương chiếu hậu điều khiển bằng tay: Hiện nay gương chiếu hậu điều khiển bằng tay vẫn được sử dụng rất phổ biến và rộng dãi chủ yếu sử dụng trên các xe tải, xe bus, xe đầu kéo và một số xe con đời cũ.
Hình 1.4. Gương chiếu hậu điều chỉnh bằng tay
+ Gương chiếu hậu điều khiển điện: Việc ứng dụng gương chiếu hậu lắp bên ngoài xe đem đến cho người lái tầm quan sát tốt hơn. Tuy nhiên, trước kia, để điều chỉnh góc chiếu và gập gương lại khi đỗ xe, người lái đều phải thao tác bằng tay rất bất tiện. Gương chiếu hậu điều khiển điện ra đời đã khắc phục nhược điểm đó. Lái xe chỉ việc ngồi trong xe, điều khiển góc chiếu của gương và gập gương chỉ bằng một nút bấm. Một mạch điện được nối từ nút bấm tới môtơ, điều khiển gương theo nhiều hướng khác nhau.
Hình 1.5: Gương chiếu hậu điều khiển điện.
* Theo chức năng:
+ Gương chống chói:
Khi lái xe vào ban đêm, một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ an toàn là gương chiếu hậu bị chói khi có xe đi phía sau rọi đèn pha. Gương chống chói chính là giải pháp nâng cao độ an toàn. Khác với các loại gương chiếu hậu thông thường chỉ có một lớp kính, gương chống chói bao gồm hai lớp, trong đó lớp ngoài trong suốt và lớp bên trong được tráng chất phản xạ như các loại gương bình thường. Giữa hai lớp kính này có một chất gien từ tính có thể đổi màu dưới tác động của xung điện. Các cảm biến và bộ điều khiển trung tâm sẽ kiểm soát độ mờ và chống chói cho gương.
+ Gương chiếu hậu tích hợp màn hình:
Một thực tế cho thấy, dù rất hữu ích nhưng gương chiếu hậu vẫn tồn tại những điểm mù, tức là những điểm mà lái xe không thể nhìn thấy được qua gương. Khi công nghệ phát triển, người ta ứng dụng các thiết bị camera gắn phía sau xe để khắc phục nhược điểm đó. Gương chiếu hậu trong, ngoài nhiệm vụ truyền thống còn được tích hợp màn hình. Tín hiệu hình ảnh sẽ được truyền trực tiếp lên màn hình trên gương chiếu hậu. Ở một số loại xe, bạn chỉ cần gài s ố lùi, màn hình lập tức hiển thị lên gương chiếu hậu.
Hình 1.6 Gương chiếu hậu tích hợp màn hình.
+ Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth:
Không chỉ giúp cho các lái xe có thể quan sát xung quanh khi điều khiển xe ôtô mà gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth còn cho phép ng ười lái dễ dàng đàm thoại điện thoại giúp an toàn hơn trong việc điều khiển xe. Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động bluetooth có đầy đủ những tính năng của chiếc điện thoại di động như hiển thị số điện thoại gọi đến, từ chối lịch sự cuộc gọi đến, báo số bằng giọng nói, nhạc chuông khi có điện thoại gọi đến... Bộ đàmthoại kết nối Bluetooth gắn trên gương hỗ trợ tất cả các loại điện thoại di động có chức năng Bluetooth.
Hình 1.7 : Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth.
+ Gương chiếu hậu tích hợp GPS:
Với hệ thống định vị toàn cầu (GPS) MirrorPilot gắn v ào gương chiếu hậu, việc quan sát màn hình hiển thị thông tin dẫn đường sẽ thuận tiện hơn nhiều. Thiết vị dẫn đường sử dụng hệ thống GPS tích hợp trên gương chiếu hậu sẽ cung cấp thông tin như khi lắp trên táp lô, đồng thời giúp mắt người lái không phải nhìn xuống mà vẫn nhìn đường phía trước. Khoa học công nghệ càng phát triển, chiếc gương chiếu hậu không chỉ đơn thu ần là chiếc gương chiếu hậu nữa. Người ta tích hợp ngày càng nhiều các chức năng như la bàn, đồng hồ đo nhiệt độ, cảnh báo an toàn giao thông vào gương chiếu hậu... Tất cả đều nhằm đem đến tiện ích, sự an toàn cũng như sự quan sát tốt nhất cho người lái. Đó chính là nền tảng cho việc phát triển, tích hợp công nghệ trên gương xe sau này.
Hình 1.8 Gương chiếu hậu tích hợp GPS
1.4. Cơ sở lý thuyết gương chiếu hậu
1.4.1. Cấu tạo của gương chiếu hậu ô tô điều khiển bằng động cơ điện
Hình 2.1: Cấu tạo gương điện
Gương điện được điều khiển bởi các mô tơ điều khiển đặt trong thân gương.Thông thường trong một chiếc gương được bố trí 2 mô tơ,1 mô tơ có chức năng điều khiển xoay gương theo chiều lên xuống,chiếc còn lại có chức năng điều khiển gương xoay trái,phải.Ngoài ra ở một số loại gương của các dòng xe hiện nay còn được bố trí lắp đặt mô tơ thứ 3 có chức năng gập gương
1.4.2. Motor gập gương
Cấu tạo: - Mô mô tơ điều khiển 2 chiều bằng cách đổi chiều dòng điện, các bánh răng...
- Môtơ được lắp với vỏ của gương và phần đế gương để có thể chuyển đông gập và mở gương được.
Công dụng: Mở gương và gập gương 1 cách tự động.
Yêu cầu: - Mở gương gập gương 1 cách tự động linh hoạt.
- Đảm bảo độ bền chụi đựng được các va đập.
Nguyên lý hoạt động: - Khi mở khóa điện thì gương xe tự động mở, khi tắt khóa điện thì gương xe tự dộng xếp(đóng)
- Nút công tắc có thể tự động mở động mở hay đóng khi xe đang chạy.
Phương pháp điều khiển gập gương dừng đúng vị trí :
+ Việc khiển gập và mở gương chỉ việc đảo chiều dây điện cấp vào mạch điện khiển. Được điều khiển bới FET bán dẫn thông qua con PPTC. Khi đến vị trí giới hạn, gây quá dòng trên ,mạch điện PTTC hoạt động, ngắt mạch điện đến motor, điện được truyền đến tụ điện bảo hòa, làm cho FEt ngưng dẫn, dù PTTC được phụ hồi sau đó. Nếu vẫn cấp điện vào và tụ điện vẫn duy trì điện thì mạch sẽ không hoạt động nữa.
Hình2.2 Mặt trước và sau của mạch hạn dòng motor gập gương
1.4.3. Motor điều khiển mặt kính
Công dụng: Có thể điều khiển mặt gương 1 cách tự động , lên xuống, sang trái sang phải.
Yêu cầu: Điều khiển 1 cách tự dộng linh hoạt.
Nguyên lý hoạt động: Mô tơ điều khiển mặt gương được điều chỉnh bằng 2 mô tơ với các cơ cấu và bộ phận bên trong như các bánh răng, để có thể điều khiển mặt kính cần phải cung cấp điện cho các mô tơ hoạt động.
1.4.4. Cấu tạo,chức năng của các linh kiện được sử dụng trong mạch
+ Các linh kiện và mạch điện tử
2.1. Vi điều khiển pic 16f877a
2.1.1. Giới thiệu chung
- PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên.
- Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM,... Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau:
- Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam.
- Giá thành không quá đắt.
- Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập.
- Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051.
- Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC. Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,…
- Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp,…
- Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như: 6811 của Motorola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog, PIC 16* của Microchip Technology …Trong đề tài này chỉ trình bày một bộ vi điều khiển trong số trên (Pic 16F877A).
Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau :
- 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard
- Flash và Rom có thể tuỳ chọn 256 byte đến 256 kbybe
- Các cổng xuất/nhập (mức lôgic từ 0v đến 5v, ứng với mức logic 0 và 1)
- 8/16 bit timer
- Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/ không đồng bộ
- Bộ chuyển đổi ADC
- Bộ so sánh điện áp
- MSSP Pripheral dùng cho các giao tiếp I2C, SPI
- Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/ xoá lên tới hàng triệu lần
- Modul điều khiển động cơ, đọc encoder
- Hỗ trợ giao tiếp USB
- Hỗ trợ điều khiển Ethernet
- Hỗ trợ giao tiếp CAN
- Hỗ trợ giao tiếp LIN
- Hỗ trợ giao tiếp IRDA
- DSP những tính năng xử lý tín hiệu số
2.1.2. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A
Hình 2.3 Sơ đồ chân PIC16F877A
2.1.3. Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A
- Chỉ có 35 cấu trúc lệnh
- Hầu hết các cấu trúc lệnh chỉ mất một chu kỳ máy, ngoại trừ lệnh rẻ nhánh chương trình mất hai chu kỳ máy
- Tốc độ làm việc: xung clock đến 20MHz, tốc độ thực thi lệnh 200ns
- 8K*14 words của bộ nhớ chương trình ( flash program memory)
- 368*8 byte bộ nhớ dữ liệu RAM
- 256*8 byte bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Đặc điểm ngoại vi:
- Timer 0: 8 bit timer/counter với 8 bít bộ chia tỉ lệ
- Timer 1: 16 bit timer/counter với bộ chia tỉ lệ có thể tăng lên trong chế độ Sleep theo xung đồng hồ bên ngoài
- Timer2 : 8 bit timer/counter
- Hai Modul capture, compare, PWM
+ Capturre 16 bit có độ phân giải 12,5ns
+ Compare 16 bit có độ phân giải 200ns
+ PWM 16 bít có độ phân giải 10 bit.
- Cổng giao tiếp nối tiếp đồng bộ với chế độ Master và Master/ Slave.
- Bộ truyền nhận nối tiếp vạn năng.
- Cổng Slave song song 8 bit được điều khiển đọc ghi từ bên ngoài.
Đặc điểm tương tự:
- Độ phân giải 10 bit với 8 kênh chuyển đổi tương tự- số.
- Modul so sánh tương tự gồm:
+ Hai modul so sánh tương tự.
+ Modul tham chiếu điện áp trên chip(VEF) có thể lập trình được ,có thể lập trình nhiều chức năng đầu vào từ các đầu vào và điện áp bên trong.
+ Hai đầu ra so sánh có thể sử dụng bên ngoài.
Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
+ Bộ nhớ Flash có khả năng ghi xoá được 100.000 lần.
+ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xoá được 1.000.000 lần.
+ Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
+ Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
+ Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Cicuit Serial Programming) thông qua hai chân.
+ Watchdog timer với bộ dao động trong.
+ Chức năng bảo mật mã chương trình .
+ Chế độ SLEEP
+ Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.1.4. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
Hình 2.4 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
2.2. Rơ le (relay)
- Định nghĩ rơ le (relay):
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một công tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
Hình bên là kí hiệu của rơ le trong kỹ thuật. Còn về ý nghĩa kí hiệu thì phần tiếp theo sẽ giải thích.
- Nguyên tắc hoạt động:
Hình 2.5 : Rơ le
Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Hình 2.6 : Hoạt động của rơ le
Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le ON hay OFF thường vào khoảng 30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới 100mA. Và bạn thấy đó, hầu hết các con chip đều không thể cung cấp dòng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại dòng nhỏ ở ngõ ra IC thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
Hình bên chỉ ra cách hoạt động của rơ le với cuộn dây và các tiếp điểm điện. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây hút một đòn bẩy và làm mở các tiếp điểm điện, vì thế dòng điện cần kiểm soát không thẩy đi qua rơ le. Và ngược lại. Bạn cũng thấy đó, dòng điện chạy qua cuộn dây không hề có liên quan gì đến dòng điện cần kiểm soát.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM.
+ COM (common): là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.
+ NC (Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng. Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này.
+ NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
=> Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt.
=> Ngược lại thì nối COM và NO.
- Cách chọn rơ le phù hợp:
Bạn cần phải quan tâm đến kích thước và kiểu chân để chọn một rơ le phù hợp với mạch điện của mình.
Bạn cần phải quan tâm đến điện áp điều khiển cuộn dây của rơ le. Có thể là 5V, 12V hoặc 24V. Mạch bạn thiết kế cung cấp điện áp nào?
Bạn phải quan tâm đến điện trở của cuộn dây. Vì điều này sẽ ảnh hưởng đến dòng cần cung cấp cho cuộn dây hoạt động I = U / R.
Ví dụ: Bạn chọn một rơ le có điện áp hoạt động là 12V, cuộn dây có điện trở là 400 Ohm thì dòng cần thiết cung cấp là 30mA. Dòng này thì IC 555 có thể đáp ứng được, nhưng hầu hết các IC khác thì không, nên cần một BJT để khuếch đại dòng.
Ngoài ra, bạn cần tìm rơ le có số tiếp điểm đóng mở phù hợp.
- Diod bảo vệ rơ le:
Hình 2.7 Mạch rơ le có diod bảo vệ
Như đã đề cập ở bài viết về cuộn cảm. Rơ le hoạt động dựa trên dòng điện chảy qua cuộn cảm đề tạo lực hút điền khiển đóng, mở các tiếp điểm. Và sự OFF đột ngột của cuộn cảm sẽ là nguyên nhân làm hỏng BJT hoặc IC.
-Relay 8 chân
Hình 2.8 Relay 8 chân
+Cấu tạo relay 8 chân:
Nguyên lí hoạt động : rơ le 8 chân sử dụng 2 cặp tiếp điểm để đảo chiều động cơ
2.3. PC817
Phần tử cách ly PC817 dùng để cách ly giữa mạch điều khiển với mạch điện công suất. Nó có cấu tạo như hình vẽ sau :
Hình 2.9: Kích thước chân và cấu trúc bên trong của PC 817
Gồm một diode phát quang và một photo transistor. Khi có điện áp điều khiển đặt vào diode nó phát ra quang. Ánh sáng này kích hoạt cực B của photo transistor làm transistor này dẫn. Do đó mạch điện điều khiển và mạch điện công suất được cách ly.
Thông số kỹ thuật của PC817 :
Tham số
Kí hiệu
Giới hạn
Đơn vị
Vào
*1 Dòng một chiều
IF
50
mA
*2 Dòng một chiều cực đại
IFM
1
A
Điện áp ngược
VR
6
V
*1 Công suất phát tán
P
70
mW
Ra
Điện áp cực góp - phát
VCEO
35
V
Điện áp cực phát - góp
VECO
6
V
Dòng cực góp
IC
50
mA
*1 Công suất phát tán cực góp
PC
150
mW
*1 Tổng công suất phát tán
Ptot
200
mW
*3 Điện áp cô lập
Viso
5
kVrms
Nhiệt độ hoạt động
Topr
-30 +100
0C
Nhiệt độ dự trữ
Tstg
-55 +125
0C
Nhiệt độ hàn
TsoI
260
0C
2.4. MOSFET IRF 540
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
2.4.1. Cấu tạo của Mosfet
Khác với BJT, Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.
Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N
G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Trong đó : G là cực điều khiển được cách lý hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi lớp điện môi cực mỏng nhưng có độ cách điện cực lớn dioxit-silic (Sio2). Hai cực còn lại là cực gốc (S) và cực máng (D). Cực máng là cực đón các hạt mang điện.
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS )
Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.
Ký hiệu
Qua đó ta thấy Mosfet này có chân tương đương với Transitor
+ Chân G tương đương với B
+ Chân D tương đương với chân C
+ Chân S tương đương với E
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Mosfet hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng mà để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì vấn đề điều khiển lại là vẫn đề quan trọng .
Mạch điện tương đương của Mosfet . Nhìn vào đó ta thấy cơ chế đóng cắt phụ thuộc vào các tụh điện ký sinh trên nó.
Ở đây tôi không nói rõ chi tiết cấu trúc bán dẫn của nó để nó đóng hoặc mở. Các pác nên hiểu nôm na là :
+ Đối với kênh P : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D
+ Đối với kênh N : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs<=0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
Do đảm bảo thời gian đóng cắt là ngắn nhất người ta thường : Đối với Mosfet Kênh N điện áp khóa là Ugs = 0 V còn Kênh P thì Ugs=~0.
2.5. DIOT QUANG - LED
2.5.1. Khái niệm
-Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng.
- LED (viết tắt của Light Emitting Diode, tạm dịch: điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại. Giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
- Tương tự như bóng đèn tròn bình thường nhưng không có dây tóc ở giữa, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác.
2.5.2. Cấu tạo
- Mỗi điểm LED (Light Emitting Diode) là một diode cực nhỏ, phát sáng do sự vận động của các electron bên trong môi trường bán dẫn. Để chiếu sáng toàn bộ màn hình, các đèn nền LED phải xếp tương ứng 1-1 với ma trận điểm ảnh màu.
- Việc sắp xếp như vậy cho phép điều chỉnh độ sáng chính xác đến từng điểm ảnh trên toàn bộ màn hình, mang lại sự tương phản tốt hơn và loại bỏ được hiện tượng lệch màu tại các góc mà màn hình LCD chiếu sáng nền bằng đèn huỳnh quang (CCFL) thường gặp phải. Ngoài ra, "bóng đèn" LED lại tiêu tốn ít điện năng hơn những thiết bị phát sáng khác.
- Tuy nhiên, màn hình càng lớn càng cần nhiều LED và giá thành vì thế cũng leo thang đến mức chóng mặt.
Hình 2.10 Cấu tạo của đèn led
2.5.3. Một số hình ảnh về LED
Hình 2.11 Các loại led thường gặp
2.6. IC ổn áp 7805
Có lẽ 7805 là mạch nguồn mà mọi người sử dụng nhiều nhất và thông dụng nhất
Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ lắm ráp
Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không được cao
Sơ đồ chân:
Hình 2.12 IC 7805
Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào
Chân 2 (GND): Chân nối đất
Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra
Cách mắc 7805 điều chỉnh điện áp (5V)
Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 và D1 gim cố định điện áp chân Rt của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng , và ngược lại ...
Cách mắc
2.7. Công tắc hành trình
Hình 2.13 Công tắc hành trình
Nguyên lý hoạt động
Là một công tắc có 2 cặp tiếp điểm:
- Thường đóng
- Thường mở
Khi có lực tác động từ bên ngoài sẽ làm cần gạt tác động chuyển cặp tiếp điểm, sự thay đổi như sau:
Tiếp điểm thường đóng→ Mở
Tiếp điểm thường mở→Đóng
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LẮP ĐẶT
3.1. Sơ đồ khối
Khối vi điều khiển
Khối nút bấm
Khối công suất
3.2. Chức năng của từng khối
Khối nút bấm : Mạch sử dụng tín hiệu của cảm biến nhiệt độ để xác định trạng thái hoạt động rồi gửi về khối vi điều khiển .
Khối vi điều khiển : khối này gồm có hệ thống vi điều khiển , các nút nhấn nhập tín hiệu đầu vào và các chân tín hiệu đầu ra điều khiển các van công suất điều khiển động cơ chạy đúng với chương trình điều khiển .
Khối công suất : gồm có các van công suất thực hiện việc đóng ,mở nguồn điện cấp cho động cơ và có động cơ là thiết bị chấp hành thực hiện các lênh điều khiển
3.3. Xây dựng chương trình điều khiển và sơ đồ nguyên lý của mạch
Sơ đồ nguyên lí
2.14 sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển
Sơ đồ mạch thật
3.4 Chương trình điều khiển
#include <16f887.h>
#include <DEF_887.H>
#FUSES HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP
#device ADC=8
#USE DELAY (INTERNAL=8M)
INT A;
// ============== KHAI BAO INPUT==================
#define CTHT_DONG RA0
#define CTHT_MO RA1
// ============== KHAI BAO OUTPUT==================
#define DC2_LEN RB0
#define DC2_XUONG RB1
#define DC1_TRAI RB2
#define DC1_PHAI RB3
#define DC3_GAP RB4
#define DC3_MO RB5
/// KHAI BAO DAU RA
#define DC1_CHAY RD7
#define DC1_CHIEU RD6
#define DC2_CHAY RD5
#define DC2_CHIEU RD4
#define DC3_CHAY RC7
#define DC3_CHIEU RC6
void main()
{
TRISA0=1;
TRISA1=1;
SET_TRIS_B(0XFF);
TRISD7=0;
TRISD6=0;
TRISD5=0;
TRISD4=0;
TRISC7=0;
TRISC6=0;
A = 0;
DC1_CHAY = DC1_CHIEU = DC2_CHAY = DC2_CHIEU = DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1;
while(1)
{
// DI LEN DONG CO 2
IF(DC2_LEN == 0 && DC2_XUONG == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC2_LEN == 0 && DC2_XUONG == 1)
{
DC2_CHIEU = 1;
DC2_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC2_CHIEU = 1;
DC2_CHAY = 1;
}
}
// DI XUONG DONG CO 2
IF(DC2_LEN == 1 && DC2_XUONG == 0)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC2_LEN == 1 && DC2_XUONG == 0)
{
DC2_CHIEU = 0;
DC2_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC2_CHIEU = 0;
DC2_CHAY = 1;
}
}
// DONG CO 1 SANG TRAI
//DC1_CHAY = DC1_CHIEU = DC2_CHAY = DC2_CHIEU = DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1;
IF(DC1_TRAI == 0 && DC1_PHAI == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC1_TRAI == 0 && DC1_PHAI == 1)
{
DC1_CHIEU = 1;
DC1_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC1_CHIEU = 1;
DC1_CHAY = 1;
}
}
// DONG CO 1 SANG phai
IF(DC1_TRAI == 1 && DC1_PHAI == 0)
{
//kt nút nhấn
DELAY_MS(100);
IF(DC1_TRAI == 1 && DC1_PHAI == 0)
{
DC1_CHIEU = 0;
DC1_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC1_CHIEU = 0;
DC1_CHAY = 1;
}
}
// dieu khien gap DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1; CTHT_DONG CTHT_MO
IF(DC3_GAP == 0 && DC3_MO == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC3_GAP == 0 && DC3_MO == 1)
{
DC3_CHIEU = 1;
DC3_CHAY = 0;
WHILE(CTHT_DONG == 1){}
DC3_CHAY = 1;
}
}
// dieu khien dong co 3 va mo
IF(DC3_GAP == 1 && DC3_MO == 0)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC3_GAP == 1 && DC3_MO == 0)
{
DC3_CHIEU = 0;
DC3_CHAY = 0;
WHILE(CTHT_MO == 1){}
DC3_CHAY = 1;
}
}
}}
3.5 Mạch in
KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ
v Kết luận:
Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Luyện Văn Hiếu, sự quan tâm giúp đỡ của các Thầy và bạn bè, cùng với sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án đúng thời gian quy định v à đạt được các yêu cầu, nhiệm vụ đặt ra.Mô hình đáp ứng được về các y êu cầu kỹ thuật, tính sư phạm, tính thẩm mỹ cũng như đáp ứng được nhiều chức năng như là: phục vụ thiết thực trong công tác giảng dạy hay sử dụng tốt cho việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống gương chiếu hậu tự động các ô tô du lịch đời mới hiện nay…. Vì vậy đây là cơ sở để đáp ứng cho nhu cầu đào tạo của nhà trư ờng cũng như nhu cầu của xã hội. Nội dung đồ án đạt được một số kết quả nhất định đem lại nhiều ý nghĩa về mặt khoa học cũng như thực tiễn. Nội dung đề tài mang tính thực tế nh ư: sinh viên có thể tự mình nghiên cứu thông qua đề tài này. Ngoài ra nội dung chuy ên đề là một tài liệu mang tính hệ thống, cơ bản nhưng khá đầy đủ, đáp ứng được nhu cầu đặt ra của một tài liệu giảng dạy về hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động.
v Đề nghị:
Do còn có một số hạn chế nên đ ề tài chỉ dừng lại ở việc nghi ên cứu hệ thống điều khiển gương của một loại xe nhất định. Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng đề tài cần phát triển nghiên cứu thêm nhiều mô hình nhiều loại xe khác sẽ tạo ra cuốn tiểu luận phong phú hơn về nội dung. Có như vậy chúng ta mới rút ngắn được khoảng cách giữa quá trình đào tạo trong nhà trường và tay nghề của sinh viên sau khi ra trường cùng với sự phát triển nhanh của khoa học công nghệ trên thế giới. Nền công nghiệp ô tô Việt Nam còn non trẻ nhưng đầy tiềm năng, cùng với sự phát triển nhanh của các phương tiện giao thông, đang rất cần một nguồn nhân lực to lớn có trình độ kỹ thuật cao. Từ khâu đào t ạo thiết nghĩ nhà nước và các trường đại học cần có chính sách đầu tư đúng mức về công tác phát triển phương tiện và thiết bị dạy học hơn nữa để đáp ứng nhu cầu to lớn và thiết thực này. Đây cũng là con đường ngắn nhất để góp phần xây dựng thành công sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước ta hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 : Tài liệu sách “ Trang bị tiện nghi “ của thầy Đỗ Văn Cường
1 : http://www.oto-hui.com
2 : http://www.autospeed.com.au
3 : http://news.otofun.net/Default.aspx
4 : http://tailieu.vn/
ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG
TÊN ĐỀ TÀI:
TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG TRÊN GƯƠNG ĐIỆN DÒNG XE KIA
Giáo viên hướng dẫn: ThS. Luyện Văn Hiếu
Sinh viên thực hiện: Dương Ngọc Hà
Lớp: 121121
Hưng Yên, năm 2015
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
CỘNG HÒA XÃ HỘ CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
NHIỆM VỤ NHÓM ĐỒ ÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIÊU KHIỂN
Họ và tên: Dương Ngọc Hà
Ngày giao: 19/3/2015
Giáo viên hướng dẫn: Luyện Văn Hiếu
Lớp: 121121
Ngày hoàn thành: 19/5/2015
Tên đề tài: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG GƯƠNG ĐIỆN
Số liệu cho trước
v Hệ thống gương điện trên dòng xe KIA.
v Ứng dụng vi điều khiển.
Giảng viên hướng dẫn:
Luyện Văn Hiếu
Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
……………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
……………………………………………………………………………………………
Giáo viên hướng dẫn
Luyện Văn Hiếu
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU.. 6
MỞ ĐẦU.. 7
1. Tính cấp thiết của đề tài 7
2. Ý nghĩa của đề tài 7
3. Mục tiêu của đề tài 7
4. Đối tượng và giới hạn của đề tài nghiên cứu.. 7
5. Phương pháp kế hoạch nghiên cứu.. 8
6. Các bước thực hiện.. 8
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG. 9
1.1. Chức năng.. 9
1.2. Yêu cầu: 9
1.3. Phân loại: 9
1.4. Cơ sở lý thuyết gương chiếu hậu.. 15
1.4.1. Cấu tạo của gương chiếu hậu ô tô điều khiển bằng động cơ điện. 15
1.4.2. Motor gập gương. 16
1.4.3. Motor điều khiển mặt kính. 18
1.4.4. Cấu tạo,chức năng của các linh kiện được sử dụng trong mạch. 18
CHƯƠNG II. LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH.. 19
2.1. Vi điều khiển pic 16f877a.. 19
2.1.1. Giới thiệu chung. 19
2.1.2. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A.. 20
2.1.3. Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A.. 21
2.1.4. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A.. 22
2.2. Rơ le (relay). 23
2.3. PC817. 26
2.4. MOSFET IRF 540. 27
2.4.1. Cấu tạo của Mosfet 27
2.4.2. Nguyên lý hoạt động. 28
2.5. DIOT QUANG - LED.. 28
2.5.1. Khái niệm.. 28
2.5.2. Cấu tạo. 29
2.5.3. Một số hình ảnh về LED.. 29
2.6. IC ổn áp 7805. 30
2.7. Công tắc hành trình.. 31
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LẮP ĐẶT.. 32
3.1. Sơ đồ khối 32
3.2. Chức năng của từng khối 32
3.3. Xây dựng chương trình điều khiển và sơ đồ nguyên lý của mạch.. 32
3.4 Chương trình điều khiển.. 35
3.5 Mạch in.. 41
KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ 42
Kết luận: 42
Đề nghị: 42
TÀI LIỆU THAM KHẢO.. 43
LỜI NÓI ĐẦU
Phương tiện giao thông trên thế giới ngày càng phát triển mạnh mẽ. Từ thời xa xưa, phương tiện di chuyển của con người là đôi chân, người ta phải đi bộ rất lâu mới tới nơi mà họ muốn đến. Tuy nhiên với việc xe đạp và xe máy ra đời đã đáp ứng phần nào nhu cầu của con người. Nhưng chưa dừng lại ở đó con người luôn muốn tìm tòi và khám phá xe hơi, máy bay… đã ra đời là điều tất yếu và ngày nay chúng đã trở thành phương tiện giao thông không thể thiếu trong cuộc sống xã hội của con người. trong đó ngành ô tô phát triển rất mạnh mẽ, là phương tiện đi lại nhiều nhất trên thế giới. Ngành ôtô ở Việt Nam trong thời gian gần đây phát triển với một tốc độ chóng mặt. Tuy vài năm trước ô tô ở nước ta còn rất ít nhưng vài năm gần đây nó đã tăng lên rất nhiều. Cùng với sự phát triển của ngành ô tô đòi hỏi cần có một đội ngũ công nhân kỹ sư có đầy đủ không những về kiến thức chuyên môn mà còn có đạo đức nghề nghiệp.
Trường đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên là trường đi đầu trong lĩnh vực đào tạo về ngành ô tô với những giảng viên có kinh nghiệm và tận tụy với nghề. Trường luôn áp dụng các mô hình hiện đại vào việc giảng dạy để sinh viên có thể cập nhật các kiến thức mới nhất về ô tô. Cũng chính vì yêu cầu đó và sự hướng dẫn của Thầy LUYỆN VĂN HIẾU chúng tôi đã nghiên cứu đồ án này “ Tính toán thiết kế mạch điều khiển gương điện ”.
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Ngay từ khi mới ra đời hệ thống điện tử chưa được sử dụng phổ biến rộng rãi trên ô tô tuy nhiên với nhu cầu ngày càng cao của con người về ô tô như: tiết kiệm nhiên liệu nhất, hạn chế việc ô nhiễm môi trường và đảm bảo an toàn cho người trong xe khi xe đang chạy…với những yêu cầu thiết thực đó các nhà chế tạo ô tô đã đưa hệ thống điện tử vào và nó ngày càng phổ biến trên các xe ngày nay. Với việc sử dụng hệ thống điện tử trên xe đòi hỏi người sinh viên không những có kiến thức cơ bản về chúng mà còn phải biết cách kiểm tra để xem chúng còn hoạt động tốt hay không. Xuất phát từ nhu cầu đó nhóm chúng tôi đã thực hiện đề tài “TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG ĐIỆN” với mong muốn tạo ra một sản phẩm áp dụng vào giảng dạy. Mô hình sẽ giúp cho sinh viên có một cái nhìn trực quan, hiểu rõ nguyên lý hoạt động các bộ phận của hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động, hơn hết là từ việc nắm vững những kiến thức chuyên môn, người học có thể tự chẩn đoán, sửa chữa mọi hư hỏng liên quan đến các hệ thống này.
2. Ý nghĩa của đề tài
Giúp cho sinh viên năm ba củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cấp những kiến thức chuyên ngành cũng như kỹ năng chuyên ngành vững chắc hơn.
Từ những kết quả thu thập được giúp cho việc nâng cao kiến thức cùng sự chỉ bảo
đóng góp từ GVHD Luyện Văn Hiếu, em đã mạnh dạn lựa chọn và thực hiện đề tài:
“Tính toán và thiết kế mạch điều khiển hệ thống gương điện”
3. Mục tiêu của đề tài
Xây dựng một tài liệu và mô hình tham khảo cho sinh viên.Sinh viên có điều kiện quan sát mô hình một cách trực quan, dễ cảm nhận đư ợc hình dạng và nguyên lý làm việc của hệ thống.
4. Đối tượng và giới hạn của đề tài nghiên cứu
Đối tượng nghiên cứu của gương chiếu hậu tự động bao gồm môtơ gương chiếu hậu của xe KIA sử dụng IC PIC 16F877P .Trên cơ sở đó nghiên cứu và thiết kế mô hình điều khiển gương chiếu hậu tự động trên ôtô.
5. Phương pháp kế hoạch nghiên cứu
Kết hợp nhiều phương pháp trong đó có các phương pháp chủ yếu như:
* Nghiên cứu lý thuyết hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động.
* Nghiên cứu sơ đồ mạch điện của hệ thống điện điều khiển gương chiếu hậu
tự động, ghế điện ..
* Tham khảo tài liệu các mô hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động
Lực để cải tiến nội dung mô hình cho phù hợp hơn.
* Thu thập thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè.
* Quan sát và thực nghiệm các mô hình ph ục vụ cho giảng dạy.
6. Các bước thực hiện
* Tham khảo tài liệu.
* Thiết kế chế tạo các mạch điện điều khiển và cách bố trí đường dây.
* Mô phỏng hoạt động ,vẽ mạch in.
*Thiết kế chế tạo mô hình và cách bố trí các chi tiết trên phít đồng.
* Thiết kế chế tạo các chi tiết phụ.
* Viết báo cáo.
CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GƯƠNG.
1.1. Chức năng
Hình 1.1 : Gương chiếu hậu.
Gương chiếu hậu là loại gương được gắn trên xe hơi nói chung và trên một số phương tiện giao thông khác. Thông thường, gương chiếu hậu được lắp ở hai bên thân xe và phần trên cùng của kính chắn gió. Nhiệm vụ gương chiếu hậu là một thiết bị an toàn thiết yếu của ôtô giúp người lái xe quan sát phía sau đảm bảo an toàn khi điều khiển phương tiện giao thông.
1.2. Yêu cầu:
Hệ thống điều khiển gương điện có những yêu cầu sau:
- Có kết cấu nhỏ gọn điều khiển dễ dàng ít phải chăm sóc bảo dưỡng sửa chữa
- Có tầm nhìn rộng hạn chế những điểm mù.
- Điều khiển tự động
- Có khả năng tự gập hoặc gập bằng tay
1.3. Phân loại:
Theo vị trí lắp đặt gương chiếu hậu chia làm hai loại:
+ Gương chiếu hậu lắp trên kính chắn gió : Đây là loại gương chiếu hậu kiểu cũ tuy nhiên vẫn được sử dụng và rất cần thiết đối với lái xe có thể giúp lái xe quan sát trong khoang xe phía sau và giúp quan sát điều khiển xe được tốt hơn khi thực hiện lùi xe tránh va vào vậ t cản phía sau khó quan sát trong điểm mù.
Hình 1.2 : Gương chiếu hậu trên kính chắn gió.
+Gương chiếu hậu hai bên thân xe (gương chiếu hậu ngoài):
Khi giao thông trên đường ngày càng trở nên đông đúc, người lái xe bắt đầu thấy được sự bất tiện của gương chiếu hậu kiểu cũ. Có rất nhiều điểm ở phía sau không nhìn thấy được, nhất là ở hai bên, khi gương được lắp ở trong xe. Bên cạnh đó, gương chiếu hậu lắp trên kính chắn gió thường xuyên bị mất tác dụng bới người ngồi sau hay khi xe chở hàng hóa. Vì thế, các nhà sản xuất ôtô bắt đầu nghiên cứu chế tạo và ứng dụng loại gương chiếu hậu cho phép lái xe có tầm nhìn rộng hơn. Loại gương chiếu hậu mới được ra đời có tên gọi Wingmirror (gương chiếu hậu hai bên thân xe). Ngày nay, bất cứ một chiếc xe hơi nào cũng được trang bị loại gương chiếu hậu này. Gương chiếu hậu hai bên thân xe được lắp đặt ở bên ngoài nên có thể trợ giúp cho người lái có được cái nhìn tốt hơn ở phía sau xe.
Bên cạnh đó, gương chiếu hậu thân xe còn cho phép điều chỉnh linh hoạt để có được góc nhìn tốt nhất, phù hợp với chiều cao và vị trí của người lái.
Hinh 1.3 : Gương chiếu hậu 2 bên thân xe
* Theo phương pháp điều khiển:
+ Gương chiếu hậu điều khiển bằng tay: Hiện nay gương chiếu hậu điều khiển bằng tay vẫn được sử dụng rất phổ biến và rộng dãi chủ yếu sử dụng trên các xe tải, xe bus, xe đầu kéo và một số xe con đời cũ.
Hình 1.4. Gương chiếu hậu điều chỉnh bằng tay
+ Gương chiếu hậu điều khiển điện: Việc ứng dụng gương chiếu hậu lắp bên ngoài xe đem đến cho người lái tầm quan sát tốt hơn. Tuy nhiên, trước kia, để điều chỉnh góc chiếu và gập gương lại khi đỗ xe, người lái đều phải thao tác bằng tay rất bất tiện. Gương chiếu hậu điều khiển điện ra đời đã khắc phục nhược điểm đó. Lái xe chỉ việc ngồi trong xe, điều khiển góc chiếu của gương và gập gương chỉ bằng một nút bấm. Một mạch điện được nối từ nút bấm tới môtơ, điều khiển gương theo nhiều hướng khác nhau.
Hình 1.5: Gương chiếu hậu điều khiển điện.
* Theo chức năng:
+ Gương chống chói:
Khi lái xe vào ban đêm, một trong những yếu tố ảnh hưởng lớn đến độ an toàn là gương chiếu hậu bị chói khi có xe đi phía sau rọi đèn pha. Gương chống chói chính là giải pháp nâng cao độ an toàn. Khác với các loại gương chiếu hậu thông thường chỉ có một lớp kính, gương chống chói bao gồm hai lớp, trong đó lớp ngoài trong suốt và lớp bên trong được tráng chất phản xạ như các loại gương bình thường. Giữa hai lớp kính này có một chất gien từ tính có thể đổi màu dưới tác động của xung điện. Các cảm biến và bộ điều khiển trung tâm sẽ kiểm soát độ mờ và chống chói cho gương.
+ Gương chiếu hậu tích hợp màn hình:
Một thực tế cho thấy, dù rất hữu ích nhưng gương chiếu hậu vẫn tồn tại những điểm mù, tức là những điểm mà lái xe không thể nhìn thấy được qua gương. Khi công nghệ phát triển, người ta ứng dụng các thiết bị camera gắn phía sau xe để khắc phục nhược điểm đó. Gương chiếu hậu trong, ngoài nhiệm vụ truyền thống còn được tích hợp màn hình. Tín hiệu hình ảnh sẽ được truyền trực tiếp lên màn hình trên gương chiếu hậu. Ở một số loại xe, bạn chỉ cần gài s ố lùi, màn hình lập tức hiển thị lên gương chiếu hậu.
Hình 1.6 Gương chiếu hậu tích hợp màn hình.
+ Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth:
Không chỉ giúp cho các lái xe có thể quan sát xung quanh khi điều khiển xe ôtô mà gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth còn cho phép ng ười lái dễ dàng đàm thoại điện thoại giúp an toàn hơn trong việc điều khiển xe. Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động bluetooth có đầy đủ những tính năng của chiếc điện thoại di động như hiển thị số điện thoại gọi đến, từ chối lịch sự cuộc gọi đến, báo số bằng giọng nói, nhạc chuông khi có điện thoại gọi đến... Bộ đàmthoại kết nối Bluetooth gắn trên gương hỗ trợ tất cả các loại điện thoại di động có chức năng Bluetooth.
Hình 1.7 : Gương chiếu hậu tích hợp công nghệ di động Bluetooth.
+ Gương chiếu hậu tích hợp GPS:
Với hệ thống định vị toàn cầu (GPS) MirrorPilot gắn v ào gương chiếu hậu, việc quan sát màn hình hiển thị thông tin dẫn đường sẽ thuận tiện hơn nhiều. Thiết vị dẫn đường sử dụng hệ thống GPS tích hợp trên gương chiếu hậu sẽ cung cấp thông tin như khi lắp trên táp lô, đồng thời giúp mắt người lái không phải nhìn xuống mà vẫn nhìn đường phía trước. Khoa học công nghệ càng phát triển, chiếc gương chiếu hậu không chỉ đơn thu ần là chiếc gương chiếu hậu nữa. Người ta tích hợp ngày càng nhiều các chức năng như la bàn, đồng hồ đo nhiệt độ, cảnh báo an toàn giao thông vào gương chiếu hậu... Tất cả đều nhằm đem đến tiện ích, sự an toàn cũng như sự quan sát tốt nhất cho người lái. Đó chính là nền tảng cho việc phát triển, tích hợp công nghệ trên gương xe sau này.
Hình 1.8 Gương chiếu hậu tích hợp GPS
1.4. Cơ sở lý thuyết gương chiếu hậu
1.4.1. Cấu tạo của gương chiếu hậu ô tô điều khiển bằng động cơ điện
Hình 2.1: Cấu tạo gương điện
Gương điện được điều khiển bởi các mô tơ điều khiển đặt trong thân gương.Thông thường trong một chiếc gương được bố trí 2 mô tơ,1 mô tơ có chức năng điều khiển xoay gương theo chiều lên xuống,chiếc còn lại có chức năng điều khiển gương xoay trái,phải.Ngoài ra ở một số loại gương của các dòng xe hiện nay còn được bố trí lắp đặt mô tơ thứ 3 có chức năng gập gương
1.4.2. Motor gập gương
Cấu tạo: - Mô mô tơ điều khiển 2 chiều bằng cách đổi chiều dòng điện, các bánh răng...
- Môtơ được lắp với vỏ của gương và phần đế gương để có thể chuyển đông gập và mở gương được.
Công dụng: Mở gương và gập gương 1 cách tự động.
Yêu cầu: - Mở gương gập gương 1 cách tự động linh hoạt.
- Đảm bảo độ bền chụi đựng được các va đập.
Nguyên lý hoạt động: - Khi mở khóa điện thì gương xe tự động mở, khi tắt khóa điện thì gương xe tự dộng xếp(đóng)
- Nút công tắc có thể tự động mở động mở hay đóng khi xe đang chạy.
Phương pháp điều khiển gập gương dừng đúng vị trí :
+ Việc khiển gập và mở gương chỉ việc đảo chiều dây điện cấp vào mạch điện khiển. Được điều khiển bới FET bán dẫn thông qua con PPTC. Khi đến vị trí giới hạn, gây quá dòng trên ,mạch điện PTTC hoạt động, ngắt mạch điện đến motor, điện được truyền đến tụ điện bảo hòa, làm cho FEt ngưng dẫn, dù PTTC được phụ hồi sau đó. Nếu vẫn cấp điện vào và tụ điện vẫn duy trì điện thì mạch sẽ không hoạt động nữa.
Hình2.2 Mặt trước và sau của mạch hạn dòng motor gập gương
1.4.3. Motor điều khiển mặt kính
Công dụng: Có thể điều khiển mặt gương 1 cách tự động , lên xuống, sang trái sang phải.
Yêu cầu: Điều khiển 1 cách tự dộng linh hoạt.
Nguyên lý hoạt động: Mô tơ điều khiển mặt gương được điều chỉnh bằng 2 mô tơ với các cơ cấu và bộ phận bên trong như các bánh răng, để có thể điều khiển mặt kính cần phải cung cấp điện cho các mô tơ hoạt động.
1.4.4. Cấu tạo,chức năng của các linh kiện được sử dụng trong mạch
+ Các linh kiện và mạch điện tử
- IC PIC 16F877P
- Điện trở
- PC 817
- IRF 540
- LED
- Tụ điện
- Ổn áp 7805
- Diode cầu
- Công tắc hành trình
- Công tắc nhấn
2.1. Vi điều khiển pic 16f877a
2.1.1. Giới thiệu chung
- PIC là viết tắt của “Programable Intelligent Computer”, có thể tạm dịch là “máy tính thông minh khả trình” do hãng Genenral Instrument đặt tên.
- Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như 8051, Motorola 68HC, AVR, ARM,... Ngoài họ 8051 được hướng dẫn một cách căn bản ở môi trường đại học, bản thân người viết đã chọn họ vi điều khiển PIC để mở rộng vốn kiến thức và phát triển các ứng dụng trên công cụ này vì các nguyên nhân sau:
- Họ vi điều khiển này có thể tìm mua dễ dàng tại thị trường Việt Nam.
- Giá thành không quá đắt.
- Có đầy đủ các tính năng của một vi điều khiển khi hoạt động độc lập.
- Là một sự bổ sung rất tốt về kiến thức cũng như về ứng dụng cho họ vi điều khiển mang tính truyền thống: họ vi điều khiển 8051.
- Số lượng người sử dụng họ vi điều khiển PIC. Hiện nay tại Việt Nam cũng như trên thế giới, họ vi điều khiển này được sử dụng khá rộng rãi. Điều này tạo nhiều thuận lợi trong quá trình tìm hiểu và phát triển các ứng dụng như: số lượng tài liệu, số lượng các ứng dụng mở đã được phát triển thành công, dễ dàng trao đổi, học tập, dễ dàng tìm được sự chỉ dẫn khi gặp khó khăn,…
- Sự hỗ trợ của nhà sản xuất về trình biên dịch, các công cụ lập trình, nạp chương trình từ đơn giản đến phức tạp,…
- Hiện nay trên thị trường có rất nhiều họ vi điều khiển như: 6811 của Motorola, 8051 của Intel, Z8 của Zilog, PIC 16* của Microchip Technology …Trong đề tài này chỉ trình bày một bộ vi điều khiển trong số trên (Pic 16F877A).
Hiện nay có khá nhiều dòng PIC và có rất nhiều khác biệt về phần cứng, nhưng chúng ta có thể điểm qua một vài nét như sau :
- 8/16 bit CPU, xây dựng theo kiến trúc Harvard
- Flash và Rom có thể tuỳ chọn 256 byte đến 256 kbybe
- Các cổng xuất/nhập (mức lôgic từ 0v đến 5v, ứng với mức logic 0 và 1)
- 8/16 bit timer
- Các chuẩn giao tiếp ngoại vi nối tiếp đồng bộ/ không đồng bộ
- Bộ chuyển đổi ADC
- Bộ so sánh điện áp
- MSSP Pripheral dùng cho các giao tiếp I2C, SPI
- Bộ nhớ nội EEPROM - có thể ghi/ xoá lên tới hàng triệu lần
- Modul điều khiển động cơ, đọc encoder
- Hỗ trợ giao tiếp USB
- Hỗ trợ điều khiển Ethernet
- Hỗ trợ giao tiếp CAN
- Hỗ trợ giao tiếp LIN
- Hỗ trợ giao tiếp IRDA
- DSP những tính năng xử lý tín hiệu số
2.1.2. Sơ đồ chân của vi điều khiển PIC16F877A
Hình 2.3 Sơ đồ chân PIC16F877A
2.1.3. Một vài thông số về vi điều khiển PIC16F877A
- Chỉ có 35 cấu trúc lệnh
- Hầu hết các cấu trúc lệnh chỉ mất một chu kỳ máy, ngoại trừ lệnh rẻ nhánh chương trình mất hai chu kỳ máy
- Tốc độ làm việc: xung clock đến 20MHz, tốc độ thực thi lệnh 200ns
- 8K*14 words của bộ nhớ chương trình ( flash program memory)
- 368*8 byte bộ nhớ dữ liệu RAM
- 256*8 byte bộ nhớ dữ liệu EEPROM
Đặc điểm ngoại vi:
- Timer 0: 8 bit timer/counter với 8 bít bộ chia tỉ lệ
- Timer 1: 16 bit timer/counter với bộ chia tỉ lệ có thể tăng lên trong chế độ Sleep theo xung đồng hồ bên ngoài
- Timer2 : 8 bit timer/counter
- Hai Modul capture, compare, PWM
+ Capturre 16 bit có độ phân giải 12,5ns
+ Compare 16 bit có độ phân giải 200ns
+ PWM 16 bít có độ phân giải 10 bit.
- Cổng giao tiếp nối tiếp đồng bộ với chế độ Master và Master/ Slave.
- Bộ truyền nhận nối tiếp vạn năng.
- Cổng Slave song song 8 bit được điều khiển đọc ghi từ bên ngoài.
Đặc điểm tương tự:
- Độ phân giải 10 bit với 8 kênh chuyển đổi tương tự- số.
- Modul so sánh tương tự gồm:
+ Hai modul so sánh tương tự.
+ Modul tham chiếu điện áp trên chip(VEF) có thể lập trình được ,có thể lập trình nhiều chức năng đầu vào từ các đầu vào và điện áp bên trong.
+ Hai đầu ra so sánh có thể sử dụng bên ngoài.
Bên cạnh đó là một vài đặc tính khác của vi điều khiển như:
+ Bộ nhớ Flash có khả năng ghi xoá được 100.000 lần.
+ Bộ nhớ EEPROM với khả năng ghi xoá được 1.000.000 lần.
+ Dữ liệu bộ nhớ EEPROM có thể lưu trữ trên 40 năm.
+ Khả năng tự nạp chương trình với sự điều khiển của phần mềm.
+ Nạp được chương trình ngay trên mạch điện ICSP (In Cicuit Serial Programming) thông qua hai chân.
+ Watchdog timer với bộ dao động trong.
+ Chức năng bảo mật mã chương trình .
+ Chế độ SLEEP
+ Có thể hoạt động với nhiều dạng Oscillator khác nhau.
2.1.4. Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
Hình 2.4 Sơ đồ khối vi điều khiển PIC16F877A
2.2. Rơ le (relay)
- Định nghĩ rơ le (relay):
Rơ le (relay) là một công tắc chuyển đổi hoạt động bằng điện. Nói là một công tắc vì rơ le có 2 trạng thái ON và OFF. Rơ le ở trạng thái ON hay OFF phụ thuộc vào có dòng điện chạy qua rơ le hay không.
Hình bên là kí hiệu của rơ le trong kỹ thuật. Còn về ý nghĩa kí hiệu thì phần tiếp theo sẽ giải thích.
- Nguyên tắc hoạt động:
Hình 2.5 : Rơ le
Khi có dòng điện chạy qua rơ le, dòng điện này sẽ chạy qua cuộn dây bên trong và tạo ra một từ trường hút. Từ trường hút này tác động lên một đòn bẩy bên trong làm đóng hoặc mở các tiếp điểm điện và như thế sẽ làm thay đổi trạng thái của rơ le. Số tiếp điểm điện bị thay đổi có thể là 1 hoặc nhiều, tùy vào thiết kế.
Rơ le có 2 mạch độc lập nhau họạt động. Một mạch là để điều khiển cuộn dây của rơ le: Cho dòng chạy qua cuộn dây hay không, hay có nghĩa là điều khiển rơ le ở trạng thái ON hay OFF. Một mạch điều khiển dòng điện ta cần kiểm soát có qua được rơ le hay không dựa vào trạng thái ON hay OFF của rơ le.
Hình 2.6 : Hoạt động của rơ le
Dòng chạy qua cuộn dây để điều khiển rơ le ON hay OFF thường vào khoảng 30mA với điện áp 12V hoặc có thể lên tới 100mA. Và bạn thấy đó, hầu hết các con chip đều không thể cung cấp dòng này, lúc này ta cần có một BJT để khuếch đại dòng nhỏ ở ngõ ra IC thành dòng lớn hơn phục vụ cho rơ le.
Hình bên chỉ ra cách hoạt động của rơ le với cuộn dây và các tiếp điểm điện. Khi có dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây hút một đòn bẩy và làm mở các tiếp điểm điện, vì thế dòng điện cần kiểm soát không thẩy đi qua rơ le. Và ngược lại. Bạn cũng thấy đó, dòng điện chạy qua cuộn dây không hề có liên quan gì đến dòng điện cần kiểm soát.
Trên rơ le có 3 kí hiệu là: NO, NC và COM.
+ COM (common): là chân chung, nó luôn được kết nối với 1 trong 2 chân còn lại. Còn việc nó kết nối chung với chân nào thì phụ thuộc vào trạng thái hoạt động của rơ le.
+ NC (Normally Closed): Nghĩa là bình thường nó đóng. Nghĩa là khi rơ le ở trạng thái OFF, chân COM sẽ nối với chân này.
+ NO (Normally Open): Khi rơ le ở trạng thái ON (có dòng chạy qua cuộn dây) thì chân COM sẽ được nối với chân này.
=> Kết nối COM và NC khi bạn muốn có dòng điện cần điều khiển khi rơ le ở trạng thái OFF. Và khi rơ le ON thì dòng này bị ngắt.
=> Ngược lại thì nối COM và NO.
- Cách chọn rơ le phù hợp:
Bạn cần phải quan tâm đến kích thước và kiểu chân để chọn một rơ le phù hợp với mạch điện của mình.
Bạn cần phải quan tâm đến điện áp điều khiển cuộn dây của rơ le. Có thể là 5V, 12V hoặc 24V. Mạch bạn thiết kế cung cấp điện áp nào?
Bạn phải quan tâm đến điện trở của cuộn dây. Vì điều này sẽ ảnh hưởng đến dòng cần cung cấp cho cuộn dây hoạt động I = U / R.
Ví dụ: Bạn chọn một rơ le có điện áp hoạt động là 12V, cuộn dây có điện trở là 400 Ohm thì dòng cần thiết cung cấp là 30mA. Dòng này thì IC 555 có thể đáp ứng được, nhưng hầu hết các IC khác thì không, nên cần một BJT để khuếch đại dòng.
Ngoài ra, bạn cần tìm rơ le có số tiếp điểm đóng mở phù hợp.
- Diod bảo vệ rơ le:
Hình 2.7 Mạch rơ le có diod bảo vệ
Như đã đề cập ở bài viết về cuộn cảm. Rơ le hoạt động dựa trên dòng điện chảy qua cuộn cảm đề tạo lực hút điền khiển đóng, mở các tiếp điểm. Và sự OFF đột ngột của cuộn cảm sẽ là nguyên nhân làm hỏng BJT hoặc IC.
-Relay 8 chân
Hình 2.8 Relay 8 chân
+Cấu tạo relay 8 chân:
Nguyên lí hoạt động : rơ le 8 chân sử dụng 2 cặp tiếp điểm để đảo chiều động cơ
2.3. PC817
Phần tử cách ly PC817 dùng để cách ly giữa mạch điều khiển với mạch điện công suất. Nó có cấu tạo như hình vẽ sau :
Hình 2.9: Kích thước chân và cấu trúc bên trong của PC 817
Gồm một diode phát quang và một photo transistor. Khi có điện áp điều khiển đặt vào diode nó phát ra quang. Ánh sáng này kích hoạt cực B của photo transistor làm transistor này dẫn. Do đó mạch điện điều khiển và mạch điện công suất được cách ly.
Thông số kỹ thuật của PC817 :
Tham số
Kí hiệu
Giới hạn
Đơn vị
Vào
*1 Dòng một chiều
IF
50
mA
*2 Dòng một chiều cực đại
IFM
1
A
Điện áp ngược
VR
6
V
*1 Công suất phát tán
P
70
mW
Ra
Điện áp cực góp - phát
VCEO
35
V
Điện áp cực phát - góp
VECO
6
V
Dòng cực góp
IC
50
mA
*1 Công suất phát tán cực góp
PC
150
mW
*1 Tổng công suất phát tán
Ptot
200
mW
*3 Điện áp cô lập
Viso
5
kVrms
Nhiệt độ hoạt động
Topr
-30 +100
0C
Nhiệt độ dự trữ
Tstg
-55 +125
0C
Nhiệt độ hàn
TsoI
260
0C
2.4. MOSFET IRF 540
Mosfet là Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) là một Transistor đặc biệt có cấu tạo và hoạt động khác với Transistor thông thường mà ta đã biết. Mosfet thường có công suất lớn hơn rất nhiều so với BJT. Đối với tín hiệu 1 chiều thì nó coi như là 1 khóa đóng mở. Mosfet có nguyên tắc hoạt động dựa trên hiệu ứng từ trường để tạo ra dòng điện, là linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại các nguồn tín hiệu yếu.
2.4.1. Cấu tạo của Mosfet
Khác với BJT, Mosfet có cấu trúc bán dẫn cho phép điều khiển bằng điện áp với dòng điện điều khiển cực nhỏ.
Cấu tạo của Mosfet ngược Kênh N
G : Gate gọi là cực cổng
S : Source gọi là cực nguồn
D : Drain gọi là cực máng
Trong đó : G là cực điều khiển được cách lý hoàn toàn với cấu trúc bán dẫn còn lại bởi lớp điện môi cực mỏng nhưng có độ cách điện cực lớn dioxit-silic (Sio2). Hai cực còn lại là cực gốc (S) và cực máng (D). Cực máng là cực đón các hạt mang điện.
Mosfet có điện trở giữa cực G với cực S và giữa cực G với cực D là vô cùng lớn , còn điện trở giữa cực D và cực S phụ thuộc vào điện áp chênh lệch giữa cực G và cực S ( UGS )
Khi điện áp UGS = 0 thì điện trở RDS rất lớn, khi điện áp UGS > 0 => do hiệu ứng từ trường làm cho điện trở RDS giảm, điện áp UGS càng lớn thì điện trở RDS càng nhỏ.
Ký hiệu
Qua đó ta thấy Mosfet này có chân tương đương với Transitor
+ Chân G tương đương với B
+ Chân D tương đương với chân C
+ Chân S tương đương với E
2.4.2. Nguyên lý hoạt động
Mosfet hoạt động ở 2 chế độ đóng và mở. Do là một phần tử với các hạt mang điện cơ bản nên Mosfet có thể đóng cắt với tần số rất cao. Nhưng mà để đảm bảo thời gian đóng cắt ngắn thì vấn đề điều khiển lại là vẫn đề quan trọng .
Mạch điện tương đương của Mosfet . Nhìn vào đó ta thấy cơ chế đóng cắt phụ thuộc vào các tụh điện ký sinh trên nó.
Ở đây tôi không nói rõ chi tiết cấu trúc bán dẫn của nó để nó đóng hoặc mở. Các pác nên hiểu nôm na là :
+ Đối với kênh P : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs0. Dòng điện sẽ đi từ S đến D
+ Đối với kênh N : Điện áp điều khiển mở Mosfet là Ugs >0. Điện áp điều khiển đóng là Ugs<=0. Dòng điện sẽ đi từ D xuống S.
Do đảm bảo thời gian đóng cắt là ngắn nhất người ta thường : Đối với Mosfet Kênh N điện áp khóa là Ugs = 0 V còn Kênh P thì Ugs=~0.
2.5. DIOT QUANG - LED
2.5.1. Khái niệm
-Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng.
- LED (viết tắt của Light Emitting Diode, tạm dịch: điốt phát quang) là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại. Giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
- Tương tự như bóng đèn tròn bình thường nhưng không có dây tóc ở giữa, đèn LED tạo ra nhiều ánh sáng hơn, tỏa nhiệt ít hơn so với các thiết bị chiếu sáng khác.
2.5.2. Cấu tạo
- Mỗi điểm LED (Light Emitting Diode) là một diode cực nhỏ, phát sáng do sự vận động của các electron bên trong môi trường bán dẫn. Để chiếu sáng toàn bộ màn hình, các đèn nền LED phải xếp tương ứng 1-1 với ma trận điểm ảnh màu.
- Việc sắp xếp như vậy cho phép điều chỉnh độ sáng chính xác đến từng điểm ảnh trên toàn bộ màn hình, mang lại sự tương phản tốt hơn và loại bỏ được hiện tượng lệch màu tại các góc mà màn hình LCD chiếu sáng nền bằng đèn huỳnh quang (CCFL) thường gặp phải. Ngoài ra, "bóng đèn" LED lại tiêu tốn ít điện năng hơn những thiết bị phát sáng khác.
- Tuy nhiên, màn hình càng lớn càng cần nhiều LED và giá thành vì thế cũng leo thang đến mức chóng mặt.
Hình 2.10 Cấu tạo của đèn led
2.5.3. Một số hình ảnh về LED
Hình 2.11 Các loại led thường gặp
2.6. IC ổn áp 7805
Có lẽ 7805 là mạch nguồn mà mọi người sử dụng nhiều nhất và thông dụng nhất
Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ lắm ráp
Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không được cao
Sơ đồ chân:
Hình 2.12 IC 7805
Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào
Chân 2 (GND): Chân nối đất
Chân 3 (Vout): Chân nguồn đầu ra
Cách mắc 7805 điều chỉnh điện áp (5V)
Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 và D1 gim cố định điện áp chân Rt của Transistor Q1, giả sử khi điện áp chân E đèn Q1 giảm => khi đó điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E của đèn tăng , và ngược lại ...
Cách mắc
2.7. Công tắc hành trình
Hình 2.13 Công tắc hành trình
Nguyên lý hoạt động
Là một công tắc có 2 cặp tiếp điểm:
- Thường đóng
- Thường mở
Khi có lực tác động từ bên ngoài sẽ làm cần gạt tác động chuyển cặp tiếp điểm, sự thay đổi như sau:
Tiếp điểm thường đóng→ Mở
Tiếp điểm thường mở→Đóng
CHƯƠNG III: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG LẮP ĐẶT
3.1. Sơ đồ khối
Khối vi điều khiển
Khối nút bấm
Khối công suất
3.2. Chức năng của từng khối
Khối nút bấm : Mạch sử dụng tín hiệu của cảm biến nhiệt độ để xác định trạng thái hoạt động rồi gửi về khối vi điều khiển .
Khối vi điều khiển : khối này gồm có hệ thống vi điều khiển , các nút nhấn nhập tín hiệu đầu vào và các chân tín hiệu đầu ra điều khiển các van công suất điều khiển động cơ chạy đúng với chương trình điều khiển .
Khối công suất : gồm có các van công suất thực hiện việc đóng ,mở nguồn điện cấp cho động cơ và có động cơ là thiết bị chấp hành thực hiện các lênh điều khiển
3.3. Xây dựng chương trình điều khiển và sơ đồ nguyên lý của mạch
Sơ đồ nguyên lí
2.14 sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển
Sơ đồ mạch thật
3.4 Chương trình điều khiển
#include <16f887.h>
#include <DEF_887.H>
#FUSES HS,NOWDT,NOPROTECT,NOLVP
#device ADC=8
#USE DELAY (INTERNAL=8M)
INT A;
// ============== KHAI BAO INPUT==================
#define CTHT_DONG RA0
#define CTHT_MO RA1
// ============== KHAI BAO OUTPUT==================
#define DC2_LEN RB0
#define DC2_XUONG RB1
#define DC1_TRAI RB2
#define DC1_PHAI RB3
#define DC3_GAP RB4
#define DC3_MO RB5
/// KHAI BAO DAU RA
#define DC1_CHAY RD7
#define DC1_CHIEU RD6
#define DC2_CHAY RD5
#define DC2_CHIEU RD4
#define DC3_CHAY RC7
#define DC3_CHIEU RC6
void main()
{
TRISA0=1;
TRISA1=1;
SET_TRIS_B(0XFF);
TRISD7=0;
TRISD6=0;
TRISD5=0;
TRISD4=0;
TRISC7=0;
TRISC6=0;
A = 0;
DC1_CHAY = DC1_CHIEU = DC2_CHAY = DC2_CHIEU = DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1;
while(1)
{
// DI LEN DONG CO 2
IF(DC2_LEN == 0 && DC2_XUONG == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC2_LEN == 0 && DC2_XUONG == 1)
{
DC2_CHIEU = 1;
DC2_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC2_CHIEU = 1;
DC2_CHAY = 1;
}
}
// DI XUONG DONG CO 2
IF(DC2_LEN == 1 && DC2_XUONG == 0)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC2_LEN == 1 && DC2_XUONG == 0)
{
DC2_CHIEU = 0;
DC2_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC2_CHIEU = 0;
DC2_CHAY = 1;
}
}
// DONG CO 1 SANG TRAI
//DC1_CHAY = DC1_CHIEU = DC2_CHAY = DC2_CHIEU = DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1;
IF(DC1_TRAI == 0 && DC1_PHAI == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC1_TRAI == 0 && DC1_PHAI == 1)
{
DC1_CHIEU = 1;
DC1_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC1_CHIEU = 1;
DC1_CHAY = 1;
}
}
// DONG CO 1 SANG phai
IF(DC1_TRAI == 1 && DC1_PHAI == 0)
{
//kt nút nhấn
DELAY_MS(100);
IF(DC1_TRAI == 1 && DC1_PHAI == 0)
{
DC1_CHIEU = 0;
DC1_CHAY = 0;
}
ELSE
{
DC1_CHIEU = 0;
DC1_CHAY = 1;
}
}
// dieu khien gap DC3_CHAY= DC3_CHIEU = 1; CTHT_DONG CTHT_MO
IF(DC3_GAP == 0 && DC3_MO == 1)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC3_GAP == 0 && DC3_MO == 1)
{
DC3_CHIEU = 1;
DC3_CHAY = 0;
WHILE(CTHT_DONG == 1){}
DC3_CHAY = 1;
}
}
// dieu khien dong co 3 va mo
IF(DC3_GAP == 1 && DC3_MO == 0)
{
DELAY_MS(100);
IF(DC3_GAP == 1 && DC3_MO == 0)
{
DC3_CHIEU = 0;
DC3_CHAY = 0;
WHILE(CTHT_MO == 1){}
DC3_CHAY = 1;
}
}
}}
3.5 Mạch in
KẾT LUẬN & ĐỀ NGHỊ
v Kết luận:
Được sự hướng dẫn tận tình của Thầy Luyện Văn Hiếu, sự quan tâm giúp đỡ của các Thầy và bạn bè, cùng với sự nỗ lực của bản thân, chúng em đã hoàn thành nội dung đồ án đúng thời gian quy định v à đạt được các yêu cầu, nhiệm vụ đặt ra.Mô hình đáp ứng được về các y êu cầu kỹ thuật, tính sư phạm, tính thẩm mỹ cũng như đáp ứng được nhiều chức năng như là: phục vụ thiết thực trong công tác giảng dạy hay sử dụng tốt cho việc bảo dưỡng, sửa chữa hệ thống gương chiếu hậu tự động các ô tô du lịch đời mới hiện nay…. Vì vậy đây là cơ sở để đáp ứng cho nhu cầu đào tạo của nhà trư ờng cũng như nhu cầu của xã hội. Nội dung đồ án đạt được một số kết quả nhất định đem lại nhiều ý nghĩa về mặt khoa học cũng như thực tiễn. Nội dung đề tài mang tính thực tế nh ư: sinh viên có thể tự mình nghiên cứu thông qua đề tài này. Ngoài ra nội dung chuy ên đề là một tài liệu mang tính hệ thống, cơ bản nhưng khá đầy đủ, đáp ứng được nhu cầu đặt ra của một tài liệu giảng dạy về hệ thống điều khiển gương chiếu hậu tự động.
v Đề nghị:
Do còn có một số hạn chế nên đ ề tài chỉ dừng lại ở việc nghi ên cứu hệ thống điều khiển gương của một loại xe nhất định. Để đáp ứng nhu cầu nâng cao chất lượng đề tài cần phát triển nghiên cứu thêm nhiều mô hình nhiều loại xe khác sẽ tạo ra cuốn tiểu luận phong phú hơn về nội dung. Có như vậy chúng ta mới rút ngắn được khoảng cách giữa quá trình đào tạo trong nhà trường và tay nghề của sinh viên sau khi ra trường cùng với sự phát triển nhanh của khoa học công nghệ trên thế giới. Nền công nghiệp ô tô Việt Nam còn non trẻ nhưng đầy tiềm năng, cùng với sự phát triển nhanh của các phương tiện giao thông, đang rất cần một nguồn nhân lực to lớn có trình độ kỹ thuật cao. Từ khâu đào t ạo thiết nghĩ nhà nước và các trường đại học cần có chính sách đầu tư đúng mức về công tác phát triển phương tiện và thiết bị dạy học hơn nữa để đáp ứng nhu cầu to lớn và thiết thực này. Đây cũng là con đường ngắn nhất để góp phần xây dựng thành công sự nghiệp công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nước ta hiện nay.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1 : Tài liệu sách “ Trang bị tiện nghi “ của thầy Đỗ Văn Cường
1 : http://www.oto-hui.com
2 : http://www.autospeed.com.au
3 : http://news.otofun.net/Default.aspx
4 : http://tailieu.vn/
...Xem thêm
