Đồ án tốt nghiệp: Chế tạo mô hình điện thân xe (Chiếu sáng, Nâng kính, Gạt mưa)

Tham khảo đồ án chế tạo mô hình điện thân xe ô tô. Phân tích chi tiết sơ đồ, nguyên lý hệ thống chiếu sáng, gạt mưa, nâng hạ kính và khóa cửa.

• Tác giả: Trần Anh Tú
• Người hướng dẫn: Th.s Vũ Đình Huấn
• Trường học: Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Cơ khí Động lực
• Đề tài: Chế tạo một số mô hình hệ thống điện thân xe: Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu, hệ thống gạt mưa rửa kính, hệ thống nâng hạ kính và khóa cửa
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2018
• Địa điểm: Thành phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Giới thiệu về đồ án mô hình điện thân xe

Đồ án mô hình điện thân xe là một dự án quan trọng trong ngành công nghiệp ôtô Việt Nam, được thực hiện tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Mô hình điện thân xe này tập trung vào ba hệ thống chính: hệ thống chiếu sáng, hệ thống gạt mưa rửa kính, và hệ thống nâng hạ kính khóa cửa. Dự án này nhằm mục đích tổng hợp và củng cố kiến thức chuyên ngành mà sinh viên đã học trong 4 năm học tại trường. Thông qua việc chế tạo các mô hình điều khiển điện này, sinh viên có cơ hội áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, phát triển kỹ năng kỹ thuật và hiểu sâu hơn về cấu trúc hệ thống điện trên xe hơi. Đây là một bước đệm quan trọng giúp chuẩn bị nguồn nhân lực chất lượng cao cho ngành công nghiệp ôtô hiện đại.

1.1. Ý nghĩa của dự án

Đồ án mô hình điện thân xe có ý nghĩa thiết thực trong việc đào tạo nguồn nhân lực cho ngành công nghiệp ôtô. Nó giúp sinh viên nắm vững nguyên lý hệ thống chiếu sáng, hệ thống gạt mưa rửa kính và hệ thống điều khiển nâng hạ kính. Qua đó, sinh viên không chỉ hiểu được lý thuyết mà còn có khả năng thiết kế và thi công mô hình thực tế, phù hợp với nhu cầu thực tế của ngành công nghiệp ôtô hiện nay.

1.2. Mục tiêu chính của đồ án

Mục tiêu chính của mô hình điều khiển điện là giúp sinh viên tích lũy kiến thức chuyên ngành, phát triển kỹ năng thực hành và áp dụng công nghệ ôtô vào thực tiễn. Đồng thời, dự án này cũng hướng tới việc tạo ra những mô hình thực hành có thể sử dụng trong giáo dục đại học, phục vụ cho việc đào tạo thế hệ sinh viên tiếp theo.

II. Hệ thống chiếu sáng và tín hiệu trên xe

Hệ thống chiếu sáng tín hiệu là một trong những hệ thống quan trọng nhất trên xe hơi, đảm bảo an toàn cho người lái và người tham gia giao thông. Hệ thống này bao gồm đèn đầu, đèn hậu, đèn xi nhan và các thiết bị báo hiệu khác. Nguyên lý hệ thống chiếu sáng dựa trên việc sử dụng các bóng đèn khác nhau được điều khiển bởi công tắc và relay. Các sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng thực tế từ các dòng xe như Toyota RAV4 hay Camry cho thấy sự phức tạp và tính cần thiết của thiết kế. Trong mô hình mô phỏng, sinh viên học cách đấu dây điện, xác định chân mô tơ và hiểu rõ cách thức hoạt động của từng thiết bị trong hệ thống.

2.1. Nguyên lý hoạt động hệ thống chiếu sáng

Hệ thống chiếu sáng hoạt động dựa trên nguyên lý mạch điện cơ bản với điện áp từ bộ accumulator của xe. Các bóng đèn được kết nối thông qua relay và công tắc giúp điều khiển dòng điện. Khi người lái bật công tắc, dòng điện chạy qua bóng đèn, phát sáng để chiếu sáng đường phía trước và báo hiệu cho các xe khác.

2.2. Ứng dụng thực tế trên xe hiện đại

Trên các xe ôtô hiện đại như Toyota RAV4 2003 hay Camry 2007, hệ thống chiếu sáng và tín hiệu được tích hợp phức tạp với nhiều chế độ hoạt động. Sơ đồ mạch điện của các dòng xe này cho thấy sự kết hợp giữa đèn xi nhan hazard và các công tắc đa năng, giúp đảm bảo an toàn giao thông một cách hiệu quả.

III. Hệ thống gạt mưa rửa kính tự động

Hệ thống gạt mưa rửa kính là một hệ thống điều khiển quan trọng giúp duy trì tầm nhìn rõ ràng của người lái trong điều kiện thời tiết xấu. Mô hình điều khiển gạt mưa được thiết kế bao gồm motor gạt nước, cuộn dây, cơ cấu dừng tự động và công tắc đa năng. Nguyên lý hệ thống gạt mưa rửa kính dựa trên việc motor điện chuyển động quay để kích hoạt cơ cấu gạt, đồng thời hệ thống rửa kính phun nước để làm sạch kính chắn gió. Các sơ đồ mạch điện hệ thống gạt mưa từ Toyota Camry 2007 là ví dụ điển hình cho thiết kế và ứng dụng thực tế. Sinh viên thông qua phiếu thực hành có thể hiểu rõ cách đấu dây điện và cách xác định các chân motor.

3.1. Cấu tạo và nguyên lý motor gạt nước

Motor gạt nước là trung tâm của hệ thống gạt mưa rửa kính. Motor này có cấu tạo phức tạp với cuộn dây được thiết kế để tạo ra momen quay từ dòng điện. Cơ cấu dãn động gạt nước chuyển đổi chuyển động quay của motor thành chuyển động tuyến tính để kích hoạt gạt nước gạt sạch mưa khỏi kính.

3.2. Cơ chế điều khiển tự động

Cơ cấu dừng tự động trong hệ thống gạt mưa rửa kính cho phép motor tự động dừng lại ở vị trí xuống khi không hoạt động. Công tắc đa năng giúp người lái lựa chọn tốc độ gạt hoặc chế độ tự động dựa trên cảm biến độ ẩm. Thiết kế này đảm bảo an toàn và tăng tuổi thọ của hệ thống.

IV. Hệ thống nâng hạ kính và khóa cửa điều khiển

Hệ thống nâng hạ kính và khóa cửa là những thành phần hỗ trợ quan trọng trên xe hơi hiện đại, cung cấp sự tiện lợi và an toàn cho người sử dụng. Mô hình điều khiển hệ thống này sử dụng motor điện để thực hiện chuyển động nâng hạ kính và khóa/mở khóa cửa. Nguyên lý hệ thống điều khiển dựa trên việc sử dụng relay và công tắc điều khiển để điều phối dòng điện tới các motor nâng kính. Có hai dạng nâng kính chính: nâng kính dạng mecnanm và nâng kính dạng cáp quay. Qua đồ án mô hình, sinh viên có cơ hội thiết kế và thi công các sơ đồ mạch điện hệ thống điều khiển thực tế, từ đó hiểu sâu hơn về cấu trúc và cách hoạt động của hệ thống này trên xe hiện đại.

4.1. Cấu trúc hệ thống nâng hạ kính

Hệ thống nâng hạ kính sử dụng motor điện để tạo ra lực quay cần thiết cho chuyển động nâng hạ. Phân loại 2 dạng nâng kính bao gồm cơ cấu mecnanm và cơ cấu cáp quay, mỗi loại có ưu điểm riêng về độ bền, hiệu quả và chi phí sản xuất. Sơ đồ mạch điện cho thấy cách điều khiển motor qua các công tắc và relay.

4.2. Hệ thống khóa cửa tích hợp

Hệ thống khóa cửa được tích hợp với hệ thống nâng hạ kính để tạo ra một giải pháp điều khiển toàn diện. Công tắc điều khiển cho phép khóa/mở khóa từ xa hoặc bằng nút bấm trên cửa. Mô hình thực hành giúp sinh viên nắm vững cách đấu dây và xác định các chân motor cho hệ thống điều khiển này.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1. Khoa học và kỹ thuật công nghệ ngày nay đã và đang phát triển một cách nhanh chóng trên mọi lĩnh vực và nó liên tục được ứng dụng trong lĩnh vực ôtô. Ở các nước phát triển và đang phát triển đều chú trọng việc phát triển nghành công nghiệp ôtô vì sự phát triển của nó kéo theo sự phát triển cũng như tạo ra diện mạo mới cho nhiều ngành nghề, lĩnh vực khác như: cơ khí chế tạo, điện tử, điện, trang trí nội thất, cơ điện tử, điều khiển tự động, điện lạnh,… Nhận thấy tầm quan trọng của việc phát triển ngành công nghiệp ôtô đối với nền kinh tế nước nhà nên việc đào tạo ngành cơ khí ôtô ở nước ta rất được chú trọng, đặt biệc là tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật đã có từ cách đây hơn 35 năm. Trường liên tục đổi mới chương trình đào tạo, phương pháp dạy nhằm phù hợp với thực tế đồng thời chú trọng đến thực hành nhiều hơn, vì vậy việc tạo ra các mô hình nhằm phục vụ cho học thực hành là cần thiết.

Chính vì lẽ người nghiên cứu như chúng em đã quyết định chọn đề tài “ Chế tạo một số mô hình điện thân xe: Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu; hệ thống gạt mưa - rửa kính; hệ thống nâng hạ kính và khóa cửa” với mong muốn củng cố kiến thức đã học và tạo ra phương tiện giảng dạy thực hành. Từ dó giúp các bạn sinh viên tiếp thu bài dễ dàng hơn, đạt kết quả học tập tốt nhất có thể.2 Giới hạn đề tài. Việc thiết kế, thi công, sưu tầm tài liệu thích hợp, thu thập thông tin, soạn thuyết minh, kiểm tra đòi hỏi phải có rất nhiều thời gian, kinh phí cũng như kiến thức. Do đó đề tài chỉ tập trung giải quyết một số vấn đề sau:  Thiết kế và thi công mô hình.

 Biên soạn tài liệu thực hành trên mô hình.3 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu. -Nhằm phục vụ cho công tác giảng dạy và tạo điều kiện thuận lợi cho giáo viên hướng dẫn sinh viên trong quá trình thực tập. -Sinh viên có điều kiện quan sát các mô hình một trực quan, dễ cảm nhận được vị trí, hình dạng của một số chi tiết trong hệ thống điện thân xe. -Giúp cho sinh viên ứng dụng được ngay bài học lý thuyết vào bài thực hành.

-Giúp kiểm tra , đo đạc, xác định các chân của công tắc điều khiển; motor, relay. -Tìm hiểu, nghiên cứu tổng quan các mô hình điện thân xe chuẩn bị thực hiện. -Chuẩn bị, kiểm tra trang thiết bị trước khi làm mô hình. -Thực hiện việc thiết kế và thi công mô hình đã được phân bố.

-Biên soạn tài liệu hướng dẫn sử dụng mô hình.4 Phương pháp thực hiện. Để đề tài được hoàn thành chúng em đã kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu. Trong đó đặc biệt là phương pháp thực nghiệm kết hợp học hỏi kinh nghiệm của thầy cô, tham khảo tài liệu, thu thập các thông tin liên quan, bạn bè, nghiên cứu các mô hình giảng dạy cũ,… Từ đó tìm ra những ý tưởng mới và chọn ra phương án khả thi nhất để hình thành đề cương của đề tài. Song song với nó, chúng em còn kết hợp cả phương pháp quan sát và thực nghiệm, tìm hiểu trang thiết bị trước khi mua để có thể chế tạo được mô hình và biên soạn tài liệu hướng dẫn một cách dễ hiểu nhất.5 Các bước thực hiện đề tài.

-Tham khảo tài liệu, hỏi ý kiến thầy hướng dẫn. -Lập kế hoạch thực hiện đề tài. -Thiết kế và thi công mô hình. -Đo đạc và xác định các chân, giấc nối.

-Nghiệm thu các kết quả đo được. -Biên soạn tài liệu hướng dẩn thực hành. 17 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT.1Mô hình hệ thống chiếu sáng- tín hiệu: Hệ thống chiếu sáng - tín hiệu trên ô tô giúp cho tài xế phát hiện được chướng ngại vật trên đường khi điều kiện ánh sáng hạn chế, đổng thời báo hiệu các tình huống dịch chuyển đề mọi người xung quanh biết. Ngoài ra, hệ thống chiếu sáng - tín hiệu hiển thị tình trạng hoạt động của các hệ thống trên ô tô đền tài xế thông qua bảng tableau vả soi sáng không gian trong xe.

-Hệ thống đèn đầu Đây là hệ thống cơ bản và quan trọng nhất trên xe, nhằm đảm bảo điều kiện làm việc cho người lái ô tô nhất là vào ban đêm và bảo đảm an toàn giao thông. Đèn đầu phải có cường độ sáng lớn nhưng không làm lóa mắt tài xế xe chạy ngược chiều. Đèn đầu có hai chế độ : chiếu xa từ 180 - 250m và chiếu sáng gần từ 50 -75m. Đèn đầu là một trong những thiết bị tiêu thụ công suất lớn trên ô tô, ở chế độ chiếu xa là 45 -70W, ở chế độ chiếu gần là 35 - 40W Hình 2.1 Hệ thống đèn đầu và đèn hậu 18 -Hệ thống đèn hậu Để nhận biết kích thước trước và sau xe - Đèn sương mù Đèn sương mù phía trước(Fog lamps): Trong điều kiện sương mù, nếu sử dụng đèn đầu chính có thể tạo ra vùng ánh sáng chói phía trước gây trở ngại cho các xe đối diện và người đi đường.

Nếu sử dụng đèn sương mù sẽ giảm được tình trạng này.Dòng cung cấp cho đèn sương mù thường được lấy sau relay đèn kích thước. Đèn sương mù phía sau( Rear fog guard): Đèn này dùng để báo hiệu cho các xe phía sau nhận biết trong điều kiện tầm nhìn hạn chế. Dòng cung cấp cho đèn này lấy sau đèn cốt ( Dipped beam). Một đèn báo được gắn vào tableau để báo hiệu cho tài xế khi đèn sương mù phía sau hoạt động - Hệ thống đèn xi nhan và báo nguy giúp cho người lái xe ra tín hiệu báo rẽ và báo tình trạng hư hongrcuar xe cho các xe khác tránh, như khi động cơ chết máy giữa đường.

- Đèn báo tableau (warning indicator) Dùng để hiển thị các thông số, tình trạng hoạt động của các hệ thống, bộ phận trên xe, đồng thời báo hiệu lỗi khi các bộ phận trên xe hoạt động không bình thường.1 Nguyên lý hệ thống chiếu sáng - tín hiệu.  Nguyên lý hoạt động của hệ thống chiếu sáng.  Sơ đồ mạch điện: 19 Hình 2.2 Sơ đồ mạch điện đèn đầu (toyota electrical wiring diagram workbook). 20 Nguyên lý hoạt động: -Khi công tắc máy ở vị trí ON và công tắc điều khiển ở vị trí HEAD, dòng điện từ cực + ắc qui đi qua hộp cầu chì đến chân 1 của relay → chân 2, chân 3 của công tắc tổ hợp → mass làm cho relay hoạt động đóng tiếp điểm.

lúc này dòng điện từ chân 5 → chân 4 của relay và đi qua hai đèn cốt trái- phải và về mass làm đèn sáng cốt. -Khi công tắc pha- cốt được được bật đến vị trí HIGH, dòng điện sẽ đi từ chân 4 của relay qua hai đèn pha trái- phải → chân 1 của công tắc tổ hợp → chân 9 → mass làm đèn pha sáng. Dòng điện cũng qua đèn báo pha trên taplo và về mass thông qua công tắc pha- cốt làm đèn báo pha sáng báo cho người lái biết chế độ chiếu xa đang được bật. -Khi công tắc pha-cốt bật đến vị trí FLASH,dòng điện sẽ tương tự như ở chế độ HIGH, đèn sẽ sáng ở chế độ chiếu xa.

Tuy nhiên, ở chế độ này dù công tắc đèn đầu không được bật thì FLASS vẫn hoạt động bình thường.  Nguyên lý hoạt động của hệ thống điều khiển tín hiệu.  Nguyên lý hoạt động: -Khi công tắc máy được bật lên, công tắc báo rẽ bật sang trái, hazard ở vị trí OFF, dòng điện đi từ cực + ắc qui đi qua cầu chì → chân 10 → chân 7 của công tắc hazard qua cục chớp → mass, đồng thời dòng điện từ chân 1 của cục chớp → chân 1 → chân 5 của công tắc báo rẽ rồi đi đến các đèn báo rẽ trước trái, sau trái, đèn báo trên táp lô rồi về mass. -Khi công tắc báo rẽ bật sang phải, hazard ở vị trí OFF, dòng điện đi từ cực + ắc qui đi -qua cầu chì → chân 10 → chân 7 của công tắc hazard qua cục chớp → mass, đồng thời dòng điện từ chân 1 của cục chớp → chân 1 → chân 8 của công tắc báo rẽ rồi đi đến các đèn báo rẽ trước phải, sau phải, đèn báo trên táp lô rồi về mass.

-Khi công tắc hazard bật ON, dòng điện đi từ cầu chì → chân 8 → 7 của công tắc hazard → chân 2 → chân 3 của cục chớp → mass, đồng thời, dòng điện đi từ chân 1 của cục chớp → chân 9, 6, 5 của công tắc hazard rồi qua tất cả các đèn báo rẽ và đèn trên táp lô→ mass. 21  Sơ đồ mạch điện: Hình 2.3 Sơ đồ mạch điện xinhan hazard (toyota electrical wiring diagram workbook) 2. Một số sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng thực tế.4 Sơ đồ mạch điện hệ thống chiếu sáng toyota RAV4 2003 23 Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện hệ thống tín hiệu xe toyota RAV4 2003.2 Hệ thống điều khiển hệ thống gạt mưa - rửa kính. Hệ thống gạt nước và rửa kính là một hệ thống đảm bảo cho người lái nhìn được rõ ràng bằng cách gạt nước mưa phía trước và phía sau xe.

Hệ thống có thể làm sạch bụi bẩn trên kính chắn gió phía trước nhờ thiết bị rửa kính. Vì vậy đây là thiết bị cần thiết cho sự an toàn của xe khi chạy. Cấu tạo chung Hệ thống gạt nước – rửa kính bao gồm các bộ phận sau: 1. Cần gạt nước/lưỡi gạt nước 2.

Motor và cơ cấu dẫn động gạt nước 3. Vòi phun của bộ rửa kính 4. Bình chứa nước rửa kính ( có chứa motor rửa kính ) 5. Công tắc gạt nước – rửa kính Hình 2.6 Cấu tạo chung của hệ thống Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận trong hệ thống a.

Động cơ điện gạt nước Motor gạt nước là động cơ điện một chiều kích từ bằng nam châm vĩnh cửu. Motor gạt nước gồm có motor và bộ truyền bánh răng để làm giảm tốc độ ra của motor. Motor gạt nước có 3 chổi than tiếp điện: chổi than tốc độ thấp, chổi than tốc độ cao và chổi than dùng chung ( để nối mát ). Một công tắc dạng cam được bố trí trong bánh răng để gạt nước dừng ở vị trí cố định trong mọi thời điểm.7 Cấu tạo motor gạt nước Một sức điện động lớn được tạo ra trong cuộn dây phần ứng khi motor quay để hạn chế tốc độ quay của motor.