I. Tổng quan về hệ thống lái trợ lực điện
Hệ thống lái trợ lực điện (EPS) là một công nghệ tiên tiến được ứng dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp ô tô hiện đại. Hệ thống này sử dụng động cơ điện để hỗ trợ lực lái, giúp giảm tải cho người lái và tăng độ chính xác trong điều khiển. Mô hình hệ thống lái được thiết kế dựa trên hệ thống lái của TOYOTA Prius 2010, bao gồm các thành phần chính như cảm biến mô-men xoắn, bộ điều khiển trung tâm (ECU), và cổng giao tiếp máy tính thông qua phần mềm LabVIEW. Mô hình này không chỉ phục vụ mục đích giảng dạy mà còn giúp người học hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cách vận hành hệ thống.
1.1. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các thành phần chính như động cơ điện, cảm biến mô-men xoắn, và bộ điều khiển trung tâm (ECU). Nguyên lý hoạt động dựa trên việc đo lường lực tác dụng lên vô lăng thông qua cảm biến mô-men xoắn, sau đó ECU điều khiển động cơ điện tạo ra lực trợ lực tương ứng. Mô hình hệ thống được kết nối với máy tính thông qua card ESP-WROOM-32, cho phép hiển thị và phân tích các thông số kỹ thuật của hệ thống.
1.2. Ứng dụng trong giảng dạy
Mô hình hệ thống lái trợ lực điện được thiết kế để phục vụ mục đích giảng dạy trong ngành cơ khí động lực. Mô hình giúp sinh viên tiếp cận trực quan với các thành phần và nguyên lý hoạt động của hệ thống. Các bài thực hành được biên soạn để giúp người học nắm vững kiến thức về công nghệ lái, hệ thống điều khiển, và ứng dụng công nghệ trong thực tế.
II. Thiết kế và chế tạo mô hình
Thiết kế mô hình hệ thống lái trợ lực điện bao gồm các bước từ thiết kế khung xương, lắp đặt các thành phần điện tử, đến kết nối với máy tính. Mô hình được thiết kế dựa trên hệ thống lái của TOYOTA Prius 2010, với các thành phần như cảm biến mô-men xoắn, động cơ điện, và bộ điều khiển trung tâm (ECU). Mạch điện được thiết kế để chuyển đổi tín hiệu từ cảm biến sang tín hiệu số, sau đó truyền dữ liệu lên máy tính thông qua kết nối Bluetooth.
2.1. Thiết kế khung xương và mạch điện
Khung xương của mô hình được thiết kế để mô phỏng cấu trúc của hệ thống lái thực tế. Mạch điện bao gồm các thành phần như mạch chuyển đổi điện áp, mạch giao tiếp CAN, và mạch hiển thị LED 7 đoạn. Các mạch này được thiết kế để đảm bảo độ chính xác và ổn định trong quá trình vận hành.
2.2. Kết nối và giao tiếp máy tính
Mô hình được kết nối với máy tính thông qua Bluetooth, cho phép hiển thị và phân tích các thông số kỹ thuật của hệ thống. Phần mềm LabVIEW được sử dụng để mô phỏng các trạng thái làm việc của hệ thống, giúp người học dễ dàng quan sát và phân tích.
III. Thực nghiệm và ứng dụng
Thực nghiệm trên mô hình hệ thống lái trợ lực điện được tiến hành để kiểm tra độ chính xác và hiệu quả của hệ thống. Các bài thực hành được thiết kế để giúp người học hiểu rõ nguyên lý hoạt động và cách vận hành hệ thống. Kết quả thực nghiệm cho thấy mô hình đáp ứng được yêu cầu về độ chính xác và ổn định, phù hợp với mục đích giảng dạy và nghiên cứu.
3.1. Kết quả thực nghiệm
Các thông số kỹ thuật của hệ thống được đo lường và so sánh với giá trị tiêu chuẩn. Kết quả cho thấy mô hình hoạt động ổn định và chính xác, đáp ứng được yêu cầu về động lực học và hệ thống điều khiển.
3.2. Ứng dụng trong giáo dục cơ khí
Mô hình được sử dụng trong các bài giảng và thực hành về cơ khí động lực, giúp sinh viên tiếp cận trực quan với các công nghệ hiện đại. Các bài thực hành được thiết kế để giúp người học nắm vững kiến thức về công nghệ lái, hệ thống điều khiển, và ứng dụng công nghệ trong thực tế.
