Qua đó, chúng ta không những có thể tìm hiểu rõ hơn về nguyên lý hoạt động, sửa chữa hư hỏng, bảo dưỡng của hệ thống điều hòa không khí mà còn biết cách thu thập các dữ liệu
Trang 1Trang v
MỞ ĐẦU
1 Lý do chọn đề tài
Các ngành công nghiệp trên thế giới hiện nay đang phát triển một cách không ngừng nghỉ Để bắt kịp xu hướng này thì ngành công nghiệp ô tô cũng đang từng bước cải thiện và khẳng định vị thế của mình, không ngừng cải tiến nâng cao
kỹ thuật cũng như chất lượng của từng sản phẩm tạo ra Những chiếc xe không đơn thuần được coi như một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa Mà giờ đây, nó đã đáp ứng được đầy đủ những kỳ vọng của người sử dụng về độ an toàn, thoải mái, tiện nghi nhưng cũng không hề thiếu đi sự thẩm mỹ, tinh tế
Ngày nay, một chiếc ô tô không những đảm bảo về tính năng an toàn cho người sử dụng mà còn phải cung cấp được các thiết bị tiện nghi nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của con người Một trong số đó là hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô, một hệ thống cần thiết và không thể thiếu ở hầu hết các loại
xe Hệ thống điều hòa không khí tự động cần phải hoạt động một cách linh hoạt, đem lại sự thoải mái, dễ chịu cho người ngồi trong xe dưới mọi điều kiện thời tiết
Vì vậy chúng ta phải nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá các chế độ hoạt động của hệ thống, thông qua việc thu thập dữ liệu để cải tiến và hoàn thiện hơn trong quá trình làm việc
Bên cạnh việc nghiên cứu mô hình thì nhóm cũng có “Ứng dụng phần mềm máy tính để thu thập tín hiệu và điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô” Qua đó, chúng ta không những có thể tìm hiểu rõ hơn về nguyên
lý hoạt động, sửa chữa hư hỏng, bảo dưỡng của hệ thống điều hòa không khí mà còn biết cách thu thập các dữ liệu cần thiết để nghiên cứu điều khiển các chế độ hoạt động của hệ thống
Thông qua việc thực hiện đề tài, nhóm cũng hy vọng nó sẽ đem lại một cái nhìn tổng quan hơn về nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô
2 Giới hạn đề tài
Đây là một đề tài khá mới mẻ khi việc thu thập dữ liệu và điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô được thực hiện bằng phần mềm LabVIEW (LabVIEW là một phần mềm lập trình tương tác trực quan) Tuy chưa được sử dụng rộng rãi nhưng những ứng dụng của nó là rất hữu ích
Đề tài giới hạn trong hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô Các dòng xe như TOYOTA, HONDA, HYUNDAI…
Trang 2Trang vi
3 Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Trong quá trình học tập tại trường, với những kiến thức đã được học về hệ thống điều hòa không khí tự động và lập trình LabVIEW thì chúng em đã áp dụng những kiến thức nền tảng đó vào để nghiên cứu các vấn đề sau:
Nghiên cứu tài liệu về hệ thống điều hòa không khí và phần mềm LabVIEW
Nghiên cứu mô hình điều hòa không khí tự động
Thiết lập hệ thống giao tiếp LabVIEW với mô hình điều hòa không khí
Lập trình và thiết kế giao diện hiển thị thông tin hệ thống điều hòa không khí bằng LabVIEW
Lập trình tương tác giữa LabVIEW và mô hình
4 Phương pháp nghiên cứu
Để đề tài nghiên cứu được thành công ta phải dựa trên nhiều phương pháp nghiên cứu như:
Nghiên cứu bằng tài liệu để biết được cơ sở và các số liệu chính xác
để lập trình
Nghiên cứu bằng thực nghiệm để biết được các chế độ họat động của
hệ thống có hoạt động chính xác hay không
Ngoài hai phương pháp trên thì trong quá trình nghiên cứu nhóm cũng đã tìm tòi và hỏi rất nhiều các thầy cô, bạn bè có kiến thức chuyên sâu về các lĩnh vực này
Ngoài ra nhóm cũng đã tham gia sửa chữa mô hình điều hòa không khí để hệ thống hoạt động ổn định, phục vụ cho công tác giảng dạy sinh viên sau này
Trang 3Trang vii
MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN iii
LỜI CẢM ƠN iv
MỞ ĐẦU v
MỤC LỤC vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH x
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU xiv
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ VÀ PHẦM MỀM LABVIEW 1
1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ 1
1.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động 1
1.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động 1
1.1.3 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận 2
1.1.4 ECU điều khiển A/C 2
1.1.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động 3
1.1.6 Cảm biến 3
1.1.7 Motor trợ động 5
1.1.8 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tính toán nhiệt độ không khí cửa ra (TAO)8 1.2 PHẦM MỀM LABVIEW 9
1.2.1 LabVIEW là gì? 9
1.2.2 Các ứng dụng của LabVIEW 10
1.2.3 Download và khởi động LabVIEW 12
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG 18
2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG 18
2.2 CÁC THÀNH PHẦN TRÊN MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 19
2.2.1 Phần sa bàn 19
2.2.2 Phần hệ thống điều hòa không khí 19
2.3 CÁC CẢM BIẾN VÀ RELAY TRÊN MÔ HÌNH 20
Trang 4Trang viii
2.3.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe 21
2.3.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường 22
2.3.3 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 23
2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24
2.3.5 Cảm biến bức xạ mặt trời 25
2.3.6 Các relay 25
2.3.7 Air Vent Mode Control Servo Motor 27
2.3.8 Air Inlet Control Servo Motor 28
2.3.9 Air Mix Control Servo Motor 28
2.4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY 29
2.5 VỊ TRÍ CÁC CHÂN A/C CONTROL ASSEMBLY 31
2.5.1 Vị trí các chân A/C control assembly 31
2.5.2 Bảng giắc kiểm tra 32
2.6 CÁCH SỬ DỤNG MÔ HÌNH 34
2.6.1 Yêu cầu khi sử dụng: 34
2.6.2 Các thao tác khi sử dụng mô hình 34
CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP HỆ THỐNG GIAO TIẾP LABVIEW VỚI MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ 35
3.1 GIỚI THIỆU VỀ CARD GIAO TIẾP NI USB 6009 35
3.2 KẾT NỐI CARD NI USB 6009 VỚI MÁY TÍNH 37
3.3 SỬ DỤNG NI USB 6009 TRONG LabVIEW 41
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN HIỂN THỊ THÔNG TIN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ BẰNG LABVIEW 43
4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 43
4.1.1 Lý thuyết tín hiệu 43
4.1.2 Cảm biến nhiệt độ 44
4.2 LẬP TRÌNH HIỂN THỊ THÔNG TIN 45
4.2.1 Tính toán phương pháp thu thập tín hiệu 45
4.2.2 Lưu đồ thuật toán truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và các thiết bị 48
4.2.3 Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVIEW 48
4.2.4 Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu hoàn chỉnh 53
Trang 5Trang ix
4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN 54
CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA LABVIEW VỚI MÔ HÌNH 55
5.1 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TỪ THỰC NGHIỆM 55
5.1.1 Thực nghiệm lấy các giá trị thông số cảm biến nhiệt độ 55
5.1.2 Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh 56
5.2 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TRỰC TIẾP TRÊN MÔ HÌNH THÔNG QUA LABVIEW 57
5.2.1 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ môi trường 57
5.2.2 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe 58
5.2.3 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 59
5.2.4 Kết quả đo của cảm biến quang 60
5.2.5 Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh 61
5.2.6 Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió 61
5.2.7 Tín hiệu điều khiển lấy gió vào 62
CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG MÁY NÉN THÔNG QUA VIỆC THU THẬP DỮ LIỆU TỪ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG 63
6.1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN 63
6.2 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ DAO DIỆN LẬP TRÌNH 63
6.2.1 Mạch điện điều khiển 63
6.2.2 Dao diện lập trình 64
6.2.3 Sơ đồ khối lập trình 64
6.3 KẾT QUẢ TƯƠNG TÁC GIỮA MÔ HÌNH VÀ THIẾT BỊ 65
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 67
7.1 KẾT LUẬN 67
7.2 ĐỀ NGHỊ 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO 68
Trang 6Trang x
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động 1
Hình 1.2: Ví dụ về bảng điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô 1
Hình 1.3: Các bộ phận của hệ thống điều hòa không khí tự động 2
Hình 1.4: Cảm biến nhiệt độ trong xe 3
Hình 1.5: Cảm biến nhiệt độ ngoài xe 4
Hình 1.6: Cảm biến bức xạ mặt trời 4
Hình 1.7: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 5
Hình 1.8: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 5
Hình 1.9: Motor trợ động trộn khí 6
Hình 1.10: Hoạt động của motor trộn khí 6
Hình 1.11: Motor trợ động dẫn khí vào 7
Hình 1.12: Hoạt động motor trợ động dẫn khí vào 7
Hình 1.13: Motor trợ động thổi khí 8
Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động của motor trợ động thổi khí 8
Hình 1.15: Tính toán nhiệt độ không khí cửa ra 9
Hình 1.16: Mã nguồn viết bằng LabVIEW 10
Hình 1.17: Thu thập dữ liệu tại Cơ quan hàng không vũ trụ NASA 11
Hình 1.18: Thu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ô tô và thí nghiệm thuật toán chuyển đổi cảm biến 11
Hình 1.19: Điều khiển cánh tay robot 12
Hình 1.20: Robot dưới nước được thiết kế bởi công ty Nexans 12
Hình 1.21: Biểu tượng LabVIEW 13
Hình 1.22: Khởi động LabVIEW 13
Hình 1.23: Giao diện LabVIEW 14
Hình 1.24: Tạo một VI mới 14
Hình 1.25: Giao diện phía trước của LabVIEW 15
Hình 1.26: Đồ thị khối của Block Diagram 16
Hình 1.27: Một số biểu tượng 16
Hình 1.28: Thanh công cụ 17
Trang 7Trang xi
Hình 1.29: Chỉ dẫn các chân trong mục tìm kiếm 17
Hình 2.1: Cấu tạo mô hình điều hòa không khí tự động 18
Hình 2.2: Phần sa bàn của mô hình 19
Hình 2.3: Phần hệ thống điều hòa không khí 20
Hình 2.4: Vị trí cảm biến nhiệt độ trong xe 21
Hình 2.5: Hình dạng cảm biến nhiệt độ trong xe 21
Hình 2.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ môi trường 22
Hình 2.7: Hình dạng cảm biến nhiệt độ môi trường 22
Hình 2.8: Vị trí cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 23
Hình 2.9: Hình dạng cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 23
Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24
Hình 2.11: Hình dạng cảm biến nhiệt độ nước làm mát 24
Hình 2.12: Vị trí cảm biến bức xạ mặt trời 25
Hình 2.13: Hình dạng cảm biến bức xạ mặt trời 25
Hình 2.14: Vị trí các relay 26
Hình 2.15: Hình dạng Fan relay 26
Hình 2.16: Hình dạng Heater relay 26
Hình 2.17: Hình dạng A/C relay 27
Hình 2.18: Mô tơ servo điều khiển hướng gió thổi 27
Hình 2.19: Mô tơ servo điều khiển lấy gió trong, gió ngoài 28
Hình 2.20: Mô tơ servo điều khiển trộn gió 28
Hình 2.21: Sơ đồ mạch điện 30
Hình 2.22: Vị trí các cực của A/C control assembly 31
Hình 2.23: Bảng giắc của A/C Control Assembly 32
Hình 2.24: A/C Control Assembly 34
Hình 2.25: A/C Control Assembly 34
Hình 3.1: Card giao tiếp NI USB 6009 35
Hình 3.2: Kết nối card vào máy tính 38
Hình 3.3: Kiểm tra thiết bị trong Max 39
Hình 3.4: Kiểm tra kết nối 40
Hình 3.5: Sơ đồ chân card NI USB 6009 40
Trang 8Trang xii
Hình 3.6: Thư viện DAQmx 41
Hình 3.7: Hiển thị thông tin tín hiệu điện áp 41
Hình 3.8: Mã lập trình trên LabVIEW 42
Hình 4.1: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Analog 43
Hình 4.2: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Digital 44
Hình 4.3: Sơ đồ hiển thị đường đặc tuyến của nhiệt điện trở 45
Hình 4.4: Sơ đồ kết nối cảm biến với phần mềm LabVIEW 45
Hình 4.5: Cảm biến Hall 47
Hình 4.6: Lưu đồ thuật toán truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và các thiết bị 48
Hình 4.7: Biểu đồ khối 48
Hình 4.8: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 49
Hình 4.9: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ môi trường 49
Hình 4.10: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe 50
Hình 4.11: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang thời điểm SUNNY 50
Hình 4.12: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang thời điểm SADY 50
Hình 4.13: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor chế độ Max Hot 51
Hình 4.14: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor chế độ Max Cool 51
Hình 4.15: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió trong xe 52
Hình 4.16: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió ngoài xe 52
Hình 4.17: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu tốc độ quạt giàn lạnh 53
Hình 4.18: Biểu đồ thu thập tín hiệu 53
Hình 4.19: Giao diện đo tốc độ và các cảm biến 54
Hình 4.20: Giao diện thu thập tín hiệu điều khiển lấy gió vào 54
Hình 4.21: Giao diện thu thập tín hiệu điều khiển cánh trộn gió 54
Hình 5.1: Thực nghiệm đo cảm biến nhiệt độ 55
Hình 5.2: Thực nghiệm đo điện trở hộp 56
Hình 5.3: Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh 57
Trang 9Trang xiii
Hình 5.4: Kết quả đo cảm biến nhiệt độ môi trường 58
Hình 5.5: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ môi trường 58
Hình 5.6: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe 59
Hình 5.7: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ trong xe 59
Hình 5.8: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 60
Hình 5.9: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 60
Hình 5.10:Kết quả đo của cảm biến quang 61
Hình 5.11: Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh 61
Hình 5.12: Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió 61
Hình 5.13: Tín hiệu điều khiển lấy gió vào 62
Hình 6.1: Mạch điện điều khiển đóng ngắt máy nén 63
Hình 6.2: Dao diện lập trình 64
Hình 6.3: Biểu đồ lập trình điều khiển máy nén 64
Hình 6.4: Máy nén không hoạt động khi chưa bật chế độ auto 65
Hình 6.5: Máy nén hoạt động khi cảm biến nhiệt độ trên 19,50C và công tắc 65
Hình 6.6: Máy nén không hoạt động khi cảm biến nhiệt độ dưới 19,50C 66
Trang 10Trang xiv
DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Sơ đồ ký hiệu các tên chân của A/C control assembly 32
Bảng 2.2: Bảng giá trị các ký hiệu và tên gọi từng chân của A/C control assembly 33 Bảng 3.1: Tóm tắt các thông số kỹ thuật card NI USB 6009 37
Bảng 5.1: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ môi trường 58
Bảng 5.2: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ trong xe 59
Bảng 5.3: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 60
Trang 11Trang 1
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ VÀ PHẦM MỀM
LABVIEW
1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ
1.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động
Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô bao gồm các tín hiệu đầu vào (các cảm biến), bộ xử lý tín hiệu và điều khiển (ECU) và bộ chấp hành (quạt gió, van điều khiển…) [1]
1.1.2 Chức năng của hệ thống điều hòa không khí tự động
Khi bật điều hòa, nhấn nút AUTO và cài đặt nhiệt độ mong muốn trên núm điều khiển Hệ thống điều hòa tự động sẽ điều chỉnh nhiệt độ trong xe đến nhiệt độ đã chọn và duy trì nhiệt độ ở mức thiết lập nhờ chức năng điều khiển tự động của ECU nhằm mang lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trên ô tô trong mọi điều kiện thời tiết [2]
Hình 1.2: Ví dụ về bảng điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô
Trang 12Trang 2
1.1.3 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận
Hình 1.3: Các bộ phận của hệ thống điều hòa không khí tự động
Hệ thống điều hoà không khí tự động có các bộ phận sau đây:
1 ECU điều khiển A/C (hoặc bộ khuyếch đại A/C)
2 ECU động cơ
3 Bảng điều khiển
4 Cảm biến nhiệt độ trong xe
5 Cảm biến nhiệt độ ngoài xe
6 Cảm biến nhiệt độ mặt trời
7 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
8 Cảm biến nhiệt độ nước (ECU động cơ gửi tín hiệu này)
9 Công tắc áp suất của A/C
10 Motor trợ động trộn khí
11 Motor trợ động dẫn khí vào
12 Motor trợ động thổi khí
13 Motor quạt giàn lạnh
14 Bộ điều khiển quạt giàn lạnh (điều khiển motor quạt giàn lạnh) [3]
1.1.4 ECU điều khiển A/C
ECU điều khiển A/C tính toán nhiệt độ và lượng không khí được hút vào dựa trên
Trang 13Trang 3
nhiệt độ được xác định bởi mỗi cảm biến và nhiệt độ mong muốn xác lập ban đầu Những giá trị này được sử dụng để điều khiển vị trí cánh trộn khí, tốc độ motor quạt giàn lạnh và vị trí cánh điều tiết thổi khí
1.1.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hòa không khí tự động
Hệ thống điều khiển nhiệt độ tiếp nhận thông tin từ các nguồn khác nhau, xử lý các thông tin, tín hiệu đó sau đó điều khiển các cơ cấu chấp hành hoạt động tùy theo các trạng thái mong muốn [3]
Các tín hiệu hệ thống điều khiển nhiệt độ tiếp nhận bao gồm:
Bộ cảm biến bức xạ mặt trời
Bộ cảm biến nhiệt độ trong xe
Bộ cảm biến nhiệt độ ngoài xe
Bộ cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Tín hiệu cài đặt từ bảng điều khiển
Hình 1.4: Cảm biến nhiệt độ trong xe
Chức năng
Cảm biến phát hiện nhiệt độ trong xe dùng làm cơ sở cho việc điều khiển nhiệt độ [3]
Trang 14Trang 4
Cảm biến nhiệt độ ngoài xe
Hình 1.5: Cảm biến nhiệt độ ngoài xe
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ ngoài xe là một nhiệt điện trở và được lắp ở vị trí phía trước của giàn nóng để xác định nhiệt độ ngoài xe
Chức năng
Cảm biến này phát hiện nhiệt độ ngoài xe để điều khiển thay đổi nhiệt độ trong xe
do ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài xe [3]
Cảm biến bức xạ mặt trời
Cấu tạo
Cảm biến bức xạ mặt trời là một điốt quang và được lắp ở phía trên của bảng táp lô
để xác định cường độ ánh sáng mặt trời
Trang 15Ở một số kiểu xe, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp ở két sưởi (bộ phận trao đổi nhiệt)
Hình 1.8: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Trang 16Hình 1.10: Hoạt động của motor trộn khí
Khi tiếp điểm động của chiết áp dịch chuyển đồng bộ với sự quay của motor trợ động, tạo ra các tín hiệu điện theo vị trí của cánh trộn khí và đưa thông tin vị trí thực tế của cánh điều khiển trộn khí tới ECU Khi cánh điều khiển trộn khí tới vị trí mong muốn, motor trợ động trộn khí sẽ ngắt dòng điện tới motor trợ động
Motor trợ động trộn không khí được trang bị một bộ hạn chế để ngắt dòng điện tới motor khi đi đến vị trí hết hành trình Khi tiếp điểm động dịch chuyển đồng bộ với motor trợ động tiếp xúc với các vị trí hết hành trình, thì mạch điện bị ngắt để dừng motor lại [3]
Trang 17Hình 1.12: Hoạt động motor trợ động dẫn khí vào
Motor trợ động thổi khí
Cấu tạo
Motor trợ động thổi khí gồm có một mô tơ, tiếp điểm động, bảng mạch, mạch dẫn động motor… Như được chỉ ra trên hình vẽ
Trang 18Khi công tắc điều khiển thổi khí dịch chuyển từ FACE tới DEF
Đầu vào A sẽ là 1 vì mạch bị ngắt, đầu vào B sẽ là 0 vì mạch được tiếp mát Kết quả
là đầu ra D sẽ là 1 và đầu ra C sẽ là 0 và cho dòng điện của motor đi từ D tới C Sau khi motor quay về tiếp điểm động B thôi tiếp xúc với DEF, đầu vào B sẽ là 1 vì mạch bị ngắt Kết quả là cả hai đầu ra C và D sẽ là 0, dòng điện tới motor sẽ bị ngắt
và motor dừng lại [3]
Một số kiểu xe không có tiếp điểm trong motor trợ động
Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động của motor trợ động thổi khí
1.1.8 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tính toán nhiệt độ không khí cửa ra (TAO)
Để nhanh chóng điều chỉnh nhiệt độ trong xe theo nhiệt độ đặt trước, ECU tính toán nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) dựa trên thông tin được truyền từ mỗi cảm biến
Trang 19Trang 9
Việc tính toán nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) được dựa trên nhiệt độ trong xe, nhiệt độ ngoài xe và cường độ ánh sáng mặt trời liên quan đến nhiệt độ đã đặt trước Mặc dù điều hoà tự động điều khiển nhiệt độ chủ yếu dựa vào thông tin nhiệt độ trong xe, nhưng nó cũng sử dụng thông tin về nhiệt độ ngoài xe và cường độ ánh sáng mặt trời để cho sự điều khiển được chính xác [3]
Hình 1.15: Tính toán nhiệt độ không khí cửa ra
Nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) được hạ thấp trong những điều kiện sau:
• Nhiệt độ đặt trước thấp hơn
• Nhiệt độ trong xe cao
• Nhiệt độ bên ngoài xe cao
• Cường độ ánh sáng mặt trời lớn
sự đơn giản, dễ học, dễ nhớ đã giúp cho LabVIEW trở thành một trong những công
cụ phổ biến trong các ứng dụng thu thập dữ liệu từ các cảm biến, phát triển các thuật toán, và điều khiển thiết bị tại các phòng thí nghiệm trên thế giới
Trang 20Trang 10
Hình 1.16: Mã nguồn viết bằng LabVIEW
Về ý nghĩa kỹ thuật, LabVIEW cũng được dùng để lập trình ra các chương trình (source code: mã nguồn) trên máy tính tương tự các ngôn ngữ lập trình dựa trên chữ (text: based language) như C, Python, Java, Basic…
Đồng thời, LabVIEW hỗ trợ các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên xây dựng (thực thi) các thuật toán một cách nhanh gọn, sáng tạo, và dễ hiểu nhờ các khối hình ảnh
có tính gợi nhớ và cách thức hoạt động theo kiểu dòng dữ liệu (data flow) lần lượt từ trái qua phải Các thuật toán này sau đó được áp dụng lên các mạch điện và cơ cấu chấp hành thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với LabVIEW thông qua nhiều chuẩn giao tiếp như chuẩn giao tiếp RS232 (giao tiếp qua cổng COM), chuẩn USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP, UDP, chuẩn GPIB Vì vậy LabVIEW là một ngôn ngữ giao tiếp đa kênh
LabVIEW hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành Windows (2000, XP, Vista, Windows7), Linux, MacOS, Window Mobile, Window Embedded [4]
1.2.2 Các ứng dụng của LabVIEW
LabVIEW được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử, robotics, vật lý, toán học, sinh học, vật liệu, ôtô Nhìn chung:
LabVIEW giúp kỹ sư kết nối bất kỳ cảm biến, và bất kỳ cơ cấu chấp hành nào với máy tính
LabVIEW có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương tự (analog), tín hiệu số (digital), hình ảnh (vision), âm thanh (audio)
Trang 21Hình 1.17: Thu thập dữ liệu tại Cơ quan hàng không vũ trụ NASA
Ứng dụng LabVIEW trong việc thu thập dữ liệu cảm biến trên động cơ Toyota Altis
Hình 1.18: Thu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ô tô và thí nghiệm thuật toán
chuyển đổi cảm biến
Trang 22Trang 12
Mô phỏng 3D, hình 1.19 mô tả ứng dụng mô phỏng một cánh tay robot đơn giản
Hình 1.19: Điều khiển cánh tay robot
LabVIEW điều khiển robot không người lái nhằm dò tìm và khám phá dưới nước của tập đoàn Nexans
Hình 1.20: Robot dưới nước được thiết kế bởi công ty Nexans
1.2.3 Download và khởi động LabVIEW
Để học và làm việc với LabVIEW, ta chỉ cần download và cài đặt LabVIEW tại địa
chỉ website: www.ni.com Đây là website thuộc công ty National Instruments: là
Trang 23Hình 1.21: Biểu tượng LabVIEW
Chúng ta tiến hành khởi động LabVIEW [3]
Hình 1.22: Khởi động LabVIEW
Giao diện LabVIEW sẽ hiện lên màn hình [5]
Trang 24Trang 14
Hình 1.23: Giao diện LabVIEW
Một số thao tác và các thành phần trong LabVIEW [5]
Tạo một VI mới: VI tức là một file mới mà ở đó chúng ta tiến hành lập
trình tương tác
Hình 1.24: Tạo một VI mới
Trang 25 Front panel: Chứa các mô phỏng và hiển thị chế độ, kết quả khi lập
trình Ví dụ: Công tắc ON/OFF, hiển thị đồ thị, hiển thị nhiệt độ, tốc độ động cơ…
Hình 1.25: Giao diện phía trước của LabVIEW
Block Diagram: Chứa các khối chương trình của giao diện chính, các
hàm, các phép tính toán Giống như các nội dung, mã code để viết chương trình
Trang 26Trang 16
Hình 1.26: Đồ thị khối của Block Diagram
Icon/Conecter pane: Là biểu tượng của một VI và là bản đồ chỉ thị các Input và Output của một VI
Hình 1.27: Một số biểu tượng
Thanh công cụ: Thực hiện các chế độ như chạy chương trình, tạm
dừng/tiếp tục, chỉ dẫn…
Trang 27- Chọn Help>>Show Context Help (Ctrl+H) hoặc nhấp vào biểu tượng
- Help: Search the LabVIEW Help, NI Example Finder, hiển thị các thông tin cơ bản về đối tượng LabVIEW
Hình 1.29: Chỉ dẫn các chân trong mục tìm kiếm
Trang 28Trang 18
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG
KHÍ TỰ ĐỘNG
2.1 GIỚI THIỆU MÔ HÌNH ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG
Đồ án tốt nghiệp của nhóm là ứng dụng phần mềm máy tính để thu thập tín hiệu và điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô nên nhóm quyết định sử dụng mô hình của nhà trường đã có sẵn sửa chữa lại và tiến hành thực hiện ngay trên mô hình
Mô hình điều hòa không khí tự động được thể hiện trên hình 2.1
Hình 2.1: Cấu tạo mô hình điều hòa không khí tự động
Trang 29 Relay Heater, Relay A/C và Relay quạt
2.2.2 Phần hệ thống điều hòa không khí
Sử dụng động cơ điện để dẫn động máy nén của hệ thống điều hòa không khí ô tô,
hệ thống điều hòa không khí ô tô sử dụng các cảm biến sau:
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Cảm biến nhiệt độ môi trường
Cảm biến nhiệt độ trong xe
Cảm biến nhiệt độ nước động cơ
Cảm biến bức xạ mặt trời
Công tắc áp suất kép
Trang 30Trang 20
Hình 2.3: Phần hệ thống điều hòa không khí
Các cơ cấu chấp hành trên hệ thống điều hòa không khí:
- Điều khiển tốc độ quạt
- Điều khiển dòng khí vào và dòng khí ra
- Điều khiển nhiệt độ
Đặc biệt, trên mô hình có bố trí một bảng giắc được đấu với các cực của hộp A/C Control Assembly để thuận tiện cho việc đo đạc, kiểm tra của người sử dụng [2]
2.3 CÁC CẢM BIẾN VÀ RELAY TRÊN MÔ HÌNH
Tất cả các cảm biến trên mô hình đều là các nhiệt điện trở âm được điều khiển thông qua ECU điều khiển A/C [2]
Trang 31Trang 21
2.3.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe
Hình 2.4: Vị trí cảm biến nhiệt độ trong xe
Hình 2.5: Hình dạng cảm biến nhiệt độ trong xe
Cảm biến nhiệt độ trong xe trên mô hình được gắn gần cửa ra dòng không khí Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TR và một chân nối mass SG Hình dạng cảm biến như hình 2.5
Trang 32Trang 22
2.3.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường
Hình 2.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ môi trường
Hình 2.7: Hình dạng cảm biến nhiệt độ môi trường
Cảm biến nhiệt độ môi trường trên xe được đặt trước cửa giàn nóng tuy nhiên trên
mô hình ta có thể đặt bên ngoài để cảm biến có thể cảm nhận được nhiệt độ môi trường Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TAM và một chân nối mass SG
Trang 33Trang 23
2.3.3 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Hình 2.8: Vị trí cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Hình 2.9: Hình dạng cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được gắn trong giàn lạnh để cảm nhận nhiệt độ và ngăn chặn đóng băng giàn lạnh Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TE và một chân nối mass SG Cảm biến này giúp cho hệ thống hoạt động một cách hợp lý Khi cảm biến cảm nhận được nhiệt độ giàn lạnh khoảng 3oC thì ECU sẽ điều khiển ngắt máy nén và khi nhiệt độ cao hơn 4oC thì máy nén được bật lại
Trang 34Trang 24
2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Hình 2.11: Hình dạng cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng để điều khiển nhiệt độ, điều khiển việc hâm nóng không khí, ngắt máy nén nhằm giảm tải động cơ và ngăn ngừa động cơ quá nhiệt khi nhiệt độ nước quá cao Tuy nhiên trong mô hình cảm biến này hoạt động không đúng chức năng vì mô hình sử dụng động cơ điện Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TW và một chân nối mass SG
Trang 372.3.7 Air Vent Mode Control Servo Motor
Hình 2.18: Mô tơ servo điều khiển hướng gió thổi
Chức năng: điều chỉnh hướng gió thổi ra theo từng chế độ Có 5 chế độ: FOOT, FACE, B/L, DEF, F/D
Trang 38Trang 28
2.3.8 Air Inlet Control Servo Motor
Hình 2.19: Mô tơ servo điều khiển lấy gió trong, gió ngoài
Chức năng: điều khiển dòng khí vào Có 2 chế độ là: lấy gió ngoài xe và lấy gió trong xe
2.3.9 Air Mix Control Servo Motor
Hình 2.20: Mô tơ servo điều khiển trộn gió
Chức năng: thay đổi tỉ lệ trộn khí giữa không khí nóng và không khí lạnh bằng cách điều chỉnh vị trí cánh trộn khí
Trang 39Trang 29
2.4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY
Sơ đồ đấu dây trên mô hình