Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát điện trên ô tô có giao tiếp máy tính

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN CƯƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ MÁY
PHÁT TRÊN Ô TÔ CÓ GIAO TIẾP MÁY TÍNH
S

K

C

0

0

3

9

5

9

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 602546

S KC 0 0 4 2 4 8

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 4 năm 2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN VĂN CƢƠNG

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO BĂNG THỬ MÁY PHÁT
TRÊN Ô TÔ CÓ GIAO TIẾP MÁY TÍNH

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 602546
Hướng dẫn khoa học:
PGS. TS. ĐỖ VĂN DŨNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 04/2014
0


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ và tên: Nguyễn Văn Cương

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 10-08-1984

Nơi sinh: Hải Dương

Quê quán: Thanh Hà – Hải Dương

Dân tộc: Kinh

Địa chỉ liên lạc: Số 35 Bùi Văn Hòa – P. Long Bình – Biên Hòa - Đồng Nai.
Điện thoại di động: 0914190196
E mail:
II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Thời gian
2003 - 2008

2011 - 2013

Nơi học tập

Công việc đảm nhiệm

Trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật, Tp Hồ Chí Minh
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật, Tp Hồ Chí Minh

Sinh viên đại học
Học viên cao học

III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

03/2009

Tổng công ty GTVT Sài Gòn

Nhân viên kiểm tra chất lượng

10/2009

Công ty TNHH VMEP Việt Nam

Nhân viên phòng kĩ thuật

07/2011

Trường CĐ nghề số 8/BQP

Giáo viên

i


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 06 tháng 04 năm 2014
Ký tên

Nguyễn Văn Cƣơng

ii


LỜI CẢM TẠ
Với khoảng thời gian hai năm học Cao học tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ
Thuật Tp Hồ Chí Minh, tôi đã tích lũy được nhiều kiến thức bổ ích và nâng cao
được khả năng tự nghiên cứu về chuyên môn nghiệp vụ cũng như tinh thần làm việc
sau này.
-

Luận văn được hoàn thành tốt, tôi xin chân thành gởi lời cảm ơn đến Thầy
PGS. TS. Đỗ Văn Dũng đã tận tình giảng dạy và hướng dẫn chuyên môn, giúp
tôi xác định hướng đi để tôi có thể hoàn thành luận văn này.

-

Tôi cũng xin chân thành gởi lời cảm ơn đến các thầy cô trong khoa cơ khí
động lực của trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật đã tạo điều kiện thuận lợi
cho tôi trong suốt quá trình học tập cũng như trong quá trình làm luận văn.

-

Quý thầy phản biện đề tài đã giành thời gian đọc và đóng góp ý kiến quý báu
giúp đề tài hoàn thiện.

-

Cảm ơn các bậc sinh thành, người thân trong gia đình là nguồn động viên
cho tôi trong suốt quá trình học tập, phấn đấu.

Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn với tất cả tấm lòng của mình.
Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Cƣơng

iii


TÓM TẮT
Băng thử máy phát có giao tiếp máy tính với ứng dụng phần mềm LabVIEW còn
rất mới ở Việt Nam. Được sự hướng dẫn của thầy PGS.TS Đỗ Văn Dũng, tác giả đã
thiết kế và chế tạo băng thử các loại máy phát trên ô tô du lịch, nhằm giúp người sửa
chữa ô tô, học sinh sinh viên chuyên ngành cơ khí động lực có khả năng kiểm tra các
thông số kỹ thuật, đánh giá chất lượng của máy phát. Đó cũng là lý do tác giả chọn đề
tài: “Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát điện trên ô tô có giao tiếp máy tính”.
Các kết quả của luận văn bao gồm:
-

Chế tạo băng thử máy phát có giao tiếp với máy tính.

-

Sử dụng phần mềm LabVIEW điều khiển và hiển thị kết quả.

-

Kiểm tra và đánh giá máy phát qua việc đo các thông số đặc trưng của

máy phát như: Điện áp máy phát, dòng điện tải máy phát, điện áp kích
từ, tốc độ máy phát.

-

Vẽ đường đặc tuyến tải theo số vòng quay của máy phát.

-

Là tài liệu tham khảo cho sinh viên các trường Đại học, Cao đẳng,
Trung cấp nghề và thợ sửa chữa ô tô.

iv


ABSTRACT
Alternators test bench by communication with LabVIEW software
applications is relatively new in Vietnam. Under the guidance of Prof. Do Van
Dung, author has designed and built a alternators test bench, in order to help
automotive repairer, students majoring in Automotive technology have the ability to
check the specifications and evaluation the quality of alternators. That is reason the
author choose the subject: "Researching and making automotive alternators test
bench with PC communication"
The result of thesis consisted:
-

To manufacture a alternator test bench to communicate with computer.

-

Using LabVIEW software to control and display the results.

-

Testing and evaluating by measure the characteristic parameters of such
alternators: voltage and current alternator, excitation voltage, alternator
speed.

-

Draw the load characteristisc according to rotation of the alternator.

-

As a reference for students of universities, colleges, vocational institutions
and automotive repairer.

v


MỤC LỤC
Trang tựa

TRANG

Quyết định giao đề tài
Xác nhận của cán bộ hướng dẫn
Lý lịch khoa học ........................................................................................................... i
Lời cam đoan ...............................................................................................................ii
Lời cảm tạ .................................................................................................................. iii

Tóm tắt ....................................................................................................................... iv
Abstract ....................................................................................................................... v
Mục lục ....................................................................................................................... vi
Danh sách các chữ viết tắt .......................................................................................... ix
Danh sách các hình ...................................................................................................... x
Danh sách các bảng ................................................................................................. xiii
Chƣơng 1. TỔNG QUAN ......................................................................................... 1
1.1 Đặt vấn đề ............................................................................................................ 1
1.2 Các kết quả nghiên cứu ...................................................................................... 2
1.2.1 Kết quả nghiên cứu trong nước .......................................................................... 2
1.2.2 Các sản phẩm băng thử máy phát của các hãng trên thế giới ............................ 3
1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu ..................................................................... 5
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 5
1.3.2 Đối tượng nghiên cứu......................................................................................... 5
1.4 Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu ...................................................................... 5
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................................... 5
1.4.2 Phạm vi nghiên cứu ............................................................................................ 6
1.5 Điểm mới của đề tài............................................................................................. 6
1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu .................................................................................... 6

vi


Chƣơng 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ............................................................................. 7
2.1 Tổng quan về hệ thống cung cấp điện trên ô tô................................................ 7
2.1.1 Hệ thống cung cấp điện trên ô tô ....................................................................... 7
2.1.2 Hệ thống cung cấp điện phụ tải trên ô tô ........................................................... 8
2.2 Cơ sở lý thuyết về máy phát điện xoay chiều trên ô tô .................................. 10
2.2.1 Nguyên lý máy phát điện ................................................................................. 10
2.2.2 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu ...................... 12

2.2.3 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ có vòng tiếp điện ............. 13
2.2.4 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện .. 17
2.2.5 Máy phát xoay chiều hai nấc điện áp 14/28V .................................................. 19
2.3 Tiết chế sử dụng với máy phát xoay chiều kích từ bằng điện ....................... 20
2.3.1 Bộ tiết chế điều chỉnh hoạt động liên tục: ........................................................ 20
2.3.2 Bộ tiết chế điều chỉnh hoạt động gián đoạn ..................................................... 21
2.4 Tiết chế vi mạch ................................................................................................. 22
2.4.1 Tiết chế vi mạch loại D .................................................................................... 22
2.4.2 Tiết chế vi mạch loại M ................................................................................... 23
2.4.3 Điều khiển đầu ra của bộ tiết chế vi mạch ...................................................... 24
2.5 Tính toán chế độ tải và chọn máy phát điện trên ô tô ................................... 31
2.6 Phần mền LabVIEW......................................................................................... 33
2.6.1 LabVIEW ......................................................................................................... 33
2.6.2 Ứng dụng LabVIEW trong thực tế................................................................... 34
2.6.3 Lập trình với LabVIEW ................................................................................... 35
Chƣơng 3. THIẾT KẾ CHẾ TẠO CƠ KHÍ VÀ LẬP TRÌNH ĐIỀU KHIỂN
HỆ THỐNG ............................................................................................................. 36
3.1 Thiết kế phần cứng............................................................................................ 36
3.1.1 Mô tả hệ thống ................................................................................................. 36
3.1.2 Sơ đồ khối hệ thống ......................................................................................... 36
3.1.3 Thiết kế bản vẽ cơ khí ...................................................................................... 38
vii


3.1.4 Thiết kế phần điện ............................................................................................ 39
3.2 Lập trình điều khiển ......................................................................................... 53
3.2.1 Giao diện điều khiển LabVIEW ....................................................................... 53
3.2.2 Sơ đồ thuật toán................................................................................................ 54
3.3 Hoàn thiện mô hình thực tế .............................................................................. 56
Chƣơng 4. THÍ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ....................................... 59

4.1 Máy phát thực tế đƣợc thí nghiệm .................................................................. 59
4.2 Qui trình thí nghiệm ......................................................................................... 60
4.3 Kết quả thí nghiệm và đánh giá ....................................................................... 70
Chƣơng 5. KẾT LUẬN VÀ HƢỚNG PHÁT TRIỂN .......................................... 71
5.1 Kết luận .............................................................................................................. 71
5.2 Hạn chế ............................................................................................................... 71
5.3 Hƣớng phát triển ............................................................................................... 72
TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 73
PHỤ LỤC ................................................................................................................. 74

viii


DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT

LabVIEW : Laboratory Virtual Instrumentation Engineering Workbench – Phần
mềm lập trình ngôn ngữ đồ họa.
AVR

: Advanced Virtual RISC – Họ vi điều khiển

IC

: Integrated circuit – Vi mạch tích hợp

AC

: Alternating current – Dòng điện xoay chiều

DC

: Direct current – Dong điện một chiều

RS-232

: Recommended Standard-232 – Chuẩn giao tiếp nối tiếp giữa thiết bị
ngoại vi với máy tính

DAQ

: Data Acquisition

ix


DANH SÁCH CÁC HÌNH
HÌNH

TRANG

Hình 1.1 : Thiết bị thử máy phát TDQ-2B hãng Trung Quốc ....................................3
Hình 1.2 : Thiết bị thử máy phát của Đức ..................................................................4
Hình 1.3: Thiết bị thử máy phát model FQZ-2A của Trung Quốc ............................4
Hình 2.1: Sơ đồ cung cấp điện tổng quát trên ô tô ..................................................... 7
Hình 2.2: Sơ đồ phụ tải điện trên ô tô ........................................................................8
Hình 2.3: Nguyên lý phát điện (Nguồn: theo www.hcmute.edu.vn) .......................10
Hình 2.4: Nguyên lý phát điện trong thực tế ............................................................10
Hình 2.5: Mối quan hệ giữa máy phát điện và động cơ điện ...................................11
Hình 2.6: Các loại máy phát kích từ bằng nam châm vĩnh cữu ...............................12
Hình 2.7: Cấu tạo máy phát điện xoay chiều kích thích kiểu điện từ .....................13

Hình 2.8: Các kiểu đấu dây và cấu trúc của statot, rotor của máy phát điện ...........13
Hình 2.9: Sơ đồ kết nối máy phát trên ô tô ..............................................................14
Hình 2.10: Đặc tính của máy phát điện xoay chiều kích bằng nam châm vĩnh cửu 14
Hình 2.11: Đặc tuyến không tải ứng với số vòng quay khác nhau (a); ....................15
Đặc tuyến ngoài ứng với số vòng quay khác nhau (b). ..........................15
Hình 2.12: Đặc tuyến tải theo số vòng quay ............................................................16
Hình 2.13: Sơ đồ máy phát xoay chiều không chổi than và sự thay đổi từ thông....17
Hình 2.14: Các loại máy điện xoay chiều kích thích bằng điện từ không có vòng tiếp điện
...................................................................................................................................18
Hình 2.15: Các kiểu máy phát hai nấc điện áp .........................................................19
Hình 2.16: Đặc tính điều chỉnh của máy phát ..........................................................21
Hình 2.17: Sơ đồ mạch điện và các chân trên bộ tế tiết chế vi mạch loại D ............22
Hình 2.18: Sơ đồ mạch điện và các chân trên bộ tế tiết chế vi mạch loại M ...........23
Hình 2.19: Mạch điện khi khoá điện ở trạng thái ON ..............................................24
Hình 2.20: Mạch điện khi máy phát đang phát điện ................................................25
Hình 2.21: Mạch điện khi điện áp máy phát cao hơn điện áp hiệu chỉnh ................26
x


Hình 2.22: Mạch điện khi Rotor bị đứt ....................................................................27
Hình 2.23: Mạch điện khi Rotor bị ngắn mạch ........................................................28
Hình 2.24: Mạch điện khi cực S bị ngắt ...................................................................29
Hình 2.25: Mạch điện khi cực B bị ngắt ..................................................................30
Hình 2.26: Mạch điện khi chân F nối mát ................................................................31
Hình 2.27: Các lĩnh vực ứng dụng của LabVIEW ...................................................34
Hình 2.28: Mã nguồn viết bằng LabVIEW ..............................................................35
Hình 3.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển mô hình băng thử máy phát...................37
Hình 3.2: Bản vẽ thiết kế 3D băng thử máy phát .....................................................38
Hình 3.3: Bố trí thiết bị trên băng thử ......................................................................39
Hình 3.4: Card NI 6009 ............................................................................................39

Hình 3.5: Sơ đồ khối bên trong card NI6009 ...........................................................41
Hình 3.6: Thứ tự các chân và chức năng trên NI6009 .............................................41
Hình 3.7: Các thành phần kết nối với NI6009..........................................................42
Hình 3.8: Hình dáng biến tần ACS350 .....................................................................43
Hình 3.9: Sơ đồ phần cứng kết nối biến tần dòng ACS350 .....................................44
Hình 3.10: Sơ đồ kết nối mạch động lực ..................................................................45
Hình 3.11: Hình dạng và sơ đồ khối của cảm biến dòng ACS7656-050B-PFF-T ...45
Hình 3.12: Sơ đồ kết nối mạch của cảm biến dòng ACS756 ..................................46
Hình 3.13: Bóng đèn dùng làm tải. ..........................................................................47
Hình 3.14: Mạch điện đấu nối bộ tải 15 cấp. ...........................................................48
Hình 3.15: Mô hình thực bộ tạo tải 15 cấp. ..............................................................48
Hình 3.16: Lưu đồ thuật toán bộ điều khiển tải........................................................49
Hình 3.17: Board mạch Atmega8. ............................................................................51
Hình 3.18: Nguyên lý mạch vi điều khiển. ...............................................................51
Hình 3.19: Mạch điện kết nối máy phát ...................................................................52
Hình 3.20: Mạch điều khiển tải ngõ ra . ...................................................................52
Hình 3.21: Giao diện LabVIEW...............................................................................53
Hình 3.22: Sơ đồ thuật toán điều khiển và đo lường máy phát trên LabVIEW .......54
xi


Hình 3.23: Sơ đồ thuật toán đo áp và dòng máy phát, đo dòng kích từ. ..................55
Hình 3.24: Bên trong tủ điện điều khiển ..................................................................56
Hình 3.25: Bộ phận gá máy phát ..............................................................................57
Hình 3.26: Mô hình băng thử máy phát điện............................................................58
Hình 4.1: Các loại máy phát trong thí nghiệm .........................................................59
Hình 4.2: Motor ngừng quay, chưa tải. ....................................................................62
Hình 4.3: Đèn báo sạc sáng ......................................................................................62
Hình 4.4: Tốc độ máy phát 780 rpm, dòng kích từ 3A, điện áp 12.4V ....................63
Hình 4.5: Tốc độ máy phát 3655 rpm, dòng kích từ 0.5A ......................................63

Hình 4.6: Đèn báo sạc tắt, máy phát đang làm việc .................................................64
Hình 4.7: Điện áp ra 12.8V, dòng tải là 5.1A...........................................................64
Hình 4.8: Bóng đèn tải được bật sáng .....................................................................65
Hình 4.9: Điện áp 12.4, dòng đo được 9.6A ............................................................65
Hình 4.10: Điện áp 12.2V, dòng tải 14.1A...............................................................66
Hình 4.11: Điện áp 12.1V, dòng tải là 18.5A ...........................................................66
Hình 4.12: Điện áp 12.1V, dòng tải là 22.8A ...........................................................67
Hình 4.13: Điện áp 12.5V, dòng tải là 27.1A ...........................................................67
Hình 4.14: Điện áp 12.1V, dòng tải là 31.6A ...........................................................68
Hình 4.15: Điện áp 12.1V, dòng tải là 35.9A ...........................................................68
Hình 4.16: Điện áp 12.3V, dòng tải là 40.3A ...........................................................69
Hình 4.17: Điện áp 12.1V, dòng tải là 43.0A ...........................................................69

xii


DANH SÁCH CÁC BẢNG
BẢNG

TRANG

Bảng 2.1: Các bước tính toán chế độ tải và chọn máy phát điện trên ô tô ...............32
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật Card NI 6009 ..............................................................40
Bảng 3.2: Thông số kỹ thuật biến tần ACS350-01E-04A7-2 của ABB ...................43
Bảng 3.3: Thông số hoạt động của ACS756SCA-050B-T .......................................46
Bảng 3.4: Bảng sự thật 16 trạng thái ngõ ra điều khiển tải ......................................50
Bảng 4.1: Bảng giá trị điện áp và cường độ dòng điện ở từng cấp tải .....................70

xiii

Chƣơng 1

TỔNG QUAN
1.1 Đặt vấn đề
Chúng ta đang sống trong thế kỷ của nền tri thức và khoa học kỹ thuật tiên tiến.
Hiện nay, khoa học công nghệ cao đã khẳng định được vị trí của mình trong tất cả
các mặt của đời sống con người. Với tốc độ phát triển nhanh chóng như vậy, nhiều
sản phẩm công nghệ cao đã được chế tạo ngày càng nhỏ và tinh vi. Sự ra đời của
các bộ vi xử lý có thể làm việc với tốc độ cao, chính xác đã được ứng dụng trong
nhiều lĩnh vực để đáp ứng nhu cầu xã hội.
Cùng với xu hướng phát triển về khoa học kỹ thuật công nghệ thì nền công
nghiệp ô tô cũng phát triển không ngừng. Từ những năm 80 của thế kỷ XX, công
nghệ điện tử đã được ứng dụng trên ô tô dần dần thay thế các cơ cấu điều khiển
bằng cơ khí. Qua nhiều thập niên điện tử trở thành một trong những nhân tố quan
trọng không thể thiếu được trên ô tô. Để đạt được những tính năng ấy, trên động cơ
được trang bị rất nhiều cảm biến để thu thập những thông tin ở dạng điện áp và
chuyển về bộ ECU. Bộ ECU sẽ xử lý hay “tính toán” những dữ liệu nhập vào để
thực hiện các quyết định và hoàn thành chức năng ở đầu ra. Nó không những giúp
động cơ ô tô điều khiển chính xác hơn mà còn làm giảm ô nhiểm môi trường, tiết
kiệm nhiên liệu, tăng công suất động cơ. Song song với việc hiện đại hoá chiếc ô tô
ngày càng hoàn hảo hơn thì vấn đề bảo trì, chẩn đoán, sửa chữa ngày càng phức tạp
hơn. Với những chiếc ô tô hiện đại ngày nay lượng dữ liệu điều khiển xe ngày
càng nhiều nên việc chẩn đoán sửa chữa theo phương pháp thủ công trở nên hết sức
khó khăn. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo ra các thiết bị, máy móc kiểm tra, chẩn
đoán, giúp cho việc kiểm tra phát hiện các hư hỏng trên ôtô một cách nhanh chóng,
kịp thời và kinh tế là nhu cầu rất cần thiết.
Trên thị trường nước ngoài có rất nhiều các thiết bị, máy móc kiểm tra chẩn đoán
trên ô tô. Một trong số đó có băng thử máy phát, nhưng những thiết bị này có giá thành
rất cao nên với kinh phí của các trường học, garage rất khó tiếp cận được những trang

1


thiết bị này. Từ động lực này, tác giả đã tập trung vào nghiên cứu chế tạo băng thử
máy phát điện trên ô tô có giao tiếp với máy tính với ứng dụng của phần mềm
LabVIEW.
Băng thử máy phát có giao tiếp máy tính được dùng để thực hiện các thí
nghiệm nhằm đo các thông số đặc trưng của máy phát qua đó vẽ được các đường đặc
tuyến của máy phát phục vụ việc giảng dạy, nghiên cứu và học tập cho giáo viên và
học sinh. Mặt khác, chương trình giao tiếp còn cho phép người sử dụng thay đổi tải
máy phát một cách tuyến tính và tự động v.v. Ngoài ra, chương trình giao tiếp cho
phép người sử dụng tạo ra các pan trên băng thử, giúp thuận tiện hơn trong việc dạy và học.
1.2 Các kết quả nghiên cứu
1.2.1 Kết quả nghiên cứu trong nƣớc
Hiện nay đối với sản phẩm băng thử máy phát điện, máy đề chỉ có một vài công
ty chuyên sản xuất và cung cấp thiết bị trường học gồm: Tân Phát, Gamma. Các sản
phẩm khá đa dạng gồm nhiều chủng loại nhưng hầu hết đều là thiết bị nhập ngoại.
Năm 2011, với sự hỗ trợ của Trung tâm thiết kế chế tạo thiết bị mới TP.HCM
(Neptech) trong chương trình “Hỗ trợ nâng cao năng lực nghiên cứu, thiết kế, chế
tạo và chuyển giao thiết bị mới”, ThS. Lê Văn Điện (Trường cao đẳng giao thông vận
tải III) đã nghiên cứu chế tạo thành công băng thử máy phát điện xoay chiều trên xe ô tô.
Băng thử máy phát là thiết bị cho phép tạo tải và tạo quá tải cho máy phát, cũng như
điều khiển tốc độ dẫn động máy phát trong phạm vi mong muốn nhằm khảo sát đầy
đủ tính năng kỹ thuật của máy phát điện.
Băng thử máy phát điện xoay chiều trên xe ô tô có thể gắn được bốn loại máy
phát phổ biến hiện nay ở Việt Nam với các công suất khác nhau. Băng thử tải còn
có một mạch điều khiển tương tác và hiển thị thông số trên màn hình máy tính.
Băng thử tải này không như các thiết bị thử máy phát trước đây chỉ đo được
một thông số ở mỗi thời điểm, mà có thể đo được cùng lúc từ 4 - 6 thông số và vẽ
đồ thị trực tiếp trên máy tính. Thay vì sử dụng động cơ điện ba pha kết hợp với biến

tần làm nguồn dẫn động, băng tải sử dụng động cơ đốt trong nên vẫn có thể sử dụng
giảng dạy cho sinh viên ngay cả khi bị cúp điện.

2


1.2.2 Các sản phẩm băng thử máy phát của các hãng trên thế giới
Ô tô ngày nay là phương tiện được sử dụng rất phổ biến, vấn đề kiểm tra bảo
dưỡng các bộ phận trên ô tô là điều cần thiết. Vì vậy, việc nghiên cứu chế tạo ra các
thiết bị máy móc, các băng thử kiểm tra…chi tiết trên xe ngày càng được các hãng
sản xuất xe hơi của các nước có ngành công nghiệp ôtô phát triển như Mỹ, Tây Âu,
Nhật Bản, Trung Quốc… quan tâm nghiên cứu.
Những năm gần đây đã xuất hiện rất nhiều các băng thử máy phát, máy đề của
các hãng nổi tiếng trên thế giới. Thực tế trên thị trường, các loại băng thử rất phong
phú về chủng loại, mẫu mã, chất lượng cũng như những tính năng mà nó mang lại.
Nhưng các loại máy móc ngoại nhập này có giá thành rất cao, do đó rất khó để cho
sinh viên của các trường Đại học, cao đẳng, trung cấp…của Việt Nam tiếp cận.
Một số sản phẩm của các hãng nước ngoài sản xuất

Hình 1.1: Thiết bị thử máy phát TDQ - 2B hãng Trung Quốc

3


Với chi phí ở mức tương đối ta có các dạng thiết bị của Trung Quốc. Loại máy
này cho phép đo được điện áp và cường độ dòng điện của máy phát.

Hình 1.2: Thiết bị thử máy phát của Đức
Với chi phí ở mức cao hơn ta có các băng thử cho phép ta đo được nhiều thông
số khác nhau. Các thông số được điều khiển và hiển thị trên màn hình LCD.

Hình 1.3: Thiết bị thử máy phát model FQZ - 2A của Trung Quốc
Với băng thử 2 trong 1 này cho phép đo các thông số của máy phát điện cũng
như máy đề. Loại máy này cho phép kết nối với máy tính để hiển thị và điều khiển.

4


1.3 Mục tiêu và đối tƣợng nghiên cứu
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu
Mục tiêu đề tài „„Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát điện trên ô tô có giao
tiếp máy tính‟‟ là:
Vận dụng các kiến thức lý thuyết về hệ thống cung cấp điện trên ô tô, lý thuyết
về lập trình vi điều khiển, phần mềm labVIEW để thiết kế chế tạo băng thử máy
phát điện AC trên ô tô giúp cho quá trình dạy và học được tốt hơn, giúp cho giáo
viên và sinh viên có thể trực tiếp thấy được các thông số đo được qua dữ liệu hiển
thị trên PC, đồng thời từ PC có thể điều khiển các chế độ hoạt động của hệ thống.
1.3.2 Đối tƣợng nghiên cứu
-

Hệ thống cung cấp điện trên ô tô.

-

Các loại máy phát điện AC trên ô tô.

-

Phần mềm lập trình LabVIEW.

-

Card giao tiếp máy tính NI 6009

-

Các cảm biến thu nhận tín hiệu.

-

Chế tạo băng thử, tiến hành thí nghiệm và đánh giá kết quả.

1.4 Nhiệm vụ và phạm vi nghiên cứu
1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu
Trong lĩnh vực dạy học và nhất là trong lĩnh vực đào tạo nghề, mô hình dạy học
đóng vai trò quan trọng. Việc giao tiếp giữa máy tính và mô hình giảng dạy giúp
giáo viên chủ động trong quá trình lên lớp và việc truyền thụ kiến thức cũng như rèn
luyện kỹ năng nghề cho các học viên được thuận tiện hơn. Giao tiếp giữa máy tính
và các thiết bị máy móc dùng trong sản xuất công nghiệp đã được ứng dụng khá phổ
biến nhưng dùng trong dạy học thì còn hạn chế. Vì vậy, đề tài “nghiên cứu và chế
tạo băng thử máy phát điện AC có giao tiếp với máy tính thông qua LabVIEW” đã
được chọn làm đề tài nghiên cứu có thể áp dụng những thành tựu mà phần mềm này
mang lại, giúp cho các giáo viên và các học viên có thêm một phương tiện mới để
học tập và nghiên cứu.

5


1.4.2 Phạm vi nghiên cứu
Đề tài là một thiết bị thử nghiệm và đo lường các thông số của máy phát điện

trên ô tô để phục vụ trong dạy học nên phạm vi nghiên cứu chủ yếu tập trung vào
các phần liên quan đến băng thử gồm: nghiên cứu thiết kế phần truyền động máy
phát và đồ gá máy phát, mạch giao tiếp giữa PC với băng thử qua phần mềm
LabVIEW, thiết kế giao diện điều khiển và hiển thị thông số đo.
1.5 Điểm mới của đề tài
-

Băng thử có thể kiểm tra được các loại máy phát AC trên ô tô du lịch.

-

Ứng dụng phần mềm LabVIEW để lập trình và điều khiển hệ thống.

-

Cho phép vẽ đường đặc tuyến tải theo số vòng quay của máy phát.

-

Tự động tạo tải cho máy phát.

-

Băng thử máy phát được chế tạo với giá thành rẻ , nhỏ gọn sẽ giúp cho việc
dạy và học môn máy phát trở nên dễ dàng và sinh động hơn.

1.6 Phƣơng pháp nghiên cứu
-

Nghiên cứu tài liệu.

-

Phân tích lý thuyế t về cấu tạo, nguyên lý hoạt động của các bộ phận liên
quan.

-

Thực hiện bản vẽ cơ khí, chế tạo băng thử và thí nghiệm kiểm tra, đánh giá.

-

Thố ng kê kế t quả thí nghiê ̣m và đánh giá kế t quả.

6