Điều khiển nâng hạ kính trên ô tô bằng sóng bluetooth

Nội dung text: Điều khiển nâng hạ kính trên ô tô bằng sóng bluetooth

1. ĐIỀU KHIỂN NÂNG HẠ KÍNH TRÊN Ô TÔ BẰNG SÓNG BLUETOOTH [1] KS. Hoàng Phi Khanh, [2] TS. Lê Thanh Phúc Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố Hồ Chí Minh USING BLUETOOTH WAVE TO CONTROL THE POWER WINDOW SYSTEM OF AUTOMOBILE Khanh Hoang and Thanh Phuc Le University of Technical Education Ho Chi Minh City [1] hoangphikhanh@gmail.com, [2] phuclt@hcmute.edu.vn 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 chướng ngại vật cho người 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 được gắn thêm trên ô tô mà không cần can thiệp lớn vào hệ thống dây điện trên xe. Nếu được ứng dụng rộng rãi trên các thiết bị của ô tô, thì mỗi chiếc xe trong tương lai sẽ giống như một mô hình máy tính thu nhỏ có thể trao đổi dữ liệu và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng một cách tốt nhất và cực kì an toàn do tính tự động hóa ngày càng được 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.
2. 1. Giới thiệu: cứu về kết cấu hệ thống để đảm bảo tín hiệu Ngày nay, ô tô không những chỉ đáp ứng được truyền đi chính xác và nhanh chóng nhu cầu đi lại cho con người, mà nó còn theo các yêu cầu sau đây: thỏa mãn nhu cầu ngày càng cao về tính tiện  Kết cấu tin tức: trong hệ thống điều nghi được trang bị trên ô tô. Với nhu cầu khiển từ xa độ tin cậy truyền dẫn tin tức có ngày càng tăng thì nhiều tiện nghi hiện đại quan hệ rất nhiều đến kết cấu tin tức. Nội đã được trang bị trên ô tô như phanh ABS, dung về kết cấu tin tức có hai phần là về hệ thống định vị toàn cầu GPS, điều khiển lượng và về chất. Về lượng có cách biến lái thông minh idriver. Gần đây, có sự phát lượng điều khiển thành từng loại xung nào triển vượt bậc của những hệ thống điều cho phù hợp, những xung đó cần áp dụng khiển từ xa sử dụng trong mục đích quân sự những phương pháp nào để hợp thành tin lẫn dân sự. Các nhà khoa học đang nghiên tức, để có dung lượng lớn nhất và tốc độ cứu phát triển hệ thống eyedriver để những truyền dẫn nhanh nhất. người khuyết tật có thể điều khiển ô tô qua  Kết cấu hệ thống: để đảm bảo các ánh mắt của họ. Xu hướng nghiên cứu hiện yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều nay cũng chú trọng đến việc điều khiển khiển từ xa có các yêu cầu: Tốc độ làm việc những hệ thống, thiết bị trên xe mà không nhanh, thiết bị phải an toàn tin cậy, kết cấu cần dây dẫn nhằm giảm bớt sự phức tạp của phải đơn giản. hệ thống dây điện trên xe và tăng tính năng Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả an toàn cũng như tính tiện lợi cho người sử cao là hệ thống đạt tốc độ điều khiển cực đại dụng xe. đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm Mục đích của đề tài là thiết kế hệ thống vi cho phép. điều khiển chức năng của nâng hạ kính mà b. Các phương pháp mã hóa trong điều không dùng dây điện như hiện nay, thay vào khiển từ xa đó là dùng bộ thu phát sóng để điều khiển. Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc Cụ thể hơn đó là dùng sóng Bluethooth để hoặc truyền thông tin liên tục nhưng được điều khiển nâng hạ kính. Từ đây, chúng ta rời rạc hóa tin tức thường phải qua một phép có thể phát triển điều khiển nhiều hệ thống biến đổi thành số (thường là số nhị phân) rồi khác như điều khiển nâng hạ cốp sau, điều mã hóa và được phát đi từ máy phát tín hiệu. chỉnh nâng hạ ghế theo nhiều chế độ hay Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các pháp điều khiển kính chiếu hậu. biến đổi ngược lại với các phép biến đổi 2. Nội dung: trên: giải mã, liên tục hóa. Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng A. Tìm hiểu sơ bộ về điều khiển từ xa tính hữu hiệu và độ tin cậy của hệ thống a. Một số vấn đề cơ bản trong điều khiển điều khiển từ xa hay nói cách khác là tăng từ xa tốc độ truyền và khả năng chống nhiễu. Do hệ thống điều khiển từ xa có những Trong điều khiển từ xa thường dùng mã đường truyền dẫn xa nên ta cần phải nghiên
3. nhị phân tương ứng với hệ gồm có hai phần chính thì vi điều khiển sẽ nhận tín hiệu. Sau tử 0 và 1. đó, nó sẽ xử lý mã hóa tín hiệu và phát tín Do yêu cầu về độ chính xác cao trong hiệu điều khiển chức năng đến cửa sổ cần các tín hiệu điều khiển được truyền đi để điều khiển qua bộ phát sóng Bluetooth (bộ chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và phát sóng Bluetooth này có tích hợp cả thu sửa sai. sóng Bluetooth). Từng cửa sổ sẽ được bố trí Dạng nhầm lẫn dẫn đến sai của các mã mạch điều khiển có trang bị bộ thu sóng được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênh Bluetooth. Tại đây, các tín hiệu sẽ được truyền, chúng có thể phân thành hai loại: nhận và vi điều khiển sẽ sử lý và điều khiển - Sai độc lập: trong quá trình truyền do theo như yêu cầu của tín hiệu đã nhận. nhiều tác động, một hoặc nhiều ký hiệu Trong thời gian giao tiếp qua lại giữa trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, các module, các module này phải thu, phát nhưng những sai nhầm đó không liên theo trình tự về thời gian đồng thời mạch quan nhau. thu, phát phải thực hiện theo cung lệnh - Sai tương quan: được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy truyền đã được lập trình mã hóa và phân ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận loại. Bắt đầu nhau. Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống Ghép đôi 2 module nhiễu phải dựa trên tính chất phân bố xác không xuất sai nhầm trong kênh truyền. Điều khiển nâng kiếng? Hiện nay, lý thuyết mã hóa phát triển rất có Gửi lệnh điều khiển nâng nhanh, nhiều loại mã phát hiện và sửa sai được nghiện cứu như mã : Hamming, mã không chu kỳ, mã nhiều cấp. Điều khiển hạ kiếng? c. Sơ đồ khối của hệ thống điều khiển từ có xa Gửi lệnh điều khiển hạ Sơ đồ khối máy phát có Có auto? Tín hiệu điều khiển không Điều chế Khuếch đại phát Gửi lệnh Stop Tín hiệu sóng không mang Điều khiển lock? có Sơ đồ khối máy thu Gửi lệnh lock Khuế ch đại Giải điều Khuếch đại Chấp hành thu chế Hình 1: Lưu đồ giải thuật chương trình phát B. Xây dựng lưu đồ Khi nhấn nút điều khiển trên công tắc
4. kiện kinh tế có hạn nên người thực hiện chỉ Bắt đầu thực hiện cửa sổ nâng hạ kính bằng nhựa khung nhôm và chỉ làm một cánh cửa cho cả cửa chính chỗ người lái và cửa phụ. Nhưng Nhập dữ liệu mô hình thực hiện đầy đủ các chức năng hoạt động của hệ thống nâng hạ kính trên xe không và thể hiện tính ưu việt khi sử dụng điều Master điều khiển? khiển không dây nâng hạ kính trên ô tô. có Điều khiển theo lệnh Master Đèn báo kẹt Công tắc IG không Master khóa? Công tắc không Lệnh nâng kiếng Slave? chính có Công tắc có chính Thực hiện lệnh điều khiển nâng kính Hình 3: Công tắc chính không Lệnh hạ kiếng Slave? Sơ đồ khối điều khiển công tắc chính. có Đèn báo kẹt Nút nâng/hạ kính (thường) Thực hiện lệnh điều khiển hạ kính Ngu ồn Vi điều khiển Nút nâng/hạ kính (Auto) Module Nút IG Bluetooth Kẹt cửa? Nút Lock không có Gửi lệnh báo kẹt cho Mạch điều khiển Master và xử lý kẹt Bộ compa Hình 2: Lưu đồ giải thuật chương trình thu. C. Mô hình Mô hình nâng hạ kính không dây bằng Công tắc sóng Bluetooth được chia làm hai phần hành trình chính: công tắc điều khiển, phần cụm mô Môtơ nâng hạ kính hình cửa gồm các bộ phận như môtơ, compa Hình 4: Mô hình cửa và kính. Do bước đầu nghiên cứu và điều
5. Sơ đồ khối điều khiển cửa sổ: thông qua việc điều khiển môtơ nâng kính Nút nâng kính lên và dùng tay cản lại, lúc đó đèn báo kẹt sẽ Nút hạ kính sáng. Cảm biến dòng sử dụng trong mô hình Nguồn Vi điều khiển có độ nhạy đo dòng chưa cao và không dùng Công tắc hành trình Module Bluetooth Module bộ lọc nhiễu nên tín hiệu so dòng đưa ra khó công suất Cảm biến dòng cho việc lập trình. Động cơ Tóm lại, bước đầu thử nghiệm chức D. Thực nghiệm năng báo kẹt cửa kính đã hoàn thành và hoạt a. Kiểm nghiệm độ nhạy hệ thống điều động tốt. khiển c. Kiểm nghiệm hoạt động thực tế Độ nhạy của hệ thống điều khiển được Vì quy mô thử nghiệm còn nhỏ và chưa kiểm nghiệm bằng cách cho mô hình hoạt có điều kiện gắn thực tế trên xe nên chỉ kiểm động ở chế độ bị che chắn khoảng cách từ 2 tra hoạt động bằng cách che chắn tạo môi - 5 mét, vì không có dụng cụ đo nên chỉ tiến trường khuất như trên xe để cho mô hình hành đo bằng mắt thường và thu được kết hoạt động. Kết quả thu được là hệ thống thu quả như sau. phát truyền dữ liệu, chức năng điều khiển So sánh Số lần Thời gian mỗi lần chức STT Tên chức năng điều khiển kiểm các tín hiệu hoạt động tốt trong khoảng 2 - 5 kiểm tra. năng xe tra thực tế mét. Khoảng cách từ 5 - 10 mét vẫn hoạt Chức năng đóng / mở bằng Tương 1 30 2 phút tay. đương động, các khoảng cách lớn hơn bộ thu và Chức năng tự động đóng / mở Tương 2 40 3 phút cửa sổ bằng một lần ấn. đương phát không còn nhận được tín hiệu. Tương 3 Chức năng khóa cửa. 20 5 phút đương E. Kết luận Tương 4 Chức năng chống kẹt cửa sổ. 100 4 phút đương a. Kết quả đạt được Chức năng điều khiển cửa sổ Tương 5 30 5 phút Mô hình với các chức năng được thiết khi tắt khóa điện. đương Bảng 1: Bảng thông số thực nghiệm lập hoàn toàn giống với cơ cấu được Kết quả đạt được khi so sánh bằng mắt trang bị trên xe thực tế. thường các tính năng điều khiển không dây Mô hình có trang bị thêm tín hiệu đèn của hệ thống nâng hạ kính đều hoạt động báo kẹt giúp cảnh báo tình huống kẹt cửa bình thường về chức năng so với các chức xảy ra. năng trên xe thực tế. Mô hình có trang bị cảm biến dòng b. Kiểm nghiệm chức năng báo kẹt giúp nhận biết việc kẹt cửa nhạy hơn Chức năng báo kẹt cửa được thử thanh lưỡng kim được trang bị trước đây. nghiệm thực tế bằng cách tạo kẹt cửa giả, Mô hình làm đơn giản hóa dây dẫn sử
6. dụng trong mạch điện nâng hạ kính trên [7]. xe thực tế bằng việc truyền tín hiệu bằng 03/28/d%E1%BB%99ng-c%C6%A1- sóng Bluetooth, giúp cho việc sửa chữa di%E1%BB%87n-m%E1%BB%99t- đơn giản hơn. chi%E1%BB%81u/. b. Hướng phát triển đề tài [8]. Hoàn thiện mô hình, dần dần tiến tới hieu-ve-cong-nghe-bluetooth-va-viet-ung- việc ứng dụng lắp đặt thiết bị lên xe với dung-minh-hoa-5984/. độ ổn định cao. [9]. Trang bị thêm các thiết bị lọc nhiễu =j&q=&esrc=s&source=web&cd=1&ved=0 cho vi điều khiển cũng như module để CCsQFjAA&url=http%3A%2F%2Finside.v đảm bảo việc thu, nhận và xử lý tín hiệu aa.edu.vn%2Ftien- là tối ưu nhất. ich%2Fdoc_view%2F316- Thông qua đề tài này có thể tìm hiểu truyensong.raw%3Ftmpl%3Dcomponent&ei và ứng dụng lên các cơ cấu thiết bị khác =W99HUpPnBsaOiAf18YGoCQ&usg=AF trên ô tô nhằm thiết lập hệ thống mạng QjCNFAIOdn8XrKvx4-rQRfyXz- không dây trên ô tô, có thể sử dụng sóng W7G4Pg&sig2=RU2DM4ccOf7z_gsvU_9U Bluetooth hay các loại sóng khác như 3w&bvm=bv.53217764,d.aGc Wifi, 3G. [10]. GBT-045MS- TÀI LIỆU THAM KHẢO 046S%20Bluetooth%20Module%20Manual [1]. %20rev%201r0.pdf ent/fred-kitson.aspx [2]. etooth-module-btm5-datasheet.pdf [3]. [11]. 6ZZDASHZZA1.html reakoutBoards/0712.pdf. [4]. [12].PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG, Hệ thống /0203370.html điện thân xe và điều khiển tự động trên ôtô, [5]. TP.HCM, 2007. toyota-dao-tao-ky-thuat-vien-o-to-chuan- [13].Giáo trình kỹ thuật điện, trường ĐH Sư doan-dien-21-p3.htm. Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM. [6]. [14].Nguyễn Đình Phú, Vi xử lý 2, Đại học
7. Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, 2007. [15].Trương Văn Tám, Giáo trình linh kiện điện tử, Đại học Cần Thơ, 2003. [16].PhD.ROBERT MORROW, Bluetooth operation and use, McGraw – Hill companies, 2002. [17].Wireless Networking Technology, Steve Rackley.Elsevier,2007. [18].Houda Labiod, Hossam Afifi, Costantino De San tis. WI-FITM, BLUETOOTHTM, ZIGBEETM AND WIMAXTM. Springer.2007. XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TS. LÊ THANH PHÚC
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.