THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MÔ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH CHỐNG KẸT TRÊN Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG
HẠ KÍNH CHỐNG KẸT TRÊN Ô TÔ
SVTH: PHẠM THANH NAM
MSSV: 17145174
SVTH: LÊ NHẬT DUY
MSSV: 17145198
Khóa: 2017
Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ
GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG
HẠ KÍNH CHỐNG KẸT TRÊN Ô TÔ
SVTH: PHẠM THANH NAM
MSSV: 17145174
SVTH: LÊ NHẬT DUY
MSSV: 17145198
Khóa: 2017
Ngành: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT Ơ TƠ
GVHD: ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 08 năm 2021


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*****

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: 1. Phạm Thanh Nam
MSSV: 17145174
2. Lê Nhật Duy
MSSV: 17145098
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Giảng viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trọng Thức
Ngày nhận đề tài: 01/04/2021
Ngày nộp đề tài: 25/08/2021
1. Tên đề tài:
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG NÂNG HẠ KÍNH CHỐNG
KẸT TRÊN Ơ TÔ
2. Các số liệu, tài liệu ban đầu:
1. Tài liệu về Arduino trên Internet
2. Các mơ hình.
3. Sách tham khảo
3. Nội dung thực hiện đề tài
1. Nghiên cứu về hệ thống nâng hạ kính trên ơ tơ.
2. Nghiên cứu về ngun lý encoder, cơng tắc hành trình.
3. Nghiên cứu về nguyên lý chống kẹt trên động cơ điều khiển kính.
4. Nghiên cứu các module, các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch.
5. Thiết kế, chế tạo mạch điều khiển động cơ nâng hạ kính.
6. Lập trình Arduino Uno điều khiển mạch nâng hạ kính

7. Viết thuyết minh đề tài.
4. Sản phẩm
• Quyển thuyết minh.
• Mạch điều khiển động cơ nâng hạ kính.
Trưởng ngành

Giáo viên hướng dẫn

i


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*****

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Họ và tên SV1: Phạm Thanh Nam

MSSV: 17145174

Họ và tên SV2: Lê Nhật Duy

MSSV: 17145098

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống nâng hạ kính chống kẹt trên ơ tơ
Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trọng Thức
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................

.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
1. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Đề nghị cho bảo vệ hay không:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Điểm: ............. (Bằng chữ: ..................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 08 năm 2021

Giáo viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)

ii


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
*****

PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Họ và tên SV1: Phạm Thanh Nam

MSSV: 17145174

Họ và tên SV2: Lê Nhật Duy

MSSV: 17145098

Ngành: Công nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
Tên đề tài: Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống nâng hạ kính chống kẹt trên ơ tơ
Họ và tên Giáo viên phản biện: TS. Lê Thanh Phúc
NHẬN XÉT
1. Về nội dung đề tài & khối lượng thực hiện:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
2. Ưu điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
3. Khuyết điểm:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
4. Đề nghị cho bảo vệ hay không:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
5. Đánh giá loại:
.......................................................................................................................................
.......................................................................................................................................
6. Điểm: .............. (Bằng chữ: ..................................................................................... )
Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng 08 năm 2021

Giáo viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)

iii


LỜI CẢM ƠN
Chúng em, những sinh viên của trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành
Phố Hồ Chí Minh được sự dìu dắt và hướng dẫn tận tình của quý Thầy cô trong suốt
bốn năm học đã và đang từng bước hồn thiện mình hơn để trở thành những kỹ sư
trong tương lai. Chúng em sắp bước ra khỏi cánh cổng Đại học để bước vào cánh
cổng lớn hơn. Đó là cánh cổng của cuộc đời, công việc trong tương lai sắp tới, mọi
sự thành công trên bước đường sắp tới đều nhờ cơng lao dìu dắt dạy dỗ của q Thầy
cơ. Xin gửi đến q Thầy (Cơ) sự kính trọng và lòng biết ơn sâu sắc của chúng em.
Em xin chân thành cảm ơn quý Thầy (Cô) ban giám hiệu trường Đại Học Sư
Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh. Đặc biệt là q Thầy (Cơ) khoa: Đào tạo
Chất lượng cao và khoa: Cơ khí Động lực vì đã tận tình chỉ dẫn, trực tiếp giúp đỡ và
tạo điều kiện cho chúng em được học tập và làm việc trong mơi trường rất tốt trong
suốt q trình học tập cũng như trong quá trình thực hiện chuyên đề này
Em xin chân thành cám ơn Thầy Nguyễn Trọng Thức vì đã tận tình giúp đỡ
chúng em trong suốt quá trình thực hiện đề tài cung cấp nhiều tài liệu bổ ích cho
chúng em. Đồng thời Thầy đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo trong suốt quá trình học
tập cũng như trong quá trình thực hiện chuyên đề để chúng em hoàn tất chuyên đề
này.
Cuối cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, bạn bè đã
luôn bên cạnh ủng hộ, động viên, giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi để chúng em có
thể hồn thành đồ án tốt nghiệp một cách tốt nhất.
Kính chúc gia đình, q thầy cơ và các bạn lời chúc sức khoẻ nhất. Chúng em
xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 25 tháng 08 năm 2021
Nhóm thực hiện
Phạm Thanh Nam
Lê Nhật Duy

iv


TĨM TẮT
Lĩnh vực giao thơng là một trong những ngành công nghiệp mũi nhọn, là nền
tản cho các ngành công nghiệp khác có điều kiện, tiền đề xây dựng, phát triển, đặc
biệt trong vấn đề vận chuyển và đi lại. Do đời sống vật chất ngày càng phát triển và
nhu cầu sử dụng ô tô của con người ngày càng được nâng cao. Do đó địi hỏi ngành
cơng nghệ ơ tơ ln có sự đổi mới, tối ưu hóa về mặt kỹ thuật, hồn thiện hơn về mặt
cơng nghệ, để nâng cao tính hiện đại, tính kinh tế trong quá trình vận hành. Để đạt
được các u cầu đó, các nhà sản xuất và các kỹ sư trong ngành động lực cần phải có
một kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra các biện pháp tối ưu
trong q trình nghiên cứu.
Hệ thống nâng hạ kính có vai trị rất quan trọng và là hệ thống cơ bản của xe
nhằm đảm bảo yêu cầu hoạt động của xe cũng như nhu cầu sử dụng của người dùng
như: tránh tác động của mơi trường từ bên ngồi, đảm bảo an toàn cho hành khách;
là một phần rất quan trọng và không thể thiếu trong kết cấu của ô tô. Do đó, nhóm
chúng em đã tiến hành chọn đề tài “Thiết kế, chế tạo mơ hình hệ thống nâng hạ
kính chống kẹt trên ơ tơ” để tập trung nghiên cứu các vấn đề sau:
• Nghiên cứu hệ thống nâng hạ cửa sổ ơ tơ.
• Nghiên cứu về động cơ DC khơng chổi than, bộ mã hóa vịng quay encoder và
các module điện tử.
• Lập trình vi điều khiển điều khiển động cơ sử dụng Arduino.
Hướng tiếp cận và giải quyết đồ án này chủ yếu vào việc tìm kiếm, tổng hợp,
sàng lọc các tài liệu nghiên cứu từ các nhóm đi trước. Nhóm chúng em đã tính tốn

và thực hiện chế tạo mơ hình đáp ứng được các mục tiêu đã đề ra trước khi nghiên
cứu. Từ đó đề ra những kết luận và kiến nghị cho việc phát triển dự án này.
Trong quá trình làm đồ án tốt nghiệp, dù bản thân đã cố gắng hết sức, cộng
với sự giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cùng bạn bè xong do tình hình dịch bệnh, khả
năng, tài liệu và thời gian cịn hạn chế nên khó có thể tránh khỏi những sai sót. Vì
vậy, nhóm em rất mong nhận được sự chỉ bảo và góp ý của các thầy để chuyên đề
được hoàn thiện hơn.

v


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ...........................................................................................................iv
TÓM TẮT ..................................................................................................................v
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT .........................................................................ix
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU .............................................................................x
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ ...........................................................xi
TỔNG QUAN.......................................................................................1

CƠ SỞ LÝ THUYẾT ..........................................................................3

Chức năng ..............................................................................................7
Cấu tạo ...................................................................................................8

Chức năng đóng (mở) bằng tay ............................................................11
Chức năng đóng (mở) cửa sổ tự động bằng một lần ấn .......................12
Chức năng chống kẹt cửa sổ ................................................................13

CÁC THÀNH PHẦN CỦA HỆ THỐNG ........................................17

vi


Sơ bộ về mạch cầu H (H-Bridge Circuit) ............................................24
Nguyên lý hoạt động ............................................................................24

Giới thiệu về Arduino IDE ...................................................................25
Chức năng của Arduino IDE ................................................................26

Hàm millis() .........................................................................................33
Ngắt Arduino........................................................................................34

Khái niệm .............................................................................................36
Điều chế PWM .....................................................................................36
THIẾT KẾ HỆ THỐNG ...................................................................39

Sơ đồ tổng quát ....................................................................................39
Sơ đồ chi tiết mạch ...............................................................................39
Lưu đồ thuật tốn .................................................................................40
Lập trình điều khiển .............................................................................41

Khảo sát sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính xe Nissan Maxima.46
Đo kiểm và lắp mạch ...........................................................................48

Khi động cơ thực hiện q trình nâng kính .........................................52
Khi động cơ thực hiện q trình hạ kính .............................................54
Khi gặp vật cản trong q trình nâng kính ...........................................56
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN .......................................61

vii

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................62

viii


DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
PWM: Pulse-Width Modulation
HTML: Hypertext Markup Language
IC: Integrated Circuit
AUTO: Automatic
MOSFET: Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor
IDE: Integrated Development Environment

ix


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 3.1 Thông số của Arduino UNO R3 .................................................................20
Bảng 3.2 Thông số kỹ thuật của driver BTS7960 .....................................................21
Bảng 3.3 Thứ tự các chân kết nối của mạch .............................................................22
Bảng 3.4 Các chân nguồn cho động cơ ....................................................................23

x


DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, BIỂU ĐỒ
Hình 2.1 Bộ điều khiển cửa sổ bằng trục vít đầu tiên .................................................4
Hình 2.2 Bộ điều khiển cửa sổ bằng trục vít cải tiến ..................................................5

Hình 2.3 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng giá đỡ và bánh răng .....................................5
Hình 2.4 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng rịng rọc và dây ............................................6
Hình 2.5 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng cánh tay địn .................................................7
Hình 2.6 Các bộ phận của hệ thống nâng hạ kính ......................................................8
Hình 2.7 Bộ nâng hạ kính ...........................................................................................9
Hình 2.8 Cấu tạo trong động cơ nâng hạ kính .........................................................10
Hình 2.9 Cơng tắc chính cửa sổ điện ........................................................................10
Hình 2.10 Hoạt động của hệ thống khi nâng cửa kính UP .......................................11
Hình 2.11 Hoạt động của hệ thống khi nâng cửa kính DOWN ................................12
Hình 2.12 Hoạt động của hệ thống ở chể độ AUTO .................................................13
Hình 2.13 Cấu tạo bộ cảm biến kẹt cửa ....................................................................13
Hình 2.14 Tín hiệu phát ra của cảm biến .................................................................14
Hình 2.15 Encoder bên trong động cơ nâng hạ kính ................................................15
Hình 2.16 Cấu tạo trong của encoder.......................................................................16
Hình 2.17 Hoạt động của encoder ............................................................................16
--------------------------------------------------------------------------------Hình 3.1 Sơ đồ chân Atmega328 ...............................................................................18
Hình 3.2 Arduino UNO R3 ........................................................................................19
Hình 3.3 Hình ảnh và kích thước tổng thể của BTS7960 43A ..................................21
Hình 3.4 Các chân kết nối của mạch ........................................................................22
Hình 3.5 Các chân lấy nguồn và cấp dịng cho động cơ ..........................................23
Hình 3.6 S1 và S4 đóng, Động cơ quay theo chiều thuận.........................................24
Hình 3.7 S2 và S3 đóng, Động cơ quay theo chiều nghịch .......................................25
Hình 3.8 Giao diện chính của phần mềm Arduino IDE ............................................27

xi


Hình 3.9 Các mục chọn trong File ............................................................................28
Hình 3.10 Các mục chọn trong Edit .........................................................................29
Hình 3.11 Các mục chọn trong Sketch ......................................................................30

Hình 3.12 Các mục chọn trong Tools .......................................................................31
Hình 3.13 Bảng đầu ra Output ..................................................................................32
Hình 3.14 Hộp thoại quản lý thư viện của phần mềm ..............................................32
Hình 3.15 Sử dụng hàm millis() trong Arduino IDE.................................................33
Hình 3.16 Hoạt động của ngắt ngồi ........................................................................34
Hình 3.17 Cách xác định một chu kỳ xung ...............................................................36
Hình 3.18 Dạng đồ thị điều chế xung .......................................................................37
Hình 3.19 Tạo xung vng bằng phương pháp so sánh ...........................................38
--------------------------------------------------------------------------------Hình 4.1 Sơ đồ khối tổng quát ..................................................................................39
Hình 4.2 Sơ đồ mạch điều khiển trên Proteus ..........................................................39
Hình 4.3 Lưu đồ thuật tốn của hệ thống .................................................................40
Hình 4.4 Khai báo biến, các chân digital sử dụng ...................................................41
Hình 4.5 Khai báo hàm ngắt ngồi cho đếm xung và cơng tắc hành trình ..............42
Hình 4.6 Khai báo ngắt ngồi và các chân tín hiệu .................................................42
Hình 4.7 Lệnh xuất các giá trị ra màn hình Serial và tính tốc độ động cơ ..............43
Hình 4.8 Lập trình cho các nút bấm điều khiển động cơ chạy khi nhấn và ngừng khi
thả tay ........................................................................................................................44
Hình 4.9 Lập trình cho các nút bấm điều khiển động cơ chạy tự động và ngừng khi
hết hành trình hoặc gặp vật cản ................................................................................45
Hình 4.10 Sơ đồ mạch điện hệ thống nâng hạ kính Nissan Maxima ........................46
Hình 4.11 Các dây trên giắc cắm của động cơ kính .................................................47
Hình 4.12 Đồng hồ VOM báo thơng mạch khi chưa chạm cơng tắc hành trình ......48
Hình 4.13 Đồng hồ VOM ngừng báo thông mạch khi động cơ đã tiếp xúc cơng tắc
hành trình ..................................................................................................................49

xii


Hình 4.14 Breadboard với 4 nút nhấn điều khiển các chế độ động cơ: nâng hoặc hạ
kính bằng cách giữ nút, nâng hoặc hạ tự động .........................................................50

Hình 4.15 Hình ảnh mạch thực tế .............................................................................51
Hình 4.16 Chạy thử chế độ nâng kính bằng tay........................................................52
Hình 4.17 Màn hình Serial hiển thị dữ liệu từ động cơ khi nâng kính .....................53
Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn tốc độ nâng kính của động cơ mỗi phút ........................54
Hình 4.19 Màn hình Serial hiển thị dữ liệu từ động cơ khi hạ kính .........................55
Hình 4.20 Đồ thị biểu diễn tốc độ hạ kính của động cơ mỗi phút ............................56
Hình 4.21 Kiểm tra độ hiệu quả của lập trình chống kẹt khi tự động nâng kính .....57
Hình 4.22 Động cơ quay ngược lại khi phát hiện vật cản trong quá trình tự nâng .58
Hình 4.23 Màn hình Serial hiển thị dữ liệu từ động cơ khi nâng kính gặp vật cản..59
Hình 4.24 Serial Plotter hiển thị tốc độ động cơ khi đang nâng kính gặp vật cản sau
đó quay ngược lại 1 giây ...........................................................................................60

xiii


TỔNG QUAN
Đặt vấn đề
Bước sang thế kỉ 21, sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật của nhân loại đã bước
sang một tầm cao mới. Rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh sáng
chế xuất hiện có tính ứng dụng cao. Là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển,
nước ta đã và đang có những cải cách mở cửa để thúc đẩy nền kinh tế phát triển. Việc
tiếp nhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới được nhà nước quan
tâm nhằm cải tạo và thúc đẩy sự phát triển của các ngành cơng nghiệp mới với mục
đích đưa nước ta từ một nước có nền kinh tế kém phát triển thành một nước công
nghiệp hiện đại.
Ngày nay, ô tô được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng
nên các trang thiết bị, các bộ phận trên ơ tơ ngày càng hồn thiện và hiện đại hơn
nhằm đảm bảo độ tin cậy, an toàn và tiện dụng cho người sử dụng. Hệ thống nâng hạ
kính là một hệ thống khơng thể thiếu trong bất kì loại xe nào và là một bộ phận đảm
bảo cho sự an toàn khi di chuyển cũng như giảm tối đa thiệt hại cho hành khách. Yêu

cầu về vận hành, sửa chữa, bảo trì, lắp đặt hệ thống nâng hạ kính đòi hỏi phải hiểu rõ
những kiến thức cơ bản về nó, và có kĩ năng thành thạo trong tất cả các q trình.
Để đáp ứng được u cầu đó, kỹ thuật viên phải được đào tạo một cách có bài
bản, khoa học. Do đó, nhiệm vụ của các trường kỹ thuật là phải đào tạo học sinh, sinh
viên có trình độ tay nghề cần thiết để đáp ứng nhu cầu hiện nay. Điều đó địi hỏi
người kỹ thuật viên phải có trình độ hiểu biết cơ bản để bắt kịp được khoa học tiên
tiến hiện đại.
Ngày nay, việc áp dụng nhiều phương pháp dạy học mới đã cho phép học sinh
có sự tiếp thu tốt hơn, đồng thời cũng giúp cho người dạy dễ dàng truyền đạt nội dung
đến cho người học. Dạy học bằng mơ hình là phương pháp dạy học đạt hiệu quả cao
và đang được phát triển. Phương pháp dạy học bằng mơ hình đối với hệ thống nâng,
hạ kính đang cịn thiếu ở các trường đào tạo nói chung và trường Đại Học Sư Phạm
Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh nói riêng. Để củng cố và nâng cao kiến thức đã
được học về hệ thống nâng hạ kính trên ơ tơ, nâng cao kỹ năng thực hành, nghiên cứu
chế tạo. Và để có mơ hình phục vụ cho việc học tập và giảng dạy về sau cũng như
hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Đối tượng nghiên cứu
• Động cơ nâng hạ kính có cảm biến tốc độ và vị trí trên dịng xe Nissan
Maxima 2003
1


• Mạch điều khiển động cơ BTS7960 43A
• Phần mềm Arduino IDE
Phạm vi nghiên cứu
Do tình hình dịch bệnh và điều kiện không cho phép nên đề tài chỉ tập trung
nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển motor nâng hạ kính có cảm biến tốc độ và vị trí;
hệ thống nâng hạ và chống kẹt trên dòng xe Nissan Maxima 2003.
Phương pháp nghiên cứu
• Nghiên cứu từ các nguồn tài liệu như sách, giáo trình, các bài giảng, các bản

vẽ, sách tạp chí, nguồn tài liệu từ internet.
• Nghiên cứu sơ đồ mạch điện của hệ thống điện điều khiển cửa sổ.
• Tham khảo tài liệu các mơ hình giảng dạy hiện có tại khoa Cơ Khí Động Lực
để cải tiến nội dung mơ hình cho phù hợp.
Mục tiêu nghiên cứu
• Mong muốn tạo ra một tài liệu có đầy đủ các cơ sở để phát triển sau này.
• Xây dựng mơ hình hệ thống nâng hạ kính (có chức năng chống kẹt) làm
phương tiện giảng dạy, phục vụ đào tạo và dạy nghề cho sinh viên.
• Mong muốn giúp cho sinh viên có điều kiện quan sát mơ hình một cách trực
quan, dễ cảm nhận được hình dạng và nguyên lý làm việc của hệ thống.
Ý nghĩa khoa học và tính thực tiễn của đề tài
• Đề tài góp phần vào nghiên cứu, giải quyết các vấn đề về an tồn và tiện nghi
cho cửa sổ trên ơ tơ.
• Tạo mơ hình đề tham khảo, nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế, đồng thời
làm tài liệu học tập và mơ hình giảng dạy cho sinh viên.

2


CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Tổng quan về hệ thống nâng hạ kính
Sơ lược về hệ thống nâng hạ kính
Một trong những đặc tính tiêu chuẩn của ơ tơ là khả năng mở cửa sổ bên. Do
đó, nhu cầu của thiết bị dùng để nâng và hạ cửa sổ ô tô được phát triển cùng với sự
ra đời của ô tô. Thiết bị này được dùng để nâng hoặc hạ cửa sổ ô tô còn được gọi là
bộ điều chỉnh cửa sổ.
Với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô, các nhà sản xuất dành nhiều nỗ
lực cho việc thiết kế bộ điều chỉnh cửa sổ. Ban đầu, bộ điều chỉnh cửa sổ được sử
dụng thủ công trong một thời gian dài. Người dùng thường mở và đóng cửa sổ bằng
cách xoay một tay cầm. Say đó, giống như các cơ chế vận hành khác, hoạt động thủ

công được thay thế bằng chức năng tự động. Bộ điều chỉnh cửa sổ được trang bị động
cơ điện, do đó cửa sổ được nâng lên và hạ xuống một cách tự động.
Dù là chạy bằng thủ công hay bằng nguồn điện, hệ thống nâng hạ kính cần có
các cơ chế để hoạt động. Bởi vì như đã biết, các cơ chế là cơ sở hoạt động của các
thiết bị cơ khí. Do đó, các cơ chế hoạt động khác nhau được sử dụng dẫn đến các loại
bộ điều chỉnh cửa sổ khác nhau. Lý do sử dụng các loại cơ chế khác nhau có thể là
chi phí, vận hành, lắp ráp, sản xuất, …
Các cơ chế điều khiển cửa sổ điện
Các bộ điều chỉnh cửa sổ có thể chia thành 5 nhóm chính dựa vào phương thức
hoạt động của chúng. Dưới đây là một số bộ điều chỉnh cửa sổ điện với các cơ chế
khác nhau.
• Bộ điều chỉnh cửa sổ bằng trục vít sử dụng vít trợ lực để nâng và hạ cửa sổ.
Một trong những bằng sáng chế đầu tiên thuộc về Kraemer vào năm 1928. Với
thiết kế này, cửa sổ được liên kết với đai ốc của vít. Vít trợ lực được dẫn động
nhờ hoạt động của bánh răng truyền động.

3


Hình 2.1 Bộ điều khiển cửa sổ bằng trục vít đầu tiên
• Cơ chế điều chỉnh cửa sổ bằng trục vít khác được cấp bằng sáng chế của
Szkodzinski vào năm 2006. Với thiết kế này, vít điện mở rộng qua bán kính
cong của cửa sổ. Vít trợ lực được kết nối với trục rỗng của động cơ điện. Cửa
sổ được gắn với động cơ điện, cửa sổ và động cơ điện chuyển động với nhau
và dọc theo vít trợ lực.

4


Hình 2.2 Bộ điều khiển cửa sổ bằng trục vít cải tiến

• Bằng sáng chế đầu tiên về bộ điều khiển sử dụng giá đỡ và bánh răng thuộc về
Bell và Schoenleber được cấp bằng sáng chế vào năm 1920. Trong thiết kế
này, sự truyền động của cơ chế được truyền đến thanh răng và một cặp bánh
răng bằng xích.

Hình 2.3 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng giá đỡ và bánh răng
5


• Một ví dụ khác là bằng sáng chế của Kuki, Isomura, Suzumura, Sakakibara và
Ishihara được thực hiện vào năm 1991. Trong thiết kế này, cửa sổ được gắn
vào giá đỡ và di chuyển trên thanh dẫn hương được gắn cố định vào cửa ô tô.
Chuyển động của giá đỡ này trên ray dẫn hướng được cung cấp bởi một cơ cấu
rịng rọc và dây nối với động cơ điện.

Hình 2.4 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng ròng rọc và dây
• Một ví dụ khác là bằng sáng chế thuộc về Dupuy vào năm 1993. Trong bằng
sáng chế này, cửa sổ được nâng lên và hạ xuống bằng một cơ cấu tay đòn chéo
trong khung cửa. Tuy nhiên, các cánh tay địn trong cơ cấu này có góc cạnh.
Cơ cấu tay đòn chéo này được điều khiển bằng cách sử dụng một động cơ điện
với một bộ bánh răng.

6


Hình 2.5 Bộ điều khiển cửa sổ sử dụng cánh tay địn
Chức năng và cấu tạo
Chức năng
Chức năng đóng (mở) bằng tay: Khi công tắc cửa sổ được điện kéo lên hoặc
đẩy xuống giữa chừng, thì cửa sổ sẽ mở hoặc đóng cho đến khi thả cơng tắc ra.

Chức năng tự động đóng (mở) bằng một lần ấn: Khi cơng tắc cửa sổ điện bị
kéo lên hoặc đẩy xuống hoàn tồn, thì cửa sổ sẽ đóng và hồn tồn mở. Một số xe chỉ
có chức năng mở tự động và một số xe chỉ có chứng năng đóng tự động cho cửa sổ
phía người lái.
Chức năng chống kẹt cửa sổ: Trong q trình đóng cửa sổ tự động, nếu có vật
thể lạ kẹt vào cửa kính thì chức năng này sẽ tự động dừng cửa kính và dịch chuyển
nó xuống khoảng 50mm.

7


Cấu tạo

Hình 2.6 Các bộ phận của hệ thống nâng hạ kính
Bộ nâng hạ cửa sổ
Chuyển động quay của động cơ điều khiển cửa sổ được chuyển thành chuyển
động lên xuống để đóng mở cửa sổ.
Cửa kính được đỡ bằng đòn nâng của bộ nâng hạ cửa sổ. Đòn này được đỡ
bằng cơ cấu đòn chữ X nối với đòn điều chỉnh của bộ nâng hạ cửa sổ.
Cửa sổ được đóng và mở nhờ sự thay đổi chiều cao của cơ cấu đòn chữ X.

8


Hình 2.7 Bộ nâng hạ kính
Các loại bộ nâng hạ cửa sổ khác với loại cơ cấu tay đon chữ X là loại điều
khiển bằng dây và loại một tay đòn.
Động cơ điều khiển cửa sổ điện
Động cơ điều khiển cửa sổ điện quay theo hai chiều để dẫn động bộ nâng hạ
cửa sổ.

Động cơ điều khiển cửa sổ điện gồm có ba bộ phận: Động cơ, bộ truyền bánh
răng và cảm biến. Động cơ thay đổi chiều quay nhờ công tắc.
Bộ truyền bánh răng truyền chuyển động quay của động cơ tới bộ nâng hạ cửa
sổ. Cảm biến gồm có cơng tắc hạn chế và cảm biết tốc độ để điều khiển cửa sổ chống
kẹt.

9


Hình 2.8 Cấu tạo trong động cơ nâng hạ kính
Cơng tắc chính cửa sổ điện
• Cơng tắc chính cửa sổ điện điều khiển tồn bộ hệ thống cửa sổ điện.
• Cơng tắc chính cửa sổ điện dẫn động tất cả các động cơ điều khiển cửa sổ điện.
• Cơng tắc khố cửa sổ ngăn khơng cho đóng và mở cửa sổ trừ cửa sổ phía người
lái.
Việc xác định kẹt cửa sổ được xác định dựa trên các tín hiệu của cảm biến tốc
độ và công tắc hạn chế từ động cơ điều khiển cửa sổ phía người lái (các loại xe có
chức năng chống kẹt cửa sổ).

Hình 2.9 Cơng tắc chính cửa sổ điện
Các cơng tắc cửa sổ điện hành khách

10