TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Hộp số tự động ECT của Toyota đã được phát triển và xuất hiện trên các xe thương mại của Toyota từ khoảng những năm 1980 với ưu điểm là mang lại sự êm dịu khi hoạt động, hỗ trợ người lái và tiết kiệm nhiên liệu Hộp số tự động A340E được trang bị cho các dòng xe phổ biến của Toyota khoảng 15 năm gần đây ( từ 2006 đến nay đối với Toyota Yaris và từ 2002 đến nay đối với Toyota Vios) được đánh giá mang lại hiệu quả tốt hơn so với loại hộp số điều khiển hoàn toàn bằng thủy lực Để nghiên cứu về hoạt động và phương pháp điều khiển hộp số A340E nhóm em được giao thực hiện đề tài “Thi công, chế tạo hộp điều khiển hộp số tự động A340E”.
MỤC ĐÍCH CỦA ĐỀ TÀI
Nghiên cứu tổng quan về hoạt động của hộp số tự động A340E.
Xây dựng mô hình hộp số tự động A340E với mạch điều khiển và thiết kế chương trình điều khiển chuyển số theo các tín hiệu đầu vào cho hộp số tự động A340E.
Viết hướng dẫn sử dụng hoạt động của mô hình hộp số tự động A340E.
ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
Đối tượng nghiên cứu của đề tài là “Hộp điều khiển hộp số tự động A340E”, trong đó chú trọng vào các nội dung chính:
Xây dựng hộp điều khiển cho hộp số A340E.
Chương trình điều khiển chuyển số dành cho hộp số A340E.
Thể hiện được các thông số đầu vào và đầu ra của mô hình với bộ điều khiển.
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ĐỀ TÀI
Bước 1: Thu thập và phân tích các tài liệu liên quan đến hộp số A340E và điều khiển hộp số.
Bước 2: Quan sát, lấy các thông số kết cấu của hộp số A340E.
Bước 3: Xây dựng phương án thiết kế mô hình và chọn phương án để điều khiển chuyển số cho hộp số.
Bước 4: Mô phỏng và vận hành thử mô hình đối với bộ điều khiển từ đó đưa ra các điều chỉnh cần thiết dành cho phần cứng và phần mềm.
Bước 5: Đưa ra hướng dẫn sử dụng và phương thức vận hành mô hình.
TỔNG QUAN VỀ HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A340E
BỘ BIẾN MÔ
2.1.1 Cấu tạo, chức năng và nguyên lý làm việc của bộ biến mô
Bộ biến mô có các chức năng: truyền, ngắt hoặc khuếch đại momen từ động cơ bằng cách sử dụng dầu hộp số làm môi trường làm việc Bộ biến mô hấp thụ các dao động xoắn của động cơ và hệ thống truyền lực, có tác dụng như một bánh đà để làm ổn định chuyển động quay của động cơ, dẫn động bơm dầu của hệ thống điều khiển thủy lực.
Bộ biến mô bao gồm: cánh bơm được nối với trục chủ động (trục chủ động nối với trục khuỷu động cơ), đĩa tuốc bin (roto tuabin) được nối với trục bị động của biến mô (trục sơ cấp hộp số), đĩa phản xạ (stato) được bắt chặt vào vỉ hộp số qua khớp một chiều và trục stato có vai trò làm tăng momen xoắn, vỏ biến mô chứa tất cả các bộ phận trên Biến mô được đổ đầy dầu thuỷ lực cung cấp bởi bơm dầu dầu này được văng ra khỏi cách bơm thành một dòng truyền công suất làm quay roto tubin.
Dầu được dùng để nạp đầy trong vỏ cố định đối với hộp số A340E là dầu hộp số
AT Giữa các đĩa và stato là các khe hở vô cùng nhỏ, trên các đĩa và stato là có gắn các cánh được uốn cong tạo thành các rãnh mà trong chúng chất lỏng chuyển động tuần hoàn.
Hình 2.2: Cấu tạo của biến mô
2.1.2 Đường đặc tính của biến mô
Hình 2.3: Đường đặc tính của biến mô
Mô men đầu ra của rô to tuabin
Tỉ số truyền mô men (t) Mô men đầu vào của cánh bơm
Tốc độ của rô to tuabin
Tỉ số truyền tốc độ (e) Tốc độ của cánh bơm
Công suất đầu ra của rô to tuabin*100%
Hiệu suất truyền động (n) Công suất đầu vào của cánh bơm
Mô men đầu ra của rô to tuabin*e*100%
= Mô men đầu vào của cánh bơm Điểm xe đỗ là khi roto tuabin không chuyển động hay khi tỉ số truyền tốc động bằng 0 lúc này tỉ số truyền momen có giá trị lớn nhất và hiệu suất truyền động bằng không.
Dầu chảy ra khỏi roto tuabin đập vào mặt sau của các cánh trên stato tại tỉ số truyền tốc độ cao hơn tỉ số truyền tốc độ của điểm ly hợp, lúc này khớp một chiều làm cho stato quay cùng chiều quay của cánh bơm Tức là điểm ly hợp là khi bộ biến mô bắt đầu có tác dụng như một khớp thủy lực để tránh cho tỉ số truyền momen giảm xuống dưới 1.
Khi roto tuabin bắt đầu quay công suất đầu ra cũng tăng dần theo số vòng quay và momen cánh bơm làm hiệu suất truyền động tăng đột ngột và đạt giá trị cực đại tại tỉ số truyền tốc độ trước điểm ly hợp Sau khi đạt cực đại hiệu suất giảm xuống do một phần dòng dầu từ roto tuabin chảy đến mặt sau của cánh trên stato.
Tại điểm ly hợp do biến mô có vai trò như một khớp thủy lực nên có tỉ số truyền momen gần bằng 1:1 lúc này hiệu suất truyền động tăng khi tỷ số truyền tốc độ tăng.
Khi hoạt động một phần động năng mất mát khi nhiệt độ tăng do sự ma sát và va đập, vì vậy hiệu suất của bộ biến mô không đạt 100% và chỉ lớn hơn 95% một chút.
2.1.3 Cơ cấu khoá biến mô
Hình 2.4: Cấu tạo của ly hợp khoá biến mô
Khi biến mô hoạt động như một khớp nối thuỷ lực, mô men sẽ được biến mô truyền với tỉ số gần bằng 1:1 Tuy nhiên, do bộ biến mô sử dụng dòng thuỷ lực để gián tiếp truyền công suất nên có sự tổn hao công suất. Để ngăn chặn việc tổn hao công suất này một li hợp khoá biến mô để truyền công suất động cơ tới hộp số tự động một cách trực tiếp.
Li hợp khoá biến mô được lắp trong biến mô, phía trước bánh tuabin Việc ăn khớp và nhả li hợp khoá biến mô được xác định từ những thay đổi về hướng của dòng thuỷ lực trong bộ biến mô khi xe đạt được một tốc độ nhất định.
BỘ TRUYỀN BÁNH RĂNG HÀNH TINH
Hộp số tự động A340E sử dụng bộ truyền bánh răng hành tinh trong hộp số có nhiệm vụ tạo tỷ số truyền, điều khiển việc giảm tốc, đảo chiều, nối trực tiếp và tăng tốc.
Bộ truyền bánh răng hành tinh của hộp số A340E gồm hai cụm bánh răng hành tinh gọi là cụm bánh răng hành tinh trước và cụm bánh răng hành tinh sau, cả hai cụm bánh răng hành tinh lắp ở trục sơ cấp hộp số Cơ cấu điều khiển gài số bao gồm: các ly hợp (C1, C2, C3), các phanh (B1, B2, B3), các khớp một chiều (F1, F2).
Hình 2.5: Cấu tạo hộp số tự động A340E
2.2.1 Cụm bánh răng hành tinh trước và sau
Tỉ số truyền trong hộp số tự động A340E được quyết định bởi 2 cụm bánh răng hành tinh trước và sau Cụm bánh răng hành tinh gồm có: bánh răng bao (vòng răng), bánh răng hành tinh và bánh răng mặt trời và cần dẫn.
Hình 2.6: Cấu tạo bánh răng hành tinh
Hai cụm bánh răng hành tinh được lắp trên trục sơ cấp, cần dẫn bánh răng hành tinh trước nối với bánh răng bao sau, cần dẫn bánh răng hành tinh sau nối với bánh răng bao trước Các chi tiết nối với nhau sẽ quay với tốc độ và chiều giống nhau.
Thay đổi các tỉ số truyền số tiến và chuyển sang số lùi bằng cách cố định và chọn các bộ phận của cụm bánh răng hành tinh là đầu vào hay đầu ra.
Các ly hợp có nhiệm vụ nối hoặc ngắt kết nối các bánh răng với các trục để truyền hoặt ngắt truyền công suất Các đĩa ma sát và đĩa ép được bố trí xen kẽ sao cho các đĩa ma sát ăn khớp với bánh răng bằng then hoa còn các đĩa ép ăn khớp với tang trống ly hợp.
Hình 2.7: Cấu tạo ly hợp
Khi piston dầu ép các đĩa ma sát tiếp xúc với các đĩa ma sát, các đĩa lúc này quay với tốc độ bằng nhau do lực ma sát tức là ly hợp ăn khớp làm cho phần tử chủ động có thể truyền công suất đến phần tử bị động Khi không có áp lực dầu piston được trả về vị trí cũ làm cho ly hợp nhả ra.
2.2.3 Các khớp một chiều (F1, F2) và các phanh (B1, B2, B3)
Khớp một chiều F1 hoạt động thông qua phanh B2 để ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ khớp một chiều F2 ngăn không cho cần dẫn bộ truyền hành tinh quay ngược chiều kim đồng hồ, vành ngoài khớp một chiều F2 được cố định vào vỏ hộp số.
Các phanh B1,B2,B3 của hộp số A340E là loại phanh ướt nhiều đĩa gồm các đĩa ma sát và đĩa ép B2 ngăn không cho bánh răng mặt trời trước và sau quay ngược chiều kim đồng hồ qua F1, B3 ngăn không cho cần dần của bộ truyền hành tinh sau quay.
Hình 2.8: Cấu tạo phanh đĩa kiểu ướt
2.2.4 Cơ cấu cài số và đường truyền công suất ở các tay số
Vị trí tay Gear Van điện Ly hợp Phanh Khớp số từ một chiều
Bảng 2.1: Cơ cấu hoạt động ở các tay số 2.2.4.1 Tay số 1 (dãy D và dãy 2)
Hình 2.9: Dòng truyền công suất tay số 1 (dãy D và 2)
Ly hợp C 1 hoạt động, đồng thời khớp một chiều F 2 cũng tham gia hoạt động. Dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp (+) ly hợp C 1 S 1 (+) BR hành tinh H 1 (-) (Vì F 2 hoạt động nên không cho R 1 và Cd 2 quay ngược chiều kim đồng hồ) Cd 1 (+) bánh răng chủ động trung gian bánh răng bị động của truyền lực cuối cùng.
Hình 2.10: Dòng truyền công suất tay số 2 dãy D
C1, F1, B2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp ly hợp
C1 S1(+) bánh răng hành tinh H1(-) Đến đây dòng công suất chia làm 2 nhánh:
Nhánh 1: giống như khi đi số 1.
Nhánh 2: R1(+) Cd2(+) bánh răng hành tinh H2(+) (vì F1, B2 hoạt động nên S 2 không quay ngược chiều kim đồng hồ) R 2 (+) Cd 1 (+).
Kết hợp 2 nhánh công suất truyền đến bánh răng chủ động trung gian bánh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều dương.
Hình 2.11: Dòng truyền công suất tay số 3 (dãy D và 2)
C 1 , C 2 , B 2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp ly hợp C 1 đóng làm S 1 , H 1 , Cd 1 đều quay chiều (+); đồng thời ly hợp C 2 đóng nên Cd 2 , bánh răng hành tinh H 2 đều quay (+) bánh răng hành tinh R 1 (+) Cd 1 (+) bánh răng chủ động trung gian bánh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều dương.
Hình 2.12: Dòng truyền công suất tay số 4 dãy D
C 2 , B 1 , B 2 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Trục sơ cấp (+) ly hợp
C 2 đóng làm bánh răng hành tinh H 2 và Cd 2 đều quay chiều (+); đồng thời B 1 , B 2 đóng nên bộ truyền bánh răng hành tinh thứ hai tạo thành một khối quay theo chiều (+) với tốc độ nhanh hơn Cd 1 (+) bánh răng bị động của truyền lực cuối và quay theo chiều dương.
2.2.4.5 Số 2 (dãy 2), cơ chế phanh bằng động cơ
Hình 2.13: Dòng truyền công suất tay số 2 dãy 2
C 1 , B 1 , B 2 , F 1 hoạt động, dòng truyền công suất như sau: Dòng công suất đang được dẫn động bởi các bánh xe chủ động với cần chọn ở vị trí dãy 2 như ở vị trí dãy
D Tuy nhiên khi hộp số được dẫn động bởi các bánh xe chủ động thì xảy ra hiện tượng phanh bằng động cơ: Công suất từ trục thứ cấp hộp số truyền tới cần Cd 1 nên các bánh răng hành tinh C 1 và R 2 quay xung quanh S 1 , C 2 theo chiều (+) Các bánh C 1 ,
R 2 quay theo chiều (+) trong khi S 1 và C 2 có thể quay theo 2 chiều Nhưng do B 1 , B 2 và F 1 đóng nên S 1 và C 2 bị khóa, khi đó C 1 và R 2 (+) Lực quay đó được truyền đến trục sơ cấp của hộp số tạo nên sự phanh bằng động cơ.
2.2.4.6 Số 1 (dãy L), cơ chế phanh động cơ
Hình 2.14: Dòng truyền công suất tay số 1 dãy L
HỆ THÔNG THUỶ LỰC
2.3.1 Cấu tạo hệ thống thuỷ lực
Hệ thống thuỷ lực bao gồm các cụm cơ bản như sau:
Nguồn cung cấp năng lượng.
Bộ chuyển đổi và truyền tín hiệu chuyển số Bộ van thuỷ lực chuyển số.
Bộ tích năng giảm chấn.
Bộ điều khiển thuỷ lực có chức năng tạo ra áp suất thuỷ lực, điều chỉnh áp suất thuỷ lực bằng các van điều áp sơ cấp, van bướm ga thích hợp với công suất phát ra của động cơ Hệ thống điều khiển đóng mở các ly hợp và phanh để thực hiện chuyển số.
Hình 2.16: Cấu tạo hệ thống thuỷ lực
Tín hiệu từ các cảm biến được đưa tới bộ điều khiển điện tử trung tâm, ở đây xử lý tín hiệu và điều khiển các van điện từ các van điện từ điều khiển đóng (mở) các đường dầu để đưa dầu có áp suất đi tới các ly hợp và các phanh, thực hiện quá trình chuyển số.
Cần điều khiển chọn số (điều khiển của người lái chọn chế độ R, D, N, 2) Khi người lái chọn chế độ chuyển động của xe sẽ tác động vào các van điều khiển và thay đổi mạch áp suất dầu. Áp suất của dầu được tạo nhờ một bơm dầu, bơm được dẫn động từ biến mô. Bơm dầu cung cấp dầu có áp suất vào biến mô, sau đó chuyển qua van điều áp sơ cấp, van này được điều khiển bằng tín hiệu từ độ mở bướm ga Dầu khi qua van điều áp có áp suất không đổi, áp suất dầu là nguồn công suất để thực hiện việc đóng các phanh và ly hợp.
Bơm dầu được sử dụng trong hộp số tự động A340E là loại bánh răng ăn khớp. Bơm dầu được đặt trên vách ngăn giữa biến mô và hộp số hành tinh, được dẫn động bởi động cơ thông qua các cánh bơm của bộ biến mô.
Hình 2.17: Cấu tạo của bơm dầu
THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỘP SỐ ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ A340E
LÝ THUYẾT VỀ ECU ECT CỦA HỘP SỐ A340E
ECU ECT được lập trình với một sơ đồ chuyển số tối ưu trong hộp số tương ứng với từng vị trí của cần số (D, L hay 2) và chế độ hoạt động.
Dựa theo sơ đồ chuyển số thích hợp, ECU bật hay tắt van điện tử S1 và S2 theo tín hiệu tốc độ xe từ cảm biến tốc độ xe và góc mở bướm ga từ cảm biến vị trí bướm ga Nhờ vậy ECU có thể điều khiển việc lên hay xuống số của hộp số thông qua việc đóng mở các solenoid để dẫn dầu đến cơ cấu phanh và ly hợp tương ứng.
Hình 3.1: Các tín hiệu đầu vào và ra để ECU ECT điều khiển chuyển số
Hình 3.2: Sơ đồ mạch điều khiển điện tử hộp số tự động A340E (1/2)
Hình 3.3: Sơ đồ mạch điều khiển điện tử hộp số tự động A340E (2/2)
3.1.2 Công tắc chọn chế độ hoạt động
Công tắc chọn chế độ hoạt động cho phép người lái chọn chế độ hoạt động mong muốn (Normal – Bình thường hay Power – Tải nặng) Việc lên số ở chế độPOWER sẽ diễn ra trễ hơn, ở tốc độ cao hơn tùy thuộc vào độ mở bướm ga.
Hình 3.4: Công tắc chọn chế độ hoạt động
ECT ECU chọn sơ đồ chuyển số và khóa biến mô cho chế độ hoạt động đã chọn. Theo đó thay đổi thời điểm chuyển số và thời điểm khóa biến mô.
ECT ECU chỉ có cực PWR mà không có cực NORMAL ECT ECU sẽ nhận biết chế độ hoạt động thông qua mức điện áp được cấp vào chân PWR truyền đến ECT ECU Khi công tắc ở chế độ POWER, một điện áp 12V từ Ắc quy được cấp vào chân PWR và ECT ECU nhận biết rằng đã chọn chế độ POWER Tương tự, khi công tắc ở chế độ NORMAL thì không còn điện áp 12V được cấp vào chân PWR nữa và ECT ECU hiểu rằng đã chọn chế độ NORMAL.
Chế độ hoạt động Điện áp cực PWR
Bảng 3.1: Điện áp của 2 chế độ tải
Các tiếp điểm của công tắc cũng được nối với các đèn chỉ thị tương ứng để báo cho người lái biết chế độ hoạt động.
3.1.3 Công tắc khởi động số trung gian (cảm biến vị trí gài số)
ECT ECU nhận thông tin về số đang gài từ cảm biến vị trí gài số được gắn trong công tắc khởi động số trung gian, sau đó xác định chế độ gài số tương ứng.
Hình 3.5: Công tắc khởi động số trung gian
Trong ECT, công tắc khởi động số trung gian có tiếp điểm cho mọi vị trí số. Nếu các cực P, R, N, D, 2 hay L của ECT ECU được nối với cực E thì ECT ECU có thể xác định được rằng hộp số đang ở số tương ứng.
Tiếp điểm của công tắc cũng được sử dụng để bật một đèn báo vị trí cần số tương ứng, báo cho người lái biết vị trí cần số hiện tại.
Ngoài ra, công tắc còn điều khiển cuộn dây của relay máy khởi động thông qua cực NB Khi cần số ở vị trí P hoặc N thì cực NB sẽ được cấp một điện áp 12V và cuộn dây của relay máy khởi động sẽ hoạt động.
3.1.4 Cảm biến vị trí bướm ga
Cảm biến vị trí bướm ga được gắn trên cổ họng gió và xác định độ mở bướm ga dựa vào tín hiệu điện áp Cảm biến này sẽ gửi tín hiệu VTA về ECU động cơ và ECU động cơ sẽ đổi thành 8 tín hiệu độ mở bướm ga để gửi tín hiệu cho ECT ECU để điều khiển thời điểm chuyển số và khóa biến mô.
Hình 3.6: Mạch điện của cảm biến vị trí bướm ga
Hình 3.7: Cảm biến vị trí bướm ga
Khi bướm ga đóng hoàn toàn tiếp điểm IDL sẽ được nối vào cực E để báo cho ECT ECU biết rằng bướm ga đã đóng hoàn toàn.
3.1.5 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Cảm biến nhiệt độ nước làm mát theo dõi nhiệt độ nước làm mát của động cơ.Một nhiệt điện trở được gắn bên trong cảm biến và giá trị điện trở của nó giảm khi nhiệt độ tăng Vì vậy, khi động cơ có nhiệt độ thấp, điện trở sẽ cao.
Hình 3.8: Cảm biến nước làm mát
Nếu nhiệt độ nước làm mát giảm xuống dưới một nhiệt độ xác định (60 C), ECT ECU sẽ điều khiển ngăn không cho hộp số chuyển lên số O/D và ly hợp khóa biến mô hoạt động cho đến khi nước làm mát đạt đến nhiệt độ định trước.
3.1.6 Cảm biến tốc độ Để đảm bảo rằng ECT ECU luôn nhận được thông tin đúng về tốc độ xe, các tín hiệu tốc độ xe được gửi về từ 2 cảm biến tốc độ và ECT ECU liên tục so sánh 2 tín hiệu này để xem chúng có giống nhau hay không nhằm nâng cao độ chính xác.
Hình 3.9: Cảm biến tốc độ
Hình 3.10: Công tắc đèn phanh
Công tắc đèn dừng được gắn trên giá đỡ bàn đạp phanh Khi đạp phanh, công tắc này gửi một tín hiệu đến cực STP của ECT ECU, báo cho ECT ECU biết rằng đang đạp phanh.
ECT ECU hủy khóa biến mô khi đạp bàn đạp phanh và hủy việc hạn chế cần chọn số gài từ “N” sang “D” khi không đạp phanh.
Công tắc chính O/D được đặt trên cần chọn số Công tắc này cho phép ECTECU được điều khiển lên số O/D hay không Khi được bật, ECT có thể lên số O/D.Khi tắt, ECT ECU bị ngăn không cho chuyển lên số O/D trong bất kỳ điều kiện nào.
Hình 3.12: Mạch điện công tắc chính O/D
PHẦN CỨNG CỦA MẠCH ĐIỀU KHIỂN
3.2.1 Phần vi xử lý và điều khiển
3.2.1.1 Vi điều khiển Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 được biết đến như là một vi điều khiển phổ biến và mạnh mẽ nhất trong dòng Arduino Mega, nó hoạt động dựa trên chip ATmega2560.
Với sự phát triển hiện nay của Matlab thì Arduino Mega 2560 là một sự lựa chọn vô cùng tuyệt vời vì nó được tích hợp sẵn thư viện dành cho Matlab, giúp cho việc giao tiếp giữa Matlab và Arduino được diễn ra dễ dàng hơn.
Hình 3.18: Vi điều khiển Arduino Mega 2560
Trong một Arduino Mega 2560 gồm có:
54 chân digital (trong đó có 15 chân có thể được sủ dụng như những chân PWM là từ chân số 2 → 13 và chân 44, 45, 46).
6 ngắt ngoài: chân 2 (interrupt 0), chân 3 (interrupt 1), chân 18 (interrupt
5), chân 19 (interrupt 4), chân 20 (interrupt 3) và chân 21 (interrupt 2).
16 chân vào analog (từ A0 đến A15).
4 cổng Serial giao tiếp với phần cứng.
1 thạch anh với tần số dao động 16 MHz.
Chip xử lý ATmega2560 Điện áp hoạt động 5V Điện áp vào (đề nghị) 7V-15V Điện áp vào (giới hạn) 6V-20V
Cường độ dòng điện trên mỗi 3.3V pin 50 mA
Cường độ dòng điện trên mỗi I/O pin 20 mA
Bảng 3.2 Thông số của Arduino Mega
2560 3.2.1.2 Vi điều khiển Arduino Uno R3
Dòng Arduino Uno là mạch điều khiển phổ biến với đa số người dùng và Arduino Uno R3 là thế hệ thứ 3 của dòng này.
Arduino Uno R3 khá tương đồng so với Arduino Mega 2560, tuy nhiên ít chân kết nối hơn và chưa có một số tính năng nâng cao như giao tiếp với Matlab.
Hình 3.19: Vi điều khiển Arduino Uno R3
Chip điều khiển ATmega328P Điện áp hoạt động 5V Điện áp đầu vào(khuyên dùng) 7-12V Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V
Dòng điện DC trên mỗi chân I/O 20 mA
Dòng điện DC trên chân 3.3V 50 mA
Tốc độ thạch anh 16 MHz
Bảng 3.3 Thông số của Arduino Uno R3
3.2.2 Phần giả lập tín hiệu đầu vào
Như đã trình bày ở phần 4, hệ thống điều khiển của hộp số A340E sử dụng nhiều cảm biến và tín hiệu đầu vào như: cảm biến vị trí bàn đạp ga, cảm biến bàn đạp phanh, cảm biến vị trí bướm ga, cảm biến nhiệt độ nước làm mát, công tắc khởi động số trung gian…
Tuy nhiên trong phạm vi của đồ án là thi công hộp điều khiển hộp số A340E, chúng em sẽ chỉ lựa chọn những tín hiệu đầu vào quan trọng và cần thiết cho hộp số hoạt động Gồm có:
Cảm biến vị trí bướm ga.
Cảm biến tốc độ trục thứ cấp.
Tín hiệu từ công tắc khởi động số trung gian.
Công tắc chọn chế độ tải.
Motor điện thay động cơ.
3.2.2.1 Biến trở giả lập vị trí bướm ga và tốc độ trục thứ cấp
Cảm biến vị trí bướm ga và cảm biến tốc độ trục thứ cấp có tính chất giống như một biến trở cung cấp tín hiệu cho mạch điều khiển để tính toán ra độ mở bướm ga và tốc độ của trục thứ cấp.
Nhằm thay thế các cảm biến thật chúng em quyết định sử dụng điện trở 10K để giả lập tín hiệu bướm ga và tốc độ trục thứ cấp Biến trở 10K có thể thay đổi điện trở của nó từ giá trị min đến max (từ 0-10K ohm).
Khi cấp nguồn điện 5v vào biến trở biến trở sẽ trả về thông qua chân tín hiệu giá trị analog có giá trị từ 0-1023 Từ đó mạch điều khiển có thể tính toán ra khoảng mở của bướm ga cũng như tốc độ của trục thứ cấp.
3.2.2.2 Công tắc khởi động số trung gian
Nhóm sử dụng công tắc thật có trên mô hình Tín hiệu được lấy bằng việc cung cấp dòng điện 5V và đọc tín hiệu digital (dạng 1 và 0) từ các chân P, R, N, D, 2, L Từ đó mạch điều khiển sẽ hiển thị tay số hiện tại và chọn các phương thức chuyển số thích hợp.
3.2.2.3 Công tắc chọn chế độ tải
Hình 3.21: Công tắc chọn chế độ
Sử dụng công tắc xoay giữ 2 vị trí để làm công tắc chọn chế độ tải của xe: NORMAL và POWER Tín hiệu chế độ tải sẽ được đưa về mạch điều khiển để chọn sơ đồ chuyển số cho từng trường hợp một cách phù hợp.
Vì mô hình điều khiển hộp số A340E không bao gồm động cơ thật, nên chúng em sử dụng một Motor điện để cung cấp momen xoắn cho trục sơ cấp của hộp sốA340E Motor điện này sử dụng nguồn điện 220V để hoạt động.
Led 7 đoạn gồm có 7 đèn led được sắp xếp thành hình chữ nhật.
Mỗi đèn led 7 đoạn có chân đưa ra khỏi hộp hình vuông Mỗi một chân sẽ được gán cho một chữ cái từ a đến g tương ứng với mỗi led Những chân khác được nối lại với nhau thành một chân chung.
Như vậy bằng cách phân cực thuận (forward biasing) các chân của led theo một thứ tự cụ thể, một số đoạn sẽ sáng và một số đoạn khác không sáng cho phép hiển thị ký tự mong muốn Điều này cho phép chúng ta hiển thị các số thập phân từ 0 đến 9 trên cùng một led 7 đoạn.
Sử dụng Led 7 đoạn loại dương chung (Common Anode): các cực dương (Anode) của 8 Led thành phần được nối với nhau còn các cực âm (cathode) đứng riêng lẻ.
Hình 3.24: Sơ đồ chân của Led 7 đoạn
Led 7 đoạn được sử dụng để hiển thị độ mở bướm ga và tốc độ trục thứ cấp sau khi đã được mạch điều khiển tính toán ra dưới giá trị là % (đối với độ mở bướm ga) và RPM (đối với tốc độ trục thứ cấp) Cùng với đó sử dụng 1 Led 7 đoạn để hiển thị số hiện tại của hộp số khi chạy ở chế độ tay số D, 2 và L.
74HC595 là IC ghi dịch 8 bits kết hợp chốt dữ liệu, đầu vào nối tiếp, đầu ra song song.
Hình 3.25: Sơ đồ chân của IC 74HC595 số chân Tên chân Mô tả
1,2,3,4,5,6,7 Chân output (Q1 đến Q7) 74HC595 có 8 chân đầu ra, trong đó có 7 chân này. Chúng có thể được kiểm soát nối tiếp.
Chân này được sử dụng để
9 (Q7’) Serial Output kết nối nhiều hơn một
Reset tất cả các đầu ra ở
10 (MR) Master Reset mức thấp Phải giữ ở mức cao để hoạt động bình thường. Đây là chân đồng hồ mà tín
11 (SH_CP) Clock hiệu đồng hồ phải được cung cấp từ vi điều khiển hoặc vi xử lý.
Chân Latch dùng để cập
12 (ST_CP) Latch nhật dữ liệu vào các chân đầu ra Nó kích hoạt mức cao.
Chân OE được sử dụng để
13 (OE) Output Enable tắt đầu ra Phải giữ ở mức thấp để hoạt động bình thường. Đây là chân mà dữ liệu
14 (DS) Serial Data được gửi đến, dựa trên đó 8 đầu ra được điều khiển.
15 (Q0) Output Chân đầu ra đầu tiên.
16 Vcc Chân này cấp nguồn cho
Bảng 3.4 Thông số của IC 74HC595
LED là một biến thể trên Diode (điốt) cơ bản Diode là một thành phần điện tử chỉ dẫn điện theo một hướng Nó xác định độ chênh điện áp nhỏ nhất giữa Anode (+) và
Cathode (-) LED là cơ bản giống như một Diode, sự khác biệt ở đây là nó tạo ra ánh sáng khi dòng điện đi qua.
Hình 3.26: Led Đèn Led được sử dụng để báo hiệu tay số hiện tại của hộp số, các thành phần đang hoạt động trong từng tay số đó,….
3.2.3.4 Đồng hồ đo áp suất
Hình 3.27: Đồng hồ đo áp suất Đồng hồ đo áp suất là thiết bị dùng để đo áp suất của chất lỏng hoặc khí Ở đây chúng em dùng đồng hồ để đo áp suất dầu tới các chi tiết khoá biến mô, ly hợp C1, C2 và C3.
Là thiết bị dùng để thay đổi điện áp đầu vào của dòng xoay chiều 220V sang dòng một chiều 12V Một số kí hiệu trên nguồn tổ ong 12V:
L và N: nguồn vào xoay chiều (AC) 220V
+V dãy chân có tín hiệu này là đầu ra +12V.
COM dãy chân có tín hiệu này là đầu ra của cực âm (0V).
Nguồn điện được dùng để cung cấp cho Arduino và các van Solenoid là dòng điện một chiều 12V, còn Motor điện sử dụng dòng điện xoay chiều 220V.
3.2.4.2 Nút nhấn dừng khẩn cấp
Hình 3.29: Nút nhấn dừng khẩn cấp
PHẦN MỀM CỦA MÔ HÌNH
3.3.1 Các phần mềm dùng để lập trình
Matlab/Simulink là phần mềm do công ty MathWorks thiết kế MATLAB cho phép tính toán số với ma trận, vẽ đồ thị hàm số hay biểu đồ thông tin, thực hiện thuật toán, tạo các giao diện người dùng và liên kết với những chương trình máy tính viết trên nhiều ngôn ngữ lập trình khác Còn Simulink là một môi trường sơ đồ khối để mô phỏng đa miền và thiết kế dựa trên mô hình Nó hỗ trợ thiết kế cấp hệ thống, mô phỏng, tạo mã tự động và kiểm tra và xác minh liên tục các hệ thống nhúng Simulink cung cấp một trình soạn thảo đồ họa, các thư viện khối có thể tùy chỉnh và các trình giải để mô hình hóa và mô phỏng các hệ thống động Nó được tích hợp với MATLAB, cho phép bạn kết hợp các thuật toán MATLAB vào các mô hình và xuất kết quả mô phỏng sang MATLAB để phân tích thêm.
Simulink được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp ô tô, hàng không vũ trụ, truyền thông, điện tử và quốc phòng Do đó, Simulink đã trở thành công cụ tiêu chuẩn cho thiết kế dựa trên mô hình trong ngành công nghiệp ngày nay.
Hình 3.30: Phần mềm Matlap/Simulink
Arduino là nền tảng mã nguồn mở giúp con người xây dựng các ứng dụng điện tử có khả năng liên kết, tương tác với nhau tốt hơn Arduino có thể xem như một chiếc máy tính thu nhỏ giúp người dùng lập trình, thực hiện các dự án điện tử không cần tới công cụ chuyên biệt phục vụ cho quá trình nạp code Arduino tương tác thế giới xung quanh thông qua cảm biến điện tử, động cơ và đèn. Được giới thiệu vào năm 2005 Arduino hiện nay đã được ứng dụng vào trong nhiều lĩnh vực đời sống Mã nguồn mở này mang lại không ít lợi ích thiết thực cho con người Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động.
THIẾT KẾ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIỂN HỘP SỐ A340E
Ý tưởng thiết kế chương trình điều khiển hộp số tự động A340E của nhóm là tập trung vào phần điều khiển chuyển số, trên mô hình sẽ không những chức năng của xe thật như: điều khiển khoá biến mô, chức năng an toàn, chức năng chuẩn đoán,…
Lưu đồ của hộp điều khiển:
Hình 3.32: Lưu đồ của hộp điều khiển
Hộp điều khiển nhận tín hiệu đầu vào từ các cảm biến sau đó so sánh tín hiệu từ vị trí cần số Nếu cần số ở vị trí P, R, N thì sẽ trực tiếp điều khiển phần hiển thị, trường hợp còn lại thì hộp điều khiển sẽ chọn sơ đồ chuyển số theo vị trí cần số đầu vào Từ đó sẽ so sánh tốc độ trục thứ cấp để quyết định việc lên số hoặc xuống số và điều khiển các van điện từ, cuối cùng là điều khiển phần hiển thị và kết thúc chương trình.
3.4.2 Chương trình chính điều khiển chuyển số
3.4.2.1 Phần lập trình cho Arduino Mega 2560
Arduino Mega 2560 sẽ là vi xử lý chính đảm nhận đại đa số công việc của hộp điều khiển: đọc tín hiệu đầu vào, xử lý tín hiệu để chọn sơ đồ chuyển số, chọn số và hiển thị qua các Led.
Phần lập trình của Arduino Mega 2560 sẽ được thực hiện bởi phần mềm Matlab/Simulink.
Hình 3.33: Khối lập trình cho Arduino Mega 2560
CÁC KHỐI TÍN HIỆU ĐẦU VÀO
Khối UP_DOWN_SIGNAL: Là khối đọc tín hiệu lên xuống số, tín hiệu này được xử lý từ Arduino Uno R3 sau đó được gửi qua Arduino Mega 2560.
Hình 3.34: khối UP_DOWN_SIGNAL
Khối Serial Receive sẽ nhận dữ liệu từ Arduino R3 dưới dạng tín hiệu uint8 sau đó tín hiệu sẽ được chuyển sang dạng double để khối UP-DOWN Function có thể xử lý.
Khối UP-DOWN Function sẽ đưa ra tín hiệu lên hoặc xuống số rồi chuyển lại thành dạng uint8 cho đầu ra của khối UP_DOWN_SIGNAL.
Khối SHIFTING SELECTOR: Đọc tín hiệu từ công tắc khởi động số trung gian rồi xử lý thông tin bằng khối SHIFTING SELECTOR Function để đưa ra tín hiệuPRN hoặc D2L cho khối CONTROL CENTER.
Khối TP và SPD: 2 khối này đọc tín hiệu từ điện trở, xử lý tín hiệu để giả lập ra giá trị của độ mở bướm ga (TP) và tốc độ trục thứ cấp (SPD) để cung cấp cho khối CONTROL CENTER.
Tín hiệu TP được xử lý bằng công thức: TP = tín hiệu × 1023 100
Tín hiệu SPD được xử lý bằng công thức: SPD = tín hiệu × 7400 1023
Khối CONTROL CENTER: Tiếp nhận và xử lý thông tin từ đầu vào, từ đó chọn ra sơ đồ chuyển số phù hợp Đầu ra của Khối CONTROL CENTER là các van Solenoid và các Led hiển thị cùng với một cổng giao tiếp với Arduino Uno R3.
Vì khối CONTROL CENTER khá lớn tương đương một chương trình con Vì vậy cần chia ra từng khung nhỏ để tìm hiểu.
Khung 1: Sử dụng 2 giá trị đầu vào là UD, D2L từ khối UP_DOWN_SIGNAL và khối SHIFTING SELECTOR 2 giá trị này được cộng lại và đưa tới khối Switch Case Khối Switch Case sẽ đọc và so sánh giá trị vào, ứng với mỗi giá trị khối sẽ lựa chọn một sơ đồ chuyển số khác nhau.
Khung 2: Đây là khung có các khối sơ đồ chuyển số của hộp số Các khối sẽ đc chọn dự vào kết quả của khối Switch Case Sau khi được chọn các khối Shift Map sẽ tiếp nhận đầu vào từ TP và SPD, xử lý và cho ra số hiện tại của hộp số.
Case [11]: Khối Shift Map S1-UP (sơ đồ chuyển số D NORMAL – lên số). Case [21]: Khối Shift Map S2-UP (sơ đồ chuyển số D POWER – lên số). Case [31]: Khối Shift Map S3-UP (sơ đồ chuyển số 2 – lên số).
Case [41 40]: Khối Shift Map S4 (sơ đồ chuyển số L).
Case [10]: Khối Shift Map S1-DOWN (sơ đồ chuyển số D NORMAL – xuống số).
Case [20]: Khối Shift Map S2-DOWN (sơ đồ chuyển số D POWER – xuống số). Case [30]: Khối Shift Map S3-DOWN (sơ đồ chuyển số 2 – xuống số).
Khung 3: Sử dụng khối Shift nhận giá trị từ các khối Shift Map, sau khi giá trị
Shift được xác định thì được đưa đến khối LED control để điều khiển Led hiện thị các cơ cấu gài số và điều khiển van Solenoid No1, No2.
Khung 4: Khối CONVER Function sẽ nhận tín hiện giá trị số Shift, xử lý và đưa ra giá trị để gửi về Arduino Uno R3 Trước khi gửi về giá trị sẽ được chuyển về dạng uint8 để Arduino Uno R3 có thể đọc được.
CÁC TÍN HIỆU ĐẦU RA
Khối SOLENOID VALE: Điều khiển đóng mở van Solenoid 1 và van
Khối SOLENOID LED: Điều khiển đèn Led của van Solenoid 1, 2, 3.
Khối LED báo số D: Điều khiển các Led báo hiệu số ở tay số D (g1, g2, g3, g4 tương ứng với số 1, 2, 3, 4).
Hình 3.45: Khối LED báo số D
Khối LED cơ cấu: Điều khiển đèn Led của các cơ cấu ở từng tay số khác nhau.
Hình 3.46: Khối LED cơ cấu c1, c2, c3: Là các Led của ly hợp C1, C2, C3 trong hộp số. b1, b2, b3: Là các Led của Phanh. f1, f2: Là các Led của khớp 1 chiều.
Khối LED báo số 2: Điều khiển các Led báo hiệu số ở tay số 2 (n1, n2, n3 tương ứng với số 1, 2, 3).
Hình 3.47: Khối LED báo số 2
Khối LED báo số L: Điều khiển Led báo hiệu tay số L.
Hình 3.48: Khối LED báo số L
Khối Serial Transmit: Dùng để giao tiếp với Arduino Uno R3.
3.4.2.2 Phần lập trình cho Arduino Uno R3
Vi xử lý Arduino Uno R3 có nhiệm vụ cung cấp tín hiệu UP_DOWN cho Arduino Mega 2560 cùng với đó là điều khiển hiển thị Led 7 Sử dụng phần mềm Arduino để lập trình xử lý cho Arduino Uno R3. Đầu vào: Độ mở bướm ga, tốc độ trục thứ cấp. Đầu ra: Tín hiệu UP_DOWN, Led hiển thị của độ mở bướm ga, tốc độ trục thứ cấp và số hiện tại của hộp số.
Sơ đồ thiết kế hoàn chỉnh của hệ điều khiển:
Hình 3.49: Sơ đồ mạch điện của mô hình
3.4.3.1 Tín hiệu từ công tắc khởi động số trung gian
Công tắc khởi động số trung gian sẽ quyết định dải hoạt động của hộp số.Nguồn 5V được cung cấp vào chân NB của công tắc chuyển số trung gian Tín hiệu hoạt động được gửi về Arduino Mega 2560 ở các chân từ D27 – D22 tương ứng cho các dải hoạt động P, R, N, D, 2, L.
Bên cạnh tín hiệu gửi về Arduino thì các đầu ra của công tắc khởi động số trung gian cũng được mắc tới các Led hiển thị Các con Led này có tác dụng giúp người sử dụng nhận biết được mô hình đang hoạt động ở dải số nào.
Hình 3.50: Sơ đồ dây công tắc khởi động số trung gian
3.4.3.2 Giao tiếp giữa 2 vi điều khiển
Hình 3.51: Sơ đồ dây giữa 2 vi điều khiển
2 vi điều khiển được liên kết với nhau qua chân D18/TX1, D19/RX1 (của Arduino Mega 2560) với D0/RX, D1/TX (của Aruduino Uno R3).
3.4.3.3 Mạch giả lập tín hiệu đầu vào
THI CÔNG LẮP RÁP ĐỂ VẬN HÀNH MÔ HÌNH HỘP SỐ TỰ ĐỘNG A340E
THIẾT KẾ GIAO DIỆN CHO MÔ HÌNH
4.1.1 Thiết kế giao diện bảng hiển thị chính của mô hình
Hình 4.1: Bản thiết kế của bảng hiện thị chính
Bảng hiển thị chính của mô hình được chia làm 5 phần chính:
Phần 1: Phần này được thiết kế để đặt các đồng hồ đo áp suất dầu Vị trí của các đồng hồ này đặt ở phần trên của bảng hiển thị nhằm giúp người sử dụng mô hình có thể quan sát các giá trị áp suất một cách dễ dàng.
Phần 2: Phần này đặt sơ đồ tổng quát hệ thống điều khiển điện tử hộp số tự động A340E Sơ đồ này chính là cốt lõi của mô hình, giúp người sử dụng mô hình có một cái nhìn tổng quan nhất về hệ thống điều khiển của mô hình Vì vậy, đây cũng là phần chiếm diện tích lớn nhất và được đặt bên trái của bảng để có thể quan sát rõ nhất.
Phần 3: Đây là phần hiển thị chính của mô hình, dùng để hiển thị số đang gài, độ mở bướm ga, tốc độ trục thứ cấp và chế độ hoạt động của hộp số Do đó, phần này thường xuyên được quan sát nên nó được đặt tại một vị trí tương đối cao để có thể quan sát một cách dễ dàng.
Phần 4: Dùng để quan sát hoạt động của các cơ cấu tại mỗi tay số Phần này chiến diện tích tương đối của bảng hiển thị và cũng là một phần quan trọng trong mô hình nên được đặt ở tầm trung của bảng điều khiển, phía dưới của phần hiển thị chính.
Phần 5: Đặt sơ đồ của bộ truyền bánh răng hành tinh và các cơ cấu của hộp số tự động A340E Đây là phần ít được người sử dụng mô hình quan sát nên được đặt ở phía góc dưới bên phải của bảng hiển thị.
4.1.2 Thiết kế giao diện bảng điều khiển của mô hình
Hình 4.2: Bản thiết kế của bảng điều khiển
Bảng điều khiển của mô hình được thiết kế để đặt công tắc dừng khẩn cấp(Emergency Stop), công tắc chế độ hoạt động của hộp số (Mode), núm vặn giả lập tín hiệu độ mở bướm ga (Load) và núm vặn giả lập tín hiệu tốc độ trục thứ cấp (Secondary Shaft Speed).
Công tắc dừng khẩn cấp được đặt độc lập ở phần trên của bảng điều khiển để khi mô hình xảy ra sự cố thì người sử dụng mô hình có thể nhanh chóng thao tác một cách dễ dàng nhất.
Phần dưới của bảng điều khiển đặt 2 núm vặn và 1 công tắc chế độ hoạt động.
4.1.3 Thiết kế bản vẽ phục vụ cho việc cắt Mica các bảng của mô hình
Bảng hiển thị chính được thiết kế để cắt các lỗ phục vụ cho việc lắp đặt các chi tiết: Đồng hồ đo áp suất dầu, LED 7 đoạn và các bóng LED.
Kích thước của tấm Mica: 680x500x3mm.
Hình 4.3: Bản thiết kế Mica của bảng hiển thị chính
Bảng điều khiển được thiết kế cắt các lỗ tắc dừng khẩn cấp, công tắc chọn chế độ hoạt bướm ga và núm vặn giả lập tín hiệu tốc độ trục
Kích thước tấm Mica: 250x150x2mm. phục vụ việc lắp đặt các chi tiết: Công động, núm vặn giả lập tín hiệu độ mở thứ cấp.
Hình 4.4: Bản thiết kế Mica của bảng điểu khiển
LẮP RÁP CÁC CHI TIẾT
Bước 1: Dán Decal vào mặt sau của tấm Mica.
Hình 4.5: Dán Decal lên Mica
Bước 2: Lắp ráp bảng hiển thị chính: Được cấu tạo từ 2 lớp.
Lớp nhựa Mica: Lớp này được đặt phía trước, cố định bằng 6 con vít lên khung của mô hình Có độ dày 3mm và đã được cắt laser các vị trí để lắp đặt đồng hồ đo áp suất và LED hiển thị.
Lớp Decal dán ngược: Được in màu để hiển thị các phần đã được thiết kế Lớp này dán phía sau của lớp nhựa Mica.
Hình 4.6: Bảng hiện thị chính sau khi lắp lên khung
Bước 3: Lắp ráp các chi tiết để vận hành mô hình.
Cố định nguồn tổ ong và 2 vi điều khiển tại mặt sau của bảng hiển thị:
Hình 4.7: Dán nguồn 12V và Arduino lên khung
Lắp cụm các LED 7 đoạn và IC 74HC595:
Hình 4.8: Lắp cụm các LED 7 đoạn và IC 74HC595
Hình 4.9: Lắp các bóng LED
Bước 4: Nối dây điện theo sơ đồ đã thiết kế.
Cực âm của các bóng LED được nối với nhau bằng các mối hàn Tại các vị trí nối dây diện được bọc bằng ống co nhiệt để tránh chạm chập trong lúc vận hành mô hình.
Bước 5: Lắp đặt các đồng hồ đo áp suất dầu.
Hình 4.11: Các đồng hồ đo (phía sau)
Hình 4.12: Các đồng hồ đo (phía trước)
Bước 6: Cố định bảng điều khiển vào khung mô hình và gắn các chi tiết của bảng điều khiển.
Hình 4.13: Bảng điều khiển chính
Bước 8: Nối dây điện của các chi tiết trên bảng điều khiển về vi điều khiển.
Hình 4.14: Đấu dây của bảng điều khiển
Bước 9: Lắp mặt lưng của mô hình để bảo vệ các chi tiết.
Mặt lưng của mô hình sử dụng một tấm Mica dày 2mm và được sơn cùng màu với khung của mô hình.
Hình 4.15: Mặt lưng đậy của mô hình
PHIẾU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG MÔ HÌNH
Bước 1: Quan sát sơ đồ tổng quát của hệ thống điều khiển điện tử và sơ đồ cấu tạo của hộp số tự động A340E.
Bước 2: Kiểm tra Công tắc chọn số có đang ở vị trí P hoặc N hay không? Nếu chưa thì chuyển về vị trí P hoặc N Đèn chỉ thị ở vị trí P hoặc N sẽ sáng lên tương ứng.
Bước 3: Cung cấp nguồn điện 220VAC cho mô hình với giắc cắm tổng Xoay công tắc “Emergency Stop” theo chiều kim đồng hồ để vận hành mô hình.
Bước 4: Kiểm tra sự hoạt động của hệ thống thủy lực bằng cách quan sát đồng hồ đo áp suất chuẩn
Bước 5: Kiểm tra sự hoạt động của các tín hiệu giả lập bằng cách xoay núm vặn giả lập tín hiệu tải và tốc độ trục thứ cấp, quan sát sự thay đổi trên các LED 7 đoạn hiển thị tương ứng (Giá trị tín hiệu giả lập tăng lên khi xoay theo cùng chiều kim đồng hồ): Núm vặn tín hiệu tạo tải “LOAD” thay đổi giá trí hiển trị trên cặp LED 7 đoạn
“LOAD” (LOAD có giá trị từ 0% đến 99%):
Núm vặn tín hiệu “SECONDARY SHAFT SPEED” thay đổi giá trị cặp LED 7 đoạn “SPEED” (SPEED có giá trị từ 0 đến 7.5x1000rpm):
Bước 6: Vào số lùi, quan sát đồng hồ áp suất của ly hợp số lùi C3 và các LED chỉ thị cơ cấu hoạt động của số lùi:
Bước 7: Điều khiển chuyển số.
Gài cần chọn số vào vị trí “D”, “2” hoặc “L”, thay đổi giá trị của tín hiệu tải và tốc độ trục thứ cấp, xoay công tắc chọn chế độ hoạt động để chọn chế độ hoạt động mong muốn trên bảng điều khiển:
Sau đó, quan sát sự thay đổi của áp suất dầu trên đồng hồ đo áp suất C1, C2 và khóa biến mô Đồng thời, quan sát đèn LED chỉ trên trên bảng hiển thị: Đầu tiên, LED chỉ thị vị trí số và chế độ hoạt động.
Tiếp theo, quan sát cụm LED 7 đoạn hiển thị số (GEAR có các giá trị 1, 2, 3 và 4 – O/D), LED hiển thị “LOAD” và “SPEED”.
Cuối cùng, quan sát bảng hoạt động của các cơ cấu để xem sự hoạt động của các van điện từ (S1, S2, S3), ly hợp (C1, C2), phanh (B1, B2, B3) và khớp 1 chiều (F1, F2) tại các vị trí số hiện tại Đồng thời, có thể quan sát sơ đồ cấu tạo của hộp số tự độngA340E để có cái nhìn trực quan hơn về dòng truyền công suất của hộp số ở các vị trí số tương ứng.
Bước 8: Kết thúc vận hành mô hình.
Gài cần số về vị trí “P” hoặc “N”, nhấn vào công tắc “EMERGENCY STOP” để dừng hoạt động của mô hình Cuối cùng, ngắt kết nối giắc cắm tổng với nguồn điện.
Lưu ý: Công tắc “EMERGENCY STOP” ngoài được sử dụng như một công tắc
ON/OFF bình thường để vận hành mô hình thì còn sử dụng như một giải pháp an toàn.Khi mô hình xảy ra sự cố, bằng cách nhấn nhanh vào công tắc chúng ta có thể ngắt kết nối mô hình với nguồn điện một cách nhanh nhất.
KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
KẾT LUẬN
Sau thời gian tìm hiểu, nghiên cứu và thực hiện đề tài “Thi công, chế tạo hộp điều khiển hộp số tự động A340E” nhóm đã đạt được những điều sau:
Nắm được cơ sở lý thuyết về hộp số tự động và hệ thống điều khiển điện tử của hộp số tự động.
Nắm được kiến thức cơ bản về lập trình Arduino và Matlab/Simulink Từ đó ứng dụng vào việc lập trình một chương trình điều khiển hộp số tự động mà trong đó đầu vào sử dụng các tín hiệu giả lập và đầu ra điều các van điện từ của hộp số tự động A340E.
Hoàn thành thiết kế và thi công mạch điều khiển hộp số tự động A340E.
Bên cạnh những thành quả nhóm đã đạt được, nhóm cũng còn một số thiếu sót trong quá trình thực hiện đề tài Cụ thể như sau:
Mô hình sử dụng các tín hiệu giả lập nên chưa thể điều khiển hộp số một cách bám sát với việc điều khiển trên xe ô tô thực tế.
Do hạn chế về kiến thức lập trình nên nhóm chỉ tạo ra được chương trình điều khiển cơ bản nhất mà chưa thể tối ưu được chương trình điều khiển.
Phần mạch điều khiển tạo ra có thể vận hành nhưng chưa có tính nhỏ gọn và thẩm mỹ.
HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI
Từ các hạn chế của nhóm, để phát triển đề tài nhóm có một số đề xuất sau:
Thay thế các tín hiệu giả lập của mô hình thành các bộ chấp hành được sử dụng trên xe thực tế Cụ thể, tín hiệu giả lập tạo tải có thể thay bằng bàn đạp ga và tín hiệu giả lập tốc độ trục thứ cấp có thể thay thế bằng cách lập trình điều khiển thay đổi tốc độ của Motor điện và sử dụng cảm biến tốc độ trục thứ cấp trên hộp số.
Có thể lập trình chương trình điều khiển theo tiêu chuẩn của AUTOSAR để có thể tiếp cận với chương trình điều khiển thực tế trên xe ô tô hiện nay.
Phần mạch điều khiển có thể sử dụng mạch in để giảm diện tích, gọn gàng và tăng tính thẩm mỹ của mô hình.
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Đặng Quý, Tính Toán Thiết Kế Ôtô, Trường Đại Học Sư Phạm Kĩ Thuật TP Hồ Chí Minh, 2001.
[2] Tài liệu đào tạo hộp số tự động AT & ECT.
[3] TOYOTA Yaris 2007 Repair Manual, trang SS-19 đến SS-23, AX-1 đến AX-265.
[4] http://arduino.vn/bai-viet/214-cach-lap-trinh-nhieu-con-led-7-doan-loai-don.
[5] https://dientutuonglai.com/giao-tiep-uart-giua-2-arduino.html.
[6] https://oto.edu.vn/tai-lieu-dao-tao-hop-so-tu-dong-tai-mien-phi-ngay.
