Đồ án Thiết kế và thi công xe lăn điện

CHƯƠNG I - GIỚI THIỆU VỀ XE ĐIỆN 1.1 Các loại hình xe điện đang hiện hành trên thế giới và tại Việt Nam: Trước tình hình giá xăng dầu thế giới ngày càng tăng như hiện nay, và các nguyên liệu chất đốt cũng như nguồn dầu khí ngày càng cạn kiệt thì nhu cầu sử dụng nguồn nguyên liệu mới thay thế những nguồn nguyên liệu đang sử dụng hiện thời – trong việc vận hành các loại phương tiện vận chuyển(xe, tàu,…) là một nhu cầu cấp thiết. Chính vì vậy năng lượng điện là nguồn nguyên liệu phù hợp nhất để thay thay thế cho các loại nguyên liệu hiện nay. Chúng ta sẽ không có gì ngạc nhiên khi hệ thống xe điện ra đời và ngày càng phát triển trên thế giới hiện nay. Hầu hết các nhà sản xuất tập trung phát triển hệ thống xe điện phục vụ nhu cầu của “thượng đế”, và là những phương tiện phổ biến như: xe hơi điện, xe moto điện, xe đạp điện ,….Công nghệ ngày càng phát triển và hiện đại trong lĩnh vực thiết kế bộ điều khiển với nhiều tính năng cho xe điện, tạo nhiều thuận tiện cho việc điều khiển cũng như thích ứng với phương tiện sử dụng nguồn nguyên liệu mới này. Các loại xe điện cũng ngày càng được tân trang và thiết kế đẹp hơn, đồng thời cũng có nhiều tính năng như các phương tiện chạy bằng xăng, dầu… Nhiều hãng xe hơi lớn như Mittshubisi, Toyota,…cũng đã bắt đầu chuyển hướng đầu tư qua các loại hình xe hơi điện có kết cấu và hình dáng đẹp, đảm bảo các chức năng vận hành như xe hơi hiện tại. Hình 1.1 Chiếc xe hơi điện do hãng Mittshubisi sản xuất. Tuy nhiên trên thị trường hiện nay loại phương tiện xe điện phổ biến nhất lại là xe đạp điện, một số nước phát triển ở Châu Á cũng đã và đang phát triển mạnh loại phương tiện như xe đạp điện và xe motor điện...Việc phát triển hệ thống xe đạp điện dựa trên cơ sở nhu cầu thực tế của người sử dụng. Một xe điện nói chung, thì nhược điểm lớn nhất chính là nguồn điện cung cấp cho xe hoạt động, chính vì vậy việc phát triển các loại xe motor điện hay xe hơi điện lại kém phát triển hơn xe đạp điện. Chính vì các yếu tố về nguồn điện cung cấp, quãng đường di chuyển ngắn, phương tiện nhỏ gọn và tốc độ vừa phải là ưu điểm lớn để nghành sản xuất xe đạp điện ngày càng phát triển; Trung Quốc là một trong những nước phát triển mạnh công nghệ sản xuất xe đạp điện và xe motor điện. Nhiều loại xe đạp điện ra đời với nhiều chức năng và có tính mỹ thuật cao. Hình 1.2 Một loại xe đạp điện leo núi. Kết cấu một chiếc xe đạp điện khá đơn giản, bao gồm: một khung xe đạp thông thường, một động cơ đùm, một bộ điều khiển và bộ nguồn cung cấp, cùng với hệ thống truyền động như xích, líp,...Chính vì yếu tố đơn giản và thuận tiện trong việc dịch chuyển nên xe đạp điện dần được người tiêu dùng quan tâm và sử dụng ngày càng nhiều.Và nhu cầu đó cũng được người tiêu dùng tại Việt Nam (một đấc nước có truyền thống gắn bó với chiếc xe đạp) ưa chuộng. Hình 1.3: Động cơ xe đạp điện được gắn với hệ thống xích, líp và các cơ cấu truyền động. Ngoài hệ thống xe đạp điện được phát triển khá mạnh hiện nay thì hệ thống xe máy điện cũng được các nhà sản xuất quan tâm như nhà sản xuất Vino hay Bianco của Yamaha. Họ đã bắt tay vào việc chế tạo các loại xe máy chạy bằng điện có những chức năng tương tự như xe máy chạy bằng xăng. Theo một số tài liệu đươc nghiện cứu về tình hình phát triển hiện nay của xe điện tại Việt Nam ta thấy: “Những chiếc xe máy điện trên thị trường được thiết kế chủ yếu theo 2 mẫu xe của Yamaha là Bianco và Vino, một số giống loại xe máy tay ga hiện hành. Tuy chạy bằng điện nhưng nhà sản xuất vẫn để một nắp bình xăng giả phía sau cho giống với xe chạy bằng xăng. Do vậy hình thức loại xe này khá bắt mắt, nhất là có nhiều màu sắc như vàng hay hồng, ít thấy ở xe máy thông thường. Xe cũng được lắp vành đúc và giảm xóc như xe gắn máy. Tuy nhiên, nếu quan sát kỹ sẽ thấy mặt đồng hồ nhìn không nét, còn các chi tiết mà cũng không được sáng. Do bình ắc-quy không quá lớn nên các xe đều có một cốp xe rất rộng dưới yên. Dưới gầm xe, thay vào chỗ của động cơ là một bình ắc-quy dùng để tạo năng lượng. Mỗi ắc-quy này cần chừng ít nhất 3 tiếng đồng hồ để nạp đầy, đủ để chạy một quãng đường chừng 80km, thích hợp với một người có nhu cầu đi lại ở phạm vi hẹp. Xe có thể đạt vận tốc khoảng 40km/ giờ. So với xe đạp điện, xe máy điện khác ở chỗ có công suất lớn hơn, do đó có tốc độ cao hơn. Tuy nhiên, do dáng xe “nhái” theo kiểu xe ga của các hãng nổi tiếng, nên không có bàn đạp, khi hết điện, người sử dụng chỉ còn cách... dắt bộ. Về mặt kỹ thuật, xe máy điện được vận hành theo nguyên lý truyền động, dạng động cơ điện một chiều truyền động bằng trục chính của động cơ qua hộp giảm tốc để kéo xe thông qua xích hoặc bánh răng với năng lượng lấy từ bình ắc-quy khô được đặt bên trong thân xe. Bình ắc-quy dùng cho xe điện được nạp bằng nguồn điện từ 90 đến 204V. Với xe điện sản xuất trong nước, bình ắc-quy được sử dụng thường là hàng của Nhật, có độ trữ lâu, chất lượng ổn định. Ngược lại bình ắc-quy xe điện nhập từ Trung Quốc hay bị hư, chảy nước và cháy. Khi chọn mua, nên lưu ý xem xét kỹ bình ắc-quy vì đây là một trong những bộ phận quan trọng của xe điện. Mang xe đi bảo hành 2 đến 3 tháng/lần để đảm bảo an toàn cho xe, đồng thời không nên để bánh xe mềm quá, cũng không nên bơm bánh xe căng quá. Nếu không cần thiết nên tránh lắp thêm còi nhạc, đèn nháy, máy hát... vì sẽ làm ảnh hưởng đến bình ắc–quy ” Hình 1.4: Một số mẫu xe điện hiện nay tại Việt Nam Vai trò và công dụng của xe lăn điện hiện nay: Hiện nay heä thoáng xe điện phát triển khá mạnh trên cơ sở đó việc nghiên cứu và cho ra đời chiếc xe lăn điện làm phương tiện đi lại phục vụ cho người khuyết tật là một yêu cầu phù hợp và khả thi trong việc mở rộng và phát triển hệ thống xe lăn điện trên thế giới cũng như tại Việt Nam. Hiện nay cũng có một số hãng xe lăn nổi tiếng cũng đã đầu tư và phát triển xe lăn điện nhằm phục vụ nhu cầu của người tiêu dùng như hãng xe lăn Kiến Tường…Nhìn chung các mẫu xe lăn có kiểu dáng đẹp và phù hợp với thị hiếu của các đối tượng người tiêu dùng. Một số mẫu xe lăn điện hiện nay như: Hình 1.5 Xe lăn điện Kiến Tường một chỗ ngồi Hình 1.6 Xe lăn điện Kiến Tường hai chỗ ngồi. Nhìn chung hệ thống xe lăn điện hiện nay tuy chưa thực sự phát triển mạnh vì nhu cầu sử dụng của người tiêu dùng nhưng trong tương lai đây là một trong những ngành khá phát triển. yếu tố hạn chế của xe điện là bộ nguồn cung cấp cho xe không đủ lâu để đáp ứng nhu cầu khi di chuyển xa, thế nhưng nếu chúng ta nghiên cứu và vận dụng nguồn năng lượng mặt trời cung cấp cho xe thì đây lại là yếu tố thúc đẩy ngành sản xuất này phát triển mạnh mẽ. CHƯƠNG 2 - NỘI DUNG ĐIỀU KHIỂN XE LĂN ĐIỆN 2.1 Các yếu tố ảnh hưởng đến tốc độ xe lăn điện: 2.1.1 Ảnh hưởng của điện áp đến tốc độ của xe lăn điện: Điện áp là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình điều khiển động cơ của xe lăn điện, giá trị điện áp ngõ ra điều khiển cao hay thấp quyết định tốc độ động cơ chậm hay nhanh. Vì vậy để điều khiển động cơ chạy ổn định, thì ta phải điều khiển điện áp ngõ ra một cách tuyến tính. n(vòng/phút) Điện áp(Volt) nđm Uđm Hình 2.1: Đồ thị vận tốc thay đổi ứng với điện áp Ứng với một điện áp ngõ ra ta có thể quy định bằng một giá trị tốc độ nào đó của động cơ (Ví dụ: ứng với 1V điện áp ngõ ra động cơ đạt tốc độ là 5 vòng/phút), vì vậy muốn điều chỉnh được tốc độ động cơ ta cần điều chỉnh giá trị điện áp vào động cơ. 2.1.2 Ảnh hưởng của các điều kiện ngoại cảnh đến tốc độ xe lăn điện: Các điều kiện ngoại cảnh là một trong những yếu tố làm thay đổi khá lớn tốc độ của xe lăn điện. Tùy thuộc vào điều kiện ngoại cảnh và địa hình khác nhau thì tốc độ xe sẽ khác nhau. Trong điều kiện có sức cản lớn thì tốc độ động cơ sẽ bị chậm lại (ví dụ khi xe lên dốc), ngược lại tốc độ động cơ sẽ được tăng thêm tốc độ (ví dụ như xe khi xuống dốc). Việc điều chỉnh tốc độ động cơ cũng tùy thuộc vào hoàn cảnh khi xe vận hành, ở những nơi cần chạy chậm thì ta phải điều chỉnh tốc độ động cơ ở giá trị phù hợp, ở địa hình khó khăn thì tốc độ động cơ sẽ được điều chỉnh tăng lên. Do vậy để ổn định động cơ đạt tốc độ theo ý muốn của người sử dụng đòi hỏi có một bộ điều khiển phù hợp và ổn định. 2.2 Các phương pháp điều khiển tốc độ xe điện: 2.2.1 Khái niệm phương pháp điều khiển động cơ điện: Điều khiển tốc độ động cơ là dùng các biện pháp nhân tạo để thay đổi các thông số nguồn như điện áp hay các thông số mạch như điện trở phụ, thay đổi từ thông. Từ đó tạo ra các đặc tính cơ mới để có những tốc độ làm việc mới phù hợp với yêu cầu. Có 2 phương pháp để điều chỉnh tốc độ động cơ : - Phương pháp 1 : Biến đổi các thông số đầu ra hay còn gọi là thông số được điều chỉnh là moment (M) và tốc độ () của động cơ. Có nghĩa là làm thay đổi thông số đầu ra bằng cách tác động lên thông số đầu vào một cách rời rạc. Mỗi lần tác động ta có một giá trị không đổi của thông số đầu vào và tương ứng ta được một đường đặc tính cơ (nhân tạo). Khi động cơ làm việc, các nhiễu loạn sẽ tác động vào hệ (như phụ tải thay đổi, điện áp nguồn dao động …). Nhưng thông số đầu vào vẫn giữ không đổi nên điểm làm việc của động cơ chỉ di chuyển trên một đường đặc tính cơ. Người ta gọi dạng điều chỉnh này là “điều chỉnh bằng tay” hoặc “điều chỉnh vòng hở” hoặc “điều chỉnh không tự động”. - Phương pháp 2 : Biến đổi các thông số đầu vào hay còn gọi là thông số điều chỉnh điện trở phần ứng Rư (hoặc Rfư), từ thông (hoặc điện áp kích từ Ukt ; dòng điện kích từ Ikt) và điện áp phần ứng Uư . Có nghĩa là nhờ sự thay đổi liên tục của thông số đầu vào theo mức độ sai lệch của thông số đầu ra so với giá trị định trước, nhằm khắc phục độ sai lệch đó. Như vậy khi có tác động của nhiễu làm ảnh hưởng đến thông số đầu ra, thì thông số đầu vào sẽ thay đổi và đông cơ sẽ có một đường đặc tính cơ khác, điểm làm việc của động cơ sẽ dịch chuyển từ đường đặc tính nhân tạo này sang đường đặc tính nhân tạo khác và vạch ra một đường đặc tính cơ của hệ điều chỉnh tự động. Việc thay đổi tự động thông số đầu vào được thực hiện nhờ mạch phản hồi ; mạch này lấy tín hiệu từ thông số đầu ra hoặc một thông số nào đó liên quan đến đầu ra, đưa trở lại gây tác động lên thông số đầu vào, tạo thành một hệ có liên hệ kín giữa đầu ra và đầu vào. Vì vậy người ta gọi hệ này là hệ “điều chỉnh vòng kín” hoặc “điều chỉnh tự động”. Vì vậy ta khảo sát sự điều chỉnh tốc độ động cơ DC theo phương pháp thứ hai. Về phương diện điều chỉnh tốc độ, động cơ điện một chiều có nhiều ưu việt hơn so với các loại động cơ khác. Không những nó có khả năng điều chỉnh tốc độ dễ dàng mà cấu trúc mạch động lực, mạch điều khiển khá đơn giản hơn, đồng thời lại đạt được chất lượng điều chỉnh cao trong dãy điều chỉnh tốc độ rộng. Các chỉ tiêu kỹ thuật để đánh giá chất lượng hệ thống điều chỉnh tốc độ. Khi điều chỉnh tốc độ của hệ thống truyền động điện ta cần chú ý và căn cứ vào các chỉ tiêu sau đây để đánh giá chất lượng của hệ thống truyền động điện : A - Hướng điều chỉnh tốc độ. Hướng điều chỉnh tốc độ là ta có thể điều chỉnh để có được tốc độ lớn hơn hay bé hơn so với tốc độ cơ bản (là tốc độ làm việc) của động cơ điện trên đường đặc tính cơ tự nhiên. B - Phạm vi điều chỉnh tốc độ (dãy điều chỉnh tốc độ). Phạm vi điều chỉnh tốc độ D là tỷ số giữa tốc độ lớn nhất nmax và tốc độ bé nhất nmin mà người ta có thể điều chỉnh được tại giá trị phụ tải là định mức : D = nmax/nmin. Trong đó : nmax : được giới hạn bởi độ bền cơ học. nmin : được giới hạn bởi phạm vi cho phép của động cơ. Thông thường người ta chọn nmin làm đơn vị. Phạm vi điều chỉnh càng lớn thì càng tốt và phụ thuộc vào từng yêu cầu của hệ thống, khả năng của từng phương pháp điều chỉnh. C - Độ cứng của đặc tính cơ khi điều chỉnh tốc độ. Độ cứng : . Khi càng lớn tức càng lớn và nhỏ, nghĩa là độ ổn định tốc độ càng lớn khi phụ tải thay đổi nhiều. Phương pháp điều chỉnh tốc độ tốt nhất là phương pháp mà giữ nguyên hoặc nâng cao độ cứng của đường đặc tính cơ. Hay nói cách khác càng lớn thì càng tốt. D - Độ bằng phẳng hay độ liên tục trong điều chỉnh tốc độ. Trong phạm vi điều chỉnh tốc độ, có nhiều cấp tốc độ. Độ liên tục khi điều chỉnh tốc độ được đánh giá bằng tỷ số giữa hai cấp tốc độ kề nhau : = ni/ni+1 . Trong đó : ni : tốc độ điều chỉnh thứ cấp i. ni+1 : tốc độ điều chỉnh thứ cấp i+1. Với ni và ni+1 đều lấy tại một giá moment nào đó. tiến càng gần 1 càng tốt, phương pháp điều chỉnh tốc độ càng liên tục. Lúc này 2 cấp tốc độ đều bằng nhau, không có nhảy cấp hay còn gọi là điều chỉnh tốc độ vô cấp. 1 hệ thống điều chỉnh có cấp. Hệ chỉ có thể làm việc ổn định tại một số giá trị của tốc độ trong dãy điều chỉnh tốc độ. E - Tổn thất năng lượng khi điều chỉnh tốc độ. Hệ thống truyền động điện khi có chất lượng cao là một hệ thống có hiệu suất làm việc của động cơ là cao nhất, khi tổn hao năng lượng Pphu ở mức thấp nhất. F - Tính kinh tế của hệ thống khi điều chỉnh tốc độ. Hệ thống điều chỉnh tốc độ truyền động điện có tính kinh tế cao nhất là một hệ thống điều chỉnh phải thoả mãn tối đa các yêu cầu kỹ thuật của hệ thống. Đồng thời hệ thống phải có giá thành thấp nhất, chi phí bảo quản vận hành thấp nhất, sử dụng thiết bị phổ thông nhất và các thiết bị máy móc có thể dễ dàng thay thế khi bảo trì. 2.2.2 Phương pháp điều khiển xe lăn điện: Trong đề tài này nhóm sinh viên áp dụng sự thay đổi điện áp trên động cơ để làm thay đổi tốc độ xe lăn điện. Với phương pháp điều khiển làm thay đổi độ rộng xung áp trên động cơ xe lăn ta có thể dễ dàng hiệu chỉnh tốc độ động cơ theo từng chế độ cụ thể. Hình 2.6: Xung áp điều khiển tốc độ xe lăn điện . Trong các mạch điều khiển tốc độ xe điện hiện nay trên thị trường thông thường có hai phương pháp làm thay đổi độ rộng xung áp như sau: Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng biến trở. Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng Hall_Sensor. Ở mỗi cách thức điều khiển tốc độ xe lăn đều có những tiện lợi riêng, tuy vậy việc sử dụng Hall_sensor để điều khiển tốc độ xe lăn điện sẽ đạt được tốc độ ổn định và độ bền cơ học cao. A - Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng biến trở: Biến trở mắc trong mạch được nối với tay ga điều khiển bên ngoài, khi vặn tay ga làm thay đổi giá trị điện trở bên trong mạch sẽ dẫn đến thay đổi giá trị điện áp của mạch, tín hiệu áp thay đổi này được đưa vào ngõ RA1/AN1 của IC 16F876A, qua xử lý tín hiệu điều khiển sẽ được xuất ra điều khiển thay đổi tốc độ xe điện. Khác với cách điều khiển tốc độ của một động cơ thông thường, việc điều khiển tốc độ xe lăn điện khó khăn và phức tạp hơn nhiều. Chúng ta không đơn thuần chỉ thay đổi điện áp của động cơ mà cần phải lập trình sao cho tốc độ động cơ thay đổi trong một khoảng thời gian trì hoãn nhất định gọi là bước tăng (đơn vị: sec), mỗi bước tăng dài hay ngắn quyết định sự thay đổi tốc độ động cơ nhanh hay chậm. Mỗi bước tăng là một xung điều khiển tốc độ động cơ, ta có thể tăng các nấc của bước tăng từ 0 đến 255. Vậy thời gian để đạt được tốc độ tối đa của xe lăn trong một chế độ hoạt động (có chọn trước) là: T = Thời gian tăng một bước × Số bước cực đại. Nếu bước tăng quá ngắn sẽ làm cho động cơ thay đổi tốc độ đột ngột, do vậy dễ gây ngã và sốc cho người sử dụng. Còn nếu bước tăng quá dài sẽ tạo khoảng thời gian ì quá lâu, động cơ sẽ không nhạy trong việc thay đổi tốc độ, gây mất thời gian và tạo sự nhàm chán cho người sử dụng. Chính vì vậy việc lập trình tạo ra một bước tăng phù hợp sẽ đảm bảo tối ưu trong việc điều khiển tốc độ động cơ. B - Thay đổi độ rộng xung áp điều khiển tốc độ xe điện dùng Hall_Sensor: Khác với phương pháp dùng biến trở, khi dùng Hall_Sensor ta có thể thay đổi trực tiếp giá trị điện áp cấp cho động cơ, mỗi Hall_Sensor được mắc giữa hai đầu từ trường cố định, tùy vào vị trí tương đối của Hall_sensor ta có những giá trị điện áp khác nhau. Cách điều khiển tốc độ động cơ cho xe lăn điện tương tự như dùng biến trở .Tuy nhiên khi dùng Hall_Sensor trong điều khiển, chúng ta sẽ giảm đi sự ma sát của hệ thống khi thay đổi giá trị điện trở, do vậy bộ nguồn sẽ có độ bền cao hơn so với khi dùng biến trở thông thường. Cảm biến Hall là một bộ biến đổi làm thay đổi điện áp ngõ ra dựa trên sự thay đổi của từ trường. Cảm biến Hall được dùng cho các công tắc tương tự, máy đo tốc độ và dò vị trí, và các dòng điện ứng dụng. Nhìn một cách đơn giản nhất cảm biến Hall như là một bộ biến đổi Analoge, làm thay đổi các giá trị điện áp thực. Với một giá trị từ trường biết trước và khoảng dịch chuyển của cảm biến Hall ta có thể suy ra giá trị điện áp tức thời ngay tại thời điểm đó. Nếu dùng kết hợp nhiều cảm biến thì mối quan hệ giữa các từ trường cần được quan tâm. Dòng điện chạy trong cuộn dây và sinh ra từ trường làm biến thiên dòng điện và cảm biến Hall có thể dùng để đo dòng điện tại thời điểm tức thời . Cụ thể như cảm biến kết hợp với một cuộn dây hay những tấm thép từ xung quanh cuộn cảm thì có thể đo được dòng điện. Thông thường một cảm biến Hall kết hợp với dòng điện chạy trong thiết bị để làm khóa đóng ngắt kỹ thuật số (on/off). Trong đề tài này, cảm biến Hall được sử dụng như một thiết bị để thay đổi Analog tín hiệu điện áp cung cấp vào mạch điều khiển. Mỗi Hall_sensor đều có một khoảng điện áp (theo quy định của nhà sản xuất) để có thể thay đổi tín hiệu analog đưa vào điều khiển. Qua khảo sát thực tế và thử nghiệm nhiều lần, ta đo được mức điện áp thay đổi trong cảm biến Hall là từ 2,7V đến 4,8V. Trên cơ sở đó ta quy định mức xung trong chương trình điều khiển thay đổi cho phù hợp với từng loại tay ga hay nói cách khác là cho từng loại cảm biến Hall khác nhau. Hình 2.7 Cảm biến Hall và nguyên tắc hoạt động Hall_sensor được kết hợp tạo thành hệ thống tay ga, việc điều chỉnh tay ga tăng hay giảm sẽ tác động trực tiếp đến điện áp điều khiển xe lăn điện. Mỗi Hall_sensor được cấu tạo như sau: Phạm vi thay đổi của Hall_Sensor N S N S Hình 2.8: Cấu tạo của một Hall_sensor Hình 2.9 Ứng dụng của Hall_sensor 2.3 Các chế độ hoạt động của xe lăn điện: Khác với các loại xe lăn điện thông thường, với bộ điều khiển kết nối với hệ thống cơ khí được thiết kế tương đối hoàn hảo ta có thể vận hành và điều khiển được xe lăn hoạt động khá tốt. Do sử dụng nguồn điện Acquy trong quá trình vận hành nên khi hoạt động, xe lăn điện càng tiết kiệm năng lượng càng mang lại hiệu quả hoạt động cao hơn. Đồng thời nhằm tạo ra sự thuận lợi và tối ưu nhất trong việc điều khiển, nhóm sinh viên đã lập trình cho bộ nguồn với 3 chế độ hoạt động, đây cũng là điểm mới và mang tính thích nghi cao của đề tài, các chế độ như sau: Chạy chậm. Chạy ở đường bằng phẳng. Chạy ở đường dốc. 2.3.1 Chế độ chạy chậm: Chế độ hoạt động chạy chậm được lập trình nhằm phù hợp cho việc di chuyển xe trong những khu vực đông người, khó di chuyển ví dụ: siêu thị, hội trường…. Trong chế độ này, nhóm sinh viên đã khảo sát sơ bộ điều kiện di chuyển cho phù hợp và lập trình vận tốc tối đa trong chế độ này là 6 Km/h chiếm tỉ lệ 23,1% công suất tối đa của bộ nguồn cung cấp. 0% 23,1% 0 max ˜6Km/h Ga Hình 2.10 Biểu đồ điều khiển tay ga ở chế độ chạy chậm. Với chế độ này vừa đảm bảo cho người sử dụng điều khiển xe một cách an toàn vừa đảm bảo tiết kiệm năng lượng cho xe. Theo tính toán số liệu khi hoạt động ở chế độ chạy chậm chúng ta có thể tiết kiệm được khoảng 10% năng lượng tiêu hao so với khi cho xe hoạt động liên tục ở chế độ chạy đường bằng phẳng. Với những lợi thế về năng lượng như trên, việc lựa chọn chế độ hoạt động hợp lý: sẽ giúp người sử dụng tiết kiệm tối đa về năng lượng. 2.3.2 Chế độ chạy đường bằng phẳng: Khi hoạt động ở chế độ chạy đường bằng phẳng việc điều chỉnh tốc độ xe lăn điện sẽ đạt được tốc độ tối đa. Trong đề tài nhóm sinh viên lập trình cho tốc độ tối đa của xe lăn điện là 26 Km/h, điều khiển xe lăn chạy nhanh hay chậm tuỳ thuộc vào cách điều khiển tay ga của người sử dụng. Đây là chế độ hoạt động thông thường của xe lăn điện, ở chế độ này việc đảm bảo cho động cơ xe lăn đạt được tốc độ ổn định và bảo đảm tính an toàn cao trong việc vận hành xe. 0% 100% 0 max ˜26Km/h Ga Hình 2.11 Biểu đồ điều khiển tay ga ở chế độ chạy đường bằng phẳng Ở chế độ chạy đường bằng phẳng, tốc độ xe lăn đạt được giá trị tối đa, đồng thời bảo vệ quá dòng thấp(<= 20A), ít tiêu hao năng lượng do công vô ích sinh ra, đây là chế độ hoạt động tốt nhất cho động cơ xe. 2.3.3 Chế độ chạy đường dốc: Cũng như khi hoạt động ở chế độ chạy đường bằng phẳng, chạy ở chế độ đường dốc tốc độ xe lăn điện vẫn đạt giá trị tối đa là 26 Km/h, tuy nhiên phần năng lượng tiêu hao để đạt được giá trị tối đa của tốc độ xe là khá lớn vì ảnh hưởng của công vô ích gây ra. Khi di chuyển trong địa hình dốc và cao sẽ có nhiều yếu tố cản trở sự di chuyển của xe, do vậy để đạt được tốc độ tối đa là 26Km/h không những đòi hỏi có một lực kéo lớn mà mạch điều khiển phải có khả năng bảo vệ quá dòng cao(gần 50A) Chính vì thế ở chế độ hoạt động thứ ba này đòi hỏi có một năng lượng khá lớn mới có thể đảm bảo được tốc độ tối đa của động cơ. Trong điều kiện sử dụng nguồn điện acquy là nguồn điện chính trong toàn bộ hoạt động của bộ điều khiển thì đây là một bất lợi khá lớn. Với yêu cầu đó tác giả đã thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho PIC 16F876A hình thành một chế độ hoạt động vừa đảm bảo được tốc độ tối đa của động cơ, vừa bảo đảm khả năng quá dòng và đặc biệt là giảm việc tiêu hao năng lượng. Đó cũng là tính tối ưu và ưu thế vượt trội của xe lăn điện so với những chiếc xe lăn thông thường. 0% 100% 0 max ˜26Km/h Ga Hình 2.12 Biểu đồ điều khiển tay ga ở chế độ chạy đường dốc. Đối với những xe lăn thông thường khi leo dốc mức năng lượng tiêu hao là khá lớn, với việc sử dụng bộ điều khiển tối ưu vào điều khiển xe lăn điện chúng ta có thể tiết kiệm trên 5% mức năng lượng tiêu hao. Tuy vậy do những bất lợi về yếu tố năng lượng (ở chế độ hoạt động này mức năng lượng tiêu hao cần thiết trong cùng một khoảng thời gian và trong cùng một tốc độ điều khiển cao hơn chế độ xe chạy ở đường bằng phẳng là 6,5%), người sử dụng phải hạn chế vận hành chế độ hoạt động này trong những trường hợp không cần thiết để bộ nguồn hoạt động bền hơn, ít tiêu hao năng lượng hơn. 2.4 Các lỗi được cảnh báo trong quá trình hoạt động của xe lăn điện Hệ thống đèn led cảnh báo là một trong những lợi thế và là một yếu tố cần thiết trong quá trình vận hành xe lăn điện. Nhờ hệ thống đèn cảnh báo người sử dụng sẽ dễ dàng nhận biết được những lỗi và các trạng thái của các yếu tố như mức pin, độ nhạy của cảm biến, động cơ…tạo sự an toàn và tin cậy cho người sử dụng. Do đó hệ thống cảnh báo hoạt động có ổn định hay không quyết định tính năng tin cậy cho xe lăn điện. 2.4.1 Cảnh báo mức pin (acquy): Bộ điều khiển hoạt động dựa trên nguồn điện được cấp chính từ acquy, chính vì vậy đảm bảo cho nguồn acquy luôn ổn định là điều kiện tiên quyết để mạch hoạt động tốt hay không tốt. Chính vì vậy khi xe hoạt động chúng ta cần biết được năng lượng hiện đang sử dụng cho xe là bao nhiêu, trên nhu cầu đó tác giả đã lập trình và đưa các mức cảnh báo mức pin bằng sáu LED như sau : Khi acquy đầy sáu LED sẽ sáng đều, khi mức pin giảm dần đồng thời số LED sẽ tắt dần từ 6 đến 1. Khi Acquy sắp hết, còn khoảng 2 nấc pin (LED 1 và LED 2 sáng) thì hai đèn LED sẽ nhấp nháy liên tục, LED tắt sau khi nguồn vượt qua ngưỡng quy định. Với những tín hiệu cảnh báo trên ta có thể xác định chính xác mức pin của bộ nguồn đạt ở mức nào để có thể dễ dàng điều chỉnh cho hợp lý. 2.4.2 Cảnh báo lỗi động cơ: Một yếu tố tiếp theo quyết định xe điện hoạt động ổn định hay không chính là động cơ của xe, động cơ xe hoạt động tốt đảm bảo về độ rung cũng như sự ổn định công suất thì xe lăn sẽ hoạt động tốt. Đây cũng là một vấn đề quan tâm của người sử dụng. Tác giả đã nghiên cứu và lập trình đưa ra tín hiệu cảnh báo trên sáu LED. Khi có hiện tượng không ổn định trong quá trình hoạt động của động cơ (quá tải, quá dòng…), mạch điều khiển trong bộ nguồn sẽ nhận được tín hiệu và xuất giá trị làm cho sáu đèn LED chớp tắt liên tục. Các LED sẽ sáng lại bình thường (ứng với mức pin) khi sự cố đã được xử lý. 2.4.3 Cảnh báo lỗi công suất điều khiển: Cũng như các yếu tố trên, công suất của mạch điều khiển cũng ảnh hưởng khá lớn đến sự hoạt động của xe lăn điện, công suất được đảm bảo thì động cơ sẽ chạy đúng yêu cầu của người sử dụng. Công suất là yếu tố chịu ảnh hưởng của dòng và áp, và đây là những yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ động cơ. Do vậy chúng ta cần phải xác định chính xác lỗi này. Tác giả đã nghiên cứu và lập trình đưa ra tín hiệu cảnh báo trên sáu LED: khi có hiện tượng mất ổn định về công suất điều khiển, mạch trong bộ điều khiển sẽ nhận tín hiệu và xuất ra giá trị làm chớp tắt liên tục LED1 và LED6. 2.4.4 Cảnh báo quá dòng định mức: Trong chế độ hoạt động bình thường hoặc chế độ chạy chậm, thông thường khả năng quá dòng trong mạch khá thấp(<=20A), tuy vậy khi chuyển sang chế độ hoạt động chạy ở đường dốc thì khả năng quá dòng của mạch tăng cao (<50A), nếu không có mạch bảo vệ quá dòng thì sẽ hỏng bộ điều khiển. Lỗi này người sử dụng cần đặt biệt lưu ý và cẩn thận tối đa khi vận hành. Cũng từ đó tác giả đã lập trình cảnh báo trên 6 LED như sau: Khi có hiện tượng quá dòng trong bộ điều khiển, LED 3 sẽ nhấp