Tính toán thiết kế mạch điều khiển hệ thống gạt mưa sử dụng, bố trí trên xe cơ sở kia morning 2016

MỞ ĐẦU

Thế giới đã đi đến đâu? Chúng ta đang đi sau sự phát triển của thế giới bao

xa? Chúng ta cần làm gì để đuổi kịp công nghệ 4.0 của thế giới. Đây không chỉ

là câu hỏi của các nhà khoa học, nhà chính trị, mà nó còn là câu hỏi của hầu hết

các sinh viên đại học nói chung và sinh viên kỹ thuật nói riêng.

Thời đại 4.0 bắt đầu từ đâu? Chúng bắt đầu từ những công nghệ tiên tiến, cơ

khí chính xác và các vi mạch,... Tạo nên một sản phẩm gọi là cơ điện tử. Từ đó

giúp tăng hiệu suất làm việc, tăng độ an toàn, tăng sự tiện nghi khi sử dụng. Các

thành tự đó hiện đang được áp dụng trên hầu hết các hệ thống trên Ôtô. Cụ thể

là trong các hệ thống gầm, động cơ và cả thân xe. Trên thế giới các công nghệ

này đã phát triển rất xa. Tuy nhiên ở Việt Nam một số hệ thống phức tạp này

vẫn còn đang dừng lại ở phạm vi nghiên cứu.

Với vai trò là một sinh viên đại học, cụ thể là sinh viên ngành cơ điện tử. Để

đưa đất nước cùng chạy theo xu thế 4.0, giảm khối lượng chi tiết hoạt động

bằng truyền động cơ khí, ma sát, thiếu chính xác, kém an toàn khi một chiếc xe

vận hành.Và từ những kiến thức đã được trang bị trong trường học cùng sự giúp

đỡ của các thầy cô trong bộ môn ôtô, bộ môn điện tử. Em xin chọn đề tài “Tính

toán thiết kế mạch điều khiển hệ thống gạt mưa” sử dụng, bố trí trên xe cơ sở

Kia morning 2016. Em xin trân thành cảm ơn sự giúp đỡ của các thầy cô trong

bộ môn, đã giúp em hoàn thành tốt sản phẩm và bài báo cáo của mình.

Xin trân thành cảm ơn!

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CƠ ĐIỆN TỬ

1.1Cơ điện tử là gì

1.1.1 khái niệm và ứng dụng

Hình 1.1. Khái niệm cơ điện tử

Trong nền kinh tế toàn cầu hiện nay, sức mạnh của một quốc gia được thể

hiện qua sự phát triển của nền công nghiệp chính quốc gia đó. Cơ điện tử là

một lĩnh vực chuyên môn kết nối đa ngành kỹ thuật cho phép tạo ra các sản

phẩm trí tuệ. Với các tính năng đa dạng, giúp tăng hiệu suất làm việc, giảm chi

phí, độ tin cậy, chính xác cao. Cơ điện tử đã dần thay thế các cỗ máy cồng kềnh,

làm việc nặng nhọc và kém năng suất . Sự phát triển của máy tính và công nghệ

phần mềm làm cho cơ điện tử trở thành một đòi hỏi cấp thiết trong đời sống

hiện nay. Trong tương lai Cơ điện tử sẽ bao phủ khắp mọi nơi, trong mọi lĩnh

vực, thậm chí cơ điện tử có thể làm được những thứ con người không thể làm

được.

Hình 1.2. Robot hoạt động trên sao hỏa

Thuật ngữ cơ điện tử (mechatronic) ra đời ở Nhật Bản vào những năm cuối

thập niên 1960. Khi đó người ta coi cơ điện tử là một lĩnh vực công nghệ liên

ngành giữa cơ khí, điện/điện tử. Công nghệ này đã tạo ra nhiều sản phẩm mới

cũng như cung cấp một giải pháp tăng hiệu quả và tính năng của các máy móc

thông dụng trong đời sống con người. Từ đó đến nay cơ điện tử có sự phát triển

không ngừng và đóng vai trò quan trọng trong khoa học công nghệ, nhất là khi

kỹ thuật vi xử lý ra đời vào những năm 1970. Là một thể thống nhất nên thiết kế

các sản phẩm cơ điện tử phải là một thiết kế tối ưu, cộng năng của các công

nghệ khác nhau tạo nên một thiết bị, một hệ thống có sự kết hợp phần cơ khí,

phần điện tử, phần điều khiển, phần mềm, sensor, actuator, v.v... . Do vậy cấu

trúc của các công nghệ khác nhau phải thay đổi để tạo nên một cấu trúc thống

nhất trong một sản phẩm. “Một hệ thống cơ điện tử không chỉ là sự kết hợp chặt

chẽ các hệ thống cơ khí - điện và còn hơn cả một hệ thống điều khiển; nó là sự

tích hợp hoàn toàn của tất cả những thứ đó”. Tuy nhiên khó có thể miêu tả hoàn

thiện “cơ điện tử là gì”.

Hội xúc tiến công nghiệp máy của Nhật (the Japan Society for the Promotion of

Machine Industry – JSPMI) phân chia sản phẩm cơ điện tử thành 4 loại:

+) Loại I: Các sản phẩm cơ khí là chính với sự kết hợp của điện tử để

nâng cao chức năng. Ví dụ như các công cụ máy được điều khiển số hoá và điều

chỉnh tốc độ biến thiên trong máy sản xuất.

+) Loại II: Các hệ thống cơ khí truyền thống với sự hiện đại hoá đặc biệt

các thiết bị bên trong bằng việc kết hợp điện tử. Giao diện người dùng bên ngoài

không đổi. Ví dụ như máy khâu hiện đại và các hệ thống sản xuất được tự động.

+) Loại III: Các hệ thống giữ lại chức năng của hệ thống cơ khí truyền

thống nhưng máy móc bên trong được thay thế bằng điện tử. Ví dụ như đồng hồ

số hóa.

+) Loại IV: Các sản phẩm được thiết kế với các công nghệ cơ khí và điện

tử tích hợp hỗ trợ nhau. Ví dụ như máy photocopy, máy làm khô và rửa thông

minh, nồi cơm điện, và lò tự động. Các công nghệ cho mỗi loại sản phẩm cơ

điện tử minh họa sự tiến bộ của các sản phẩm cơ - điện với bước dài của những

sự phát triển lý thuyết điều khiển, các công nghệ tính toán, và các bộ vi xử lý.

Các sản phẩm loại I dùng công nghệ servo, điện tử công suất, lý thuyết điều

khiển. Các sản phẩm loại II dùng khả năng của các thiết bị nhớ vào tính toán,

khả năng thiết kế mạch theo đơn đặt hàng. Các sản phẩm loại III dựa vào bộ vi

xử lý và các mạch tích hợp thay thế các hệ thống cơ khí. Cuối cùng, các sản

phẩm loại IV đánh dấu sự bắt đầu của hệ thống cơ điện tử thực sự, thông qua sự

tích hợp các hệ thống cơ khí và điện tử. Đến tận những năm 1970 với sự phát

triển bộ vi xử lý của Intel thì việc kết hợp hệ thống máy tính với hệ thống cơ khí

mới trở nên thực tế. Sang thập niên 1980, công nghệ thông tin được hình thành

thì các bộ vi xử lý được nhúng vào trong các hệ thống cơ khí để nâng cao tính

năng của hệ thống. Máy công cụ điều khiển số và robot trở nên hoàn hảo hơn,

trong khi đó các ứng dụng trong ôtô như hệ thống điều khiển động cơ điện tử và

hệ thống phanh chống bó cứng được dùng rộng rãi. Trong thập niên 1990, công

nghệ truyền thông được đưa vào các sản phẩm cơ điện tử làm chúng có khả

năng kết nối trong mạng rộng. Sự phát triển này mang đến những chức năng

mới như điều khiển cánh tay robot từ xa. Trong thời gian này, các công nghệ

sensor và actuator mới, nhỏ hơn – thậm chí cấp độ micro –được dùng ngày càng

nhiều trong các sản phẩm mới. Hệ thống vi cơ-điện như vi gia tốc kế silicon

dùng để khởi động túi khí ôtô là một ví dụ mới nhất. Sự phát triển của cơ điện tử

đến giai đoạn này tạo nên một hệ nhất quán và là một giai đoạn phát triển về

chất chứ không đơn thuần chỉ là sự phát triển rầm rộ về số lượng. Máy tính và

các chíp vi xử lý đó mạnh và rẻ để có thể nhúng vào các sản phẩm cùng với các

công nghệ cao khác như sensor, actuator, công nghệ phần mềm, công nghệ điều

khiển số hiện đại ... cho ra những sản phẩm thông minh. Các chức năng của máy

móc và hệ thống kỹ thuật hiện nay phụ thuộc chủ yếu vào phần mềm có thể là

một thuật toán, mạng nơron, hệ mờ trong máy tính của sản phẩm. Như vậy cơ

điện tử là một công nghệ tổng hợp ngày càng nhiều các công nghệ khác trong

nó để có thể có được các sản phẩm ngày càng hoàn hảo hơn.

*) Xu hướng phát triển của cơ điện tử

Xu thế phát triển của cơ điện tử là tích hợp trong đó ngày càng nhiều

công nghệ cao, trí tuệ của sản phẩm ngày càng thông minh hơn và kích thước

ngày càng nhỏ hơn. Với các công nghệ mới, các sản phẩm cơ điện tử sẽ có chức

năng hội thoại và hợp tác phối hợp thực hiện được nhiều nhiệm vụ có độ phức

tạp cao hoặc đồng thời ở nhiều địa điểm trên diện rộng. Công nghệ vật liệu mới

cho ta nhiều vật liệu có đặc tính như điều khiển được hoặc có khả năng biến

dạng để chế tạo các cơ cấu chấp hành hoặc cấu trúc cơ khí không gian 3 chiều

phong phú cho các sản phẩm cơ điện tử. Công nghệ micro/nano nhằm thu nhỏ

các thiết bị máy móc xuống kích thước của phân tử cho các sản phẩm công nghệ

trong tương lai. Với việc điều khiển chính xác các nguyên tử và phân tử, con