Đồ án mô phỏng mạch điều khiển nhắc nhở thay dầu bôi

Mô phỏng mạch điều khiển nhắc nhở thay dầu bôi trơn động cơ đốt trong trên các ô tô đời mới và kèm bản vẽ đầy đủ cho mọi người tham khảo Ô tô là một phương tiện vận tải quan trọng của hệ thống giao thông đường bộ. Trong hoạt động của cộng đồng, ô tô được sử dụng hết sức đa dạng và linh hoạt để chuyên chở người và hàng hóa với các khoảng cách khác nhau, trên nhiều loại địa hình… Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của nền kinh tế thế giới, ô tô cũng được phát triển không ngừng để đáp ứng nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người

Công dụng hệ thống

Hệ thống bôi trơn động cơ đốt trong

Trong động cơ, các chi tiết như piston, xylanh, sec măng và trục thường có chuyển động tương đối, dẫn đến hiện tượng ma sát giữa các bề mặt tiếp xúc Ma sát này không chỉ cản trở chuyển động mà còn gây tổn hao công suất, sinh nhiệt và làm mài mòn bề mặt chi tiết Mức độ ma sát và mài mòn phụ thuộc vào đặc điểm bề mặt và lớp dầu giữa chúng Khi hai bề mặt cọ xát trực tiếp (ma sát khô), tổn thất công suất và mài mòn sẽ rất lớn, dễ dẫn đến hư hỏng nhanh chóng Ngược lại, duy trì lớp dầu giữa hai bề mặt (ma sát ướt) sẽ giúp giảm đáng kể mài mòn và tổn thất công suất.

Hình 1 1: Hệ thống bôi trơn động cơ

 Bôi trơn các bề mặt ma sát, làm giảm tổn thất ma sát:

Hệ thống bôi trơn của động cơ đốt trong sử dụng dầu nhờn để tạo lớp đệm giữa các bề mặt chuyển động, giúp ngăn chặn hoặc giảm thiểu sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt ma sát Dựa vào chất lượng và lượng dầu bôi trơn, có thể phân loại thành ba loại khác nhau.

Ma sát khô xảy ra khi hai bề mặt ma sát tiếp xúc trực tiếp mà không có dầu nhờn Trong quá trình làm việc, sự tiếp xúc này có thể dẫn đến sự mài mòn và tổn hại cho các bề mặt.

Ma sát ướt xảy ra khi giữa hai bề mặt ma sát có một lớp dầu nhờn làm lớp đệm trung gian, giúp ngăn chặn sự tiếp xúc trực tiếp giữa các bề mặt trong quá trình hoạt động.

Ma sát nửa khô, nửa ướt xảy ra khi màng dầu nhờn bị hỏng, dẫn đến việc bề mặt ma sát tiếp xúc cục bộ tại những khu vực mà màng dầu không còn nguyên vẹn.

Ma sát tới hạn là trạng thái ma sát trung gian giữa ma sát ướt và khô, trong đó có sự hiện diện của một lớp dầu nhờn mỏng trên bề mặt ma sát Lớp dầu này bị tác động bởi lực phân tử của bề mặt kim loại, khiến nó bám chặt và mất khả năng di động.

Lực ma sát trong trường hợp này được xác định bởi quá trình sản sinh từ lực tương tác giữa bề mặt ma sát và màng dầu nhờn bám lên bề mặt đó.

Hệ số ma sát là yếu tố quan trọng trong việc lựa chọn vật liệu chế tạo ổ trục, tùy thuộc vào vị trí và điều kiện làm việc cụ thể Việc chọn đúng vật liệu sẽ ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của ổ trục.

Hệ số ma sát của các loại vật liệu ổ trục trong điều kiện ma sát khô và ma sát ướt:

Vật liệu ổ trục Hệ số ma sát

Ma sát khô Ma sát ướt

Bảng 1 1: Hệ số ma sát một số loại ổ trục

Sau một thời gian hoạt động, công sinh ra từ quá trình cháy và tổn thất ma sát sẽ chuyển hóa thành nhiệt năng, khiến nhiệt độ của ổ trục tăng cao Nếu không có dầu nhờn, các bề mặt ma sát sẽ vượt quá nhiệt độ giới hạn, dẫn đến việc nóng chảy các hợp kim chống mài mòn, bong tróc và cong vênh các chi tiết Dầu nhờn đóng vai trò quan trọng trong việc làm mát ổ trục, giúp tản nhiệt do ma sát sinh ra và duy trì nhiệt độ làm việc ổn định trong động cơ.

Dầu nhờn có nhiệt hoá hơi khoảng 40÷70 Kcal/kg, thấp hơn nhiều so với nước với 590 Kcal/kg, và khả năng dẫn nhiệt của dầu nhờn cũng chỉ đạt 0,0005 cal/°C.g.s, trong khi nước là 0,0015 cal/°C.g.s Điều này cho thấy khả năng thu thoát nhiệt của dầu nhờn rất hạn chế so với nước Tuy nhiên, nước không thể thay thế chức năng của dầu nhờn vì còn phụ thuộc vào các đặc tính lý hoá khác Do đó, để dầu nhờn phát huy hiệu quả làm mát các bề mặt ma sát, hệ thống bôi trơn cần cung cấp đủ lượng dầu cần thiết cho các bề mặt này.

 Tẩy rửa bề mặt ma sát:

Khi các chi tiết kim loại ma sát với nhau, bề mặt kim loại sẽ bị mài mòn Tuy nhiên, nhờ vào lưu lượng dầu đi qua, dầu giúp loại bỏ cặn bẩn và làm sạch bề mặt ma sát, từ đó giảm thiểu mài mòn giữa các chi tiết kim loại.

Do có lớp dầu giữa thành xy lanh và piston, giữa xec măng và rãnh xec măng nên giảm được sự lọt khí xuống cacte

Ngoài ra dầu nhờn còn có tác dụng như một lớp bảo về các chi tiết máy bị ăn mòn hóa học.

 Tại sao phải thay đâu nhờn định kì cho động cơ:

Trong quá trình sử dụng, dầu nhớt sẽ bị biến chất do các yếu tố như nhiệt độ, oxy hóa, và nhiệt phân Ngoài ra, tạp nhiễm từ bụi, nước và nhiên liệu cũng góp phần làm giảm chất lượng dầu Hơn nữa, lượng chất phụ gia trong dầu sẽ bị tiêu hao theo thời gian và quá trình vận hành.

Hình 1 2: Dầu nhờn bị đóng cặn bẩn

Tất cả dầu nhớt đều bị biến tính theo thời gian, chủ yếu do nhiệt tỏa ra từ buồng đốt trong quá trình động cơ hoạt động Nhiệt độ của dầu khi tiếp xúc với xecmăng và bạc có thể lên tới 360 độ C khi piston ở điểm chết trên Khi hấp thụ quá nhiều nhiệt, dầu sẽ xảy ra hiện tượng bay hơi, và nếu tiếp tục quá nhiệt, dầu sẽ đạt tới điểm flashpoint và có nguy cơ cháy.

Dầu ăn như dầu dừa và dầu cọ có nhiệt độ cháy thấp dưới 200 độ, trong khi dầu nhờn cho động cơ được pha chế với các phụ gia đặc biệt nhằm nâng cao nhiệt độ flashpoint Những phụ gia này không chỉ tăng cường khả năng chịu nhiệt mà còn giúp dầu ít bị loãng khi gặp nhiệt độ cao Tuy nhiên, các đặc tính này sẽ giảm dần theo thời gian, tốc độ giảm phụ thuộc vào từng loại và từng hãng sản xuất.

Nước xâm nhập vào động cơ trong quá trình vận hành hoặc khi thay dầu có thể gây ra phản ứng hóa học, làm tăng tốc độ ôxy hóa của dầu nhờn Hệ quả là dầu mất đi nhiều tính năng quan trọng, ảnh hưởng đến hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

Hình 1 3: Dầu nhờn nhiễm nước

Hệ thống nhắc nhở thay dầu

Hệ thống nhắc nhở thay dầu trong ô tô đóng vai trò quan trọng, sử dụng các cảm biến như cảm biến số vòng quay bánh xe và trục bánh xe để cảnh báo người lái Hệ thống này cung cấp hai mức cảnh báo: màu vàng để nhắc nhở và màu đỏ để cảnh báo nghiêm trọng, giúp đảm bảo hiệu suất và tuổi thọ của động cơ.

ECU điều khiển có vai trò quan trọng trong việc nhận tín hiệu từ cảm biến vòng quay bánh xe hoặc số vòng quay trục bánh xe Nó tổng hợp và tính toán các dữ liệu này để đưa ra tín hiệu cảnh báo, nhắc nhở người lái khi cần thiết.

Cảm biến trên bánh xe hoặc trục bánh xe sử dụng tín hiệu xung để đếm số lượng xung và gửi thông tin đến ECU cho việc phân tích và tính toán Đèn cảnh báo, được trang bị trên tablo của mỗi xe, có chức năng hiển thị mức cảnh báo từ ECU.

Đèn màu vàng trên bảng điều khiển xe ô tô sáng lên để cảnh báo người lái rằng đã đến thời điểm cần thay dầu Thông thường, đèn này sẽ bật trước 2000 km so với mốc km thay dầu định kỳ theo quy định của các hãng sản xuất.

Đèn màu đỏ sẽ sáng lên khi xe di chuyển quãng đường chạm hoặc vượt qua mốc định kỳ thay dầu, dựa vào bảng quy trình và lịch bảo dưỡng của xe.

 Vậy khi nào đèn cảnh báo thay dầu lại sáng?

Khi bạn nổ máy mà đèn cảnh báo này sáng lên thì có nghĩa là xe của bạn đang có vấn đề về dầu nhớt trong động cơ nhứ:

+ Cảnh báo dầu nhớt trong động cơ đã hết

+ Áp lực dầu nhớt trong động cơ yếu

+ Và do hỏng một số cảm biến hoặc bộ phận liên quan đến hệ thông nhắc nhở thay dầu này như: cảm biến, van giảm áp, bơm dầu,

 Cách xử lí khi thấy đèn sáng:

Khi đèn báo nhớt sáng lên, bạn nên ngay lập tức dừng xe và kiểm tra mức dầu trong động cơ bằng que thăm dầu.

Nếu mức dầu trên xe thấp hoặc hết, bạn chỉ cần thay dầu cho xe Sau khi thay dầu, hãy nhớ reset lại hệ thống bằng cách nhấn các nút điều khiển trên xe hoặc sử dụng máy chẩn đoán để xóa lỗi.

Nếu mức dầu trong động cơ xe vẫn đủ, bạn nên liên hệ với garage hoặc hãng để được tư vấn Vấn đề này có thể do một số bộ phận trong hệ thống nhắc nhở thay dầu bị lỗi hoặc hỏng.

 Tại sao lại trang bị hệ thống nhắc nhở thay dầu:

Một trong những lý do chính dẫn đến việc không thay dầu định kỳ là do người lái xe thường quên hoặc không nhớ số km đã đi Điều này thường xảy ra với những người bận rộn và không chú ý đến việc bảo trì xe, đặc biệt là các vấn đề liên quan đến động cơ, trong đó có việc thay dầu.

Thứ hai, hệ thống này sinh ra là để nhắc nhở những người không có kiến thức trong việc thay dầu định kì, nhất là chị em phụ nữ.

Việc kiểm soát định kỳ thay dầu cho xe là rất quan trọng, đặc biệt khi xe hoạt động lâu dài Hệ thống nhắc nhở thay dầu giúp người dùng theo dõi và điều chỉnh thời gian thay dầu một cách hợp lý Nhờ chức năng Reset số liệu, người dùng có thể dễ dàng cập nhật định kỳ thay dầu, đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu cho xe.

Hệ thống sẽ hỗ trợ thợ sửa chữa trong việc bảo trì bằng cách nhắc nhở thay dầu định kỳ, kiểm tra các bộ phận liên quan và theo dõi số quãng đường đã đi.

 Chu kì báo thay dầu:

Theo chu kỳ bảo dưỡng xe, mỗi 10.000km cần thực hiện bảo dưỡng định kỳ cấp 1, sau 20.000km là bảo dưỡng cấp 2, và sau 40.000km sẽ là bảo dưỡng cấp cao nhất với nhiều hạng mục thay thế hơn, bao gồm cả dầu máy và lọc dầu Khi xe đạt 100.000km, quy trình bảo dưỡng sẽ trở lại như ban đầu.

Cấp bảo dưỡng Mốc km Hạng mục bảo dưỡng chủ yếu Đầu tiên 1.000km Thay dầu máy

10.000km 30.000km 50.000km 70.000km 90.000km

Thay dầu máy và lọc dầu

Thay dầu máy, lọc dầu, lọc nhiên liệu, lọc gió điều hòa

Thay dầu máy, lọc dầu máy, dầu trợ lực, dầu phanh, lọc gió động cơ và lọc gió điều hòa là những dịch vụ bảo trì quan trọng cho xe Đặc biệt, khi xe đạt mốc 80.000 km, cần thực hiện thêm việc thay nước làm mát để đảm bảo hiệu suất hoạt động tối ưu.

Bảng 1 2: Quy trình và mốc bảo dưỡng của xe

Trên các xe đời mới hiện nay, đèn cảnh báo áp suất dầu đã được cải tiến đáng kể, giúp người dùng dễ dàng theo dõi và kiểm tra mức dầu nhớt một cách hợp lý và đúng định kỳ.

Cấu tạo mạch điều khiển nhắc nhở thay dầu động cơ

Vi điều khiển Atmega 16

AVR Atmega16 là dòng vi điều khiển 8 bits do hãng Atmel sản xuất, nổi bật với kiến trúc RISC (Reduced Instruction Set Computer) giúp tối ưu hóa hiệu suất Hãng Atmel cũng nổi tiếng với dòng vi điều khiển 89C51, mang lại sự tin cậy và hiệu quả cho các ứng dụng nhúng.

Vi điều khiển Atmega 16 là một sản phẩm hiệu suất cao và công suất thấp, sử dụng kiến trúc Atmel 8-bit AVR RISC Nó được trang bị 16KB bộ nhớ flash có thể lập trình, 1KB SRAM, và 512B EEPROM Thiết bị còn có một bộ chuyển đổi A/D 10-bit với 8 kênh và giao diện JTAG cho việc gỡ lỗi trên chip Atmega 16 hỗ trợ thông lượng 16 MIPS ở tần số 16 MHz và hoạt động trong khoảng điện áp từ 4,5 đến 5,5 volt.

Vi điều khiển ở đây được sử dụng để tính toán thời gian mở các transistor theo góc quay của động cơ encoder.

Tốc độ xử lí cao, tiêu thụ điện năng thấp.

Kiến trúc 131 tập lệnh thực thi hầu hết trong một chu kỳ xung clock.

32x8 thanh ghi đa dụng. Đạt tốc độ tối đa 16MIPS ở 16MHz.

Dung lượng bộ nhớ lớn: 16KB Flash, 512 EEPROM, 1KB internal SRAM.

Khả năng ghi và xóa có thể đạt đến 10.000 lần, lưu trữ trong thời gian dài trên

Giao tiếp chuẩn JIAG hỗ trợ debug, Lock, Fuse bit.

Chứa 2 bộ time 8 bit, 1 bộ timer 16 bit.

Hỗ trợ giao tiếp I2C, USART, SPI.

Hoạt động tốt ở hiệu điện thế 4.5- 5.5V.

Chân Ký hiệu Chức năng

Cổng nhập xuất dữ liệu song song B (PORTB0) nó có thể được sử dụng các chức năng đặc biệt khác thay vì nhập xuất dữ liệu.

9 RESET Để đưa chip về trạng thái ban đầu.

10 VCC Cấp nguồn nuôi cho vi điều khiển.

11, 31 GND Hai chân này được nối với nhau và nối đất.

XTAL1 Dùng để đưa xung nhịp từ bên ngoài vào chip.

14-21 PD0-7 Cổng nhập dữ liệu song song D (PORTD) nó có thể được dùng các chức năng đặc biệt thay vì nhập dữ liệu. 22-29 PC0-7

Cổng nhập xuất dữ liệu song song C (PORTC) nó có thể được dùng các chức năng đặc biệt thay vì nhập dữ liệu.

30 AVCC Cấp điện áp so sánh cho bộ ADC.

32 AREF Điện áp so sánh tín hiệu vào ADC.

Cổng vào ra dữ liệu song song A (PORTA) ngoài ra còn tích hợp bộ chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số ADC (analog to digital converter).

Bảng 1 3: Chức năng các chân của Atmega16

Port A là cổng xuất nhập 8bit, được thiết kế đặc biệt cho bộ ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số, với điện trở nội được kéo lên mức cao Trong khi đó, Port B là cổng xuất nhập 8bit thông thường.

Port C: Là port xuất nhập thông thường 8 bit Bên cạnh đó port C còn có một số chân giao tiếp JTAG PC5-TDI, PC3-TMS, PC2-TCK.

Port D: Là port xuất nhập 8bit thông thường.

Màn hình LCD 16x2

Màn hình là cầu nối quan trọng giữa con người và thế giới điện tử, với các loại phổ biến như LCD, OLED và LED Trong số đó, LCD được ưa chuộng nhờ giá thành hợp lý, dễ lập trình và khả năng hiển thị đa dạng các ký tự, bao gồm cả hình động.

Màn hình LCD 16x2 là loại màn hình ký tự đơn sắc, cho phép hiển thị các ký tự ASCII với 2 dòng và 16 cột, tương ứng với khả năng hiển thị 32 ký tự cùng lúc Mỗi hàng của màn hình có 16 ô, và mỗi ô chứa 40 pixel.

Khi sản xuất LCD, nhà sản xuất đã tích hợp chíp điều khiển (HD44780) bên trong lớp vỏ và chỉ đưa các chân giao tiếp cần thiết.

Chíp HD44780 có 2 thanh ghi 8bit quan trọng:

Thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) và thanh ghi dữ liệu DR (Data Register) là hai thành phần quan trọng trong việc điều khiển LCD Để gửi lệnh đến LCD, người dùng cần sử dụng tám đường bus DB0-DB7, nơi mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD xác định địa chỉ rõ ràng Người dùng chỉ cần nạp địa chỉ lệnh vào thanh ghi để thực hiện việc điều khiển.

Khi nạp một chuỗi 8 bit vào thanh ghi IR, chip HD44780 sẽ tra cứu bảng mã lệnh tại địa chỉ do IR cung cấp và thực hiện lệnh tương ứng.

Thanh ghi DR là thành phần quan trọng trong việc xử lý dữ liệu 8bit, cho phép ghi dữ liệu vào RAM DDRAM hoặc CGRAM khi ở chế độ ghi, và truyền dữ liệu từ hai vùng RAM này đến MPU khi ở chế độ đọc Khi MPU ghi thông tin vào DR, chip tự động chuyển thông tin này vào DDRAM hoặc CGRAM Đồng thời, khi địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu từ địa chỉ tương ứng trong RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để gửi đến MPU Việc điều khiển chân RS và R/W giúp chuyển đổi giữa hai thanh ghi này trong quá trình giao tiếp với MPU, với các thiết lập cụ thể được tóm tắt trong bảng dưới đây.

Chân Ký hiệu Chức năng

1 VSS Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển.

2 VDD Chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC=5V của mạch điều khiển.

3 VEE Điều chỉnh độ tương phản của LCD.

To select the register in an LCD, connect the Register Select (RS) pin to either logic "0" (GND) or logic "1" (VCC) When set to logic "0," the data bus (DB0-DB7) connects to the Instruction Register (IR) for writing or the address counter for reading Conversely, when set to logic "1," the data bus connects to the data register.

Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.

6 E Chân cho phép (Enable) Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có

Khi chân E nhận xung, LCD hoạt động theo hai chế độ: ghi và đọc Ở chế độ ghi, dữ liệu từ bus được chuyển vào thanh ghi nội bộ của LCD khi phát hiện xung chuyển từ cao sang thấp Ngược lại, ở chế độ đọc, LCD xuất dữ liệu ra các chân DB0-DB7 khi phát hiện cạnh lên (chuyển từ thấp sang cao) ở chân E, và dữ liệu sẽ được giữ trên bus cho đến khi chân E trở lại mức thấp.

Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có 2 chế độ sử dụng 8 đường bus này:

Chế độ 8 bit cho phép dữ liệu được truyền qua 8 đường, trong đó bit MSB là bit DB7 Ngược lại, chế độ 4 bit truyền dữ liệu qua 4 đường từ DB4 đến DB7, với bit MSB cũng là DB7.

15 A Nguồn dương cho đèn nền.

Bảng 1 4: Chức năng các chân của LCD

Trong chế độ "đọc", MPU nhận thông tin từ LCD qua các chân DBx, trong khi ở chế độ "ghi", MPU xuất thông tin điều khiển cho LCD thông qua các chân DBx.

Mã lệnh: DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx

Lệnh Clear Display (xóa hiển thị) ghi một khoảng trống (mã hiện ký tự 20H) vào tất cả ô nhớ trong DDRAM, đồng thời đặt bộ đếm địa AC về 0 và khôi phục kiểu hiển thị gốc nếu đã bị thay đổi Điều này có nghĩa là tắt hiển thị, đưa con trỏ về góc trái (hàng đầu tiên) và chế độ tăng AC được kích hoạt.

= 0 0 0 0 0 0 1 * Lệnh Return home trả bộ đếm địa chỉ AC về 0, trả lại kiểu hiển thị gốc nếu nó bị thay đổi Nội dung của

Khi có hành động ghi hoặc đọc vùng DDRAM, bộ đếm địa chỉ hiển thị AC sẽ tăng (I/D=1) hoặc giảm (I/D=0) một đơn vị, đồng thời vị trí con trỏ cũng sẽ thay đổi theo sự tăng giảm này.

S: Khi S=1 toàn bộ nội dung hiển thị bị dịch sang phải (I/D=0) hoặc sang trái (I/D=1) mỗi khi có hành động ghi vùng DDRAM Khi S=0: không dịch nội dung hiển thị Nội dung hiển thị không dịch khi đọc DDRAM hoặc đọc/ghi vùng CGRAM.

= 0 0 0 0 1 [D] [C] [B] D: Hiển thị màn hình khi D=1 và ngược lại Khi tắt hiển thị, nội dung DDRAM không thay đổi

C: Hiển thị con trỏ khi C=1 và ngược lại

B: Nhấp nháy kí tự tại vị trí con trỏ khi B=1 và ngược lại

Chu kì nhấp nháy khoảng 409,6ms khi mạch dao động nội LCD là 250kHz.

Mã lệnh: DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 1 [S/C] [R/L]

Lệnh Cursor hay display shift cho phép dịch chuyển con trỏ hoặc dữ liệu hiển thị sang trái mà không cần thực hiện ghi hoặc đọc dữ liệu Khi sử dụng chế độ hiển thị 2 dòng, con trỏ sẽ tự động nhảy xuống dòng dưới khi vượt quá vị trí thứ 40 của hàng đầu tiên, đồng thời dữ liệu của cả hai hàng sẽ được dịch chuyển cùng lúc Để biết thêm chi tiết về cách sử dụng, vui lòng tham khảo bảng bên dưới.

0 0 Dịch vị trí con trỏ sang trái (Nghĩa là giảm AC một đơn vị).

0 1 Dịch vị trí con trỏ sang phải (Tăng

1 0 Dịch toàn bộ nội dung hiển thị sang trái, con trỏ cũng dịch theo.

1 1 Dịch toàn bộ nội dung hiển thị sang phải, con trỏ cũng dịch theo.

Khi DL=1, LCD giao tiếp với MPU qua giao thức 8 bit, sử dụng các bit từ DB7 đến DB0 Ngược lại, khi DL=0, giao thức chuyển sang 4 bit, cũng từ DB7 đến DB0 Trong chế độ 4 bit, dữ liệu được truyền và nhận theo hai lần liên tiếp: đầu tiên là 4 bit cao, sau đó là 4 bit thấp.

N: Thiết lập số hàng hiển thị Khi N=0: hiển thị 1 hàng, N=1: hiển thị 2 hàng

F: Thiết lập kiểu kí tự Khi F=0: kiểu kí tự 5x8 điểm ảnh, F=1: kiểu kí tự 5x10 điểm ảnh.

= 0 1 [ACG][ACG][ACG][ACG][ACG][ACG]

Lệnh này ghi địa chỉ của CGRAM vào AC, với ký hiệu [ACG] đại diện cho 1 bit trong chuỗi dữ liệu 6 bit Ngay sau lệnh này, sẽ có lệnh đọc hoặc ghi dữ liệu từ CGRAM tại địa chỉ đã chỉ định.

= 1 [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD] [AD]

Cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ xe giúp nhận diện tốc độ thực tế của xe, phát ra tín hiệu xung để gửi đến đồng hồ taplo Tín hiệu này cho phép tài xế nhận biết tốc độ hiện tại và theo dõi quãng đường đã di chuyển của xe.

Hình 1 9: Cảm biến tốc độ trên Audi R8

Các dòng xe mới hiện nay sử dụng tín hiệu từ bốn cảm biến tốc độ bánh xe, gửi về ECU ABS Hộp ECU ABS sẽ tính toán và cung cấp tín hiệu tốc độ xe, sau đó truyền lên đồng hồ táp lô và các ECU khác thông qua mạng giao tiếp CAN.

Hình 1 10: Cấu tạo cảm biến tốc độ

Cảm biến tốc độ bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu, một cuộn dây và lõi từ.

Vị trí lắp cảm biến tốc độ hay roto cảm biến, số lượng răng của roto cảm biến phụ thuộc vào từng loại xe và đời xe.

Thông thường cảm biến tốc độ bánh trước được lắp vào cam quay và cảm biến tốc độ bánh sau được bắt vào mâm cầu sau.

Roto cảm biến được lắp trên trục trước chủ động và trục bánh xe sau, cùng quay với bánh xe.

Hình 1 11: Tín hiệu xung điện của cảm biến

Hệ thống cảm biến tốc độ xe ô tô sẽ hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng từ.

Thiết kế tích hợp một nam châm gần bánh răng kim loại cho phép nó chuyển động cùng với bánh xe, tạo ra sự đồng bộ giữa chuyển động của xe và bánh răng Khi xe di chuyển, bánh xe quay và bánh răng cũng sẽ hoạt động theo, đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống.

Khi các răng đi qua nam châm, chúng sẽ tạo ra một dòng điện xoay chiều Tín hiệu điện này được ghi nhận thông qua số lượng xung theo thời gian, từ đó được chuyển đổi thành vận độ.

 Các loại cảm biến tốc độ:

Trên thị trường hiện nay, có hai loại cảm biến tốc độ xe ô tô: loại hở và loại kín Mặc dù khác nhau về thiết kế, cả hai loại cảm biến này đều thực hiện chức năng đo tốc độ xe một cách chính xác.

Cảm biến hở, với đầu đọc và vòng kim loại tách rời, dễ bị bám bụi, cát và mảnh kim loại từ phanh Những mảnh kim loại này có thể ảnh hưởng lớn đến hoạt động của cảm biến tốc độ xe ô tô, làm biến đổi dòng cảm ứng thu được Khi phát hiện sự cố trong hoạt động cảm ứng, đèn báo của hệ thống phanh ABS sẽ sáng lên.

Cảm biến kín giúp loại bỏ lo ngại về bụi bẩn, đảm bảo hệ thống cảm biến của xe hoạt động ổn định Để xác định loại cảm biến trên xe, bạn có thể tháo hệ thống phanh và kiểm tra mặt sau; nếu cảm biến và vòng kim loại tách rời, đó là cảm biến kiểu hở, còn nếu chúng gắn liền, đó là cảm biến kín.

 Cảm biến tốc độ trong mạch mô phỏng:

Trong mạch mô phỏng, do hạn chế về nguồn nuôi và tín hiệu, nhóm đã quyết định thay thế cảm biến tốc độ trên ô tô bằng encoder để đảm bảo hiệu suất hoạt động.

Encoder, hay còn gọi là bộ mã hóa, là một thiết bị cảm biến chuyển động cơ học có khả năng chuyển đổi chuyển động thành tín hiệu kỹ thuật số Nó hoạt động như một thiết bị cơ điện, tạo ra các tín hiệu số hoặc xung tương ứng với chuyển động.

1 đĩa quay có khoét lỗ gắn vào trục động cơ.

1 đèn Led dùng làm nguồn phát sáng.

1 mắt thu quang điện được sắp xếp thẳng hàng.

Bảng mạch điện giúp khuếch đại tín hiệu.

Khi Encoder hoạt động, bộ chuyển đổi sẽ xử lý chuyển động và chuyển đổi thành tín hiệu điện Những tín hiệu này sau đó được gửi đến các thiết bị điều khiển PLC để được xử lý, nhằm biểu thị các giá trị cần đo đạt thông qua một chương trình riêng biệt.

Encoder có khả năng ghi nhận tín hiệu dựa trên sự hiện diện hoặc vắng mặt của ánh sáng chiếu qua Cụ thể, nó có thể xác định liệu đèn LED có chiếu qua lỗ hay không Hơn nữa, số xung đếm được tăng lên theo số lần ánh sáng bị cắt, cho phép đo lường chính xác.

Ví dụ: trên đĩa có 1 lỗ duy nhất, khi mỗi lần con mắt thu nhận được 1 tín hiệu đèn Led thì có nghĩa là đĩa đã quay được 1 vòng.

Nguyên lý hoạt động của Encoder cơ bản dựa trên sự quay của đĩa có lỗ, và đối với các loại Encoder khác, tín hiệu thu nhận sẽ khác khi đĩa có nhiều lỗ hơn.

Tụ điện

Tụ điện, hay còn gọi là Capacitor (ký hiệu "C"), là một linh kiện điện tử thụ động quan trọng trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều Tụ điện có khả năng lưu trữ năng lượng điện và tích tụ điện tích nhờ vào hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi (dielectric), bao gồm các chất không dẫn điện như giấy, gốm, mica, và nhiều loại khác.

Có nhiều loại tụ điện được phân loại dựa trên cấu tạo của chúng Khi hai bề mặt tụ điện có sự chênh lệch về điện thế, chúng cho phép dòng điện xoay chiều đi qua Các bề mặt này sẽ mang điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu.

Tụ điện được xem như một ắc quy mini nhờ khả năng lưu trữ năng lượng điện, nhưng cấu tạo và nguyên lý hoạt động của nó hoàn toàn khác biệt so với ắc quy Đơn vị đo lường của tụ điện là Fara, và có cách quy đổi cụ thể cho 1 Fara.

1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

 Ký hiệu của tụ điện là gì?

 Cấu tạo của tụ điện.

Tụ điện được cấu tạo bởi hai dây dẫn điện, thường là tấm kim loại, được đặt song song và cách nhau bởi một lớp điện môi.

Dây dẫn của tụ điện có thể được làm từ giấy bạc hoặc màng mỏng Các điện môi cho tụ điện bao gồm những chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa và không khí Những điện môi này giúp tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện nhờ tính chất không dẫn điện của chúng.

Trong bài viết này, chúng tôi đã nghiên cứu về tụ hoá, loại tụ có phân cực âm (-) và dương (+), thường có hình dạng hình trụ Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trên thân tụ, với điện dung phổ biến từ 0,47 µF đến 0,4700 µF.

Hình 1 13: Cấu tạo tụ điện

Tụ điện hoạt động dựa trên nguyên lý nạp và phóng điện, cho phép tích trữ năng lượng điện tương tự như một ắc quy nhỏ, dưới dạng năng lượng điện trường.

Nó lưu trữ hiệu quả các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện.[3]

 Công dụng của tụ điện trong mạch nhắc nhở thay dầu

Tụ điện có công dụng chính là lưu trữ năng lượng điện, cho phép dòng điện xoay chiều đi qua, đồng thời hỗ trợ nạp xả thông minh, giúp bảo vệ các linh kiện trong mạch điện.

Sơ đồ mạch và nguyên lí hoạt động của hệ thống

Sơ đồ mạch điện

Hình 1 14: Sơ đồ mạch báo nhắc nhở thay dầu

Nguyên lí hoạt động hệ thống

Nguyên lý hoạt động của hệ thống nhắc nhở thay dầu.

Hệ thống hoạt động dựa trên nguyên lý đơn giản, trong đó các xe đời mới được trang bị cảm biến hồng ngoại lắp cạnh hệ thống phanh Cảm biến này sẽ gửi tín hiệu về một mạch điều khiển để xử lý thông tin.

Khi cảm biến tốc độ gửi tín hiệu đến mạch điều khiển, mạch này sẽ phân tích dữ liệu để xác định tốc độ hiện tại của xe Từ đó, nó tính toán quãng đường đã đi và thông báo cho người lái xe khi đến thời điểm cần thay dầu thông qua màn hình trên tablo.

 Nguyên lí hoạt động chi tiết của bộ mạch hệ thống nhắc nhở thay dầu:

Hệ thống hoạt động khi khởi động xe, cung cấp điện qua vi điều khiển trung tâm đến các bộ phận như cảm biến Encoder và màn hình hiển thị Cảm biến Encoder, lắp cạnh hệ thống phanh, phát ra tia hồng ngoại để nhận tín hiệu xung từ vành răng, sau đó gửi về ECU ABS ECU ABS đếm số xung để tính số vòng quay và gửi tín hiệu này trở lại vi điều khiển trung tâm, với thiết kế mô phỏng là 1 xung cho mỗi vòng.

Khi nhận tín hiệu từ ECU ABS, vi điều khiển trung tâm sẽ phân tích và tính toán quãng đường xe đã chạy dựa trên số vòng quay và chu vi bánh xe Hệ thống cũng điều chỉnh tính toán trong trường hợp xe quay vòng hoặc lùi để đưa ra vận tốc chính xác Dữ liệu này được lưu trữ và cộng dồn, và khi quãng đường đạt đến mốc định kỳ thay dầu, vi điều khiển sẽ phát tín hiệu thông báo trên màn hình cho người lái xe về số km đã chạy và yêu cầu thay dầu.

Sau khi thay dầu, người lái xe có thể xóa dữ liệu quãng đường đã đi bằng cách nhấn nút Reset trên vi điều khiển trung tâm Việc này giúp vi điều khiển nhận thông tin yêu cầu làm mới dữ liệu qua cổng “Reset”, từ đó xóa quãng đường trước đó và cập nhật mốc thay dầu định kỳ tiếp theo.

MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHẮC NHỞ THAY DẦU ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG

Giới thiệu phần mềm

Proteus là phần mềm mạnh mẽ hỗ trợ mô phỏng hoạt động của mạch điện tử, bao gồm cả thiết kế mạch và lập trình điều khiển cho các vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, và nhiều loại khác.

Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử nổi bật của Lancenter Electronics, hỗ trợ mô phỏng hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng Phần mềm này đặc biệt hữu ích cho việc làm việc với các vi điều khiển (MCU) như PIC, 8051, AVR và Motorola.

Phần mềm Proteus bao gồm hai chương trình chính: ISIS cho mô phỏng mạch và ARES cho việc vẽ mạch in Đây là công cụ mô phỏng hiệu quả cho các loại Vi Điều Khiển như PIC, 8051, dsPIC, AVR, và ARM7/LPC2000, đồng thời hỗ trợ các giao tiếp như I2C, SPI, CAN, USB và Ethernet Proteus cũng cho phép mô phỏng các mạch số và mạch tương tự một cách chính xác, trở thành một bộ công cụ chuyên dụng trong lĩnh vực mô phỏng mạch điện tử.

ISIS đã trải qua hơn 12 năm nghiên cứu và phát triển, thu hút hơn 12.000 người dùng toàn cầu Điểm mạnh của ISIS là khả năng mô phỏng hoạt động của các hệ vi điều khiển mà không cần phần mềm hỗ trợ bổ sung Ngoài ra, phần mềm này còn cho phép xuất file sang ARES hoặc các phần mềm thiết kế mạch in khác.

Trong lĩnh vực giáo dục, ISIS nổi bật với hình ảnh mạch điện đẹp mắt, cho phép người dùng tùy chỉnh đường nét và màu sắc của mạch điện Bên cạnh đó, ISIS còn hỗ trợ thiết kế theo các mẫu mạch (templates), mang lại sự linh hoạt và sáng tạo cho người học.

Hình 2 1: Giao diện phần mềm Proteus

Thông thường, một phần mềm đồ sộ như OrCad hoặc Protel có hai phần thực hiện nhiệm vụ riêng biệt là:

Những khả năng khác của ISIS là:

Tự động sắp xếp đường mạch và vẽ điểm giao đường mạch.

Chọn đối tượng và thiết lập thông số cho đối tượng dễ dàng.

Xuất file thống kê linh kiện cho mạch.

Xuất file Netlist tương thích với các phần mềm thiết kế mạch in phổ biến ISIS cung cấp nhiều công cụ hữu ích cho các kỹ sư thiết kế mạch chuyên nghiệp, giúp quản lý các mạch điện lớn với hàng ngàn linh kiện Hệ thống thiết kế theo cấu trúc (hierarchical design) cũng được tích hợp, mang lại hiệu quả cao trong quá trình thiết kế.

Khả năng tự động đánh số linh kiện.

Bộ phận vẽ mạch nguyên lý.

Bộ phận vẽ mạch in có vai trò quan trọng trong việc xác định tính chính xác của sự liên kết giữa các đường mạch Nó xuất ra một tập tin gọi là netlist để chuyển giao cho bộ phận vẽ mạch in Bộ phận này sẽ chuyển đổi các biểu tượng linh kiện thành các linh kiện với kích thước và hình dạng cơ học chính xác như linh kiện thật, đồng thời đánh dấu các chân linh kiện được kết nối với nhau.

Các tính năng cơ bản mà một phần mềm thiết kế mạch in đáp ứng:

Tạo hình dạng và kích thước bản mạch.

Cho phép nhập thư viện linh kiện Cho phép tạo thư viện linh kiện mới.

Kiểm tra xung đột mạch là rất quan trọng, bao gồm việc đảm bảo khoảng cách tối thiểu giữa hai linh kiện và giữa hai đường mạch Cần chú ý đến việc chập đường mạch, chẳng hạn như sự tiếp xúc giữa chân đất và chân nguồn.

Tự động chạy đường mạch.

Phần mềm CodeVisionAVR là công cụ lập trình hiệu quả cho vi điều khiển AVR bằng ngôn ngữ C, tích hợp môi trường phát triển và bộ tạo chương trình tự động Được thiết kế đặc biệt cho dòng vi điều khiển AVR của Atmel, phần mềm này hỗ trợ nhiều thư viện lập trình, giúp phát triển các ứng dụng lớn một cách thuận lợi Với giao diện đơn giản và sự hỗ trợ mạnh mẽ từ các thư viện có sẵn, CodeVisionAVR hướng tới việc tối ưu hóa trải nghiệm người dùng.

Thanh Menu bar: chứa các tùy chọn cơ bản, gồmFileEdit, Search, View, Project, Tools, Settings, Help.

Thanh Project: dùng đ complie và build cácể complie và build các project.

Thanh Tools: ch a các nút dùng đ Run CodeWinzardAVR, Run debugger, ứa các nút dùng để Run CodeWinzardAVR, Run debugger, ể complie và build các

The Thanh Setting includes essential buttons for the IDE, Editor, and Debugger, facilitating the compilation and building processes Key functions such as Run Code, WinzardAVR, and Run Debugger are integrated to streamline programming tasks, enhancing the overall efficiency of the development environment.

Thanh View cho phép người dùng thay đổi vị trí các cửa sổ bên dưới, bao gồm các nút như Run CodeWinzardAVR và Run debugger Bạn có thể tùy chỉnh các cửa sổ này để tối ưu hóa trải nghiệm làm việc của mình.

Hình 2 2: Giao diện phần mềm CodeVisionAVR

Cửa số CodewizardAVR Trong cửa số này, cho phép chọn những tùy chọn thiết lập ban đầu cho vi điểu khiển cần thiết lập.

Thẻ Chip: với các tùy chọn loại chip, chọn xung Clock, Clock Prescaler

Divider, và Check Reset Source.

Thẻ Alphanumeric LCD: cài đặt cho màn hình LCD.

Characters/Line: chọn loại màn hình.

Connections: Chọn các chân của vi điểu khiển cho chức năng LCD.

Tính toán quãng đường xe chạy sau cảm biến

Xe Audi R8 2016 sử dụng lốp Michelin 295/30R19 100YXL, mã gai PSORT PS2N2, có chỉ số tốc độ/tải trọng là 100Y, lốp được sản xuất tại Châu Âu.

Hình 2 4: Thống số lốp Audi R8 2016

295 là bề rộng mặt lốp (mm).

30 là tỷ số giữa độ cao của thành lốp với độ rộng bề mặt lốp (%).

19 là bán kính la-zăng (in) 2.6 (mm).

 Bán kính thiết kế bảnh xe: r0 r 0 =B × ∆+ d

Bán kính r0 của bánh xe không quay và không chịu tải được xác định theo kích thước tiêu chuẩn của lốp, với áp suất không khí trong lốp ở mức danh định Kích thước này được cung cấp bởi nhà chế tạo và được tính bằng milimet (mm).

B - Bề rộng của lốp (mm) d - Đường kính vành bánh xe (mm).

∆ - Tỷ số giữa độ cao của thành lốp với độ rộng bề mặt lốp (%).

 Bán kính làm việc trung bình: rb r b =r 0 (2)

= 0.95 x 329.8= 313.31 (mm) Trong đó: rb - Bán kính làm việc trung bình (mm). r0 - Bán kính thiết kế của bánh xe.

 - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp:

 = 0,93 0,935 (cho lốp có áp suất thấp).

 = 0,945  0,95 (cho lốp có áp suất cao).

 Chu vi làm việc của bánh xe: Cb

Cb - Chu vi làm việc của bánh xe (mm). rb - Bán kính làm việc trung bình (mm).

 Số vòng quay báo hết dầu: Vbn

Vbn-Số xòng quay báo hết dầu

An -Chu kỳ số km đã vận hành theo mốc (km).

Cb - Chu vi làm việc của bánh xe (mm).

Thay giá trị A theo các mốc của bảng 2: Quy trình và mốc bảo dưỡng của xe

 Số vòng quay mạch báo thay dầu:

Lập trình hệ thống nhắc nhở thay dầu động cơ đốt trong

This program was produced by the

AVR Core Clock frequency: 8,000000 MHz

// unsigned int num=0; // Bien dem so xung vao chan INT0 float QÐ;

// External Interrupt 0 service routine interrupt [EXT_INT0] void ext_int0_isr(void) // khai bao ham ngat {

// Place your code here num++;

// Timer1 overflow interrupt service routine interrupt [TIM1_OVF] void timer1_ovf_isr(void) {

// Hien thi void HIEN_THI()

// e=(QÐ-1000*a-100*b-10*c-d)*10; f=(QÐ-1000*a-100*b-10*c-d)*100-e*10; g=(QÐ-1000*a-100*b-10*c-d)*1000-e*100-f*10;// lcd_gotoxy(0,1);

// sau dau thap phan lcd_gotoxy(4,1); lcd_putchar(e+48);

// sau so thap phan lcd_gotoxy(6,1); lcd_putchar(f+48);

// so sau dau thap phan lcd_gotoxy(7,1); lcd_putchar(g+48);

// day ra hang don vi, ma ascii

// Declare your global variable void main(void)

// Declare your local variables here

// Func7=In Func6=In Func5=In Func4=In Func3=In Func2=In Func1=In Func0=In

// State7=T State6=T State5=T State4=T State3=T State2=T State1=T State0=T

// Input Capture on Falling Edge

// External Interrupt(s) initialization // INT0: On

// Analog Comparator Input Capture by Timer/Counter 1: Off ACSR=0x80;

// Connections are specified in the

// Project|Configure|C Compiler|Libraries|Alphanumeric LCD menu: // RS - PORTC Bit 0

Đoạn mã HIEN_THI() hiển thị giá trị tốc độ động cơ trên màn hình LCD Đầu tiên, nó di chuyển con trỏ đến vị trí (5,1) và hiển thị dấu chấm Sau đó, con trỏ được đưa về vị trí (10,1) để hiển thị đơn vị "(km)" Cuối cùng, biến num được tăng lên 1.

} if(num>42050) { lcd_gotoxy(3,0);// Dua con tro ve goc, cot 0, dong 0 lcd_putsf("OIL CHANGE");// Hien thi dong chu1 }

Kết quả mô phỏng

2.4.1 Mô phỏng mạch trên Proteus

Khi cấp nguồn cho mạch, encoder phát tín hiệu hồng ngoại từ một bên cảm biến, trong khi bên còn lại nhận tín hiệu Bánh xe quay tạo ra xung quang, cho phép tín hiệu hồng ngoại đi qua khe hở, và cảm biến sẽ nhận tín hiệu này, từ đó tạo ra xung điện gửi về vi điều khiển.

Khi tín hiệu xung được nhận, vi điều khiển đếm số xung và tính toán số vòng bằng cách chia số xung cho số khe tạo xung Sau đó, vi điều khiển chuyển đổi số vòng thành quãng đường xe chạy bằng cách nhân số vòng với bán kính làm việc trung bình của bánh xe Kết quả quãng đường sẽ được hiển thị để người lái theo dõi vận tốc và quãng đường đã chạy Đồng thời, vi điều khiển so sánh quãng đường hiện tại với các mốc chu kỳ thay dầu; nếu hai giá trị trùng nhau, vi điều khiển sẽ thông báo nhắc nhở thay dầu "OIL CHANGE" cho người lái.

Sau khi kiểm tra và thay dầu, kỹ thuật viên cần ấn nút RESET hoặc kết nối máy chẩn đoán qua jack chẩn đoán của xe để xóa lỗi.

Quá trình được lặp lại cho các chu kỳ thay dầu sau.

Link video mô phỏng trên Proteus:

Tiêu đề	Đồ Án Mô Phỏng Mạch Điều Khiển Nhắc Nhở Thay Dầu Bôi
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Công Nghệ Thông Tin
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Thành phố	Hà Nội

Định dạng
Số trang	55
Dung lượng	1,51 MB
File đính kèm	bản vẽ.rar (2 MB)