Luận văn Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát trên ô tô có giao tiếp máy tính (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu chế tạo băng thử máy phát trên ô tô có giao tiếp máy tính (Phần 1)

1. 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
2. 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
3. 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: lycuong84.cko@gmail.com. II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Thời gian Nơi học tập Công việc đảm nhiệm Trường Đại học Sư Phạm Kỹ 2003 - 2008 Sinh viên đại học Thuật, Tp Hồ Chí Minh Trường Đại học Sư Phạm Kỹ 2011 - 2013 Học viên cao học Thuật, Tp Hồ Chí Minh 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
4. 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
5. 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
6. 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
7. 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
8. 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
9. 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
10. 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
11. 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
12. 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
13. 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
14. 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
15. 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
16. 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
17. 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
18. 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
19. 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
20. 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
21. 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. - Thưc̣ hiện bản vẽ cơ khí, chế tạo băng thử và thí nghiệm kiểm tra, đánh giá. - Thống kê kết quả thí nghiêṃ và đánh giá kết quả. 6