TỔNG QUAN
Lý do chọn đề tài
Với sự phát triển của công nghệ ô tô, việc tìm lỗi động cơ trực tiếp giúp người học tự tin hơn trong kỹ năng kiểm tra, chẩn đoán và sửa chữa hư hỏng Đề tài tạo PAN trên động cơ Toyota 3S-FSE sẽ cụ thể hóa vấn đề giảng dạy, đồng thời tạo ra các bài Test thực tế để người học có cơ hội thực hành hiệu quả hơn.
Nhóm chúng tôi đã chọn nghiên cứu đề tài “Ứng dụng LabVIEW trong điều khiển tạo PAN và các bài TEST trực tiếp trên động cơ” trên xe TOYOTA.
Nhóm 3S-FSE kỳ vọng rằng đề tài này sẽ hỗ trợ giáo viên trong việc tạo PAN trên động cơ, giúp học sinh tiếp cận sớm với các hiện tượng hư hỏng của cảm biến trên xe Đồng thời, đây cũng là một phương thức kiểm tra mới về kiến thức chẩn đoán của học sinh hiện nay.
Giới hạn đề tài
- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình điều khiển tạo PAN động cơ trên mô hình động cơ Toyota 3S-FSE
- Xử tạo ra các bài Test trực tiếp trên động cơ Toyota 3S-FSE
- Sử dụng module relay để đóng ngắt mạch tạo PAN động cơ Toyota 3S-FSE
Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài
- Thiết kế giao diện và điều khiển tạo PAN và các bài Test trên phần mềm LabVIEW
- Lập trình điều khiển module relay để đóng ngắt mạch
- Tìm hiểu sử dụng được các ứng dụng cơ bản nhất của hai phần mềm Arduino và LabVIEW
- Ôn lại kiến thức chuyên ngành về các cảm biến có trên động cơ TOYOTA 3S– FSE
- Lập trình chương trình điều khiển module relay và các bài Test trên phần mềm LabVIEW
- Thiết kế giao diện LabVIEW để theo dõi, điều khiển module relay
- Thiết kế phần cứng để đảm bảo an toàn việc kết nối board Arduino và module relay.
Phương pháp thực hiện
Bài nghiên cứu bắt đầu từ những ứng dụng cơ bản của phần mềm Arduino và LabVIEW, sau đó tiến tới mục tiêu chính là lập trình giao diện điều khiển để tạo mạng PAN và thực hiện các bài kiểm tra trên phần mềm LabVIEW.
Nhóm đã tham khảo nhiều nguồn tài liệu từ internet và sách giáo trình liên quan đến phần mềm, đồng thời nhận được sự hướng dẫn tận tình từ thầy và trao đổi kiến thức với các nhóm khác cũng như bạn khóa trước Nhờ đó, nhóm đã có đủ kiến thức cần thiết để thực hiện đề tài này.
Kế hoạch nghiên cứu
Với sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, nhóm đã thực hiện đề tài theo các giai đoạn sau:
Giai đoạn 1: Nghiên cứu các tài liệu phần mềm liên quan đến đề tài
- Lập trình về Arduino điều khiển module relay
- Lập trình về LabVIEW thực hiện tạo PAN và các bài Test cho động cơ
- Nắm cơ bản các hệ thống liên quan trên mạch điện xe Toyota 3S-FSE
- Ôn lại kiến thức về các cảm biến
Giai đoạn 2: Thiết kế phần cứng, phần mềm cho đề tài nghiên cứu và nghiên cứu điều khiển tạo PAN và các bài Test trên động cơ
- Thiết kế phần cứng là bộ module relay 8 channel và tạo mạch hạ áp cấp nguồn cho module relay
Thiết kế phần mềm bao gồm việc phát triển chương trình trên nền tảng Arduino và LabVIEW, nhằm tạo ra giao diện người dùng cho việc điều khiển hệ thống PAN và thực hiện các bài kiểm tra trực tiếp trên động cơ Toyota 3S-FSE thông qua LabVIEW.
Giai đoạn 3: Tiến hành thực hành tạo PAN trên động cơ, thực hiện các bài Test và viết thuyết minh
- Nổ máy động cơ và thực hiện đánh PAN trên động cơ
- Làm video về quá trình thực hiện kết quả đề tài thực nghiệm
- Viết thuyết minh bằng Word
- Viết báo cáo bằng Powerpoint để thuyết trình
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Lý thuyết cảm biến
2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến bướm ga chuyển đổi vị trí bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi đến ECU Hầu hết các cảm biến bướm ga sử dụng kiểu tuyến tính với 3 dây, nhưng một số xe có 4 dây để tích hợp công tắc vị trí không tải Các cảm biến này đảm nhận nhiều chức năng quan trọng trong hệ thống động cơ.
Điều chỉnh tỷ lệ hỗn hợp theo tải của động cơ là rất quan trọng Ở tốc độ cầm chừng, hỗn hợp cần phải giàu hơn, trong khi khi tải lớn, cần làm giàu hỗn hợp để đạt công suất tối đa Đối với tải trung bình, cần đảm bảo động cơ hoạt động tiết kiệm.
Khi giảm tốc, ECU sẽ cắt nhiên liệu dựa trên cảm biến vòng quay động cơ và cảm biến vị trí bướm ga, giúp tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường Tốc độ cắt nhiên liệu phụ thuộc vào nhiệt độ nước làm mát; khi nhiệt độ động cơ thấp, tốc độ cắt nhiên liệu sẽ cao hơn.
Khi nhấn ga đột ngột từ trạng thái cầm chừng, ECU sẽ tăng cường lượng nhiên liệu cung cấp, giúp làm giàu hỗn hợp và cho phép động cơ tăng tốc nhanh chóng.
Hình 2.1: Mạch cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến này liên tục xác định vị trí mở của cánh bướm ga theo quy luật đường thẳng, từ đó giúp nâng cao độ chính xác trong việc nhận biết góc mở của bướm ga.
Cảm biến bao gồm một điện trở được cấp nguồn điện áp 5V từ ECU, với con trượt di chuyển trên điện trở theo góc mở của cánh bướm ga Tín hiệu điện áp VTA từ con trượt gửi về ECU giúp xác định độ mở của cánh bướm ga.
Hình 2.2: Ảnh cảm biến vị trí bướm ga trên xe
Hình 2.3: Đường đặc tuyến cảm biến vị trí bướm ga
2.1.2 Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp
Hình 2.4: Cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM)
Cảm biến này bao gồm:
Buồng chân không có áp suất chuẩn
Cảm biến MAP được bố trí trên ống góp nạp hoặc được nối đến ống góp nạp bởi một ống chân không
Tấm silicon, hay còn gọi là màng ngăn, có cấu trúc dày ở hai mép ngoài và mỏng hơn ở giữa, với một mặt tiếp xúc với buồng chân không và mặt còn lại nối với đường ống nạp Chip silic sẽ thay đổi điện trở khi có sự chênh lệch áp suất giữa buồng chân không và đường ống nạp, và sự dao động này được chuyển đổi thành tín hiệu điện áp gửi đến ECM động cơ Áp suất trong đường ống nạp ảnh hưởng trực tiếp đến tải động cơ, do đó ECM cần thông tin này để tính toán lượng nhiên liệu phun vào xylanh và xác định góc đánh lửa sớm cơ bản.
Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM)
Cực VC của ECU cung cấp điện áp 5V cho cảm biến
Cực PIM gửi tín hiệu điện áp về ECU
Cực E2 của ECU nối mass cho cảm biến
Hình 2.6: Sơ đồ mạch điện cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM)
Tín hiệu điện áp từ cảm biến đạt mức cao nhất khi áp suất trong đường ống nạp ở mức tối đa, điều này xảy ra khi công tắc máy ở trạng thái ON, động cơ không hoạt động, hoặc khi bướm ga được mở rộng.
8 cách đột ngột) Tín hiệu điện áp là thấp nhất khi cánh bướm ga đóng hoặc giảm tốc
Hình 2.7: Đường đặc tính của cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM)
2.1.3.Cảm biến áp suất ống Rail (PR)
Hình 2.8: Hình dáng và cấu tạo cảm biến ống Rail
Gồm có: 1 Mạch điện; 2 Màng so; 3 Màng áp trở; 4 Ống dẫn áp suất; 5 Ren lắp ráp
Nhiên liệu được dẫn vào cảm biến áp suất qua ống dẫn, với một đầu được bịt kín bởi màng áp trở Màng áp trở là thành phần chính, chuyển đổi áp suất thành tín hiệu điện Tín hiệu này sau đó được gửi đến mạch khuếch đại và tiếp tục đến ECU.
Hình 2.9: Màng áp trở của cảm biến ống Rail
Khi màng áp trở biến dạng do áp suất tăng lên trong hệ thống, lớp điện trở lắp trên màng sẽ thay đổi giá trị Sự biến dạng khoảng 1mm ở áp suất 180MPa dẫn đến sự thay đổi điện trở, ảnh hưởng đến điện thế trong mạch cầu điện trở Điện áp thay đổi trong khoảng từ 0-70mmV và được khuếch đại bởi mạch khuếch đại lên đến 0.5 – 4.5V.
Hình 2.10: Mối quan hệ P-V trong cảm biến ống Rail
2.1.4 Cảm biến vị trí trục cam (G)
Hình 2.11: Vị trí đặt của cảm biến G
Cảm biến vị trí trục cam tạo ra tín hiệu điện AC tương ứng với tốc độ quay của trục cam Khi trục cam quay nhanh hơn, tần số của tín hiệu AC cũng tăng theo Cảm biến này giúp ECU xác định chính xác thời điểm đánh lửa và thời điểm phun nhiên liệu.
Cảm biến vị trí trục cam cung cấp tín hiệu G22 cho ECU, giúp nhận biết vị trí piston và xác định thời điểm phun nhiên liệu cũng như thời điểm đánh lửa tương ứng với điểm chết cuối kỳ nén.
Cảm biến bao gồm một cuộn dây nhận tín hiệu, một nam châm vĩnh cửu và một roto với một răng để tạo tín hiệu Roto của cảm biến được gắn trên puly trục cam, giúp cải thiện khả năng nhận diện và truyền tải thông tin.
Khi trục cam quay, khe hở giữa phần nhô ra trên roto cảm biến và cảm biến trục cam sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi điện áp trong cuộn nhận.
11 tín hiệu được gắn vào cảm biến này và sinh ra tín hiệu G Tín hiệu G được chuyển đi như một tin về vị trí piston đến ECU
Roto tạo tín hiệu kích hoạt cuộn nhận tín hiệu 1 lần trong mỗi vòng quay trục cam
Từ tín hiệu này, ECU nhận biết khi nào piston số 1 ở điểm chết trên cuối kỳ nén
Hình 2.13: Cấu tạo của cảm biến G
Hình 2.14: Dạng sóng tín hiệu của cảm biến G
Hình 2.15: Sơ đồ mạch điện của cảm biến G
2.1.5 Cảm biến tốc độ động cơ ( NE)
Cảm biến vị trí trục khuỷu giúp ECU nhận diện tốc độ động cơ thông qua tín hiệu NE Tín hiệu này, kết hợp với tín hiệu G22, cho phép xác định vị trí của xylanh trong kỳ nén, từ đó ECU có thể xác định thứ tự đánh lửa của động cơ.
Điều khiển động cơ
Hệ thống đánh lửa trực tiếp (DIS)
Hệ thống DIS (Direct Ignition System) phân phối điện cao áp trực tiếp đến bugi mà không cần bộ chia điện Trong động cơ 2SZ-FE, igniter được tích hợp bên trong cuộn bôbin, và bôbin được lắp trực tiếp vào đầu bugi Số lượng bôbin tương ứng với số xylanh của động cơ.
Hình 2.23: Sơ đồ hệ thống đánh lửa
ECU xác định thời điểm đánh lửa thông qua tín hiệu từ cảm biến trục cam (tín hiệu G) và cảm biến trục khuỷu (tín hiệu Ne), cùng với các tín hiệu từ cảm biến khác như cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến lưu lượng khí nạp và cảm biến vị trí bướm ga.
ECU gửi tín hiệu đánh lửa IGT đến từng bôbin, từ đó điều khiển bật tắt dòng điện của các transistor công suất tới cuộn sơ cấp Khi dòng điện tới cuộn sơ cấp bị ngắt, một điện áp mạnh được tạo ra trong cuộn dây thứ cấp, cung cấp năng lượng cho các bugi để tạo ra đánh lửa.
18 điện vào cuộn sơ cấp, IC đánh lửa sẽ phản hồi lại một tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF tới ECU
Hình 2.24: Dạng xung tín hiệu IGT và IGF
Tín hiệu thời điểm đánh lửa IGT:
- Tín hiệu IGT do ECU phát ra trước điểm chết trên ở quá trình nén và có dạng xung vuông
Tín hiệu được gửi từ ECU để điều khiển dòng điện trong cuộn sơ cấp bôbin Khi tín hiệu này ngừng, dòng điện trong cuộn sơ cấp bị ngắt, dẫn đến việc tạo ra một suất điện động cảm ứng có điện áp cao trong cuộn thứ cấp Điện áp cao này kích hoạt bugi phát ra tia lửa điện, tạo ra quá trình đánh lửa.
Hình 2.21: Xung điều khiển đánh lửa
Tín hiệu xác nhận đánh lửa IGF:
Tín hiệu IGF được sử dụng để xác nhận quá trình đánh lửa bằng cách kiểm tra dòng điện qua cuộn sơ cấp bô bin Nếu không nhận được tín hiệu IGF, ECU sẽ ngừng hoàn toàn việc đánh lửa.
Hình 2.22: Mạch xác nhận tín hiệu đánh lửa IGF
2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu
Hình 2.23: Sơ đồ mạch điều khiển bơm xăng Điều khiển bơm nhiên liệu:
Khi khởi động, tín hiệu STA được gửi đến ECU, khiến ECU điều khiển Tr1 mở Dòng điện +B đi qua cuộn dây rơ le, làm rơ le đóng mạch Kết quả là dòng điện từ +B qua tiếp điểm rơ le đến bơm, làm cho bơm quay.
- Khi động cơ nổ có tín hiệu Ne gửi về ECU, ECU điều khiển bơm tiếp tục quay
- Khi xe gặp sự cố hoặc contact máy OFF, không có tín hiệu Ne, ECU sẽ điều khiển bơm ngừng quay
Mạch dẫn động kim phun
Đối với động cơ 3S – FSE, hệ thống phun nhiên liệu sử dụng kim phun điện trở cao Khi bộ vi xử lý trong ECU điều khiển transistor mở, dòng điện sẽ đi qua kim phun, làm cho van kim được nhấc lên và nhiên liệu được phun vào đường ống nạp theo thứ tự.
21 công tác Lượng nhiên liệu phun thay đổi phụ thuộc vào thời gian mở của các transistor tương ứng Điều khiển phun:
ECU động cơ nhận các tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau thông báo về sự thay đổi của các chế độ hoạt động của động cơ như:
- Vị trí trục cam (tín hiệu G)
- Tốc độ động cơ (tín hiệu Ne)
- Vị trí bướm ga (VTA)
- Nhiệt độ nước làm mát (THW)
- Nhiệt độ khí nạp (THA)
ECU sử dụng các tín hiệu để xác định thời gian phun nhiên liệu cần thiết, nhằm đạt được tỉ lệ khí/nhiên liệu tối ưu, phù hợp với điều kiện hoạt động của động cơ.
CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TẠO PAN CHO ĐỘNG
Thiết kế phần cứng
3.1.1 Sơ lược về động cơ Toyota 3S- FSE
- Động cơ xăng, 4 xylanh thẳng hàng
- Hệ thống đánh lửa sớm điện tử (Electronic Spark Advance - ESA) sử dụng Bobine đơn
- Hệ thống phun xăng điện tử (Electronic Fuel Injection - EFI)
Thu thập tín hiệu từ các cảm biến là bước quan trọng trong việc theo dõi hiệu suất động cơ, bao gồm cảm biến nhiệt độ nước làm mát, nhiệt độ khí nạp, vị trí bướm ga, và cảm biến lưu lượng khí nạp Ngoài ra, tín hiệu IGT được sử dụng để đo thời gian ngậm điện của Bobine và tốc độ động cơ, giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống.
- Thiết kế bộ điều khiển module relay
Sử dụng phần mềm LabVIEW để điều khiển tạo PAN và các bài Test trên động cơ:
- Điều khiển LabVIEW điều khiển Arduino xuất tín hiệu digital ra các chân 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9
- Tín hiệu điện áp của Arduino xuất ra điện áp thấp 0V hay cao áp 5V ra các chân 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9
Khi Arduino xuất áp thấp 0V ra các chân 2 đến 9, nó sẽ điều khiển các relay 1 đến 8 ngắt mạch, tạo PAN trên động cơ Ngược lại, khi Arduino xuất áp cao 5V ra các chân này, nó sẽ điều khiển các relay 1 đến 8 đóng mạch.
- Tín hiệu điều khiển tạo PAN được lập trình trên phần mềm LabVIEW và được điều khiển theo mục đích của người sử dụng
Tín hiệu digital từ chân số 2 của Arduino có thể là điện áp thấp 0V hoặc điện áp cao 5V Khi xuất ra điện áp 0V, nó sẽ điều khiển module relay số 1.
Ngắt mạch sẽ làm mất tín hiệu cảm biến NE Nếu chân số 2 của Arduino xuất ra tín hiệu điện áp 5V, nó sẽ điều khiển module relay số 1 để kết nối mạch cảm biến NE từ động cơ vào ECU.
Tín hiệu digital tại chân số 3 của Arduino có hai trạng thái: điện áp thấp 0V và điện áp cao 5V Khi xuất ra 0V, module relay số 2 sẽ ngắt mạch, làm mất tín hiệu từ cảm biến G Ngược lại, khi tín hiệu digital là 5V, module relay số 2 sẽ kết nối mạch cảm biến G, cho phép truyền tín hiệu từ động cơ vào ECU.
Tín hiệu digital tại chân số 4 của Arduino có thể là điện áp thấp 0V hoặc điện áp cao 5V Khi xuất ra điện áp 0V, module relay số 3 sẽ ngắt mạch, làm mất tín hiệu từ cảm biến vị trí bướm ga (VTA) Ngược lại, nếu tín hiệu digital là 5V, module relay số 3 sẽ kết nối mạch cảm biến VTA, cho phép tín hiệu từ động cơ truyền vào ECU.
Tín hiệu digital từ chân số 5 của Arduino có hai trạng thái: điện áp thấp 0V và điện áp cao 5V Khi xuất ra 0V, module relay số 4 sẽ ngắt mạch, dẫn đến việc mất tín hiệu từ cảm biến vị trí bàn đạp ga (VPA) Ngược lại, khi tín hiệu digital là 5V, module relay số 4 sẽ kết nối mạch cảm biến VPA với ECU, cho phép truyền tín hiệu từ động cơ.
Tín hiệu digital từ chân số 6 của Arduino có thể là điện áp thấp 0V hoặc điện áp cao 5V Khi xuất ra 0V, tín hiệu sẽ điều khiển module relay số 5 ngắt mạch, dẫn đến việc mất tín hiệu đánh lửa (IGT) Ngược lại, khi tín hiệu digital ở chân số 6 là 5V, nó sẽ điều khiển module relay số.
5 nối mạch tín hiệu đánh lửa(IGT) truyền từ động cơ vào ECU
Tín hiệu digital từ chân số 7 của Arduino có hai mức điện áp: 0V và 5V Khi xuất ra điện áp 0V, nó sẽ điều khiển module relay số 6 ngắt mạch, dẫn đến việc mất tín hiệu phun nhiên liệu (IGF) Ngược lại, khi tín hiệu digital ở mức 5V, hệ thống sẽ hoạt động bình thường.
Chân số 7 của Arduino xuất ra tín hiệu điện áp 5V, điều này giúp điều khiển module relay số 6, kết nối mạch tín hiệu phun nhiên liệu (IGF) từ động cơ tới ECU.
Tín hiệu digital từ chân số 8 của Arduino có thể là 0V hoặc 5V Khi xuất ra 0V, module relay số 7 sẽ ngắt mạch, dẫn đến việc mất tín hiệu áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM) Ngược lại, nếu tín hiệu là 5V, module relay số 7 sẽ kết nối mạch cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM) để truyền dữ liệu từ động cơ vào ECU.
Tín hiệu digital từ chân số 9 của Arduino có hai mức điện áp: 0V và 5V Khi xuất ra 0V, module relay số 8 sẽ ngắt mạch, làm mất tín hiệu từ cảm biến PR Ngược lại, nếu tín hiệu là 5V, module relay số 8 sẽ kết nối mạch cảm biến PR, cho phép truyền tín hiệu từ động cơ vào ECU.
Hình 3.1: Thiết kế hộp bộ điều khiển tạo PAN trên động cơ
Hình 3.2: Thiết kế bên ngoài hộp điều khiển
Thiết kế phần mềm
Arduino sau khi được lập trình để nhận tín hiệu từ LabVIEW để xuất tín hiệu điều khiển module relay 8 channel
Hình 3.3: Cáp kết nối Arduino và máy tính
Máy tính giao tiếp với Arduino qua Serial Monitor bằng cách mở cổng COM, cho phép dữ liệu từ output buffer của Arduino được truyền vào input buffer của máy tính Sau đó, máy tính đọc các dòng dữ liệu này và chuyển đổi chúng thành lệnh (Serial Command), trong khi phương thức tương tự cũng được áp dụng trên Arduino.
Hình 3.4: Giao tiếp giữa máy tính và Arduino
- Sơ đồ khối truyền tín hiệu của 8 chân digital trong chương trình Arduino:
Hình 3.5: Sơ đồ khối truyền tín hiệu từ các chân tín hiệu xuống module relay
Hình 3.6: Sơ đồ khối giao tiếp giữa LabVIEW và Arduino
Giao tiếp RS232 là một chuẩn kết nối phổ biến, thường được sử dụng qua một giắc cắm gọi là cổng COM Chuẩn RS232 cho phép sử dụng từ 2 đến toàn bộ chân pin của cổng, với các chân 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 và 9 phục vụ cho nhiều chức năng khác nhau Đối với việc truyền nhận tín hiệu và điều khiển giữa hai thiết bị, chỉ cần sử dụng hai dây: một dây truyền và một dây nhận.
29 dây nối đất vì vậy khi máy tính sử dụng LabVIEW giao tiếp RS232 với Arduino chỉ bằng cáp nối 2 đầu USB
RS232 là một phương thức truyền thông không đối xứng, sử dụng tín hiệu điện áp chênh lệch giữa dây dẫn và đất Ngưỡng điện áp của RS232 được quy định từ -15V đến -3V và từ 3V đến 15V, với sự khác biệt giữa hai giá trị 3V và 5V được gọi là noise margin, phản ánh biên độ dao động của nhiễu.
- Tín hiệu có áp lớn +3V được coi có logic 0 hoặc có giá trị cao (H)
- Tín hiệu có áp nhỏ hơn -3V được coi có logic 1 hoặc giá trị thấp (L)
- Điện áp từ -3V tới +3V không có ý nghĩa
Trong khoảng từ -3V đến +3V, không có định nghĩa rõ ràng, do đó, khi thay đổi giá trị logic từ thấp lên cao hoặc ngược lại, tín hiệu cần vượt qua quãng quá độ trong thời gian ngắn Điều này yêu cầu hạn chế điện dung của các thiết bị và đường truyền Tốc độ truyền dẫn tối đa phụ thuộc vào chiều dài dây dẫn, và hầu hết các hệ thống hiện nay chỉ hỗ trợ tốc độ 19,2 kBd với chiều dài cho phép từ 30 đến 50 mét.
Các giá trị tốc độ truyền tiêu chuẩn: 50, 75, 110, 750, 300, 600, 1200, 2400,
Các ưu điểm của giao tiếp này:
- Khả năng chống nhiễu của các cổng nối tiếp cao
- Thiết bị ngoại vi có thể lắp ngay khi máy tính đang được cấp điện
- Các mạch đơn giản có thể nhận điện áp nguồn nuôi qua cổng nối tiếp
Cách giao tiếp RS232 sử dụng trên LabVIEW:
Hình 3.7: Sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW
Hình 3.8: Mô hình khối giao tiếp VISA của LabVIEW
Là tổng hợp các giá trị Boolean để tạo thành mảng
Hình 3.9: Hình mô tả khối tạo mảng
Chuyển đổi mảng tín hiệu Boolean thành tín hiệu dạng số học
Sau khi tạo ra mảng các giá trị Boolean, chúng ta chuyển đổi các giá trị này thành dạng số học Để thực hiện quá trình này, ta sử dụng hàm chuyển đổi từ mảng Boolean sang số.
Hình 3.10: Hình khối chuyển đổi tín hiệu Boolean thành dạng số trong
Để chuyển đổi tín hiệu dạng số học thành mảng tín hiệu số học, chúng ta sử dụng khối chức năng build array.
Hình 3.11: Hình khối chuyển đổi tín hiệu số học sang tín hiệu mảng số học
Chuyển tín hiệu mảng thành tín hiệu chuỗi Để chuyển tín hiệu mảng thành chuổi ta sử dụng khối Byte Array To String
Function Khối này sẽ chuyển đổi mảng thành chuổi để đưa vào khối VISA
Hình 3.12: Khối chuyển đổi từ mảng thành chuỗi trong LabVIEW
THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ
Ý nghĩa và ứng dụng đề tài
Ý nghĩa của việc tạo PAN và các bài Test trên độngcơ
- Giúp chẩn đoán các hư hỏng có thể xảy ra khi nghe động cơ có triệu chứng lạ hay tiếng nổ máy bất thường
- Là một trong những ứng dụng để kiểm tra người học tìm các hư hỏng trực tiếp trên động cơ khi đang nổ máy
- Người học có thể trực tiếp xem tài liệu liên quan đến bài Test trên phần mềm LabVIEW
Ứng dụng của đề tài:
- Ứng dụng vào các bài dạy học thực hành và các bài kiểm tra thực hành tìm PAN trên động cơ
- Người học có thể nghe tiếng nổ khác thường của động cơ, các hiện tượng lạ để chuẩn đoán được hư hỏng
- Là cơ sở để phát triển chuẩn đoán trên ô tô.
Quy trình thực nghiệm
Cắt các cảm biến như NE, G, VTA, VPA, tín hiệu đánh lửa máy 1 (IGT), tín hiệu phản hồi đánh lửa (IGF), cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM) và cảm biến áp suất ống Rail (PR) từ động cơ về ECU Sau đó, sử dụng module relay 8 channel để nối lại từng dây của các cảm biến đã được cắt.
Kết nối module relay 8 channel với board Arduino để thực hiện điều khiển tạo PAN cho động cơ bằng cách đóng mở module relay:
- Bước 1: Xác đính chân tín hiệu từ các cảm biến, dây các cảm biến từ động cơ đến ECU
- Bước 2: Cắt các dây của những cảm biến đã xác định rồi tiến hành nối mạch bằng module relay
- Bước 3: Tiến hành kết nối module relay 8 channel với Arduino Sau đó, kết nối Arduino với máy tính, nạp code cho Arduino với chương trình đã lập trình
- Bước 4: Khởi động chương trình LabVIEW xác định cổng COM trên chương trình LabVIEW của máy tính
- Bước 5: Khởi chạy chương trình LabVIEW máy tính trước rồi tiến hành nổ máy động cơ cần đánh PAN
- Bước 6: Tiến hành tạo PAN cho động cơ trên LabVIEW
Khi tạo PAN cho động cơ, người dùng có thể gặp phải các vấn đề như rung giật, không kiểm soát được bàn đạp ga, tăng tốc chậm và thậm chí là chết máy Đồng thời, đèn báo của module relay sẽ sáng lên khi một trong các relay hoạt động ngắt mạch.
Kết quả thực nghiệm thu được khi nổ máy xe
- Bước 1: Kết nối Arduino với máy tính qua cổng COM của máy tính với cổng COM trên Arduino bằng dây cáp kết nối Arduino
- Bước 2: Mở phần mềm chương trình Arduino trên máy tính và tiến nạp code đã lập trình sẵn từ trước vào Arduino
- Bước 3: Mở phần mềm LabVIEW đã lập trình Vào ô VISA resource name chọn cổng COM kết nối mới Arduino và chạy chương trình
4.3.1.Giao diện người dùng để thực hiện đánh PAN trên động cơ
Hình 4.1: Giao diện người dùng khi chưa hiển thị bảng điều khiển trên
Hình 4.2: Giao diện người dùng khi được nhập password và hiển thị bảng điều khiển trên LabVIEW
Hình 4.3: Giao diện người dùng khi được nhập password và hiển thị bảng điều khiển và đã tiến hành đánh PAN trên LabVIEW
4.3.2.Giao diện người dùng để thực hiện tìm lỗi PAN trên động cơ
Hình 4.4: Giao diện người dùng khi tiến hành tìm lỗi PAN trên LabVIEW
Hình 4.5: Giao diện người dùng khi tiến hành tìm lỗi và xác định lỗi PAN trên
Hình 4.6: Giao diện người dùng khi báo kết quả đã tìm lỗi PAN của động cơ trên LabVIEW
Hình 4.7: Giao diện người dùng khi hiển thị lỗi PAN trên LabVIEW
Thử nghiệm 1: Thực hiện đánh PAN động cơ trước khi nổ máy
- Đánh PAN vào cảm biến G thì động cơ khó khởi động vì hoặc khởi động nhiều lần máy mới nổ
- Đánh PAN vào cảm biến NE thì không khởi động được động cơ (đề không nổ)
Khi thực hiện đánh PAN vào cảm biến vị trí bàn đạp ga (VPA), máy có thể khởi động nhưng không thể tăng ga, dẫn đến động cơ chỉ chạy ở tốc độ cầm chừng.
Khi thực hiện đánh PAN vào cảm biến vị trí bướm ga (VTA), máy có thể khởi động nhưng không thể tăng ga ngay lập tức; chỉ khi tăng ga vượt quá 50% thì mới xuất hiện hiện tượng lên ga.
- Đánh PAN vào cảm biến áp suất đường ống Rail (PR) thì không khởi động được động cơ (đề không nổ)
- Đánh PAN vào tín hiệu phản hồi đánh lửa (IGF) khởi động máy xong máy tắt, đề lại máy không nổ
- Đánh PAN vào tín hiệu đánh lửa (IGT) của máy 1 thì đề máy nổ nhưng động cơ nổ rung giật
- Đánh PAN vào cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM) thì không khởi động được động cơ (đề không nổ)
Thử nghiệm 2: Thực hiện đánh PAN khi động cơ đang nổ và chạy ổn định
- Đánh PAN vào cảm biến G thì động hoạt động bình thường nhưng sáng đèn CHECK ENGINE
- Đánh PAN vào cảm biến NE thì động cơ tắt máy sau khoảng 5 giây sau, sáng đèn CHECK ENGINE
Khi thực hiện đánh PAN vào cảm biến vị trí bàn đạp ga (VPA), máy có thể khởi động nhưng không thể tăng ga, dẫn đến động cơ chỉ chạy ở tốc độ cầm chừng và đèn CHECK ENGINE sáng lên.
Khi thực hiện đánh PAN vào cảm biến vị trí bướm ga (VTA), máy có thể khởi động nhưng không thể tăng ga Hiện tượng chỉ xuất hiện khi tăng ga vượt quá 50%, lúc này đèn CHECK ENGINE sẽ sáng.
- Đánh PAN vào tín hiệu phản hồi đánh lửa (IGF) thì sáng đèn CHECK ENGINE sau đó tắt máy
- Đánh PAN vào cảm biến áp suất đường ống Rail (PR) thì không khởi động được động cơ (đề không nổ)
- Đánh PAN vào tín hiệu đánh lửa (IGT) của máy 1 thì động cơ nổ rung giật sáng đèn CHECK ENGINE
- Đánh PAN vào cảm biến áp suất tuyệt đối đường ống nạp (PIM) thì động cơ tắt dần sau 4 giây