Đang tải... (xem toàn văn)
LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập thế giới hiện nay thì ngành công nghiệp đóng vai trò chủ đạo trong tiến trình phát triển kinh tế của đất nước. Trong đó ngành công nghiệp ô tô đóng một vai trò rất quan trọng. Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống , ngành công nghiệp ô tô đã và đang là kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên ở mỗi quốc gia. Ngày nay ô tô không chỉ đáp ứng nhu cầu đi lại, chuyên chở như trước đây mà nó còn phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, nhiên liệu, tính tiện nghi… Trong ôtô thì hệ thống chiếu sáng đóng vai trò rất quan trọng giúp cho người lái xe quan sát khi lái . Qua thời gian học tập và nghiên cứu về chuyên nghành “Cơ điện tử ô tô“ tại trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em được Khoa giao cho đề tài “Thiết kế, hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh”, và nhận được sự đồng ý của Bộ môn công nghệ Ô tô. Ban chủ nhiệm Khoa cũng đã cho em được thực hiện đề tài.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC- BỘ MÔN CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề tài: Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh Giáo viên hướng dẫn : th.s Khổng Văn Nguyên Sinh viên thực : Nguyễn Văn Hồng Lớp : 121121 Giảng viên hướng dẫn: Khổng Văn Nguyên Hưng Yên, ngày… tháng… năm 2015 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN : Hưng Yên , ngày.… tháng … năm 2015 Giáo viên hướng dẫn MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH LỜI MỞ ĐẦU Trong thời kỳ hội nhập giới ngành công nghiệp đóng vai trò chủ đạo tiến trình phát triển kinh tế đất nước Trong ngành công nghiệp ô tô đóng vai trò quan trọng Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật xu giao lưu, hội nhập quốc tế lĩnh vực sản xuất đời sống , ngành công nghiệp ô tô kinh tế kỹ thuật cần ưu tiên quốc gia Ngày ô tô không đáp ứng nhu cầu lại, chuyên chở trước mà phải đáp ứng tính kinh tế, công suất, tốc độ, nhiên liệu, tính tiện nghi… Trong ôtô hệ thống chiếu sáng đóng vai trò quan trọng giúp cho người lái xe quan sát lái Qua thời gian học tập nghiên cứu chuyên nghành “Cơ điện tử ô tô“ trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, em Khoa giao cho đề tài “Thiết kế, hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh”, nhận đồng ý Bộ môn công nghệ Ô tô Ban chủ nhiệm Khoa cho em thực đề tài Đối với thân, hội cho em để hệ thống lại kiến thức, hội nghiên cứu, thực nghiệm rèn luyện kỹ làm việc trước bước vào môi trường làm việc thực Sau thời gian thực đề tài, chúng em gặp nhiều khó khăn với giúp đỡ thầy GVHD ThS.Khổng văn Nguyên thầy cô Bộ môn Công Nghệ Ô tô thầy cô Khoa Cơ khí Động lực cố gắng nỗ lực thân, đề tài “Thiết kế hệ thống tự động bật tắt đèn pha thông minh” hoàn thành tiến độ Dù cố gắng nỗ lực để thực đề tài này, kiến thức thời gian có hạn nên không tránh khỏi thiếu sót hạn chế, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp quý thầy cô bạn CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG BẬT TẮT ĐÈN TỰ ĐỘNG 1.1 Khái quát hệ thống đèn chiếu sáng Phân loại loại đèn sử dụng xe gồm có loại đèn chiếu sáng đèn tín hiệu, thông báo a Hệ thống đèn chiếu sáng tín hiệu bao gồm đèn xi nhan sử dụng báo rẽ báo nguy, đèn kích thước để báo kích thước xe, đèn phanh báo đạp phanh, … b Hệ thống đèn chiếu sáng: Bao gồm đèn đầu gồm đèn chiếu gần đèn chiếu xa sử dụng để chiếu sáng vào ban đêm đáp ứng khả quan sát cho người lái xe Các yêu cầu chiếu sáng đèn đầu như: Cường độ chiếu sáng, vùng chiếu sáng, góc chiếu sáng, giới hạn chiếu sáng nói rõ phần sau Ngoài chế độ flash đèn đầu dùng đèn báo tín hiệu cho người lái xe ngược chiều Bên cạnh có đèn sương mù để chiếu sáng thời tiết có nhiều sương mù, … Hệ thống chiếu sáng tín hiệu có phận sau đây: Đèn đầu, đèn sương mù phía trước Cụm đèn phía sau, đèn sương mù phía sau Công tắc điều khiển đèn độ sáng: Công tắc đèn xi nhan, công tắc đèn sương mù phía trước phía sau Đèn xi nhan đèn báo nguy Công tắc đèn báo nguy hiểm Bộ nhấp nháy đèn xi nhan Cảm biến báo hư hỏng đèn Relay tổ hợp Cảm biến điều khiển đèn tự động 10 Công tắc điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu 11 Bộ chấp hành điều khiển góc chiếu sáng đèn đầu 12 Đèn xe 13 Công tắc cửa 14 Đèn chiếu sáng khoá điện Hình 1.1: Vị trí phận hệ thống chiếu sáng tín hiệu 1.2 Khái niệm hệ thống bật tắt đèn tự động 1.2.1 khái quát hệ thống Hệ thống tự động bật đèn đầu đời nhằm mục đích tăng tính tiện ích giảm thao tác cho người lái xe điều khiển xe Nguyên lý hoạt động hệ thống đơn giản, với xe có trang bị hệ thống này, cảm biến ánh sáng đặt nắp ca pô đưa tín hiệu mạch điều khiển Hình 1.2: Bố trí cảm biến ánh sáng xe Khi nhận tín hiệu từ cảm biến ánh sáng đưa tới mạch điều khiển cho thấy ánh sáng môi trường chung quanh yếu đi, không đảm bảo đủ điều kiện ánh sáng cho phép để lái xe, mạch điều khiển đóng relay tự động mở đèn đầu 1.2.2 Kết cấu hệ thống Hình 1.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển hệ thống tự động bật đèn đầu Nguyên lý hoạt động Hoạt động hệ thống: Hệ thống đèn đầu bật ta nối mass cho chân cuộn dây relay đèn đầu Bình thường bật công tắc đèn đầu vị trí Head nối tắt chân cuộn dây relay đèn đầu qua chân A13 công tắc mass Ở hệ thống tự động bật đèn đầu, relay (relay bật đèn tự động) mắc nối tiếp với cuộn dây relay đèn đầu mass, mạch điều khiển nhận tín hiệu từ cảm biến cho thấy cần bổ sung ánh sáng để tăng khả quan sát cho người lái xe, mạch điều khiển đóng relay bật đèn tự động, relay nối tắt cuộn dây relay đèn đầu mass, tiếp điểm relay đèn đầu đóng, đèn đầu bật cho dù ta không bật công tắc đèn đầu Khi cảm biến ánh sáng thấy ánh sáng môi trường đảm bảo điều kiện lái xe, relay bật đèn tự động ngắt, công tắc đèn đầu ngắt đèn đầu tự động tắt 1.2.3 cảm biến điều khiển tự động bật đèn Hình 1.4: cảm biến ánh sang Volkswagen Điện áp 12v Ra điện 5w Tính AUTOLIGHTS CHƯƠNG 2:TÍNH TOÁN LỰA CHỌN LINH KIỆN 2.1 Tính toán chọn linh kiện 2.1.1 khối nguồn Yêu cầu đề điện áp 12V DC mà điện áp đầu vào 220V AC nên ta dùng máy biến áp 220V AC – 24V DC 3A , 220V AC – 12V DC 1A -Chỉnh lưu cầu -Tụ lọc :Tụ lọc có điện dung lớn để san phẳng điện áp giảm độ gợn sóng Trong đồ án chúng em chọn tụ 1000µ để san phẳng điện áp Chứng minh bới công thức: f=1/(2π.Xc.C) - IC ổn áp: Có linh kiện họ ổn áp 78xx 79xx +Họ 78xx cho điện áp dương, xx giá trị đầu 5V 9V 12V +Họ 79xx cho điên áp âm, xx giá trị đầu -5V -9V -12V +Đồ án cần điện áp +12V lên em chọn 7812 * Tính toán: + Tính chọn IC Do yêu cầu mạch cần nguồn 12VDC nên ta chọn IC ổn áp 7812với điện áp đầu vào từ ÷ 25V, Io = 100mA + Chọn tụ: Thực tế IC 7812 có Io = 100mA Mà mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ nên 10µF/1mA => C = 10.100 = 1000µF Với giá trị ta chọn tụ là: 1000µF 2.1.2 khối điều khiển * lựa chọn linh kiện + Chọn IC: có nhiều loại IC so sánh điện áp LM471, LM339, LM358,… Nhưng đồ án em dùng LM324 * Tính toán + Tính chọn rơle Có : , Mà Với => =>Chọn role 12VDC Tính toán mạch điện ta cho cố định điện áp V3=6V => 6V=Vcc với Vcc=12V cho R1=10K => =>R2=10K - Giá trị quang trở tối 50K, sáng 1K, ta chọn - ta chọn biến trở 50k 2.2 Linh kiện mạch điện tử • • • • • • • • LM324 Trasistor Rơ le điều khiển chân Tụ điện IC ổn áp Diode cầu Công tắc Bóng đèn 2.3 Giới thiệu chung linh kiện 2.3.1 IC LM324N Hình 2.1 :IC LM324N IC LM324N IC khuếch đại thuật toán,công suất thấp bao gồm khuếch đại thuật toán (op-Amp) Hình 2.2 Sơ đồ chân IC LM324N 2.3.2 transistor Cấu tạo transistor Transistor gồm lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N ghép theo thứ tự PNP ta transistor thuận ,nếu ghép theo thứ tự NPN ta transistor ngược phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai diode đâu ngược chiều 10 Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực ,lớp gọi cực gốc kí hiệu B (Base),lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát (Emitter)viết tắt E cực thu hay cực góp (collector) viết tắt C ,vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P) có kích thước tạp chất khác nên không hoán vị cho Hình 2.3: hình ảnh transistor 2.3.3 Rơ le điều khiển Hình 2.4 rơ le chân 11 Chức điều khiển đóng ngắt tiếp điểm ,gồm có tiếp điểm dùng để đóng mở điều khiển đèn 2.3.4 tụ điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi cực tụ, phân cách chất cách điện, gọi điện môi (không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh ) Giá trị tụ điện điện dugn ,được đo đơn vị Farad (kí hiệu F) Gía trị F lớn nên hay dung giá trị nhỏ micro fara ( μF), nano Fara (nF) hay pico fara (pF) Hình 2.5 Cấu tạo tụ điện 2.3.5 IC ổn áp 7812 Có lẽ 7812 mạch nguồn mà người sử dụng nhiều thông dụng Ưu điểm: Giá thành rẻ , dễ ráp Nhươc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không cao Sơ đồ chân: 12 Hình 2.6 IC 7812 Chân (Vin): Chân nguồn đầu vào Chân (GND): Chân nối đất Chân (Vout): Chân nguồn đầu Cách mắc 7812 điều chỉnh điện áp (12V) Nguyên lý ổn áp: Thông qua điện trở R2 D1 gim cố định điện áp chân Rt Transistor Q1, giả sử điện áp chân E đèn Q1 giảm => điện áp UBE tăng => dòng qua đèn Q1 tăng => làm điện áp chân E đèn tăng , ngược lại 2.3.6 Điện trở Hình 2.7 : Các điện trở thông dụng 13 • • • • • • • 2.3.7 Phân loại điện trở Điện trở thường : Điện trở thường điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W Điện trở công xuất : Là điện trở có công xuất lớn từ 1W, 2W, 5W, 10W Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác điện trở công xuất , điện trở có vỏ bọc sứ, hoạt động chúng toả nhiệt Khi mắc điện trở vào đoạn mạch, thân điện trở tiêu thụ công xuất P tính theo công thức P = U I = U2 / R = I2.R Theo công thức ta thấy, công xuất tiêu thụ điện trở phụ thuộc vào dòng điện qua điện trở phụ thuộc vào điện áp hai đầu điện trở Công xuất tiêu thụ điện trở hoàn toàn tính trước lắp điện trở vào mạch Nếu đem điện trở có công xuất danh định nhỏ công xuất tiêu thụ điện trở bị cháy Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = lần công xuất mà tiêu thụ Hình 2.8 Điện trở cháy công xuất • Ở sơ đồ cho ta thấy : Nguồn Vcc 12V, điện trở có trị số 120Ω có công xuất khác nhau, công tắc K1 K2 đóng, điện trở tiêu thụ công xuất P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W Khi K1 đóng, điện trở có công xuất lớn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy 14 2.3.8 Công tắc điều khiển Hình 2.9 công tắc điều khiển 15 CHƯƠNG : THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Sơ đồ khối Khối cảm biến Khối điều khiển Khối công suất Khối nguồn 3.2 Mạch mô Mô mạch phần mềm proteus Hình 3.1 hình ảnh mô 3.3 Sơ đồ thuật toán 16 có ánh sáng chiếu vào Cảm biến ánh sáng Giá trị quang trở giảm V2 tăng lên V2>V3 Điện áp mức thấp Bóng transistor không dẫn Rơ le không hoạt động đèn không sáng trời tối Giá trị quang trở tăng ,v2 giảm v2V3 nên điện áp đầu mức thấp không làm cho Q1dẫn nên relay chưa hoạt động bóng đèn chưa sáng ánh sáng chiếu vào (ban đêm)thì giá trị quang trở tăng dẫn đến V2 giảm V2