Luận văn Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành ô tô tại TP.HCM (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành ô tô tại TP.HCM (Phần 1)

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ VÕ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG MÃ KHÓA ĐỘNG CƠ DÀNH CHO ĐỐI TƯỢNG SINH VIÊN HỆ CAO ĐẲNG NGÀNH Ô TÔ TẠI TP.HCM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC – 605246 S K C0 0 4 6 7 2 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 8/2015
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ VÕ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG MÃ KHÓA ĐỘNG CƠ DÀNH CHO ĐỐI TƯỢNG SINH VIÊN HỆ CAO ĐẲNG NGÀNH Ô TÔ TẠI TP.HCM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 TP.Hồ Chí Minh, tháng 08/2015
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH  LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN BÁ VÕ THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG MÃ KHÓA ĐỘNG CƠ DÀNH CHO ĐỐI TƯỢNG SINH VIÊN HỆ CAO ĐẲNG NGÀNH Ô TÔ TẠI Tp.HCM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG TP.Hồ Chí Minh, tháng 08/2015
4. Luận văn thạc sĩ LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: NGUYỄN BÁ VÕ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 27/05/1989 Nơi sinh: Hải Dương Quê quán: Xã Thạch Lỗi, huyện Cẩm Giàng, Hải Dương Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 118/5A Tổ 34, KP2, Quận 12, TP. Hồ Chí Minh. Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: 0989809862 Fax: E-mail: nguyenbavo275@gmail.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Thời gian đào tạo từ / đến / Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: 2. Đại học: Hệ đào tạo: Chính Quy Thời gian đào tạo từ 10 / 2008 đến 01 / 2013 Nơi học (trường, thành phố): Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật.TPHCM Ngành học: Cơ Khí Động Lực Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Biên soạn giáo trình hệ thống điện thân xe. Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 10/01/2012. Người hướng dẫn: PGS.TS Đỗ Văn Dũng. III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Cong ty TNHH Việt Phú-Bình Dương, Ấp Nhân viên Phát triển & Chất 2012 Ông Đông, Xã Tân Hiệp, Huyện Tân Uyên, lượng Tỉnh Bình Dương. 2014- Nay Cao đẳng KT Cao Thắng Giảng Viên i
5. Luận văn thạc sĩ 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 chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình khoa học nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 08 năm 2015 (Ký tên và ghi rõ họ tên) NGUYỄN BÁ VÕ ii
6. Luận văn thạc sĩ MỤC LỤC Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn iii Tóm tắt iv Abstract v Mục lục vi Danh mục các từ viết tắt ix Danh mục các hình x Danh mục các bảng xiii CHƯƠNG 1: DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề 1 1.2 Mục tiêu của đề tài 2 1.3 Nhiệm vụ của đề tài 3 1.4 Giới hạn đề tài 4 1.5 Phương pháp nghiên cứu 5 1.6 Tổng quan tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 6 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tổng quan về bảo mật thông tin và các ứng dụng 11 2.1.1 Các khái niệm cơ bản 11 2.1.1.1 Khái niệm về thông tin 11 2.1.1.2 Khái niệm về bảo mật 17 2.1.1.3 Khái niệm về bảo mật thông tin 19 2.1.2 Mục đích và các phương pháp bảo mật thông tin 20 2.1.3 Các hệ mật mã đối xứng và công khai 22 2.1.3.1 Hệ mật mã đối xứng 22 2.1.3.2 Hệ mật mã công khai 23 2.2 Lý thuyết tín hiệu và xử lý tín hiệu 28 vi
7. Luận văn thạc sĩ 2.2.1 Lý thuyết về tín hiệu 28 2.2.2 Lý thuyết về xử lý tín hiệu 29 2.3 Tổng quan về công nghệ RFID 30 2.3.1 Khái niệm chung về nhận dạng vô tuyến RFID 30 2.3.1.1 Lịch sử phát triển công nghệ RFID 30 2.3.1.2 Khái niệm RFID 32 2.3.2 Các thành phần của hệ thống RFID 33 2.3.2.1 Thẻ RFID 34 2.3.2.2 Reader 39 2.3.2.3 Database 44 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT THỰC TRẠNG ĐÀO TẠO KIẾN THỨC VỀ ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Ô TÔ 3.1 Tổng quan về đào tạo ngành công nghệ kỹ thuật ô tô hiện nay tại các trường cao đẳng 45 3.1.1 Tổng quan về các lĩnh vực đào tạo 45 3.1.2 Thực trạng đào tạo lĩnh vực điện-điện tử ô tô 50 3.2 Nhu cầu học tập và trang bị kiến thức liên quan đến hệ thống mã khóa động cơ 55 3.2.1 Thống kê về mức độ quan tâm cũng như hiểu biết của sinh viên về hệ thống mã khóa động cơ 55 3.2.2 Nhận xét kết quả khảo sát 57 CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH GIẢNG DẠY HỆ THỐNG MÃ KHÓA ĐỘNG CƠ 59 4.1 Giới thiệu cấu tạo mô hình, nguyên lý hoạt động của hệ thống mã khóa động cơ 59 4.1.1 Cấu tạo chức năng các chi tiết của hệ thống 61 4.1.1.1 ECM động cơ 61 4.1.1.2 Transponder Key ECU 62 4.1.1.3 Ổ khóa điện 64 vii
8. Luận văn thạc sĩ 4.1.1.4 Chìa khóa điện 65 4.1.1.5 Bộ tạo tín hiệu Ne 67 4.1.1.6 Các chi tiết và cụm chi tiết khác 68 4.1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống mã khóa động cơ 69 4.1.2.1 Nguyên lý xác lập chế độ mã khóa động cơ. 69 4.1.2.2 Nguyên lý hủy bỏ chế độ mã khóa động cơ 70 4.2 Thiết kế và chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ 70 4.2.1 Thiết kế khung giá đỡ để lắp đặt các chi tiết 70 4.2.2 Chế tạo, lắp đặt hoàn thiện mô hình 74 4.2.3 Vận hành, kiểm tra thử nghiệm mô hình 77 4.3 Thiết kế bài giảng cho hệ thống mã khóa động cơ theo phương pháp giảng dạy tích hợp 78 4.3.1 Mục tiêu bài giảng 78 4.3.2 Nội dung bài giảng 78 4.3.2.1 Lý thuyết về hệ thống mã khóa động cơ 78 4.3.2.2 Thực hành kiểm tra, chẩn đoán, khắc phục các hư hỏng đối với hệ thống mã khóa động cơ 80 CHƯƠNG 5 : KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 91 TÀI LIỆU THAM KHẢO PHỤ LỤC viii
9. Luận văn thạc sĩ DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT AC ( Alternating Current) : Nguồn điện xoay chiều. DC( Direct Current) : Nguồn điện một chiều DTC (Diagnostic Trouble Code) : Mã chẩn đoán hư hỏng. ECM (Electronic Control Modul) : Bộ xử lý và điều khiển theo modul. ECU (Electronic Control Unit) : Bộ xử lý và điều khiển trung tâm. EFII (Electronic Fuel Injection Input) : Tín hiệu phun xăng điện tử. EFIO (Electronic Fuel Injection Output): Tìn hiệu phun xăng điện tử. GND (Ground) : Nguồn mass của hệ thống. ID (Identification) : Mã nhận dạng IG SW (Ignition Switch) : Công tắc máy. IMI (Immobiliser output) : Tín hiệu nhận bởi ECM. IMO (Immobiliser output) : Tín hiệu xuất từ ECM. IND (Indicator) : Chỉ thị. LAN (Local Area Network) : Mạng máy tính nội bộ LED (Lighting Emited Diode) : Đi-ốt phát quang. PVC (Polyvinyl Clorua) : Một loại nhựa dẻo. RFID (Radio Frequency IDentification) : Nhận dạng vô tuyến. ix
10. Luận văn thạc sĩ DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Sơ đồ thuật toán xác thực song phương trong hệ thống mã khóa động cơ Immobilizer 6 Hình 1.2: Sơ đồ thuật toán xác thực đơn phương trong hệ thống mã khóa động cơ Immobilizer 8 Hình 2.1: Minh họa nhiễu thông tin 16 Hình 2.2: Bảo mật thông tin với dịch vụ ATM của các ngân hàng 18 Hình 2.3: Một chức năng bảo mật ứng dụng trên điện thoại di động 19 Hình 2.4: Hệ thống mã khóa động cơ được hãng BMW lắp đặt trên xe 20 Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý bảo mật thông tin 21 Hình 2.6: Mã hóa và giải mã với khóa đối xứng 23 Hình 2.7: Mã hóa và giải mã với hai khóa 24 Hình 2.8: Mô hình điều khiển có ứng dụng xử lý tín hiệu 30 Hình 2.9: Các thành phần của hệ thống RFID 33 Hình 2.10: Thành phần đầu cuối của hệ thống RFID 33 Hình 3.1: Biểu đồ nhu cầu lựa chọn lĩnh vực làm việc của sinh viên cao đẳng ngành ô tô sau khi tốt nghiệp 46 Hình 3.2: Biểu đồ biểu thị mức độ đáp ứng tay nghề trong các lĩnh vực ngành ô tô tại các trường cao đẳng mà sinh viên đang theo học 48 Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện các đánh giá của sinh viên về việc khó nâng cao tay nghề ở các lĩnh vực 49 Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện các lý do dẫn đến việc gặp khó khăn khi học các môn học trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô của sinh viên 49 Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện sự khác nhau về các lý do dẫn đến việc gặp khó khăn khi học các môn học trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô của sinh viên cao đẳng chính quy và cao đẳng nghề 52 x
11. Luận văn thạc sĩ Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện phần trăm lựa chọn phương pháp học các hệ thống mới trong lĩnh vực điện-điện tử ô tô. 53 Hình 3.7: Biểu đồ thể hiển phần trăm nguồn thông tin cung cấp kiến thức về hệ thống mã khóa động cơ cho sinh viên 55 Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện nhu cầu trang bị kiến thức về hệ thống mã khóa động cơ 56 Hình 4.1: Sơ đồ tổng quát hệ thống mã khóa động cơ 2AZ-FE 59 Hình 4.2: ECM động cơ 2AZ-FE 60 Hình 4.3:Thứ tự và sơ đồ chân ECM động cơ 2AZ-FE 61 Hình 4.4: ECU thu phát mã chìa ECM động cơ 2AZ-FE 62 Hình 4.5: Hình ảnh thứ tự và sơ đồ chân ECU thu phát mã chìa 62 Hình 4.6: Ổ khóa có gắn cuộn dây thu phát mã chìa khóa 63 Hình 4.7: Cuộn dây quấn xung quanh ổ khóa. 64 Hình 4.8: Giắc nối và sơ đồ chân của bộ khuếch đại mã chìa khóa. 64 Hình 4.9: Chìa khóa điện và chíp mã chìa khóa 65 Hình 4.10: Các chi tiết trong bộ tạo tín hiệu Ne 67 Hình 4.11: Bộ cấp nguồn 12V-DC được chuyển đổi từ nguồn 220V-AC 68 Hình 4.12: Khung giá đỡ cho mô hình được thiết kế bằng Solid Work 69 Hình 4.13:Thông số kích thước tổng thể của mô hình 72 Hình 4.14: Bố trí các chi tiết trên mô hình 73 Hình 4.15: Khung giá đỡ của mô hình sau khi gia công 74 Hình 4.16: Công đoạn kiểm tra, lắp đặt các chi tiết của mô hình 75 Hình 4.17: Các PAN thực hành của mô hình 75 Hình 4.18: Cấu tạo mô hình hệ thống mã khóa động cơ 78 Hình 4.19: Máy đo xung Oscilloscope GW INSTEAD GOS 1022 82 Hình 4.20: Xung hiển thị khi đo chân CODE và chân AGND. 83 Hình 4.21: Xung hiển thị khi đo chân TXCT và chân AGND 83 Hình 4.22 Xung hiển thị đo chân IFII(E15-13) và chân AGND(E15-16) 85 Hình 4.23 Xung hiển thị đo chân IFII(E15-13) và chân AGND(E15-16) 85 xi
12. Luận văn thạc sĩ DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 2.1: Bảng thống kê tần suất xuất hiện của 26 chữ cái trong bảng chữ cái tiếng Anh theo tài liệu của Beker và Piper. 21 Bảng 3.1: Số liệu khảo sát nhu cầu việc làm của sinh viên trong các lĩnh vực của ngành ô tô sau khi tốt nghiệp. 45 Bảng 3.2: Số liệu khảo sát về mức độ đáp ứng tay nghề của sinh viên đối với các lĩnh vực của ngành ô tô sau khi ra trường. 46 Bảng 3.3: Số liệu khảo sát đánh giá khó khăn đối với các lĩnh vực của ngành ô tô khi SV theo học 49 Bảng 3.4: Số liệu khảo sát lý do sinh viên gặp khó khăn về môn điện điện tử ô tô 51 Bảng 3.5: Số liệu khảo sát ý kiến của sinh viên về các tiếp cận trong đào tạo kiến thức về các hệ thống điện-điện tử mới trên ô tô 53 Bảng 3.6: Số liệu khảo sát phần trăm nguồn thông tin cung cấp kiến thức về hệ thống mã khóa động cơ cho sinh viên 56 Bảng 3.7: Số liệu khảo sát về nhu câu học tập của sinh viên về hệ thống Engine Immobilizer System 57 Bảng 4.1: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm bộ khuếch đại mã chìa khóa 82 Bảng 4.2: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm ECU thu phát mã chìa khóa 84 Bảng 4.3: Kiểm tra cấp dương cho hộp ECU thu phát mã chìa khóa 86 Bảng 4.4: Kiểm tra cấp mass cho hộp ECU thu phát mã chìa khóa 87 Bảng 4.5: Giá trị tiêu chuẩn khi đo kiểm dây nối và giắc nối từ ECU thu phát mã chìa khóa đến ECM 88 Bảng 4.6: Quy trình đăng ký mã chìa khóa tự động. 89 Bảng 4.7: Quy trình đăng ký mã chìa bằng máy chẩn đoán. 89 Bảng 4.8: Quy trình xóa mã chìa khóa 90 xii
13. Luận văn thạc sĩ LỜI CẢM ƠN Sau hai năm học tập tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Giờ đây, em đã hoàn thành khóa học. Trong khoảng thời gian đó, quý thầy cô trong trường đã tận tình chỉ dạy cho chúng em không chỉ những kiến thức khoa học mà còn cả đạo đức, cách sống. Để tỏ lòng biết ơn công lao ấy, chúng em xin tri ân và chân thành cảm ơn đến: Quý thầy cô trong Ban Giám Hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em trong toàn khóa học niên khóa 2013 – 2015. Quý thầy cô trong Khoa Cơ Khí Động Lực Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Quý thầy cô trong các Khoa, Trung tâm, các phòng ban trong nhà trường. Tập thể BGĐ, toàn thể nhân viên Công ty TNHH Việt Phú-Bình Dương đã giúp đỡ tôi rất nhiều trong quá trình học tập và nghiên cứu. Đặc biệt chúng em xin chân thành cảm ơn PGS-TS ĐỖ VĂN DŨNG, trong suốt thời gian làm đề tài, thầy đã tận tình chỉ dạy, động viên và giúp đỡ để em hoàn thành tốt đề tài. Gia đình, người thân cùng bạn bè gần xa đã giúp đỡ, động viên trong quá trình thực hiện đề tài. Kính chúc quý thầy cô Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh, tập thể BGĐ và toàn thể nhân viên Công ty TNHH Việt Phú-Bình Dương thật nhiều sức khỏe, niềm vui và hạnh phúc và rất mong nhận được những ý kiến đóng góp chân thành! Tp.HCM, ngày 20 tháng 08 năm 2015 Người thực hiện Nguyễn Bá Võ iii
14. Luận văn thạc sĩ TÓM TẮT Ngày nay trên xe có hàng trăm hệ thống điện và điện tử được ứng dụng, đáp ứng được những yêu cầu đòi hỏi ngày càng cao của người sở hữu, hệ thống mã khóa động cơ (Engine Immobilizer System) cũng là một trong số đó. Chính sự phức tạp và đa dạng của các hệ thống mới đó đặt ra vấn đề phải trang bị kiến thức lý thuyết vững vàng cũng như tay nghề thuần thục cho người kỹ thuật viên tốt nghiệp cao đẳng sau khi ra trường. Qua số khảo sát đối với sinh viên cao đẳng ngành ô tô thì hơn 90% họ mong muốn được học tập lý thuyết kết hợp với thực hành trên mô hình thực tế hơn. Đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại Tp HCM” nhằm giải quyết một phần cho vấn đề trên giúp sinh viên có thêm cơ hội tiếp xúc với một hệ thống mới trên ô tô. Mô hình được thiết kế, chế tạo và lắp đặt dựa vào cơ sở lý thuyết, các số liệu thực tế, các chi tiết, thiết bị thực tế trên ô tô để mô phỏng hoạt động của hệ thống mã khóa động cơ. Ngoài ra còn có một số hướng dẫn trong công tác bảo dưỡng hệ thống giúp nâng cao hiệu quả đào tạo nghề. Sau một thời gian nghiên cứu và thực hiện, mô hình đã hoàn thành với tính trực quan và tính thẩm mỹ cao, mô phỏng hoàn toàn giống với hệ thống được ứng dụng trên ô tô hiện nay. Đặc biệt sản phẩm có khả năng ứng dụng cao, thích hợp cho các trường có đào tạo hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô. Từ khóa: Hệ thống mã khóa động cơ, công nghệ ô tô, sinh viên cao đẳng. iv
15. Luận văn thạc sĩ ABSTRACT Nowaday, there are hundreds of vehicle electrical and electronic systems are applied to meet the requirements of increasingly demanding owners, key system engine (Engine Immobilizer System) is one of them. The very complexity and diversity of the new system which raises the issue must be equipped with solid theoretical knowledge as well as skilled technical maturity for college graduates after graduation. The survey, for college students who studeief automotive enginering is more than 90% they want to study combining theory between practice on a more realistic model. The theme "Design, manufacture teaching model code engine immobilizer system for object college students in HCMC" to solve a problem on helping students have more opportunities to interact with a new system on a car. The model was designed, fabricated and installed based on the basis of the theory, the actual figures, the details, the actual device in the car to simulate the operation of the engine key system. There are also some instructions in the maintenance system helps improve the efficiency of vocational training. After a period of study and implementation, complete model with intuitive and high aesthetics, reproduce exactly the same as the system is used in cars today. Special products with high usability and suitable for field training college engineering industry automobile. Keys work: Engine Immobilezier System, Automobile Industry, Students Collecge. v
16. Luận văn thạc sĩ Chương 1 DẪN NHẬP 1.1 Đặt vấn đề Ngày nay chúng ta đang chứng kiến những sự phát triển vượt bậc của các lĩnh vực khoa học kỹ thuật nói chung và trong ngành công nghệ ô tô nói riêng. Có thể nói đây là thời bùng nổ các tiến bộ khoa học kỹ thuật. Việc ứng dụng các lĩnh vực khoa học công nghệ vào ngành công nghiệp ô tô rất đa dạng và phong phú như lĩnh vực công nghệ thông tin, thuỷ lực, khí nén, vi xử lý, vi điều khiển giúp cho những chiếc xe khi sản xuất ra trở nên tiện nghi hơn, an toàn và dễ dàng kiểm soát hơn. Một trong các ứng dụng trên đó là ứng dụng công nghệ kỹ thuật điện tử, vi xử lý, vi điều khiển để phát triển ra hệ thống mã khoá động cơ (Engine Immobilizer System). Trên ô tô hàng loạt những hệ thống mới ra đời làm tăng tính năng sử dụng cho những chiếc ô tô và làm tăng tính tiện nghi, tính an toàn cho người sử dụng. Những chiếc ô tô dần được lắp đặt nhiều hệ thống hơn có mức độ an toàn cho người sử dụng cao hơn. Một trong những lĩnh vực an toàn cho người sử dụng là đảm an toàn cho nhưng chiếc xe không bị mất trước những vụ trộm. Các nhà nghiên cứu, chế tạo ô tô phát minh ra hệ thống mã hoá động cơ (Engine Immobilizer System) đáp ứng rất tốt yêu cầu đảm bảo an ninh cho chiếc xe. Ở Việt Nam hệ thống này cũng đã xuất hiện trên các chiếc xe nhập về từ nước ngoài của các hãng như TOYOYA, HONDA, HYUNDAI, BMW , để đáp ứng cho công tác bảo dưỡng, sửa chữa những dòng xe hiện đại với nhiều hệ thống mới nói chung và hệ thống mã hoá động cơ nói riêng đòi hỏi việc đào tạo đội ngũ kỹ sư có kiến thức chuyên môn vững chắc và trình độ cao.Vấn đề đặt ra cho các trường cao đẳng là phải đào tạo ra các kỹ sư ô tô vừa giỏi về kiến thức chuyên môn và có kinh nghiệm thực tiễn. Từ nhu cầu thực tiễn như vậy nên người nghiên cứu đã chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khoá động cơ (Engine Immobilizer System) dùng cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại TPHCM” nhằm giúp các thế hệ sinh viên có cái nhìn khách quan và thực tế hơn về hệ thống. Tạo điều kiện cho các thế 1
17. Luận văn thạc sĩ hệ sinh viên được ứng dụng những cơ sở lý thuyết vào thực hành một cách trực quan nhất trên mô hình gần giống với thực tế, giúp sinh viên hiểu rõ hơn về bài học. Khi thực hiện đề tài này sẽ giúp ích rất nhiều cho bản thân người nghiên cứu về sự hiểu biết và kinh nghiệm thực tiễn về hệ thống mã hoá động cơ trên ô tô từ đó củng cố thêm kiến thức đã học và phát triển mở rộng qua các hệ thống điện, điện điện tử ô tô khác. Hiểu được nguyên lý hoạt động cơ bản của hệ thống, kiểm tra được hư hỏng cũng như hoạt động của hệ thống, có thể tự sửa chữa những hư hỏng thường gặp trên hệ thống. Từ những kinh nghiệm thực tế này sẽ giúp tôi trong công việc giảng dạy bộ môn điện và điện tử ô tô trong tương lai hiệu quả hơn. Để giúp cho sinh viên tiếp thu kiến thức một cách đầy đủ, rõ ràng và trực quan hơn, hiểu rõ hơn về hệ thống mã hoá động cơ trên ô tô nên người nghiên cứu đã chủ động tìm hiểu về nhu cầu học tập cũng như thực trạng đào tạo của các trường cao đẳng hiện nay về hệ thống mã khóa động cơ từ đó quyết định bắt tay vào thực hiện đè tài “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã khóa động cơ dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành ôtô tại TP HCM”. Người học có thể khảo nghiệm trực tiếp hệ thống mã hoá động cơ như trên thực tế, tiếp thu những kiến thức về các hệ thống này một cách trực quan hơn, nhanh chóng và hiệu quả hơn thay vì chỉ được nghiên cứu trên lý thuyết hoặc tìm hiểu về hệ thống qua các tài liệu tham khảo. 1.2 Mục tiêu của đề tài 1.2.1 Về mặt nhận thức - Đề tài khi nghiên cứu xong sẽ giúp cho người nghiên cứu nâng cao năng lực trình độ của mình trong lĩnh vực ứng dụng công nghệ vi điều khiển và vi xử lý vào lĩnh vực điều khiển ô tô cũng như tự động hoá trên ô tô. - Khi thực hiện đề tài người nghiên cứu phải thiết kế phần cứng lựa chọn thiết bị linh kiện phù hợp từ đó tích luỹ thêm kiến thức lý thuyết về điện, điện tử và có cơ hội kiểm chứng các lý thuyết đó thông qua giai đoạn thực tế trong quá trình triển khai thực hiện đề tài. 2
18. Luận văn thạc sĩ - Có tư duy khoa học từng bước tiếp cận với các phương pháp nghiên cứu khoa học giáo dục. Hoàn thiện những kỹ năng còn thiếu trong nghiên cứu khoa học. - Từ những kiến thức có được khi nghiên cứu đề tài này có thể phát huy sáng tạo nghiên cứu và ứng dụng để tạo ra các hệ thống mới có tính ứng dụng cao trong cuộc sống ở tất cả các lĩnh vực khác như y tế, giáo dục, kinh doanh thương mại vv 1.2.2 Về mặt thực tiễn - Tìm hiểu về tính năng an toàn của hệ thống mã khoá động cơ hiện tại được lắp trên ô tô của các hãng xe trên thị trường. - Xác định mức độ hiểu biết của sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô về lĩnh vực điện- điện tử ô tô nói chung và hệ thống mã khóa động cơ (Engine Immobilizer System) nói riêng cũng như nhu cầu muốn trang bị kiến thức về hệ thống này của sinh viên. - Chế tạo mô hình hệ thống mã hoá động cơ (Engine Immobilizer System) phục vụ cho công tác giảng dạy môn thực tập điện ô tô giúp sinh viên hệ Cao đẳng ngành kỹ thuật ô tô có cơ hội tiếp cận với các hệ thống mới, hệ thống hiện đại được lắp đặt trên ô tô hiện nay. 1.3 Nhiệm vụ của đề tài + Khảo sát thực tiễn đối tượng sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô về các vấn đề liên quan đến chất lượng đào tạo trong lĩnh vực điện, điện tử ô tô và nhu cầu của sinh viên đối với các lĩnh vực liên quan đến công nghiệp ô tô. + Khảo sát sự hiểu biết về hệ thống mã khóa động cơ (Engine Immobilizer System) và nhu cầu học tập trang bị thêm kiến thức về hệ thống này đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh từ đó thiết kế ra mô hình phục vụ cho công tác giảng dạy tại các trường cao đẳng. + Tìm hiểu lý thuyết về thông tin, các vấn đề liên quan đến bảo mật thông tin. + Tìm hiểu lý thuyết về tín hiệu và các vấn đề liên quan đến xử lý tín hiệu. 3
19. Luận văn thạc sĩ + Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về các vấn đề liên quan đến truyềt phát, thu sóng RFID và nhận dạng sóng RFID. - Tìm hiểu cơ sở lý thuyết về các vấn đề liên quan đến việc thiết kế mạch khuếch đại tín hiệu sóng RFID, mạch chống nhiễu tín hiệu sóng RFID . - Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về các vấn đề liên quan thiết kế mạch xử lý tín hiệu chìa khoá (key) và cuộn dây (transponder) cấu trúc vi điều khiển chức năng của vi điều khiển, các tín hiệu input và output, các thuật toán xử lý tín hiệu của vi điều khiển. - Lý thuyết cơ bản về nguyên lý hoạt động của hệ thống mã hoá động cơ. - Các hệ thống mã hoá thực tế đang được sử dụng trên một số xe ở Việt Nam - Từ kiến thức cơ bản có được trong quá trình nghiên cứu lý thuyết kết hợp với kiến thức thực tiễn có được khi tìm hiểu một số hệ thống mã hóa động cơ gắn trên xe ở Việt Nam thiết kế và chế tạo ra 1 mô hình hoàn chỉnh hệ thống mã hóa động cơ có các tính năng như sau: - Cho phép động cơ đánh lửa hoặc phun xăng khi 2 tín hiệu chip chìa khoá và cuộn dây trùng khớp với nhau và ngược lại. - Đưa ra tín hiệu cảnh báo nếu 2 tín hiệu chìa khoá và cuộn dây không trùng khớp với nhau. - Tối ưu hoá các thiết kế và thi công mạch thu phát tín hiệu, khuếch đại tín hiệu và xử lý tín hiệu. - Hoàn thiện công trình nghiên cứu với khả năng ứng dụng cao, hệ thống hoạt động ổn định và chính xác. 1.4 Giới hạn đề tài - Hiện nay, dù hệ thống mã khoá động cơ đã được ứng dụng rất phổ biến trên các hãng xe trên thị trường nhưng trình độ công nghệ chưa đủ và giá thành các thiết bị liên quan đến hệ thống mã khoá động cơ khá cao. Hơn nữa, thời gian thực hiện đề tài và quá trình nghiên cứu của người thực hiện có hạn. Do đó người thực hiện đề tài: “Thiết kế, chế tạo mô hình giảng dạy hệ thống mã hoá động cơ 4
20. Luận văn thạc sĩ (Engine Immobilizer System) dành cho đối tượng sinh viên hệ cao đẳng tại TPHCM”, chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu và thiết kế một mô hình trợ huấn cho công tác giảng dạy ở các trường Đại học, Cao đẳng có đào tạo hệ cao đẳng ngành công nghệ kỹ thuật ô tô trên địa bàn Thành phố Hồ Chí Minh dựa trên những linh kiện có sẵn trên thị trường dùng để so sánh 2 tín hiệu chìa khoá và cuộn dây có trùng khớp hay không, xuất kết quả so sánh đó ra bên ngoài thông qua tín hiệu điện áp được phát ra từ mạch so sánh tín hiệu, cảnh báo trong trường hợp 2 tín hiệu không trùng khớp 1.5 Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài người nghiên cứu sẽ kết hợp nhiều phương pháp nghiên cứu để hoàn thành đề tài trong đó phương pháp được sử dụng chủ yếu là: Thực hiện các cuộc khảo sát đánh giá về thực trạng đào tạo về lĩnh vực điện, điện tử ô tô đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô tại địa bàn TP. Hồ Chí Minh. Thực hiện các cuộc khảo sát đánh giá về mức độ hiểu biết về hệ thống mã khóa động cơ trên ô tô đối với sinh viên hệ cao đẳng ngành công nghệ ô tô tại địa bàn TP. Hồ Chí Minh Nghiên cứu về cơ sở lý thuyết về các vấn đề liên quan đến công nghệ và ứng dụng sóng RFID từ các tài liệu, tạp chí khoa học, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè. Tìm kiếm tài liệu tham khảo đề cập đến nguyên lý hoạt động của hệ thống mã hoá động cơ. Tham khảo một số xe của các hãng để tìm hiểu về thực tế về hệ thống mã hoá động cơ. Phân tích và tổng hợp lý thuyết cơ bản để vận dụng thực hiện thi công thiết kế chế tạo mô hình thực tế hệ thống mã hoá động cơ với các tính năng. 1.6 Tổng quan các nghiên cứu trong và ngoài nước 5
21. Luận văn thạc sĩ 1.6.1 Tình hình và kết quả nghiên cứu ở nước ngoài 1/ Stefan Tillich and Marcin Wojcik, Security Analysis of an Open Car Immobilizers Protocol Stack, University of Bristol, Computer Science Department, Merchant Venturer Building, Woodland Road, Bristol, UK [1]  Nội dung: Đánh giá tính an toàn của hệ thống Immobilizer sử dụng giao thức xếp chồng có nguồn mở. Công trình cũng nêu rõ tổng quan của hệ thống, nguyên lý xác lập các chế độ (trạng thái), ứng dụng của giao thức này trong tính năng an toàn trong ngành công nghiệp ô tô ngoài ra công trình cũng nêu ra những ưu điểm hạn chế của các Immobilizer hệ thống với các giao thức có mã nguồn đóng như là việc khó khăn cho những kẻ tấn công nhưng cũng gây khó khăn cho chính chủ nhân khi cần can thiệp vào các hệ thống đó. Giao thức xếp chồng gồm 4 cấp độ (layer) chính: lớp vật lý, lớp logic, lớp giao thức, lớp tiêu chuẩn mã hoá nâng cao. Trong giao thức này sử dụng dải sóng LF có tần số 125Hz. Về thuật toán được mô tả theo sơ đồ sau: Hình 1.1. Sơ đồ thuật toán xác thực song phương trong hệ thống Immobilizer 6
22. S K L 0 0 2 1 5 4