Thi công hệ thống điều khiển động cơ TOYOTA 3s FSE thiết kế thi công mạch thu nhập dữ liệu và truyền lên máy tính thông qua LABVIEW
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (6.68 MB, 177 trang )
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA
3S-FSE.THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ
LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN SỬ DỤNG labVIEW
SVTH: VÕ MINH THÀNH
MSSV: 14145262
SVTH: BÙI TUẤN TÚ
MSSV: 14145333
GVHD:Ths. NGUYỄN KIM
TP. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Cơng nghệ kỹ thuật ơ tơ
Tên đề tài:
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA
3S-FSE.THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ
LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN SỬ DỤNG labVIEW
SVTH: VÕ MINH THÀNH
MSSV: 14145262
SVTH: BÙI TUẤN TÚ
MSSV: 14145333
GVHD: Th.s NGUYỄN KIM
Tp. Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018
TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
–––––––––––––––––––
CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc
–––––––––––––––––––
TP, Hồ Chí Minh, ngày … tháng 07 năm 2018
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. VÕ MINH THÀNH
MSSV: 14145262
2. BÙI TUẤN TÚ
MSSV: 14145333
Chuyên ngành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ.
Mã ngành đào tạo: 52510205
Hệ đào tạo: Đại học Chính quy
1. Tên đề tài
THI CƠNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN SỬ
DỤNG labVIEW .
2. Nhiệm vụ đề tài
- Tìm hiểu, thu thập tài liệu về động cơ Toyota 3S-FSE năm 1998.
-
Nghiên cứu nguyên lý hoạt động, cấu tạo của các cảm biến trên động cơ và cơ cấu chấp
hành.
-
Thi công mạch điện điều khiển động cơ.
-
Thiết kế, thi cơng phần cứng và lập trình cho mạch điều khiển thu thập tín hiệu và đánh
Pan trên động cơ kết nối với máy tính.
3. Sản phẩm của đề tài
- Mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE năm 1998.
-
1 mạch thu thập tín hiệu động cơ.
-
1 phần cứng và 1 mạch đánh Pan kết nối với máy tính.
-
1 tập thuyết minh.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 23/03/2018
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 28/07/2018
TRƯỞNG BỘ MƠN
GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: VÕ MINH THÀNH
MSSV:14145262
Hội đồng:…………
Họ và tên sinh viên: BÙI TUẤN TÚ
MSSV:14145333
Hội đồng:…………
Tên đề tài:
THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN
SỬ DỤNG labVIEW
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV hướng dẫn: Th.S NGUYỄN KIM
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy).
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (khơng đánh máy).
2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có
thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Đánh giá:
Mục đánh giá
TT
1.
2.
3.
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm
tối đa
30
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các
mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hợi…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
5
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
Điểm đạt
được
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
4. Kết luận:
Được phép bảo vệ .......................................................................................................
Không được phép bảo vệ ............................................................................................
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
TP. HCM
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA
VIỆT NAM
Độc lập - Tự do – Hạnh phúc
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: VÕ MINH THÀNH
MSSV: 14145262
Hội đồng…………
Họ và tên sinh viên: BÙI TUẤN TÚ
MSSV: 14145333
Hội đồng…………
Tên đề tài:
THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN
SỬ DỤNG labVIEW
Ngành đào tạo: Công nghệ kỹ thuật ô tô
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV): ..................................................................................
................................................................................................................................................
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu có
thể tiếp tục phát triển)
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
...........................................................................................................................................
...........................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
6. Đánh giá:
Mục đánh giá
TT
1.
2.
Hình thức và kết cấu ĐATN
Điểm
tối đa
30
Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của các
mục
10
Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài
10
Tính cấp thiết của đề tài
10
Nội dung ĐATN
50
Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và kỹ
thuật, khoa học xã hội…
5
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá
10
Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần, hoặc
quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng buộc thực
tế.
15
Khả năng cải tiến và phát triển
15
Điểm đạt
được
Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm chuyên
ngành…
5
3.
Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài
10
4.
Sản phẩm cụ thể của ĐATN
10
Tổng điểm
100
7. Kết luận: .............................................................................................................................
Được phép bảo vệ .......................................................................................................
Không được phép bảo vệ ............................................................................................
TP.HCM, ngày
tháng 07 năm 2018
Giảng viên phản biện
(Ký, ghi rõ họ tên)
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
BỘ MƠN ĐỘNG CƠ
–––––––––––––––––––
Tp. Hồ Chí Minh, ngày….tháng….năm 2018
XÁC NHẬN HOÀN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:
THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE.
THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH THU THẬP DỮ LIỆU VÀ MẠCH ĐÁNH PAN
SỬ DỤNG labVIEW
Họ và tên Sinh viên:
VÕ MINH THÀNH
BÙI TUẤN TÚ
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ
MSSV: 14145262
MSSV: 14145333
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. Đồ án tốt nghiệp đã được hồn chỉnh đúng theo
u cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: ______________________________________________________
Giảng viên hướng dẫn:___________________________________________________
Giảng viên phản biện:____________________________________________________
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Nhóm thực hiện đồ án xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Nguyễn Kim và thầy Lê
Khánh Tân, trong quá trình thực hiện nhóm chúng em gặp khơng ít những khó khăn, nhưng
ln ln nhận được sự hỗ trợ, hướng dẫn tận tình, cung cấp tài liệu và thiết bị của thầy để
nhóm thực hiện đồ án.
Chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy phản biện đã nhận xét thật cụ thể và đóng góp những
ý kiến quý báu để đồ án được hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn các thầy cơ trong Khoa Cơ Khí Động Lực đã hỗ trợ
kiến thức và tạo điều kiện để nhóm thực hiện đồ án để chúng em khắc phục được những khó
khăn.
Xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trường đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp Hồ Chí Minh
đã cung cấp cho chúng em các kiến thức nền tảng và kiến thức chuyên ngành để nhóm có đủ
năng lực, đủ kiến thức để thực hiện đồ án thành công.
Xin gửi lời cảm ơn đến các bạn sinh viên đã nhiệt tình giúp đỡ, hỗ trợ, chia sẻ hiểu biết
và kiến thức để nhóm thực hiện đồ án được hồnh thiện hơn.
Cuối cùng chúng em xin kính chúc q thầy cơ giáo dồi dào sức khỏe, thành công trong
công việc và cuộc sống để tiếp tục hướng dẫn dìu dắt thế hệ chúng em ngày càng trưởng thành
hơn trong ngành nghề của mình đã chọn lựa. Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn.
Nhóm thực hiện đồ án:
Võ Minh Thành
Bùi Tuấn Tú.
i
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
TÓM TẮT
1. Vấn đề nghiên cứu
-
Giao tiếp Arduino với LabVIEW và động cơ.
-
Sơ đồ mạch điện của động cơ Toyota 3S – FSE.
-
Hệ thống điều khiển động cơ.
-
Phần mềm Arduino.
-
Phần mềm LabVIEW.
2. Các hướng tiếp cận
-
Thông qua sự phát triển của công nghệ điều khiển qua máy tính và ứng dụng cơng nghệ đó
trong học tập, kiểm tra và chuẩn đoán trong Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành Phố
Hồ Chí Minh.
-
Dựa vào tài liệu tham khảo của khóa trước cùng với sự hỗ trợ, hướng dẫn cụ thể và cung
cấp tài liệu của thầy Nguyễn Kim và thầy Lê Khánh Tân .
3. Cách giải quyết vấn đề
-
Nắm rõ nguyên lý hoạt động cảm biến và cách đọc hiểu sơ đồ mạch điện động cơ.
-
Lập trình giao tiếp Arduino với LabVIEW để điều khiển module relay trên máy tính.
-
Nghiên cứu về hoạt động module relay và điều khiển để lập trình module relay.
-
Lập trình LabVIEW truyền dữ liệu xuống Arduino.
-
Tham khảo tài liệu có sẵn trên Internet, ý kiến bạn bè, sinh viên khóa trước và đặc biệt là
thầy hướng dẫn Lê Khánh Tân.
4. Một số kết quả đạt được
-
Thiết kế được thiết bị truyền dữ liệu từ LabVIEW xuống Arduino để điều khiển module
relay.
-
Thiết kế được các bài Test thực hiện trực tiếp trên LabVIEW và trên động cơ.
ii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................i
TÓM TẮT ............................................................................................................................ii
MỤC LỤC.......................................................................................................................... iii
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT............................................. viii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ............................................................................................ x
DANH MỤC BẢNG ................................................................................................... xv
PHẦN MỞ ĐẦU ........................................................................................................... 1
TỔNG QUAN ............................................................................................................... 2
1.
Lý do chọn đề tài. ........................................................................................................ 2
2.
Mục tiêu của đề tài. ..................................................................................................... 2
3.
Phương pháp nghiên cứu. ............................................................................................ 3
4.
Kế hoạch nghiên cứu. ................................................................................................. 4
Giai đoạn 1: Nghiên cứu tài liệu: ...................................................................................... 4
Giai đoạn 2: Tiến hành thiết kế, chế tạo phần cứng và lập trình phần mềm cho mơ hình.
Thi cơng mạch điều khiển động cơ. .................................................................................. 4
Giai đoạn 3: Tiến hành thử nghiệm thu thập dữ liệu, tạo Pan trên động cơ và viết thuyết
minh. 4
PHẦN NỘI DUNG ....................................................................................................... 5
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHUN XĂNG TRỰC TIẾP GDI TRÊN
ĐỘNG CƠ TOYOTA 3S-FSE. ................................................................................... 6
1.1. Sơ lược lịch sử hệ thống phun xăng trực tiếp GDI. ....................................................... 6
1.2. Hệ thống phun xăng trực tiếp GDI trên động cơ Toyota 3S-FSE. ................................ 6
1.3. Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE ................................................................. 12
1.4. Hình ảnh mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE. ............................................................. 13
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ ................................ 14
2.1. Các cảm biến: ............................................................................................................... 14
2.1.1. Cảm biến vị trí bướm ga. ...................................................................................... 14
2.1.2. Cảm biến vị trí bàn đạp ga. ................................................................................... 16
iii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
2.1.3. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát. ......................................................................... 17
2.1.4. Cảm biến nhiệt độ khí nạp. ................................................................................... 19
2.1.5. Cảm biến áp suất đường ống nạp. (MAP) ............................................................ 21
2.1.6. Cảm biến tốc độ động cơ (Cảm biến Ne) và vị trí trục cam (Cảm biến G) .......... 25
2.1.7. Cảm biến Oxy. ...................................................................................................... 26
2.1.8. Cảm biến kích nổ. ................................................................................................. 28
2.1.9. Cảm biến áp suất ống Rail. ................................................................................... 30
2.2. Các cơ cấu chấp hành. ............................................................................................... 31
2.2.1. Van hồi nhiên liệu trong bơm cao áp. ................................................................... 31
2.2.2. Kim phun khởi động lạnh. .................................................................................... 33
2.2.3. Kim phun. ............................................................................................................. 34
2.2.4. Hệ thống VVT-i .................................................................................................... 35
2.2.5. Hệ thống tuần hồn khí thải. (EGR) ..................................................................... 38
2.2.6. Van thay đổi tiết diện đường ống nạp. (SCV) ...................................................... 40
2.3. Điều khiển phun xăng. .............................................................................................. 41
2.4. Điều khiển đánh lửa. ................................................................................................. 42
2.5.Các mạch điều khiển cơ bản. ........................................................................................ 44
2.5.1. Mạch rơle và cầu chì: ............................................................................................ 44
2.5.2. Mạch khởi động. ................................................................................................... 46
2.5.3. Mạch điều khiển bơm xăng: ................................................................................. 47
CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ THI CƠNG VÀ LẬP TRÌNH BOARD MẠCH THU
THẬP DỮ LIỆU ......................................................................................................... 48
3.1. Khái qt mơ hình cần thu thập dữ liệu. ...................................................................... 48
3.2. Các tín hiệu cần thu thập: ............................................................................................ 49
3.2.1. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp: THA . .......................................................... 49
3.2.2. Tín hiệu cảm biến nhiệt độ nước làm mát: THW . ............................................... 50
3.2.3. Tín hiệu cảm biến MAP áp suất tuyệt đối đường ống nạp: PIM. ......................... 51
3.2.4. Tín hiệu cảm biến vị trí bướm ga: VTA . ............................................................. 52
3.2.5. Tín hiệu cảm biến vị trí bàn đạp ga: VPA . .......................................................... 52
iv
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
3.2.6. Tín hiệu điều khiển đánh lửa ở máy số 1: IGT1. .................................................. 53
3.2.7. Tín hiệu điều khiển kim phun ở máy số 1: #1. ..................................................... 53
3.3. Phương pháp thực hiện. ............................................................................................... 53
3.4. Nguyên lý thực hiện. .................................................................................................... 53
3.5. Khối mạch điều khiển thu nhận tín hiệu phần cứng: ................................................... 55
3.6. Chương trình dưới Vi điều khiển: ................................................................................ 55
3.7. Lưu đồ, thuật toán. ....................................................................................................... 56
3.7.1. Lưu đồ đọc cảm biến từ các chân Analog............................................................. 56
3.7.2. Lưu đồ đọc tín hiệu đọc xung từ chân Digital. ..................................................... 56
3.7.3. Lưu đồ tín hiệu giao tiếp với máy tính: ................................................................ 57
3.7.4. Chương trình trong vi điều khiển: ........................................................................ 58
3.7.5. Thiết kế phần cứng Arduino UNO R3 .................................................................. 59
3.8. Chương trình dưới Arduino UNO R3. ......................................................................... 60
3.9. Giải thích chương trình code . ..................................................................................... 63
CHƯƠNG 4. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH BẰNG
PHẦN MỀM LABVIEW ........................................................................................... 68
4.1. Lập trình kết nối và hiển thị trên LabVIEW ................................................................ 68
4.1.1. Xây dựng chương trình và giao diện trên phần mêm LabVIEW.......................... 68
4.1.2. Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVIEW ............................................... 69
4.2. Thiết kế giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVIEW: .................................... 70
4.3. Giao diện sơ đồ khối của chương trình. ....................................................................... 71
4.4. Nguyên lý thu và xử lý tín hiệu ................................................................................... 73
4.4.1. Giao tiếp với Adruino UNO R3 bằng RS232. ...................................................... 73
4.4.2. Tách tín hiệu. ........................................................................................................ 74
4.4.3. Xử lý dữ liệu. ........................................................................................................ 75
4.4.4. Các chương trình con (SubVI). ............................................................................. 76
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC HIỆN ................................................................... 81
5.1. Tín hiệu thu thập hiển thị trên màn hình LABVIEW khi động cơ hoạt động ở tốc độ
cầm chừng nhiệt độ nước ở nhiệt độ bình thường. ............................................................. 81
v
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
5.2. Tín hiệu thu thập hiển thị trên màn hình LABVIEW khi động cơ hoạt động ở vị trí
bướm ga 15% nhiệt độ nước ở nhiệt độ bình thường. ........................................................ 82
CHƯƠNG 6. THIẾT KẾ THI CƠNG VÀ LẬP TRÌNH BOARD MẠCH ĐÁNH
PAN SỬ DỤNG labVIEW ......................................................................................... 84
6.1. Khái quát và các tín hiệu cần đánh pan. ...................................................................... 84
6.2. Nguyên lý và phương thức thực hiện........................................................................... 85
6.3. Lưu đồ nguyên lý đánh pan (IOT). .............................................................................. 87
6.4. Thiết kế phần cứng....................................................................................................... 87
6.5. Thiết kế phần mềm....................................................................................................... 89
6.6. Chương trình dưới Arduino và giải thích chương trình. .............................................. 90
6.6.1. Chương trình dưới arduino. .................................................................................. 90
6.6.2. Giải thích chương trình dưới Arduino. ................................................................. 92
CHƯƠNG 7. THIẾT KẾ GIAO DIỆN VÀ GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH BẰNG
PHẦN MỀM LABVIEW CĨ SỬ DỤNG KẾT NỐI IOT ...................................... 97
7.1. Lưu đồ. ......................................................................................................................... 97
7.2. Giao diện người dùng và lập trình sơ đồ khối. ........................................................... 98
7.2.1. Giao diện người dùng. .......................................................................................... 98
7.2.2. Lập trình sơ đồ khối. ........................................................................................... 100
7.3. Kết nối giữa labVIEW và Arduino giao tiếp RS232. ................................................ 104
7.3.1. Khởi tạo kết nối. ................................................................................................. 106
7.3.2. Tạo mảng . .......................................................................................................... 106
7.3.3. Chuyển đổi mảng tín hiệu Boolean thành tín hiệu dạng số học. ........................ 106
7.3.4. Chuyển đổi tín hiệu dạng số học sang mảng số học. .......................................... 107
7.3.5. Chuyển tín hiệu mảng thành tín hiệu chuỗi. ....................................................... 108
7.4. Kết nối điều khiển từ xa giữa 2 máy (IOT). .............................................................. 108
7.4.1. Truyền nhận dữ liệu của máy sever. ................................................................... 109
7.4.2. Truyền nhận dữ liệu của máy client.................................................................... 110
CHƯƠNG 8. KẾT QUẢ THỰC HIỆN ĐƯỢC VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ ..... 111
PHẦN KẾT LUẬN .................................................................................................. 114
vi
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
1.
Kết quả đạt được. .................................................................................................... 115
2.
Kế t luâ ̣n ................................................................................................................... 116
3.
Hướng phát triển của đề tài ..................................................................................... 117
TÀI LIỆU THAM KHẢO ....................................................................................... 118
PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU ARDUINO ................................................................ 119
1. Arduino là gì? ............................................................................................................... 119
2. Tổng quan về mạch Arduino đã sử dụng: ..................................................................... 119
3. Phần mềm Arduino IDE. .............................................................................................. 122
4. Ngôn ngữ lâ ̣p triǹ h trên Arduino .................................................................................. 122
5. Giá trị: ........................................................................................................................... 125
6. Chương trình Arduino. .............................................................................................. 127
PHỤ LỤC B: GIỚI THIỆU LABVIEW ................................................................ 133
1. LabVIEW là gì? ............................................................................................................ 133
2. Ứng dụng của phần mềm LabVIEW ............................................................................ 134
3. Những khái niệm cơ bản của LabVIEW. ...................................................................... 136
4. Các kỹ thuật lập trình trên LabVIEW ........................................................................... 141
vii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiê ̣u
Diễn giải
ECU
Bộ điều khiển động cơ
USB
Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính
(Universal Serial Bus)
LabVIEW
Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual Instrumentation
Engineering Workbench)
ADC
Chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ( Analog Digital
Converter)
THW
Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát
THA
Tín hiê ̣u nhiê ̣t đô ̣ khí na ̣p
VTA
Tín hiê ̣u góc mở bướm ga
SCV
Tiń hiê ̣u van xốy
NE+
Tín hiệu số vịng quay động cơ
VC
Ng̀ n dương 5V
E1
Mass thân xe
EP1
Nối mass cảm biến vị trí bàn đạp ga
TACH
Tốc độ động cơ
Rpm
Số vòng quay động cơ
E01
Mass kim phun
viii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
E02
Mass kim phun
SPD
Tín hiệu tốc độ xe từ bảng đồng hồ táp lơ
CA
Crankshaft angle( góc quay trục khuỷu)
E2
Mass cảm biến
MPI
Phun nhiên liệu đa điểm
IOT
Internet of thing
Đồ án tốt nghiệp
ix
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
Hình 1-1: Q trình phát triển của động cơ xăng ......................................................... 6
Hình 1-2: Sơ đồ động cơ phun xăng trực tiếp............................................................... 8
Hình 1-3: Sơ đồ hệ thống nhiên liệu ............................................................................. 9
Hình 1-4: Hệ thống nhiên liệu động cơ GDI .............................................................. 10
Hình 1-5: Sơ đồ cấu tạo hệ thống điều khiển động cơ GDI ....................................... 11
Hình 1-6: Mơ hình động cơ Toyota 3S-FSE............................................................... 13
Hình 2-1: Vị trí cảm biến vị trí bướm ga .................................................................... 14
Hình 2-2: Sơ đồ mạch điện và đường đặc tuyến điện áp của cảm biến vị trí bướm ga
...................................................................................................................................... 15
Hình 2-3: Cảm biến vị trí bàn đạp ga.......................................................................... 16
Hình 2-4: Đường đặc tuyến điện áp của bàn đạp ga ................................................... 17
Hình 2-5: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát ....................................................... 17
Hình 2-6: Sơ đồ mạch điện và đặc tuyến điện trở , điện áp của ................................. 18
Hình 2-7: Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................... 18
Hình 2-8: Vị trí cảm biến nhiệt độ khí nạp ................................................................. 20
Hình 2-9: Mạch điện cảm biến nhiệt độ khí nạp ........................................................ 20
Hình 2-10: Đường đặc tuyến điện trở của cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp............. 21
Hình 2-11: Vị trí cảm biến áp suất đường ống nạp..................................................... 22
Hình 2-12: Cấu tạo và mạch điện cảm biến áp suất đường ống nạp .......................... 22
Hình 2-13: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp.................... 23
Hình 2-14: Đồ thị đường đặc tính điện áp của cảm biến MAP .................................. 24
Hình 2-15: Vị trí đặt cảm biến G ................................................................................ 25
Hình 2-16: Vị trí đặt cảm biến Ne ............................................................................. 25
Hình 2-17: Sơ đồ mạch điện và xung tín hiệu của cảm biến G – Ne ......................... 26
Hình 2-18: Vị trí cảm biến Oxy .................................................................................. 27
Hình 2-19: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện cảm biến Oxy .............................................. 27
x
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
Hình 2-20: Đặc tính cảm biến oxy .............................................................................. 28
Hình 2-21: Vị trí cảm biến kích nổ ............................................................................. 29
Hình 2-22: Cấu tạo và đồ thị xung điện áp của cảm biến kích nổ .............................. 29
Hình 2-23: Hình dáng và cấu tạo cảm biến áp suất ống Rail. .................................... 30
Hình 2-24: Màng áp trở trong cảm biến ống rail. ....................................................... 30
Hình 2-25: Bơm cao áp ............................................................................................... 31
Hình 2-26: Hoạt động của bơm cao áp ....................................................................... 32
Hình 2-27: Dạng sóng của van hồi nhiên liệu. ........................................................... 32
Hình 2-28: Vị trí kim phun khởi động lạnh ................................................................ 33
Hình 2-29: Cấu tạo và sơ đồ mạch điện kim phun khởi động lạnh ............................ 34
Hình 2-30: Cấu tạo kim phun...................................................................................... 35
Hình 2-31: Kết cấu hệ thống VVT-i ........................................................................... 35
Hình 2-32: Cấu tạo hệ thống VVT-i ........................................................................... 36
Hình 2-33: Dạng xung điều khiển VVT-i ................................................................... 38
Hình 2-34: Vị trí van EGR .......................................................................................... 39
Hình 2-35: Sơ đồ mạch điện van EGR ....................................................................... 39
Hình 2-36: Dạng xung tín hiệu điều khiến motor van EGR ....................................... 40
Hình 2-37: Van thay đổi tiết diện đường ống nạp ...................................................... 40
Hình 2-38: Dạng sóng của van điều khiển xốy. ........................................................ 41
Hình 2-39: Mạch điều khiển kim phun ....................................................................... 41
Hình 2-40: Dạng xung của tín hiệu điều khiển kim phun .......................................... 42
Hình 2-41: Sơ đồ mạch hệ thống đánh lửa ................................................................. 42
Hình 2-42: Dạng xung tín hiệu của IGT và IGF ......................................................... 43
Hình 2-43: Mạch rơle và cầu chì. ............................................................................... 44
Hình 2-44: Sơ đồ mạch điện rơle và cầu chì............................................................... 45
Hình 2-45: Sơ đồ mạch điện mạch khởi động ............................................................ 46
Hình 2-46: Sơ đồ mạch điện bơm xăng ...................................................................... 47
xi
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
Hình 3-1: Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục cam (G) ............................... 48
Hình 3-2: Hình dạng xung tín hiệu cảm biến vị trí trục khuỷu (Ne) .......................... 48
Hình 3-3: Hình dạng xung tín đều khiển đánh lửa ở máy 1 IGT1 .............................. 49
Hình 3-4: Đờ thi liên
hệ giữa nhiê ̣t độ khí nạp và điện áp.......................................... 50
̣
Hình 3-5: Đờ thi liên
hệ nhiê ̣t đơ ̣ nước làm mát và điện áp. ...................................... 51
̣
Hình 3-6: Đồ thi ̣mối liên hệ áp suất đường ống nạp với điện áp. ............................. 51
Hình 3-7: Đồ thị mối liên hệ giữa vị trí bướm ga với điện áp .................................... 52
Hình 3-8: Đồ thị mối liên lệ giữa vị trí bàn đạp ga với điện áp.................................. 52
Hình 3-9: Hình dạng xung tín hiệu IGT ..................................................................... 53
Hình 3-10: Hình dạng xung tín hiệu kim phun. .......................................................... 53
Hình 3-11: Arduino UNO R3 ..................................................................................... 55
Hình 3-12: Phương thức xử lí các tín hiệu Analog ..................................................... 56
Hình 3-13: Sơ đồ phương thức xử lí các tín hiệu Digital. .......................................... 56
Hình 3-14: Sơ đồ phương thức Arduino truyền dữ liệu thu thập từ động cơ lên máy
tính. ............................................................................................................................. 57
Hình 3-15: Chương trình vịng điều khiển .................................................................. 58
Hình 3-16: Sơ đồ nguyên lý mạch thu thập tín hiệu ................................................... 59
Hình 3-17: Mạch thu thập tín hiệu với Arduino UNO R3. ......................................... 60
Hình 4-1: Lưu đồ thuật tốn truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và thiết bị ngoại vi..
68
Hình 4-2: Sơ đồ các biểu tượng xây dựng trong sơ đồ khối. ...................................... 69
Hình 4-3: Sơ đồ biểu tượng vịng lặp While và lưu đồ thuật tốn.............................. 69
Hình 4-4: Giao diện người sử dụng trên phần mềm LabVIEW. ................................ 70
Hình 4-5: Giao diện sơ đồ khối của chương trình ...................................................... 71
Hình 4-6: Sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW....................................... 74
Hình 4-7: Mơ hình khối giao tiếp VISA của LabVIEW............................................. 74
Hình 4-8: Tách dữ liệu bằng khối Match Pattern ....................................................... 75
Hình 4-9: Sơ đồ khối xữ lý dữ liệu từ tín hiệu THA .................................................. 75
xii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
Hình 4-10: SubVI THA .............................................................................................. 76
Hình 4-11: SubVI THW.............................................................................................. 78
Hình 4-12: SubVI PIM................................................................................................ 78
Hình 4-13: SubVI VTA .............................................................................................. 79
Hình 4-14: SubVI VPA ............................................................................................... 79
Hình 5-1: Tín hiệu thu thập trên LabVIEW ở tốc độ cầm chừng ............................... 81
Hình 5-2: Tín hiệu thu thập trên LabVIEW ở tốc độ 15% bướm ga .......................... 83
Hình 6-1:Bảng cơng tắc Pan. ...................................................................................... 84
Hình 6-2 :Lưu đồ nguyên lý đánh pan ........................................................................ 87
Hình 6-3: Phần cứng . ................................................................................................. 88
Hình 6-4: Cáp kết nối Arduino và máy tính. .............................................................. 89
Hình 6-5: Giao tiếp giữa máy tính và Arduino. .......................................................... 89
Hình 6-6: Sơ đồ khối truyền tín hiệu từ các chân tín hiệu xuống module relay......... 90
Hình 6-7: Sơ đồ khối giao tiếp giữa LabVIEW và Arduino....................................... 90
Hình 6-8: Chương trình vịng lặp Arduino. ................................................................ 95
Hình 7-1: Lưu đồ của bộ đánh Pan. ............................................................................ 97
Hình 7-2: Giao diện người dùng máy sever lúc bắt đầu ............................................. 98
Hình 7-3: Giao diện người dùng máy sever sau khi nhâp mật khẩu đúng ................. 98
Hình 7-4: Giao diện người dùng máy client lúc bắt đầu. ........................................... 99
Hình 7-5: Giao diện người dùng máy client sau khi máy sever đã đánh Pan ............ 99
Hình 7-6: Giao diện người dùng máy client chọn xem tài liệu ................................ 100
Hình 7-7: Giao diện sơ đồ khối máy sever của chương trình ................................... 101
Hình 7-8: Giao diện sơ đồ khối máy client của chương trình .................................. 104
Hình 7-9: Sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW..................................... 105
Hình 7-10: Mơ hình khối giao tiếp VISA của LabVIEW......................................... 106
Hình 7-11: Hình mơ tả khối tạo mảng ...................................................................... 106
Hình 7-12: Hình khối chuyển đổi tín hiệu Boolean thành dạng số trong LabVIEW 107
xiii
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
Hình 7-13: Hình khối chuyển đổi tín hiệu số học sang tín hiệu mảng số học .......... 107
Hình 7-14: Khối chuyển đổi từ mảng thành chuỗi trong LabVIEW ........................ 108
Hình 7-15: Các khối TCP ......................................................................................... 108
Hình 7-16: Sơ đồ khối nhận dữ liệu về sever ........................................................... 109
Hình 7-17: Sơ đồ khối nhận dữ liệu về client. .......................................................... 110
Hình 7-18: Sơ đồ khối truyền dữ liệu về client. ....................................................... 110
xiv
Trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. Hồ Chí Minh
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC BẢNG
Trang
Bảng 1-1: Thông số kỹ thuật động cơ Toyota 3S-FSE ......................................................... 12
Bảng 2-1: Bảng thông số kiểm tra cảm biến vị trí bướm ga ................................................. 15
Bảng 2-2: Bảng thông số kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga .............................................. 17
Bảng 2-3: Bảng giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát ......................................... 19
Bảng 2-4: Bảng thông số kiểm tra cảm biến nhiệt độ nước làm mát .................................... 19
Bảng 2-5: Bảng giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp ........................................ 21
Bảng 2-6: Bảng thông số kiểm tra cảm nhiết nhiệt độ khí nạp ............................................. 21
Bảng 2-7: Bảng thơng số kiểm tra cảm biến MAP................................................................ 24
Bảng 2-8: Bảng thông số kiểm tra cảm biến G, Ne ............................................................... 26
Bảng 2-9: Thông số kiểm tra cảm biến Oxy.......................................................................... 28
Bảng 2-10: Bảng thông số kiểm tra cảm biến áp suất ống rail .............................................. 31
Bảng 2-11: Bảng thông số kiểm tra van hồi nhiên liệu ......................................................... 33
Bảng 3-1: Bảng giá tri ̣nhiê ̣t đô ̣ khí nạp ứng với điê ̣n áp và điê ̣n trở tương ứng .................. 49
Bảng 3-2: Bảng giá tri ̣nhiê ̣t đô ̣ nước làm mát ứng với điê ̣n áp và điê ̣n trở tương ứng........ 50
Bảng 3-3: Bảng ý nghĩa các kiểu biến dữ liệu....................................................................... 64
Bảng 8-1: Bảng kết quả thử pan ......................................................................................... 111
xv
