Luận văn Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính (Phần 1)

Nội dung text: Luận văn Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với 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 QUANG TUYẾN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH S K C 0 0 3 9 5 9 NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ – MÁY KÉO - 605246 S KC 0 0 3 4 5 7 Tp. Hồ Chí Minh, 2011
2. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN QUANG TUYẾN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ – MÁY KÉO - 605246 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9/2011
3. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ HỌ VÀ TÊN HỌC VIÊN: NGUYỄN QUANG TUYẾN NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ Ơ TƠ – MÁY KÉO - 605246 Hướng dẫn khoa học: PGS.TS ĐỖ VĂN DŨNG Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9/2011
4. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƯỢC: Họ & tên: Nguyễn Quang Tuyến Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 11/09/1965 Nơi sinh: Thanh hĩa Quê quán: Phường 9-Tp.Vĩnh long Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 23 - Lưu Văn Liệt – Tp. Vĩnh long Điện thoại cơ quan: 0703.822141 Điện thoại nhà riêng: 0919106484 Fax: E-mail: quangtuyen_oft@yahoo.com II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: 1. Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: Cao đẳng chính qui Thời gian đào tạo từ 1984 đến 1990. Nơi học (trường, thành phố): Trường Cao đằng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh long Ngành học: Cơ khí động lực 2. Đại học: Hệ đào tạo: Tại chức Thời gian đào tạo từ 1996 đến 1998. Nơi học (trường, thành phố): Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh Ngành học: Cơ khí động lực Tên đồ án, luận án hoặc mơn thi tốt nghiệp: “Tính tốn tính kinh tế nhiên liệu động cơ xe tải ЗИЛ-130” Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: 1998 Người hướng dẫn: PGS.PTS Nguyễn Văn Phụng III. QUÁ TRÌNH CƠNG TÁC CHUYÊN MƠN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi cơng tác Cơng việc đảm nhiệm Trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật 1998 - 2011 Giảng viên Vĩnh long IV. CƠNG TRÌNH NGHIÊN CỨU KHOA HỌC: Giáo trình giảng dạy trình độ cao đẳng nghề nghề Sửa chữa máy tàu thủy – Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP) – Nhà xuất bản Lao động – Xã hội - 2008: 1- Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống bơi trơn GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng ii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
5. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính 2- Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống làm mát 3- Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa cơ cấu phân phối khí 4- Giáo trình Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống nhiên liệu xăng dùng bộ chế hịa khí 5- Giáo trình Nguyên lý động cơ đốt trong 6- Giáo trình Cơng nghệ sửa chữa GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
6. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính LỜI CAM ĐOAN Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tơi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai cơng bố trong bất kỳ cơng trình nào khác. Tp. Hồ Chí Minh, ngày19 tháng 9 năm 2011 Người viết Nguyễn Quang Tuyến GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng iv HVTH: Nguyễn Quang TUyến
7. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính LỜI CẢM ƠN  Xin chân thành cảm ơn: PSG TS. Đỗ Văn Dũng – Phĩ Hiệu Trưởng trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. GVC-ThS. Cao Hùng Phi – Phĩ Hiệu Trưởng trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long. Ban Giám Hiệu trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long. Quý Thầy, Cơ khoa Cơ khí Động lực, trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Quý Thầy khoa Cơ khí Động lực trường Cao đẳng Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long. Các bạn học viên lớp cao học Khai thác và Bảo trì ơ tơ máy kéo khĩa 2009- 2011 Trường Đại học Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. Đã tận tình giúp đỡ tác giả trong thời gian học tập và làm luận văn. Tp. Hồ Chí Minh, ngày 09 tháng 05 năm 2011 Người nghiên cứu KS. Nguyễn Quang Tuyến GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng v HVTH: Nguyễn Quang TUyến
8. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính TĨM TẮT Ứng dụng các thiết bị dạy học hiện đại sẽ gĩp phần nâng cao chất lượng đào tạo cơng nghệ ơ tơ. Đây cũng là khĩ khăn của các trường dạy nghề trong cả nước do phần lớn các thiết bị dạy học hiện đại đều nhập từ nước ngồi. Mục tiêu chính của đề tài là chế tạo mơ hình hệ thống phanh ABS đáp ứng các yêu cầu đào tạo theo chương trình qui định của Tổng cục Dạy nghề. Mơ hình cĩ động cơ điện dẫn động bánh răng cảm biến tốc độ bánh xe, cĩ thể điều chỉnh tốc độ đồng bộ hoặc riêng lẻ cho từng bánh xe. Tín hiệu cảm biến tốc độ bánh xe cĩ thể thay đổi để tạo ra các trạng thái làm việc khác nhau cho hệ thống phanh. Các tín hiệu làm việc chủ yếu của ECU ABS cĩ thể thay đổi để tạo ra các pan cho hệ thống. Bảng sơ đồ điện của mơ hình giúp người học cĩ thể kiểm tra các tín hiệu dễ dàng. Các tín hiệu chủ yếu của hệ thống phanh được hiển thị trên máy tính thơng qua phần mềm LabVIEW. Bộ tài liệu đi kèm cĩ thể giúp cho giáo viên giảng dạy về hệ thống phanh ABS đạt kết quả tốt. ABSTRACT Application of modern teaching equipment will contribute to improving the quality of automotive technology training. This is also the difficulty of vocational schools in the country because most modern teaching equipment are imported from abroad. The main objective of the research was to produce teaching of model ABS braking system to meet the training requirements specified by the program of the General Department of Vocational Training. The model includes an electric motor driven gear wheel speed sensors, speed of gear can be adjusted overall or independent of each wheel. Signal wheel speed sensor can be changed to create different working status for the braking system. The driving signals to actuators of ABS ECU can be changed to create the brakes fails. Electrical diagram of the model helps the learner to check the signal easily. The main signal of the brake system is displayed on the computer through LabVIEW software. The documents can help teachers teach the ABS brake system to achieve good results. GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng vi HVTH: Nguyễn Quang TUyến
9. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BẢNG xii CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1 1.1. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài 1 1.1.1. Lý do chọn đề tài 1 1.1.2. Cơ sở khoa học 1 1.1.3. Tính thực tiễn 2 1.2. Mục tiêu nghiên cứu 2 1.3. Mục đích và nhiệm vụ của đề tài 2 1.4. Phương pháp nghiên cứu 2 1.5. Giới hạn của đề tài 2 CHƯƠNG II: HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ơ TƠ 3 2.1. Khái quát hệ thống phanh 3 2.1.1. Khái quát chung 3 2.1.2. Cơng dụng 4 2.1.3. Phân loại 4 2.1.4. Yêu cầu 5 2.1.5. Các loại hệ thống phanh 6 2.2. Các bộ phận của hệ thống phanh dầu 8 2.2.1. Cấu tạo hệ thống phanh dầu 8 2.2.2. Xilanh chính 9 2.2.3. Bộ trợ lực phanh 15 2.2.4. Van điều hịa lực phanh 20 2.2.5. Phanh chân 25 2.2.6. Phanh dừng 33 2.3. Khái niệm về hệ thống phanh ABS 34 2.3.1. Ý tưởng về chức năng của hệ thống phanh chống bĩ cứng 34 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng vii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
10. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính 2.3.2. Giới thiệu chung 36 2.4. Các bộ phận của hệ thống phanh ABS 38 2.4.1. Cảm biến tốc độ bánh xe 38 2.4.2. Cảm biến giảm tốc 40 2.4.3. Cảm biến gia tốc ngang 41 2.4.4. Bộ chấp hành 42 2.4.5. ECU điều khiển trượt 47 2.5. Sơ đồ bố trí ABS trên ơtơ con 51 2.5.1. Các loại dẫn động phanh thủy lực 51 2.5.2. Các cấu trúc điều khiển hệ thống ABS 51 CHƯƠNG III: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM LABVIEW 56 3.1. Những khái niệm cơ bản 56 3.1.1. Giới thiệu chung 56 3.1.2. VI (Vitual Instrument) - Thiết bị ảo 57 3.1.3. Front Panel và Block Diagram 57 3.1.4. Icon & Connector 59 3.2. Kỹ thuật lập trình trên labVIEW 60 3.2.1. Các cơng cụ hỗ trợ lập trình 60 3.2.2. Dữ liệu 64 3.2.3. Các cấu trúc điều khiển luồng chương trình 70 3.3. SubVI và cách xây dựng SubVI 73 3.3.1. Khái niệm SubVI 73 3.3.2. Xây dựng SubVI 74 3.3.3. Xây dựng ứng dụng 76 3.3.4. Gỡ rối và sửa chương trình xây dựng trên LabVIEW 79 CHƯƠNG IV : GIỚI THIỆU HỌ VI ĐIỀU KHIỂN AVR 80 4.1. Đặc điểm của họ vi điều khiển AVR 80 4.2. Cấu trúc phần cứng của họ vi điều khiển AVR 82 4.2.1. Tổng quan về kiến trúc 82 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng viii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
11. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính 4.2.2. Các thanh ghi đa dụng 85 4.2.3. Cổng ra vào 85 4.2.4. Bộ nhớ SRAM 87 4.2.5. Cấu trúc ngắt 88 4.2.6. Bộ so sánh analog 89 4.2.7. Bộ biến đổi A/D bên trong 90 4.2.8. Bộ định thời watchdog bên trong 92 4.3. Giới thiệu vi điều khiển ATmega16 (AT90s4414/8515) 93 4.3.1. Đặc điểm 93 4.3.2. Sơ đồ chân ATmega16 95 4.3.3. Mơ tả chức năng các chân ATmega16 96 4.4. Giới thiệu vi điều khiển ATtmega8 99 4.4.1. Đặc điểm 99 4.4.2. Sơ đồ chân và sơ đồ khối của ATmega8 101 4.4.3. Mơ tả chức năng các chân ATmega8 101 CHƯƠNG V: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MƠ HÌNH HỆ THỐNG PHANH ABS 104 GIAO TIẾP VỚI MÁY TÍNH 5.1. Kết cấu mơ hình 104 5.1.1. Cấu tạo mơ hình hệ thống phanh 105 5.1.2. Đặc điểm kỹ thuật các bộ phận chính trên mơ hình 106 5.2. Đặc điểm các bộ phận chức năng trên mơ hình hệ thống phanh ABS 109 5.2.1. Cụm cảm biến tốc độ bánh xe 109 5.2.2. Mạch thủy lực hệ thống dầu phanh 114 5.2.3. Nguồn điện 115 5.3. Chương trình giao tiếp với máy tính 115 5.3.1. Giao diện cho người sử dụng (Front Panel) 115 5.3.2. Hướng dẫn sử dụng mơ hình 121 CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN - HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 125 6.1. Kết luận 125 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng ix HVTH: Nguyễn Quang TUyến
12. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính 6.2. Hướng phát triển của đề tài 125 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng x HVTH: Nguyễn Quang TUyến
13. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT ABS (Anti-lock Brake System): Hệ thống phanh cĩ bộ phận chống hãm cứng bánh xe. ECU (Electronic Control Unit): Bộ điều khiển điện tử. EBD (Electronic Brake-Force Distribution): Hệ thống phân phối lực phanh. BA (Brake Assist): Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp. FF (Front engine, Front drive): Ký hiệu của xe cĩ động cơ ở phía trước và cầu trước chủ động. FR (Front engine, Rear drive): Ký hiệu của xe cĩ động cơ ở phía trước và cầu sau chủ động. 4WD (Four Wheel Driver): Bốn bánh xe chủ động. LED (Light Emited Diod): Diod phát quang. DTC (Diagnostic trouble code): Mã chẩn đốn hư hỏng. DLC (Data link connector): Giắc cắm kết nối dữ liệu. VSC (Vehicle Stability Control): Hệ thống cân bằng xe. TRC (Traction Control): Hệ thống kiểm sốt độ bám đường của bánh xe. LabVIEW (Virtual Instrument Engineering Workbench): VI (Virtual Instrument): Thiết bị ảo GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xi HVTH: Nguyễn Quang TUyến
14. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1. Các lực chính xuất hiện khi phanh xe 3 Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ABS 6 Hình 2.3. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 7 Hình 2.4. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ABS cĩ EBD 7 Hình 2.5. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ABS cĩ BA 8 Hình 2.6. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh 8 Hình 2.7. Cấu tạo của xilanh chính loại một buồng 9 Hình 2.8. Cấu tạo của xilanh chính loại hai buồng 10 Hình 2.9. Bố trí đường ống dẫn dầu phanh 11 Hình 2.10. Xi lanh chính khi khơng tác động 12 Hình 2.11. Khi bàn đạp phanh tác động 13 Hình 2.12. Xi lanh chính khi nhả bàn đạp phanh 13 Hình 2.13. Xi lanh chính khi rị rỉ dầu phanh ở mạch dầu bánh sau 14 Hình 2.14. Xi lanh chính khi rị rỉ dầu phanh ở mạch dầu bánh trước 14 Hình 2.15. Cấu tạo bộ trợ lực phanh bằng chân khơng 15 Hình 2.16. Bộ trợ lực khi khơng tác động phanh 16 Hình 2.17. Bộ trợ lực khi tác động phanh 17 Hình 2.18. Bộ trợ lực khi giữ phanh 17 Hình 2.19. Bộ trợ lực tác động tối đa 18 Hình 2.20. Bộ trợ lực khi khơng cĩ chân khơng 19 Hình 2.21. Hệ thống phanh cĩ van điều hịa lực phanh 20 Hình 2.22. Cấu tạo van điều hịa lực phanh 21 Hình 2.23. Vận hành trước điểm chia 21 Hình 2.24. Vận hành tại cửa điểm chia 22 Hình 2.25. Vận hành sau điểm chia 22 Hình 2.26. Vận hành khi nhả bàn đạp 23 Hình 2.27. Van P kép, P&BV 23 Hình 2.28. Van LSPV 24 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
15. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính Hình 2.29. Cấu tạo của phanh đĩa 25 Hình 2.30. Đặc điểm biến dạng của cúppen 26 Hình 2.31. Sự thay đổi mức dầu trong bình chứa 26 Hình 2.32. Bộ phận báo độ mịn của má phanh 27 Hình 2.33. Cấu tạo các loại càng phanh đĩa 28 Hình 2.34. Cấu tạo các loại rơto phanh đĩa 29 Hình 2.35. Biểu đồ quan hệ giữa nhiệt độ cơ cấu phanh và hệ số ma sát 29 Hình 2.36. Cấu tạo của phanh trống 30 Hình 2.37. Đặc điểm hoạt động của guốc phanh 30 Hình 2.38. Các loại trống phanh 31 Hình 2.39. Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh 32 Hình 2.40. Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh 33 Hình 2.41. Các loại cần phanh dừng 33 Hình 2.42. Các loại thân phanh dừng 34 Hình 2.43. Mối quan hệ giữa lực phanh và hệ số trượt 35 Hình 2.44. Sơ đồ cấu tạo một hệ thống ABS trên xe ơ tơ 37 Hình 2.45. Sơ đồ khối các cụm chức năng của ABS 37 Hình 2.46. Sơ đồ điều khiển của hệ thống phanh ABS 38 Hình 2.47. Cảm biến tốc độ bánh xe 38 Hình 2.48. Tín hiệu điện áp của cảm biến tốc độ bánh xe 39 Hình 2.49. Cấu tạo cảm biến tốc độ bánh xe loại nam châm quay 39 Hình 2.50. Vị trí và cấu tạo cảm biến giảm tốc 40 Hình 2.51. Các chế độ hoạt động của cảm biến giảm tốc 41 Hình 2.52. Cấu tạo cảm biến gia tốc ngang 42 Hình 2.53. Cấu tạo của bộ chấp hành 42 Hình 2.54. Sơ đồ mạch thủy lực trong hệ thống phanh ABS 44 Hình 2.55. Phanh bình thường - khi hệ thống khơng hoạt động 44 Hình 2.56. ABS hoạt động ở chế độ giảm áp suất 45 Hình 2.57. ABS hoạt động ở chế độ giữ 46 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xiii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
16. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính Hình 2.58. ABS hoạt động ở chế độ tăng áp suất 46 Hình 2.59. Sơ đồ hoạt động của ECU điều khiển trượt 47 Hình 2.60. Điều khiển chống hãm cứng bánh xe khi phanh 48 Hình 2.61. Biểu đồ hoạt động của các van điện 50 Hình 2.62. Kiểm tra hệ thống ABS 50 Hình 2.63. Bố trí 4 cảm biến - 4 kênh điều khiển (4+4) 52 Hình 2.64. Bố trí 4 cảm biến - 3 kênh điều khiển (2+1) và (1+2) 53 Hình 2.65. Bố trí 3 cảm biến - 3 kênh điều khiển (2+1) 53 Hình 2.66. Bố trí (2+2) và (0+2) 54 Hình 3.1. Front Panel và Block Diagram 58 Hình 3.2. Vị trí Icon và Connector 59 Hình 3.3. Tools palette 60 Hình 3.4. Control Palette 61 Hình 3.5. Numeric controls 61 Hình 3.6. Numeric indicators 62 Hình 3.7. Boolean 62 Hình 3.8. String và Path 63 Hình 3.9. Functions Palette 63 Hình 3.10. String 66 Hình 3.11. Truy xuất một String 66 Hình 3.12. Bảng Array 69 Hình 3.13. For Loop 71 Hình 3.14. While Loop 71 Hình 3.15. Case & sequence Structure 72 Hình 3.16. Formula Node 73 Hình 3.17. Icon mặc định và Icon sau khi được tạo 75 Hình 3.18. Cách thức tạo Connector của một VI 76 Hình 3.19. Front Panel và Block Diagram của một VI 77 Hình 3.20. Edit Icon của VI 78 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xiv HVTH: Nguyễn Quang TUyến
17. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính Hình 3.21. Gỡ rối chương trình 79 Hình 4.1. So sánh thời gian thựchiện 2 lệnh giữa các bộ vi xử lý 81 Hình 4.2. Kiến trúc của bộ xử lý AVR 83 Hình 4.3. Sơ đồ tổ chức bộ nhớ 84 Hình 4.4. Tập thanh ghi của vi điều khiển AVR 85 Hình 4.5. Các port đọc và ghi 86 Hình 4.6. Kết nối SRAM ngồi với bộ vi điều khiển 88 Hình 4.7. Sơ đồ khối của bộ so sánh Analog 89 Hình 4.8. Sơ đồ khối bộ biến đổi ADC 90 Hình 4.9. Sơ đồ khối của bộ định thời Watchdog 92 Hình 4.10. Sơ đồ chân ATmega16 95 Hình 4.11. Sơ đồ khối vi điều khiển AVR ATmega16 97 Hình 4.12. Cách bố trí để điều khiển bộ vi điều khiển từ một nguồn xung 99 bên ngồi Hình 4.13. Sơ đồ chân ATmega8 101 Hình 4.14. Sơ đồ khối vi điều khiển AVR ATmega8 103 Hình 5.1. Mơ hình hệ thống phanh 104 Hình 5.2. Vị trí các bộ phận trên mơ hình hệ thống phanh 105 Hình 5.3. Bảng điều khiển mơ hình hệ thống phanh 105 Hình 5.4. Sơ đồ mạch điện mơ hình hệ thống phanh 106 Hình 5.5. Động cơ điện xoay chiều 107 Hình 5.6. Ly hợp từ 107 Hình 5.7. Bộ chấp hành 108 Hình 5.8. Vị trí đầu kết nối ECU ABS 108 Hình 5.9. Vị trí đầu kết nối điện trên bộ chấp hành 108 Hình 5.10. Cảm biến tốc độ bánh xe 109 Hình 5.11. Sơ đồ khối bộ điều khiển ly hợp từ 109 Hình 5.12. Sơ đồ mạch nguyên lý bộ điều khiển ly hợp từ 110 Hình 5.13. Giản đồ trạng thái phanh 111 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xv HVTH: Nguyễn Quang TUyến
18. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính Hình 5.14. Giản đồ trạng thái phanh 111 Hình 5.15. Sơ đồ khối bộ điều tốc động cơ xoay chiều 1 pha 112 Hình 5.16. Mạch điều tốc 1 động cơ điện xoay chiều 1 pha 112 Hình 5.17. Mạch điều tốc 4 động cơ điện xoay chiều 1 pha 2 trạng thái 113 Hình 5.18. Tín hiệu điện áp xoay chiều trên tải (động cơ) 113 Hình 5.19. Sơ đồ mạch thủy lực và truyền động ly hợp từ 114 Hình 5.20. Card giao tiếp giữa mơ hình và máy tính 115-116 Hình 5.21. Sơ đồ khối chương trình (Block Diagram) 116 Hình 5.22. Dạng xung cảm biến tốc độ bánh xe khi chưa phanh 117 Hình 5.23. Dạng xung khi bánh xe trước bên trái giảm tốc độ 117 Hình 5.24. Dạng xung khi bánh xe trước bên phải giảm tốc độ 118 Hình 5.25. Dạng xung khi bánh xe sau bên trái giảm tốc độ 118 Hình 5.26. Dạng xung khi bánh xe sau bên phải giảm tốc độ 119 Hình 5.27. Đồng hồ báo tốc độ bánh xe 119 Hình 5.28. Dạng xung van áp suất khi trạng thái phanh 120 hai bánh xe trước khác biệt với hai bánh xe sau Hình 5.29. Dạng xung van áp suất khi trạng thái phanh 120 bánh xe trước bên phải khác biệt với các bánh xe GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xvi HVTH: Nguyễn Quang TUyến
19. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính DANH SÁCH CÁC BẢNG Bảng 4.1. Sắp xếp các chân của bộ so sánh Analog 90 Bảng 4.2. Các thanh ghi điều khiển bộ biến đổi ADC 91 Bảng 4.3. Sự sắp xếp các chân lối vào của bộ biến đổi ADC 91 Bảng 5.1: Điện áp tại các đầu dây ECU ABS 123 GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng xvii HVTH: Nguyễn Quang TUyến
20. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1. CƠ SỞ KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI 1.1.1. Lý do chọn đề tài Trong giáo dục kỹ thuật, một trong các yếu tố gĩp phần nâng cao hiệu quả đào tạo là sự trang bị các dụng cụ thiết bị cĩ ứng dụng kỹ thuật mới. Hiện nay, mặc dù đã được nhà nước quan tâm đầu tư nhiều cho lĩnh vực đào tạo kỹ thuật nhưng các trường học vẫn cịn thiếu các học cụ để đáp ứng nhu cầu về đào tạo chuyên viên và cơng nhân cĩ trình độ cao. Ngành cơ khí ơ tơ là một ngành học rất cần các trang thiết bị hiện đại đắt tiền, các thiết bị này phần lớn được nhập từ nước ngồi với giá thành cao và gặp nhiều khĩ khăn trong bảo trì. Hiện nay, các ứng dụng về điện và điện tử được ứng dụng rất nhiều trên ơ tơ và do đĩ các mơ hình giảng dạy cĩ giao tiếp với máy tính sẽ giúp giáo viên chủ động trong quá trình lên lớp và việc tiếp thu kiến thức cũng như kỹ năng nghề cho người học được dễ dàng hơn. Các mơ hình dạy học giao tiếp với máy tính sẽ nâng cao hiệu quả các tính năng của mơ hình dạy học giúp quá trình dạy và học trở nên sinh động, giúp việc truyền thụ kiến thức đạt được hiệu quả cao, trực quan hơn. Đề tài " Nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính" đã được chọn để nghiên cứu nhằm tạo ra một phương tiện dạy học mới kết hợp kỹ thuật truyền thống và ứng dụng kỹ thuật cao nhằm nâng cao hiệu quả đào tạo về hệ thống phanh. 1.1.2. Cơ sở khoa học Đề tài nghiên cứu thực hiện được được dựa trên các cơ sở sau: Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS. Kỹ thuật lập trình LabVIEW. Vi điều khiển chuyển đổi các tín hiệu từ các cảm biến, bộ chấp hành trên hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính qua card giao tiếp vi xử lý. Các thơng số làm việc chính của hệ thống phanh ABS. Chương trình đào tạo mơ đun Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dầu. GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng 1 HVTH: Nguyễn Quang TUyến
21. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính 1.1.3. Tính thực tiễn Ứng dụng vào giảng dạy lý thuyết cấu tạo, nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS. Nghiên cứu xác định các thơng số hoạt động cơ bản của hệ thống phanh ABS. Mở rộng ứng dụng cho các hệ thống cĩ sử dụng điện khác trên ơtơ. Ứng dụng mơ hình để thực hành kiểm tra, chẩn đốn một số hư hỏng thơng thường của hệ thống phanh ABS. 1.2. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu khái quát về cơng dụng, cấu tạo và nguyên lý họat động của hệ thống phanh trên ơ tơ. Nghiên cứu khái quát về cơng dụng, cấu tạo và nguyên lý họat động của hệ thống phanh ABS trên ơ tơ. Nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính dựa trên phần mềm LabVIEW để sử dụng làm mơ hình giảng dạy và học tập về hệ thống phanh trên ơtơ. 1.3. MỤC ĐÍCH VÀ NHIỆM VỤ CỦA ĐỀ TÀI Nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính. Biên soạn bộ tài liệu giảng dạy hệ thống phanh. 1.4. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Phương pháp khai thác tra cứu tài liệu về hệ thống phanh, ứng dụng của LabVIEW và vi điều khiển. Phương pháp khảo sát ứng dụng. Phương pháp thực nghiệm. 1.5. GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI Do thời gian và điều kiện thực hiện cĩ hạn nên phạm vi nghiên cứu được giới hạn: Trạng thái hãm cứng các bánh xe khi phanh được thực hiện bởi các ly hợp từ. Các thơng số kỹ thuật và trạng thái hoạt động của hệ thống phanh ABS trên mơ hình khi giao tiếp với máy tính dựa trên phần mềm LabVIEW chưa đầy đủ. Tính mỹ thuật của mơ hình chưa cao. GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng 2 HVTH: Nguyễn Quang TUyến