LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày … tháng 10 năm 2013 (Ký tên và ghi rõ họ tên) HOÀNG PHI KHANH ii LỜI CẢM ƠN Trong suố t quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn này , tôi đã nhâ ̣n đƣơ ̣c sƣ̣ hƣớng dẫn , giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng l ớp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc tôi xin đƣợc bày tỏ lới cảm ơn chân thành tới : Ban giám hiê ̣u , Phòng đào tạo sau đại học , Khoa Cơ Khí Động Lực trƣờng Đa ̣i Ho ̣c Sƣ Ph ạm Kỹ Thuật Tp.HCM đã ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thuâ ̣n lơ ̣i giúp đỡ tôi trong quá triǹ h ho ̣c tâ ̣p và hoàn thành luâ ̣n văn.
Phó giáo sƣ - Tiế n si ̃ Đỗ Văn Dũng, ngƣời thầ y kính mế n đã hế t lòng giúp đỡ, dạy bảo , đô ̣ng viên và ta ̣o mo ̣i điề u kiê ̣n thu ận lợi cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp. Tiến sĩ Lê Thanh Phúc, ngƣời thầy đã tận tâm, nhiệt tình hƣớng dẫn chỉ bảo để tôi có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp. Xin chân thành cảm ơn các thầ y cô t rong hô ̣i đồ ng chấ m luâ ̣n văn đã cho tôi nhƣ̃ng đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luâ ̣n văn này. Kính chúc ban giám hiệu, các thầy luôn mạnh khỏe, thành công và luôn là ngọn đuốc soi đƣờng cho thế hệ đàn em chúng em tiến bƣớc thành công hơn, vững chắc hơn trên con đƣờng khoa học tuy có khó khăn, thử thách nhƣng đầy thù vị này.
Xin chân thành cảm ơn và chúc các thầy cô sức khỏe và thành đạt. iii TÓM TẮT Luận văn nghiên cứu về hệ thống điều khiển nâng hạ kính mới trên ô tô. Đặc điểm là sử dụng sóng Bluetooth để truyền dữ liệu điều khiển các chức năng của các cửa sổ kính. Bên cạnh đó, việc ứng dụng vi điều khiển để điều khiển các chức năng trong hệ thống và sử dụng đèn báo tín hiệu có chƣớng ngại vật cho ngƣời lái biết ngay cả khi tài xế không trực tiếp điều khiển.
Sử dụng mạch công suất tăng tính ổn định của hệ thống trong quá trình điều khiển. Hệ thống này có thể dùng để điều khiển các thiết bị đƣợc gắn thêm trên ô tô mà không cần can thiệp lớn vào hệ thống dây điện trên xe. Nếu đƣợc ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị của ô tô, thì mỗi chiếc xe trong tƣơng lai sẽ giống nhƣ một mô hình máy tính thu nhỏ có thể trao đổi dữ liệu và đáp ứng nhu cầu của ngƣời sử dụng một cách tốt nhất và cực kì an toàn do tính tự động hóa ngày càng đƣợc nâng cao. ABSTRACT The thesis presents an investigation on an advanced power window system.
The proposed system uses the Bluetooth wave to transmit the data and to control the operating modes of the power window. In addition, the microcontroller is used to monitor the system performance and to warn the driver when it is stuck. The system may be used to control the electrical devices without major modification of wiring system. The further research may be carried out for other systems where the devices may connect together.
The future cars will contain the subsystems that have the wireless communication. iv MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân. i Lời cam đoan. ii Lời cảm ơn.
iv Mục lục. v Danh sách các hình. viii Danh sách các bảng. x Chƣơng 1: Tổng quan đề tài .1 Tính cấp thiết của đề tài.2 Các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nƣớc.3 Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu.4 Ý nghĩa khoa hoc và tính thực tiễn của đề tài.5 Phƣơng pháp nghiên cứu.6 Kế hoa ̣ch thƣ̣c hiê ̣n.
3 Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết .1 Hệ thống cửa sổ điện trên ô tô.3 Vị trí các bộ phận.2 Động cơ điện một chiều.1 Khái niệm chung.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc, phân loại động cơ điện một chiều.3 Tìm hiểu về công nghệ Bluetooth.1 Tổng quan về Bluetooth.2 Bản chất công nghệ Bluetooth.3 Ƣu nhƣợc điểm của Bluetooth.4 Tầm ứng dụng và tƣơng lai của Bluetooth.4 Cơ sở lý thuyết về sóng vô tuyến.1 Khái niệm về sóng vô tuyến.2 Phân chia giải tần số vô tuyến.3 Đặc điểm truyền sóng vô tuyến.4 Phƣơng thức truyền sóng vô tuyến.5 Các nhân tố ảnh hƣởng đến sự truyền lan sóng vô tuyến.5 Tìm hiểu sơ bộ về điều khiển từ xa.1 Tổng quan về điều khiển từ xa.2 So sánh điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến và sóng hồng ngoại. 60 Chƣơng 3: Lƣu đồ điều khiển và lập trình điều khiển. Tổng quan về module Bluetooth.1 Giới thiệu về module Bluetooth HC – 05.2 Các lệnh dùng thiết lập module Bluetooth HC- 05. Lƣu đồ điều khiển và lập trình điều khiển.
Chức năng và tính năng hoạt động của hệ thống nâng hạ kính cần điều khiển. 71 Chƣơng 4: Mô hình và thực nghiệm .1 Kết cấu mô hình phần hệ thống điều khiển.2 Board mạch thu, phát sóng Bluetooth.3 Mạch cảm biến dòng.2 Thực nghiệm mô hình. Kiểm nghiệm độ nhạy hệ thống điều khiển. Kiểm nghiệm chức năng báo kẹt.
Kiểm nghiệm hoạt động thực tế. 90 Chƣơng 5: Kết luận .1 Kết quả đạt đƣợc.2 Các vấn đề chƣa đạt đƣợc.3 Hƣớng phát triển đề tài. 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO. 101 vii DANH SÁCH CÁC HÌNH HÌNH TRANG Hình 2.1: Hệ thống cửa sổ điện trên ô tô.2: Mô tả hoạt động của hệ thống cửa sổ điện trên ô tô.3: Điều khiển cửa sổ điện khi tắt chìa khóa và chống bó kẹt.4: Các bộ phận chính của hệ thống cửa sổ điện.5: Môtơ cửa sổ điện.6: Công tắc chính cửa sổ điện.7: Mô tả nguyên lý làm việc của động cơ điện một chiều.8: Sơ đồ nguyên lý máy điện một chiều.9: Môtơ quay ngƣợc chiều kim đồng hồ.10: Môtơ quay cùng chiều kim đồng hồ.11: Một Piconet trong thực tế.12: Hình Piconet chỉ có 1 Slave.13: Hình Piconet có nhiều Slave.14: Một Scatternet gồm 2 Piconet.15: Sự hình thành một Scatternet theo cách 1.16: Sự hình thành một Scatternet theo cách 2.17: Mô hình Piconet.18: Quá trình truy vấn tạo kết nối.19: Truy vấn tạo kết nối giữa các thiết bị trong thực tế.20: Minh họa một Scatternet.21: Cách nhảy tầng số.24: Định dạng gói tin Bluetooth.25: Giữ chế độ tƣơng tác.26: Tƣơng tác trong chế độ tiết kiệm năng lƣợng.27: Phổ tầng tần số vô tuyến và ứng dụng.1: Lƣu đồ thuật toán chung.2: Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình phát.3: Lƣu đồ điều khiển chƣơng trình chính của Master (Ecu).4: Lƣu đồ điều khiển chƣơng trình ngắt của Master (Ecu).5: Lƣu đồ giải thuật chƣơng trình thu.6: Chƣơng trình chính Slave.7: Chƣơng trình ngắt Slave.1: Công tắc chính.2: Công tắc chính và mạch điều khiển.3: Mạch điều khiển Master.4: Mô hình cửa sổ.5: Mạch điều khiển Slave.6: Sơ đồ mạch Master PIC-BLUETOOTH.7: Sơ đồ mạch Slave PIC-BLUETOOTH.8: Board mạch Bluetooth HC-05.9: Sơ đồ mạch cảm biến dòng.10: Sơ đồ nguyên lý mạch cảm biến dòng.
88 ix DANH SÁCH CÁC BẢNG BẢNG TRANG Bảng 2.1: So sánh Wifi và Bluetooth.2: So sánh IrDA và Bluetooth.3: Tên gọi các dãy tần số.1: Các lệnh dùng thiết lập Module HC – 05.2: Chức năng điều khiển nâng hạ kính.1: Bảng thông số thực nghiệm. 89 x CHƢƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết của đề tài. Ngày nay, ô tô không những chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại cho con ngƣời, mà nó còn thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao về tính tiện nghi đƣợc trang bị trên ô tô. Với nhu cầu ngày càng tăng thì nhiều tiện nghi hiện đại đã đƣợc trang bị trên ô tô nhƣ phanh ABS, hệ thống định vị toàn cầu GPS, điều khiển lái thông minh idriver.
Gần đây, có sự phát triển vƣợt bậc của những hệ thống điều khiển từ xa sử dụng trong mục đích quân sự lẫn dân sự. Các nhà khoa học đang nghiên cứu phát triển hệ thống eyedriver để những ngƣời khuyết tật có thể điều khiển ô tô qua ánh mắt của họ. Xu hƣớng nghiên cứu hiện nay cũng chú trọng đến việc điều khiển những hệ thống, thiết bị trên xe mà không cần dây dẫn nhằm giảm bớt sự phức tạp của hệ thống dây điện trên xe và tăng tính năng an toàn cũng nhƣ tính tiện lợi cho ngƣời sử dụng xe. Sự phát triển không dây xuất hiện từ thiết bị điều khiển khóa cửa chống trộm, gần đây nhất thì có hệ thống tích hợp giao tiếp giữa điện thoại cầm tay và ô tô không dây.
Với những nhu cầu trên đề tài: Nghiên cứu thiết kế chế tạo điều khiển không dây hệ thống nâng hạ kính đƣợc xem thực sự cần thiết trong việc phát triển và ứng dụng công nghệ trên ôtô.2 Các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nƣớc. Các đề tài nghiên cứu trong nƣớc. Tình hình nghiên cứu trong nƣớc ta về lĩnh vực điều khiển không dây chỉ xuất hiện trong lĩnh vực viễn thông và truyền thanh truyền hình. Riêng trong lĩnh vực ứng dụng trên ô tô thì vẫn đang trong giai đoạn tìm hiểu và phát triển.
Vì thế những đề tài liên quan trực tiếp đến điều khiển các thiết bị trên ô tô thì chƣa phát triển nhiều. Các đề tài nghiên cứu ngoài nƣớc. Fredrick L Kitson (2000) [1], thiết kế kết nối giữa ôtô và máy chẩn đoán không 1 cần giắc cắm trực tiếp thông thƣờng mà chỉ cần ô tô vào vùng phủ sóng của thiết bị chẩn đoán. Để thực hiện đƣợc điều này thì ô tô phải có một cực để phát tín hiệu tình trạng hiện tại của ô tô.
Từ phía thiết bị chẩn đoán sẽ có một bộ thu tín hiệu (cực thu tín hiệu) sẽ nhận tín hiệu từ cực phát của động cơ đƣa vào bộ xử lý trung tâm của máy chẩn đoán để đƣa kết quả tình trạng hoạt động của xe. Dearborn Heights (2004) [2], thiết kế speaker không dây cho ô tô có thể tháo ra khỏi ô tô nhƣng nó vẫn giao tiếp với hệ thống điều khiển âm thanh trên ô tô. Speaker sẽ đƣợc thiết kế bộ nhận tín hiệu điện đƣợc truyền tải không dây đến và chuyển tín hiệu này thành tín hiệu âm thanh cho Speaker hoạt động. Và dĩ nhiên tác giả cũng nghiên cứu thiết kế bộ phát tín hiệu điện từ hệ thống âm thanh trên xe và tín hiệu này chuyển từ tín hiệu âm thanh thành tín hiệu điện để truyền không dây đến Speaker.
Shin-Chung Chen (2005) [3], thiết kế thiết bị chống trộm giao tiếp trong hệ thống bằng Bluetooth.