Ứng dụng phần mềm máy tính thu thập tín hiệu và điều khiển hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô

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.. Qua đó, chúng ta không những có thể tìm hiểu r

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH THU THẬP TÍN HIỆU

VÀ ÐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ÐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ

TỰ ÐỘNG TRÊN Ô TÔ

Tp Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2016

S K L 0 0 4 5 5 9

KHOA ĐÀO TẠO CHẤT LƯỢNG CAO

SVTH: DƯƠNG TIẾN SƠN MSSV: 12147306

SVTH: VŨ ÐỨC THẢO MSSV: 12145386 NGÀNH CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ

GVHD: TS LÊ THANH PHÚC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Đề tài:

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH THU THẬP TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA

KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ

SVTH: DƯƠNG TIẾN SƠN

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Lớp: 12145CLC

Giảng viên hướng dẫn: Ts Lê Thanh Phúc ĐT: 0932591200

Ngày nhận đề tài: 02/03/2016 Ngày nộp đề tài: 18/07/2016

1 Tên đề tài: “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH THU THẬP TÍN HIỆU

VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ”

2 Các số liệu, tài liệu ban đầu: Giáo trình, tài liệu tại trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Minh

3 Nội dung thực hiện đề tài:

4 Kết luận và đề nghị

Th.s PHAN NGUYỄN QUÍ TÂM Ts LÊ THANH PHÚC

Trang ii

Họ và tên Sinh viên: DƯƠNG TIẾN SƠN MSSV: 12147306

VŨ ĐỨC THẢO MSSV: 12145386

Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Lớp: 12145CLC

Tên đề tài: “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH THU THẬP TÍN HIỆU

VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN

Ô TÔ”

Họ và tên Giáo viên hướng dẫn: Ts LÊ THANH PHÚC

NHẬN XÉT

1 Về nội dung đề tài và 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 năm 2016

Giáo viên hướng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên)

Trang iii

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 Sinh viên: DƯƠNG TIẾN SƠN MSSV: 12147306 VŨ ĐỨC THẢO MSSV: 12145386 Ngành: Công nghệ kỹ thuật ô tô Lớp: 12145CLC Tên đề tài: “ỨNG DỤNG PHẦN MỀM MÁY TÍNH THU THẬP TÍN HIỆU VÀ ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG ĐIỀU HÒA KHÔNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ” Họ và tên Giáo viên phản biện: NHẬN XÉT 1 Về nội dung đề tài và 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 năm 2016

Giáo viên phản biện

(Ký và ghi rõ họ tên)

Đặc biệt, chúng em xin chân thành cảm ơn tới thầy Ts Lê Thanh Phúc đã hướng dẫn tận tình cho nhóm trong suốt quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Mặc

dù thầy rất bận rộn trong công việc giảng dạy nhưng thầy vẫn dành thời gian hướng dẫn chúng em trong quá trình thực hiện đề tài Thầy đã cung cấp cho chúng em rất nhiều kiến thức mới khi chúng em bắt đầu làm đề tài Trong quá trình thực hiện đề tài thầy luôn định hướng, góp ý và sửa chữa những chỗ sai mà chúng em phạm phải Cho đến hôm nay, đề tài tốt nghiệp của chúng em đã được hoàn thành chính là nhờ

sự nhắc nhở, đôn đốc, giúp đỡ nhiệt tình của thầy

Trong quá trình thực hiện đồ án, vì nhóm còn bỡ ngỡ khi tiếp cận các kiến thức mới và khả năng cũng hạn chế nên đồ án cũng không thể tránh khỏi các sai sót

Vì vậy chúng em rất mong được sự đóng góp và nhận xét quý báu từ phía thầy cô

và các bạn để có thể hoàn thiện tốt hơn đồ án của nhóm

Cuối cùng chúng em kính chúc quý thầy cô dồi dào sức khỏe, thành công trong công việc và cuộc sống để có thể giúp đỡ, định hướng cho các thế hệ sinh viên sau này

Chúng em xin chân thành cảm ơn

Nhóm sinh viên thực hiện:

Dương Tiến Sơn Vũ Đức Thảo

Trang 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 vi

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 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 viii

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 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 x

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 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 xii

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 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 xiv

Bảng 5.1: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ môi trường 58Bảng 5.2: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ trong xe 59Bảng 5.3: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh 60

Trang 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 2

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 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]

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

Ở 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

Hình 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]

Hình 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

Khi 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 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 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)

Hình 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 12

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

Hình 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 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

 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 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…

- 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 18

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

 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 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 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 22

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 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 24

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