chế tạo ecu phụ nhằm tương thích hóa các cảm biến đo gió trên ô tô

DANH SÁCH BẢNG BIỂU Hình 1: Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt Hình 2: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh trượt loại điện áp giảm Hình 3: Sơ đồ nguy

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỀ TÀI NCKH CẤP SINH VIÊN

ChẾ TẠO ECU PHỤ NHẰM TƯƠNG THÍCH HÓA

CÁC CẢM BIẾN ĐO GIÓ TRÊN Ô TÔ

S 0 9

S KC 0 0 2 3 1 3

ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC :

CHẾ TẠO ECU PHỤ NHẰM TƯƠNG THÍCH HÓA CÁC CẢM BIẾN ĐO GIÓ TRÊN ÔTÔ

PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG NGUYỄN THANH TIẾN

LÊ ĐỒNG ĐỨC THANH THIÊN

HCM, Tháng 4, Năm 2009

LỜI CẢM ƠN

chuyên môn cần thiết giúp em hoàn thành đề tài này

Đồng thời em cũng xin gởi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Trọng Thức, thầy Lê Thanh Phúc…đã tận tình

hướng dẫn, tạo điều kiện thuận lợi nhất cho em, giúp em hiểu

sâu hơn những kiến thức trong thời gian làm đề tài

Đề tài là cơ sở để em có thể áp dụng, tổng kết lại kiến thức chuyên nghành và rút ra những kinh nghiệm cho bản

thân

Tuy nhiên, do kiến thức còn hạn hẹp và điều kiện thời gian không cho phép nên đề tài của em chắc chắn sẽ không

tránh khỏi những sai sót Em mong nhận được những ý kiến

đóng góp quý báu của quý thầy cô để em có thể hoàn thiện

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Thanh Tiến

Lê Đồng Đức Thanh Thiên

TÓM TẮT ĐỀ TÀI

Với mục đích là chế tạo SUB ECU nhằm tương thích hóa các cảm biến

đo gió trên ô tô, đề tài này sẽ được tiến hành theo trình tự sau:

 Khảo sát cấu tạo và hoạt động của các loại cảm biến đo gió trên ô tô

 Lấy số liệu thực nghiệm của cảm biến đo gió đầu vào, cảm biến đo gió đầu ra dùng lắp lẫn, từ đó xây dựng hàm điện áp đầu ra của cảm biến

 Từ số liệu thực nghiệm ta sẽ vẽ đường đặc tuyến làm việc của các cảm biến đo gió đầu vào và cảm biến đo gió đầu ra trên Labview

 Cuối cùng, thiết kế mạch chuyển đổi đường đặc tuyến của cảm biến thay thế phù hợp với cảm biến đầu ra, đồng thời có còn có chức năng đọc giá

trị điện áp từ cảm biến

MỤC LỤC:

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

1.3 Mục đích nghiên cứu 1

1.4 Thể thức nghiên cứu 2

CHƯƠNG II: CÁC LOẠI CẢM BIẾN ĐO GIÓ TRÊN ÔTÔ 3

2.1 Cảm biến đo gió cánh trượt 3

2.2 Cảm biến đo gió KARMAN 5

2.3 Cảm biến đo gió dây nhiệt 9

2.4 Cảm biến MAP 11

CHƯƠNG III: MÔ PHỎNG ĐƯỜNG ĐẶC TUYẾN LÀM VIỆC CỦA CÁC CẢM BIẾN ĐO GIÓ VÀ CHẾ TẠO SUB ECU 13

3.1 Khảo sát thực nghiệm cảm biến đầu vào 13

3.2 Mô phỏng đặc tuyến làm việc, đọc giá trị điện áp từ cảm biến đo gió 15

3.2.1 Labview 15

3.2.2 Mô phỏng thuật toán chuyển đổi 17

3.3.3 Đọc giá trị điện áp từ cảm biến đo gió 18

3.3 Thực hiện lắp mạch ECU phụ nhằm tương thích hóa đặc tuyến làm

việc của các cảm biến đo gió 18

3.3.1 Phương pháp lắp lẫn cảm biến 18

3.3.1.1 Sơ đồ khối 18

3.3.1.2 Bộ chuyển đổi A/D – D/A 19

3.3.2 Thực hiện lắp mạch 23

CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 25

4.1 Kết quả của đề tài 25

4.2 Những hạn chế của đề tài 25

4.3 Cách khắc phục 25

4.4 Hướng phát triển của đề tài 25

PHỤ LỤC

1 Tài liệu tham khảo

2 Chương trình cho SUB-ECU

3 Bảng số liệu điện áp và số liệu tương ứng giữa CBĐG cánh trượt với CBĐG dây nhiệt

DANH SÁCH BẢNG BIỂU

Hình 1: Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu cánh trượt

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh trượt loại

điện áp giảm

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh trượt loại

điện áp tăng

Hình 4: Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt trên xe

Hình 5: Tần số đầu ra của Cảm biến đo gió Kazman ứng với mỗi tốc độ

Hình 6: Bộ đo gió kiểu karman quang

Hình 7: Cấu tạo và dạng xung loại Karman

Hình 8: Mạch điện đo gió kiểu Karman

Hình 9: Cảm biến đo lưu lượng khí nạp kiểu Karman siêu âm

Hình 10: Cách tạo xoáy lốc trong cảm biến đo gió karman

Hình 11: Bộ phát sóng và dạng xung

Hình 12: dòng khí xoáy cùng chiều song siêu âm

Hình 13: Cảm biến đo gió loại màng nhiệt

Hình 14: Cảm biến dây nhiệt

Hình 15: Cấu tạo cảm biến áp suất đường ống nạp

Hình 16: Mạch điện cảm biến Map

Hình 17: Đường đặc tính cảm biến Map

Hình 18: Sơ đồ nối cụm cảm biến đo gió-thiết bị đo lưu lượng- nguồn tạo lưu

lượng khí nạp

Hình 19: Mô phỏng đường đặc tuyến của các cảm biến đo gió

Hình 20: Giao tiếp với máy tính

Hình 21: Sơ đồ khối lắp lẫn cảm biến đo gió

Hình 30: Đường thể hiện giá trị suy giảm tín hiệu theo tần số

Hình 31: OPAM mắc theo chế độ lập lại điện áp

Hình 32: Sơ đồ khối nguồn

Hình 33: Sơ đồ khối giao tiếp RS232

Hình 34: Sơ đồ khối vi xử lý

Hình 35: Thực hiện đọc giá trị điện áp từ cảm biến

Bảng 1: Bảng kết quả trung bình số liệu thực nghiệm của cảm biến đo gió Bảng 2: Bảng số liệu điện áp và số liệu tương ứng giữa CBĐG cánh trượt với CBĐG dây nhiệt

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày … tháng… năm 2009

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1 Đặt vấn đề:

Những năm gần đây, với sự đầu tư, chuyển giao công nghệ của hầu hết các hãng xe hơi trên toàn thế giới vào thị trường Việt Nam đã đóng góp cho sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô nước nhà Tuy nhiên sự chuyển giao đó cũng ít nhiều gây nhiều khó khăn cho ngành bảo dưỡng sửa chữa, bởi vì có những thiết bị khi hư hỏng không thể thay thế được do những phụ tùng đó đã không còn được sản xuất

Hiện nay trên thị trường ô tô Việt Nam rất đa dạng với nhiều chủng loại và nhiều dòng xe hiện trên thế giới không còn sản xuất hay sản xuất phụ tùng thay thế nữa Nhiều dòng xe có tuổi đời quá lớn lại vận hành trong điều kiện khí hậu nóng ẩm nên các chi tiết bị nhanh chóng hư hỏng Thêm vào đó phụ tùng xe ôtô rất đa dạng với nhiều loại Vì thế để thay thế các phụ tùng bị hư trở nên khó khăn, đặc biệt là các cảm biến đo gió trên động cơ ô tô Xuất phát từ nhu cầu thực tiễn, người thực hiện chọn đề tài “Chế tạo SUB ECU nhằm tương thích hóa các cảm biến đo gió trên ô tô”

2 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

Đối tượng của đề tài là tính lắp lẫn các cảm biến đo gió trên ôtô

Vì điều kiện thời gian không cho phép, người thực hiện đề tài thực hiện mô phỏng và chế tạo ECU phụ dừng lại ở việc thay thế, lắp lẫn cảm biến đo gió cánh trượt điện áp giảm của Toyota bằng bộ đo gió dây nhiệt của Nissan

3 Mục đích nghiên cứu:

Đề tài thực hiện mô phỏng và xây dựng đường đặc tính làm việc các cảm biến

đo gió, thuật toán chuyển đổi của các cảm biến và chế tạo ECU phụ nhằm lắp lẫn các cảm biến đo gió trên ôtô

Việc thực hiện thành công module lắp lẫn cảm biến đo gió cho phép thay thế các phụ tùng hư hỏng bằng các phụ tùng có sẵn trên thị trường với giá thành rẻ, điều này làm giảm sự phụ thuộc vào phụ tùng thay thế và giảm chi phí sữa chữa Ngoài ra còn giảm sự ô nhiễm môi trường

4 Phương pháp nghiên cứu:

Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu của đề tài, tiến

hành chọn lọc và mô tả hoạt động của các loại cảm biến làm cơ sở cho việc thiết

CHƯƠNG II: CẢM BIẾN ĐO GIÓ TRÊN ÔTÔ

2.1 Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt

Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt được sử dụng trên hệ thống L-jetronic để nhận biết thể tích khí nạp đi vào xy lanh động cơ

a Cấu tạo : bao gồm

Trong đó loại cảm biến đo gió cánh trượt ngày nay hầu như không còn được sử dụng trên các loại xe đời mới Những xe thế hệ cũ (không có phụ tùng thay thế) thường sử dụng các cảm biến gió chỉ đo được thể tích dòng khí (volume airflowmeter) như cảm biến đo gió cánh trượt loại điện áp tăng và điện áp giảm với tín hiện ngõ ra cảm biến VS là tín hiệu dạng analog:

Va=f(Vs)

c Mạch điện

Có 2 loại cảm biến đo gió cánh trượt chỉ khác nhau về bản chất mạch điện

* Loại 1: Điện áp Vs giảm khi lượng khí nạp tăng Loại ECU này sẽ cung

cấp điện áp 5V đến cực VC Điện áp ra Vs thay đổi và giảm theo góc mở của cánh đo

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh trượt loại điện áp giảm

* Loại 2: Loại điện áp Vs tăng khi lượng khí nạp tăng chủ yếu dùng trên

L-jetronic đời cũ Loại này được cung cấp điện áp accu 12V tại đầu VB

Vc có điện áp không đổi nhưng nhỏ hơn Điện áp ở đầu VS tăng theo góc

mở cảu cánh đo gió

Ecu so sánh điện áp accu (VB) với độ chênh lệch điện

áp giữa VC và VS để xác định lượng gió nạp thoe công thức:

VS E2

VC E2

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh

trượt loại điện áp tăng

Hình 4: Cảm biến đo gió kiểu cánh trượt trên xe

2.2 Cảm biến đo gió Karman

Các cảm biến này hoạt động dụa trên hiện tượng vật lý sau:

Khi cho dòng không khí đi qua một vật thể cố định (thanh tạo xoáy lốc Karman Vortex) thì phía sau nó sẽ xuất hiện sự xoáy lốc thay đổi tuần hoàn, được gọi là xoáy lốc Karman đối với một ống dài vô tận có đường kính d, quan hệ giữa tần số xoáy lốc f và vận tốc dòng chảy V được xác định bởi số Struhall:

V

d f

Hình 5: Tần số đầu ra của Cảm biến đo gió Kazman ứng với mỗi tốc

độ

ECU dùng các loại cảm biến đo gió nêu trên cần có thêm cảm biến nhiệt độ khí nạp (intake air temperature) và áp suất khí trời để xác định

tỷ trọng không khí d a rồi mới tìm khối lượng khí nạp theo công thức:

m a =V a d a

Có 2 loại chính là : Karman quang và karman siêu âm

a Cảm biến đo gió loại karman quang:

là loai jcamr biến đo lưu lượng gió kiểu quang đo trực tiếp thể tích không khí nạp so với kiểu cánh trượt, nó có ưu điểm là nhỏ gọn và nhẹ hơn Ngoài ra, cấu trúc đường ống đơn giản sẽ giảm trở lực trên đường ống nạp

cấu tạo: bao gồm một trụ đứng đóng vai trò của một bộ tạo dòng xoáy, được đặt ở giữa dòng khí nạp khi dòng khí đi qua, sự xoáy lốc sẽ được hình thành phía sau bộ tạo xoáy còn gọi là các dòng xoáy Karman

Các dòng xoáy Karman đi theo rãnh hướng làm rung một gương mỏng được phủ nhôm làm thay đổi hướng phản chiếu từ đèn led đến photo-transistor Như vậy, tần số đóng mở của transistor này sẽ thay đổi theo lưu lượng khí nạp tần số f được xác định theo công thức sau:

d

V S

f  .Trong đó: V: vận tốc dòng khí

S: số Struhall (S=0.2 đối với

cảm biến này) D: đường kính ống

Tín hiệu xung ra ở bộ biến đổi

Khi có nhiều không khí

T

1

T 2

T

Tín hiệu xung ra ở bộ biến đổi

Khi có ít không khí đi qua

T 1

T 2

Căn cứ vào tần số f , ECU xác định thể tích tương ứng cảu không khí đi vào các xy lanh, từ đó tính ra lượng xăng phun cần thiết

Hình 6 : Bộ đo gió kiểu karman quang

Khi lưu lượng vào ít, tấm gương rung ít và photo-transistor sẽ đóng

mở ở tần số f thấp ngược lại, khi lượng gió vào nhiều, gương rung nhanh và tần số f cao

Hình 7: Cấu tạo và dạng xung loại Karman

Mạch điện:

Hình 8: Mạch điện đo gió kiểu Karman

b Cảm biến đo gió loại karman siêu âm:

Cảm biến có cấu trúc tạo xoáy tương tự như kiểu karman quang nhưng tần số xoáy lốc được thực hiện thông qua sóng siêu âm Có cấu tạo gồm các bộ phận sau:

- Lỗ định hướng: phân bố dòng khí đi vào

- Cục tạo xoáy: tạo các dòng xoáy lốc Karman

- Bộ khuyếch đại: tạo ra sóng siêu âm

Khi dòng khí đi qua vật tạo sóng dạng cột với mặt cắt hình tma giác,

nó tạo ra 2 dòng xoáy ngược chiều nhau : một dòng theo chiều kim đồng

hồ và một dòng ngược chiều kim đồng hồ (dòng xoáy Karman) Tần sô xuất hiện dòng xoáy tỉ lệ thuận với lưu lượng khí nạp, tức phụ thuộc vào

độ mở cánh bướm ga

Hình 10 : Cách tạo xoáy lốc trong cảm biến đo gió karman

Hình 11: Bộ phát sóng và dạng xung

Hình 12: dòng khí xoáy cùng chiều song siêu âm

2.3 Cảm biến đo gió Dây nhiệt:

a Nguyên lý:

Nguyên lý của bộ đo gió kiểu dây nhiệt dựa trên sự phụ thuộc của năng lượng nhiệt Ư thoát ra từ một linh kiện được nung nóng bằng điện (phần tử nhiệt) như: dây nhiệt, màng nhiệt, hoặc điện trở nhiệt (thermistor) được đặt trong dòng khí nạp vào khối lượng gió G đi qua

và được tính theo công thức sau:

n

G t K

b Cấu tạo của cảm biến đo gió dây nhiệt màng trƣợt:

Hình 13: Cảm biến đo gió loại màng nhiệt

2.4 Cảm biến MAP

Trong D-jetronic, MAP sensor được sử dụng để đo áp suất trên

đường ống nạp: p m =f(V PIM ) Tuy nhiên đặc tuyến làm việc của MAP

sensor cũng như đặc tuyến làm việc của các cảm biến đo gió trong jetronic khác nhau tùy theo loại xe

L-Trong D-Jetronic lượng khí nạp tính bằng khối lượng có thể suy ra

từ áp suất đường ống nạp P m hoặc góc mở bướm ga t Lưu lượng không khi nạp vào xylanh cũng phụ thuộc vào các thay đổi áp suất trên

ống nạp p’ m

m’ a = f (p m , p’ m , n)

Hình 15: Cấu tạo cảm biến áp suất đường ống nạp

Hình 16: Mạch điện cảm biến Map

Hình 17: Đường đặc tính cảm biến Map

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT, KIỂM NGHIỆM VÀ LẮP MẠCH

Tóm Tắt:

Đầu tiên ta sẽ đi lấy số liệu thực nghiệm của cảm biến đo gió đầu vào, cảm biến đo gió đầu ra dùng lắp lẫn, từ đó xây dựng hàm điện áp đầu ra của cảm biến Thứ 2, từ số liệu thực nghiệm ta sẽ vẽ đường đặc tuyến làm việc của các cảm biến đo gió đầu vào và cảm biến đo gió đầu ra trên Labview Cuối cùng, thiết kế mạch chuyển đổi đường đặc tuyến của cảm biến thay thế phù hợp với cảm biến đầu ra, đồng thời mạch có còn có chức năng đọc giá trị điện áp từ cảm biến

3.1 KHẢO SÁT THỰC NGHIỆM CẢM BIẾN ĐẦU VÀO

 Mục đích:

Lấy số liệu thực nghiệm, vẽ đường đặc tuyến hoạt động và xây dựng các hàm của các cảm biến đo gió Các hàm này thể hiện mối liên quan giữa điện áp đầu ra (chân VS) của các cảm biến với lưu lượng không khí nạp hay áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp Thông qua đường đặc tuyến và các hàm xây dựng được ta sẽ thiết kế ECU phụ nhằm thay thế, lắp lẫn các cảm biến đo gió với nhau

 Dựa vào đặc trưng nguyên lý đo của các cảm biến đo gió ta thấy có

2 kiểu thông số cần khảo sát gồm có:

+ Khảo sát theo thông số lưu lượng: xác định mối tương quan giữa tín hiệu điện áp đầu ra của cảm biến đối với lưu lượng không khí nạp, điều này thực hiện trên những cảm biến đo lượng khí nạp các kiểu đo gió cánh trượt, đo gió dây nhiệt, đo gió Karman

+ Khảo sát theo thông số áp suất: xác định mối tương quan giữa tín ống hiệu điện áp đầu ra của cảm biến MAP với áp suất tuyệt đối trên đường nạp

 Để lấy thông số thực nghiệm của cảm biến đo gió cánh trượt và bộ đo gió dây nhiệt ta sử dụng phương pháp khảo sát thông số theo lưu lượng khí nạp Để tiến hành lấy số liệu khảo sát ta thực hiện mắc nối tiếp bộ cảm biến đo gió dây nhiệt, cảm biến đo gió cánh trượt điện áp giảm và thiết bị

đo lưu lượng AVL trên đường ống nạp như sơ đồ dưới

Hình 18 : Sơ đồ nối cụm cảm biến đo gió-thiết bị đo lưu lượng- nguồn

40 1.91 1.59

46 1.99 1.48 49.2 2.04 1.42 58.2 2.13 1.3 64.5 2.2 1.23 67.8 2.24 1.21 72.6 2.3 1.2 77.1 2.34 1.15 82.6 2.37 1.11 84.5 2.41 1.11 128.2 2.7 0.9

153.7 2.88 0.88 167.5 3.01 0.95 183.3 3.1 0.94 204.2 3.22 0.92

 Dựa vào số liệu trung bình thu được từ thực nghiệm ta xây dựng nên các hàm thể hiện mối liên quan giữa lưu lượng không khí nạp với điện áp đầu

ra của từng loại cảm biến đo gió

 Kết quả tính toán tìm được hàm tối ưu:

 Cảm biến đo gió cánh trượt kiểu điện áp giảm:

Y = A + B/X

Với : A= 0.7666 ; B= 31.0264

Sai số 3.37%

Trong đó: Y: Điện thế cực tín hiệu của cảm biến VS (V)

X: Lưu lượng không khí nạp vào xy lanh (kg/h)

 Cảm biến đo gió dây nhiệt:

Y = A.X B

Với: A= 0.5397 ; B= 0.3366

Sai số 1.109%

Trong đó: Y: điện thế cực tín hiệu VA/F (V)

X: Lưu lượng khí nạp vào xy lanh động cơ (kg/h)

3.2 MÔ PHỎNG ĐẶC TÍNH LÀM VIỆC VÀ ĐỌC GIÁ TRỊ ĐIỆN

ÁP TỪ CẢM BIẾN ĐO GIÓ

3.2.1 Labview

LabView (viết tắt của nhóm từ Laboratory Virtual Instrumentation

Engineering Workbench) là một phần mềm máy tính được phát triển bởi

công ty National Instruments, Hoa kỳ LabVIEW còn được biết đến như là một ngôn ngữ lập trình với khái niệm hoàn toàn khác so với các ngôn ngữ lập trình truyền thống như ngôn ngữ C, Pascal Bằng cách diễn đạt cú pháp thông qua các hình ảnh trực quan trong môi trường soạn thảo, LabVIEW

đã được gọi với tên khác là lập trình G (viết tắt của Graphical, nghĩa là đồ

họa)… Được dùng nhiều trong các phòng thí nghiệm, lĩnh vực khoa học kỹ thuật như tự động hóa, điều khiển, điện tử, cơ điện tử, hàng không, hóa sinh, điện tử y sinh …nhằm nhanh chóng và dễ dàng tạo ra các ứng dụng giao tiếp máy tính, đo lường, mô phỏng hệ thống, kết nối thiết bị ngoại vi với máy tính theo thời gian thực…

Các chức năng chính của Labview có thể tóm tắt như sau:

 Thu thập tín hiệu từ các thiết bị bên ngòai như cảm biến nhiệt

độ, hình ảnh từ webcam, vận tốc của động cơ, …

 Giao tiếp với các thiết bị ngoại vi thông qua nhiều chuẩn giao tiếp thông qua các cổng giao tiếp: RS232, RS485, USB, PCI, TCP/IP, Enthernet

 Mô phỏng và xử lý các tín hiệu thu nhận được để phục vụ các mục đích nghiên cứu hay mục đích của hệ thống mà người lập trình mong muốn

 So với các ngôn ngữ khác như Visual Basic, Matlab, vv một cách nhanh chóng thông qua các chức năng tích hợp sẳn trong LabVIEW

 Xây dựng các giao diện người dùng một cách nhanh chóng và thẩm mỹ hơn nhiều lần so với các ngôn ngữ như VB, Matlab, Visual C, vv

 Cho phép kết hợp với nhiều ngôn ngữ truyền thống như C, C++

 Cho phép thực hiện các thuật toán điều khiển như PID, Logic

để trích xuất thông tin hữu ích từ dữ liệu thu nhận được, phân tích các phép

đo và xử lí tín hiệu Các chức năng phân tích tần số, phát tín hiệu, toán học, chỉnh lí đường cong, phép nội suy cho phép bạn nhận được số liệu thống

kê quan trọng từ dữ liệu của mình

Hiển thị dữ liệu bao gồm các chức năng: trực quan, tạo báo cáo và quản lí dữ liệu LabVIEW bao gồm các công cụ trực quan giúp hiển thị dữ liệu hấp dẫn, trong đó có các tiện ích vẽ biểu đồ và đồ thị cùng các công cụ trực quan 2D, 3D cài sẵn Bạn có thể nhanh chóng cấu hình lại các thuộc tính của phần hiển thị như màu sắc, kích cỡ phông, kiểu đồ thị; quay,

phóng to thu nhỏ và quay quét (pan) đồ thị khi đang chạy…

3.2.2 Mô phỏng thuật toán chuyển đổi

Trong đề tài này người thực hiện sử dụng labview để mô phỏng

thuật toán điều khiển và vẽ đường đặc tuyến của các cảm biến Dựa trên

bảng số liệu đo được từ các cảm biến ta xây dựng được hàm của từng loại cảm biến tương ứng Các hàm ở đây thể hiện mối tương quan giữa lưu lượng không khí nạp và điện áp đầu ra của các cảm biến đo gió Có được các hàm này ta sẽ xây dựng được mối quan hệ giữa các mức điện áp của các cảm biến đo gió

Hình bên dưới là kết quả mô phỏng của thuật toán và đường đặc tuyến của cảm biến đo gió cánh trượt đầu vào, cảm biến dây nhiệt thay thế

và kết quả sau khi chuyển đổi Khi thay đổi lưu lượng không khí nạp đi vào động cơ thì điện áp trên chân của cảm biến thay đổi tương ứng và được biễu diễn bằng dấu chấm tròn trên hình vẽ và vẽ nên đường đặc tuyến làm việc của cảm biến đo gió Dựa trên kết quả mô phỏng này ta sẽ thực hiện lắp mạch ECU phụ để điều khiển việc chuyển đổi điện áp phục vụ việc lắp lẫn các cảm biến đo gió

Hình 19: Mô phỏng đường đặc tuyến của các cảm biến đo gió

3.2.3 Đọc giá trị điện áp từ cảm biến đo gió:

Ngoài ra mạch còn có chức năng giao tiếp với máy tính, hiển thị giá trị đo từ cảm biến, đồng thời lưu lại giá trị đo cùng với thời gian truyền tín hiệu, ngày tháng thực hiện phép đo…thành file lưu trên máy tính

Khi thực hiện phép đo điện áp từ cảm biến đo gió cánh trượt điện áp giảm Toyota giá trị điện áp dao động khá lớn khoảng +/- 0.06V tương ứng với 6 bước điện áp của bộ chuyển đổi ADC Do đó để thuận lợi cho việc lấy dữ liệu từ cảm biến, trên giao diện Control panel của Labview có chức năng lấy giá trị trung bình từ các lần đo

Hình 20: Giao tiếp với máy tính

Main ECU Tín hiệu từ

cảm biến đo gió dây nhiệt

ma’

Áp suất không khí nạp

3.3 THỰC HIỆN LẮP MẠCH ECU PHỤ NHẰM TƯƠNG THÍCH HÓA CÁC CẢM BIẾN ĐO GIÓ

3.3.1 PHƯƠNG PHÁP LẮP LẪN CẢM BIẾN:

3.3.1.1 SƠ ĐỒ KHỐI:

Trên ôtô cảm biến đo gió đưa tín hiệu trực tiếp đến ECU động cơ và kết hợp với các cảm biến khác để điều khiển việc phun xăng, đánh lửa Ở

đề tài này, thực hiện việc lắp lẫn cảm biến đo gió dây nhiệt thay cảm biến

đo gió cánh trượt Người thực hiện chế tạo SUB-ECU có nhiệm vụ chuyển đổi đường đặc tuyến làm việc của cảm biến đo gió đầu vào (cảm biến đo gió dây nhiệt) tương ứng với đặc tuyến đầu ra của cảm biến đo gió cánh trượt theo sơ đồ khối bên dưới

Hình 21 : Sơ đồ khối lắp lẫn cảm biến đo gió

Khi thực hiện việc lắp lẫn cảm biến đo gió cánh trượt bằng cảm biến

đo gió dây nhiệt, ngoài việc đường đặc tính đầu ra của cảm biến dây nhiệt sau khi qua SUB-ECU giống như đặc tính ban đầu của cảm biến cánh trượt, nó còn đòi hỏi đáp ứng một số yêu cầu sau:

- Điện áp sau khi thực hiện chuyển đổi tương đối ổn định, ít

bị dao động

- Hạn chế sự nhiễu của tín hiệu đầu vào bởi ADC

- Thời gian đáp ứng nhanh

- Giảm tối thiểu sự ảnh hưởng của điện trở đầu vào ADC của ECU chính

3.3.1.2 BỘ CHUYỂN ĐỔI A/D – D/A

Để thực hiện chuyển đổi A/D - D/A người thực hiện sử dụng chip

ATmega16 có tích hợp bộ ADC và PWM ATmega16 là vi điều khiển 8 bit

của hãng Atmel dựa trên kiến trúc RISC Với khả năng thực hiện mỗi lệnh trong vòng chu kỳ một xung clock, Atmaga16 có thể đạt tốc độ 1MIPS trên mỗi MHz (1 triệu lệnh/giây/MHz)

Atmega16 có các đặc điểm sau: 16KB bộ nhớ Flash với khả năng đọc trong khi ghi, 512 byte bộ nhớ EEFROM, 1Kb bộ nhớ SRAM, 32 thanh ghi chức năng chung, 32 đường ra vào chung, 3 bộ định thời/bộ đếm, ngắt nội và ngắt ngoại, USART, giao tiếp nối tiếp , 2 kênh ADC 10 bit, 2 chân điều xung PWM…

 Bộ biến đổi ADC: Trong ATmega16 có một bộ biến đổi ADC tích hợp

trong chip với các đặc điểm:

 Độ phân giải 10 bit

 Sai số tuyến tính 0,5LSB

 Độ chính xác +/-2LSB

 Thời gian chuyển đổi: 65-260µs

 8 kênh đầu vào có thể được chọn lựa

 Có 2 chế độ chuyển đổi free running và single conversion

 Có nguồn báo ngắt khi hoàn thành chuyển đổi

 Loại bỏ nhiễu trong chế độ ngủ ADC có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp tương tự thành tín hiệu số có độ

phân giải 10 bit Với giá trị điện áp nhỏ nhất đặt ở chân AGND và giá trị cực đại của điện áp đặt ở chân AREF (2 chân điện áp so sánh của bộ

ADC) Tám đầu vào của ADC là 8 chân của portA và được chọn thông qua thanh ghi ADMUX

Để điều khiển vào ra dữ liệu với ADC, các bước thực hiện như sau:

 Bước 1: Định nghĩa các cỏng vào cho tín hiệu tương tự

 Bước 2: Chọn kênh tương tự vào thông qua thanh ghi ADMUX

 Bước 3: thiết lập các thông số cho ADC (tốc độ chuyển đổi thông qua xung nhịp chuyển đổi; chế độ chuyển đổi: đơn hoặc tự động; sử dụng ngắt hay không sử dụng)

 Bước 4: bắt đầu chuyển đổi và đọc dữ liệu

Tín hiệu điện áp đầu vào từ cảm biến dây nhiệt qua bộ ADC (được tích hợp trên chip) được chuyển đổi sang tín hiệu dạng số.Với độ phân giải 8 bit, khi đó cảm biến đo gió có dãy điện áp hoạt động từ 0-5V tương ứng với tín hiệu số từ 0-255, ứng với mỗi bước có điện áp là 0.01962V

 Bộ biến đổi DAC:

Để thực hiện chuyển đổi từ tín hiệu số sang tín hiệu điện áp tương tự ta

sử dụng chức năng điều xung PWM của Atmega16 Bằng cách thay đổi