Hà Nội – 2021 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 1 Phân tích yêu cầu nhiệm vụ được giao 3 2 Sơ đồ và nguyên lý mạch 6 3 Thiết kế các mạch thành phần 9 4 Hiển thị LCD 11 5 Lập trình và điều khiển các mạch 14 6 Đánh giá và khảo nghiệm mạch 18 7 Phụ lục giải thích code 20 8 Kết luận LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, các thiết bị điện tử được tích hợp với số lượng ngày càng lớn, kích thước ngày càng nhỏ và chức năng ngày càng được nâng cao Với ưu thế có thể tạo ra những cấu trúc cơ học nhỏ bé tinh tế, và nhạy cảm đặc thù,.
Hà Nội – 2021 MỤC LỤC Kết luận LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, thiết bị điện tử tích hợp với số lượng ngày lớn, kích thước ngày nhỏ chức ngày nâng cao Với ưu tạo cấu trúc học nhỏ bé tinh tế, nhạy cảm đặc thù, công nghệ vi cho phép tạo cảm biến ( sensor ) sử dụng rộng rãi sống Đặc biệt lĩnh vực tơ cảm biến lại sử dụng rộng dải nữa, ước tính tơ đời có đến hàng trăm cảm biến gắn phận giúp cho tơ hoạt động hiệu Một số ví dụ cảm biến sử dụng tơ là: cảm biến bàn đạp phanh, cảm biến chân ga, cảm biến nước, cảm biến nhiệt độ, cảm biến áp suất nhiên liệu, …… Trong đồ án đề cập làm rõ chức , nhiệm vụ, nguyên lý hoạt động ứng dụng cảm biến áp suất nhiên liệu FRP ( Fuel Rail Pressure Sensor ) Qua trình tìm hiểu thực tế với hướng dẫn tận tình thầy giáo Khoa Cơng Nghệ Ơ Tơ, đến đồ án em hồn thiệt Phân tích u cầu nhiệm vụ giao - Đề tài: Đo hiển thị áp suất nhiên liệu động diese Common Rail - Mong muốn đạt được: • Xác định cảm biến bố trí xe vị trí cảm biến nằm đâu; • Xác định chân cảm biến để biết chân chân tín hiệu vào, chân Vcc, chân GND.Từ để biết cách vận hành mô hinh thiết kế mạch để đo cách xác điện áp đầu , thơng qua biết áp suất nhiên liệu bơm vào trường hợp xe hoạt động - Những thiết bị cho: • Mơ hình: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diese kiểu điều khiển điện tư • Hình 1: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diese - Cảm biến áp suất nhiên liệu có nhiệm vụ : kiểm tra áp suất nhiên liệu ống phân phối, chuyển đổi áp lực nhiên liệu thành tín hiệu điện áp thơng qua cảm biến từ chất bán dẫn piezo gửi tín hiệu bổ xử lý trung tâm ECU => từ tính tốn áp suất cần thiết cho chu kỳ hoạt động động - Vị trí lắp đặt Cảm biến áp suất nhiên liệu gắn ống phân phối nhiên liệu áp suất cao cụm hệ thống phân phối nhiên liệu Common Rail Hình : Vị trí cảm biến áp suất nhiên liệu - Cấu tạo Thành phần cảm biến thiết bị bán dẫn gắn màng cảm biến , dùng để chuyển áp suất thành tín hiệu điện tín hiệu đo cảm biến tạo đưa vào mạch khuếch đại đưa đến ECU Hình : Cảm biến áp suất nhiên liệu FRP ( Fuel Rail Pressure Sensor ) - Cấu tạo bên cảm biến áp suất nhiên liệu thường có chân : • Chân (GND) : Nối với mát cảm biến • Chan (Vout) : Tín hiệu cảm biến • Chân (Vcc) : Nguồn dương 5V cấp cho cảm biến Hình : Cấu tạo cảm biến - Nguyên lý làm việc Khi có thay đổi áp suất nhiên liệu , màng ngăn cảm biến piezo bị biến dạng Tùy vào áp lực áp suất cao hay thấp màng bị biến dạng nhiều hay Khi màng ngăm bị biến dạng điện trở cảm biến tăng lên kéo theo điện áp đầu thay đổi Do tín hiệu điện áp tạo nhờ biến dạng • Nếu áp suất nhiên liệu ống phân phối cao => màng ngăn biến dạng nhiều => Do tạo tín hiệu điện áp cao • Nếu áp suất nhiên liệu ống phân phối thấp => màng ngăn biến dạng => Do tạo tín hiệu điệp áp thấp => ECM (Engine control module ; Khối điều khiển động ) tính tốn áp lực thức tế nhiên liệu điều khiển van SCV để tạo áp suất nhiên liệu hợp lý đáp ứng nhu cầu người lái - Phương án thiết kế: + Dựa mô hình có sử dụng bảng mạch Arduino UNO hướng dẫn lớp đóng vai trị vi điều khiển thực nhiệm vụ đồ án + Phương án hiển thị theo yêu cầu: sử dụng cổng kết nối I2C để kết nối LCD + Chiết áp điều khiển tốc độ động chiết áp 10k ohm + Xây dựng lắp gá đặt cho mạch - Những mạch linh kiện cần chuẩn bị: + Vi xử lý: Arduino UNO (Atmega-328), sử dụng vi xử lý khác Arduino nano, Arduino Mega, + Bộ hiển thị: sử dụng cổng kết nối I2C để kết nối LCD 16x2 (có thể sử dụng loại LCD khác) với Arduino + Chiết áp điều khiển tốc độ động cơ: chiết áp 10k ohm + Bảng bo mạch 12CMx18CM + Cọc nguồn đầu vào đầu + Tấm mica để bo mạch + Dây nối đực + Dãy cọc đực + Dây điện để hàn mạch + Bulong, đai ốc để cố định bảng mạch + Khung nhôm + Máy hàn + thiếc + Đồng hồ vạn ( đo điện áp , dòng điện , điện trở, ) + Nguồn ác quy 12v Sơ đồ nguyên lý mạch Hình 5: Sơ đồ nối mạch - Triết áp điều chỉnh dộ rộng xung Sử dụng triết áp 10k Ohm chân nối với chân tương ứng arduino Hình 6: Triết áp điều khiển tốc độ động + Sử dụng chân Arduino: Chân D11 chân điều khiển công suất nối với chân SIG mạch công suất Chân D2 nối với chân số IC LM393 nhận tín hiệu digital Chân A0 nối với chân triết áp điều khiển tốc độ động thay đổi từ 0-5V ứng với tốc độ từ 0-800v/ph Chân A4 nối với cổng hiển thị SDA I2C Chân A5 nối với cổng hiển thị SCL I2C Chân GND nối với chân GND tương ứng mạch thành phần Chân 5V cấp nguồn cho mạch thành phần triết áp điều khiển tốc độ động 10 Hình 7: Sơ đồ chân Arduino nano Hiển thị LCD - Thơng số kỹ thuật LCD 16×2 Màn hình sử dụng để hiển thị trạng thái thơng số LCD 16×2 có 16 chân chân liệu (D0 – D7) chân điều khiển (RS, RW, EN) chân lại dùng để cấp nguồn đèn cho LCD 16×2 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD chế độ lệnh chế độ liệu Chúng cịn giúp ta cấu hình chế độ đọc ghi 11 Hình 8: Màn hình LCD 16x2 - Thơng số kĩ thuật I2C Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC Hỗ trợ hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780) Giao tiếp: I2C Địa mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh ngắn mạch chân A0/A1/A2) Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD ngắt Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD Để sử dụng hình LCD giao tiếp I2C sử dụng Arduino ta cần cài đặt thư viện Liquidcrystal_I2C 12 Hình 9: Modul I2C Arduino Hình 10: Sơ đồ đấu nối i2c với LCD 13 Hình 11: Cổng kết nối I2C với Arduino - Chân màu trắng chân nối GND I2C với GND Arduino - Chân màu xanh chân nối Vcc I2C với 5V Arduino - Chân màu đen chân tín hiệu SDA I2C nối với A4 Arduino - Chân màu đỏ chân SCL I2C nối với chân A5 Arduino 14 Lập trình điều khiển mạch Hình 12: Sơ đồ thuật tốn - Lập trình code lệnh 15 Hình 13: Khai báo biến Hình 14: Thực lệnh Hình 15: Lệnh hiển thị LCD 16 Hình 22: Sơ đồ tư Đánh giá khảo nghiệm mạch 17 Phụ lục giải thích code: #include // Khai báo thư viện LCD #include // Khai báo thư viện I2C LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); // Khai báo cổng kết nối loại LCD float DA; // Điện áp đo cảm biến float DA1; // Điện áp đo triết áp void setup() { // put your setup code here, to run once: lcd.init(); lcd.init(); lcd.begin(16,2); lcd.backlight(); pinMode(3, INPUT_PULLUP); // Khai báo LCD // Khai báo LCD // Khai báo LCD // Khai báo LCD // Chân tín hiệu cảm biến } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: DA = 0.00489*analogRead(A3); if (DA0) { DA1 = DA* 21.9- 8.95; } lcd.setCursor(1,0); lcd.print(" DACB(V): "); //DACB : điện áp cảm biến lcd.println(DA); // hiển thị điện áp lên lcd delay(100); // Thời gian chờ lcd.setCursor(1,1); lcd.print(" DATA(V): "); lcd.print(DA1); delay(100); // DATA: điện áp triết áp // hiển thị điện áp lên lcd // Thời gian chờ } 18 KẾT LUẬN Thông qua việc tìm hiểu cảm biến áp suất nhiên liệu FRP ( Fuel Rail Pressure Sensor ) ta hiểu rõ hoạt động cảm biến q trình tăng giảm áp suất nhiên liệu khí động hoạt động Biết cách vận hành mơ hình , cách xác định thông hệ thống cung cấp nhiên liệu diese Trong trình làm thời gian ngắn, kiến thức tìm hiểu chưa sâu rộng nên cịn thiếu sót nhiều mong thầy góp ý để em hồn thiện đồ án 19 ... Hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diese - Cảm biến áp suất nhiên liệu có nhiệm vụ : kiểm tra áp suất nhiên liệu ống phân phối, chuyển đổi áp lực nhiên liệu thành tín hiệu điện áp thơng qua cảm... từ tính tốn áp suất cần thiết cho chu kỳ hoạt động động - Vị trí lắp đặt Cảm biến áp suất nhiên liệu gắn ống phân phối nhiên liệu áp suất cao cụm hệ thống phân phối nhiên liệu Common Rail Hình... mạch để đo cách xác điện áp đầu , thơng qua biết áp suất nhiên liệu bơm vào trường hợp xe hoạt động - Những thiết bị cho: • Mơ hình: Hệ thống cung cấp nhiên liệu động Diese kiểu điều khiển điện