thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bôi trơn động cơ đốt trong bằng vi điều khiển

Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 1 Lớp: 43DLTT-SG TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN oOo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC DẦU BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN Ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN Mã ngành : 18.06.10 Mã LVTN : 8 / ĐATN / 43 CKDL GVHD : TS. NGUYỄN THẠCH SVTH : LÊ VĂN ĐOÀN MSSV : 43S1013 Lớp : 43DLTT- SG Nha Trang – 6/2006 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 2 Lụựp: 43DLTT-SG MC LC Trang LI NểI U Chng 1: TNG QUAN V H THNG BễI TRN V H THNG T NG BO S C TRấN NG C T TRONG 1 1.1. H THNG BễI TRN 1 1.1.1.Chc nng, nhim v, yờu cu 1 1.1.2. Phõn loi 2 1.1.3. Mt s h thng bụi trn in hỡnh 2 1.1.3.1. H thng bụi trn cacte t 2 1.1.3.2. H thng bụi trn cacte khụ 4 1.1.4. Bm du 5 1.1.4.1. Bm bỏnh rng n khp ngoi 5 1.1.4.2. Bm phin trt. 6 1.1.5. Lc du 7 1.1.5.1. Bu lc c khớ 7 1.1.5.2 Bu lc ly tõm 10 1.2. CC H THNG T NG BO SC 11 1.2.1. Cỏc h thng bỏo ỏp sut du 12 1.2.1.1. H thng ốn ch bỏo ỏp sut du 12 1.2.1.2. H thng ng h chy in 13 1.2.1.3. ng h in t 13 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 3 Lôùp: 43DLTT-SG 1.2.1.4. Đồng hồ kĩ thuật số 14 1.2.2. Các hệ thống báo nhiệt độ nước làm mát động cơ 14 1.2.2.1. Hệ thống đèn chỉ báo. 14 1.2.2.2. Đồng hồ chạy điện 15 1.2.3. Các hệ thống báo nhiên liệu 17 1.2.3.1. Đồng hồ nhiên liệu từ tính 17 1.2.3.2. Đồng hồ nhiên liệu tĩnh nhiệt 18 Chương 2: CẢM BIẾN VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 20 2.1. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC TRƯNG ĐO LƯỜNG 20 2.1.1. Các định nghĩa và đặc trưng chung 20 2.1.2. Cảm biến tích cực 21 2.1.3. Cảm biến thụ động 23 2.1.4. Các đại lượng ảnh hưởng 24 2.1.5. Mạch đo 24 2.1.6. Sai số của phép đo 25 2.1.7. Chuẩn cảm biến 26 2.1.7.1. Chuẩn đơn giản 26 2.1.7.2. Chuẩn nhiều lần 26 2.1.8. Độ nhạy 27 2.1.8.1. Định nghĩa 27 2.1.8.2. Độ nhạy trong chế độ tĩnh 28 2.1.8.3. Độ nhạy trong chế độ động 28 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 4 Lôùp: 43DLTT-SG 2.1.9. Độ tuyến tính 28 2.1.9.1. Điều kiện để có tuyến tính 28 2.1.9.2. Đường thẳng tốt nhất – độ lệch tuyến tính 29 2.1.10. Độ nhanh – thời gian hồi đáp 29 2.2. CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 29 2.2.1. Thang nhiệt độ 30 2.2.2. Nhiệt độ đo được và nhiệt độ cần đo 31 2.2.2.1. Nhiệt độ đo được 31 2.2.2.2. Đo nhiệt độ trong lòng vật rắn 31 2.2.3. Đo nhiệt độ bằng điện trở 31 2.2.3.1. Điện trở kim loại 32 2.2.3.2. Nhiệt điện trở 34 2.2.3.3. Điện trở silic 35 2.2.4. Đo nhiệt độ bằng cặp nhiệt 36 2.2.4.1. Đặc trưng chung – độ nhạy nhiệt 36 2.2.4.2. Các hiệu ứng nhiệt điện 37 2.2.4.3. Phương pháp chế tạo và sơ đồ đo 39 2.3. CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT 41 2.3.1. Áp suất và đơn vị đo áp suất 41 2.3.2. Nguyên tắc đo 42 2.3.2.1. Chất lưu không chuyển động 42 2.3.2.2. Chất lưu chuyển động 43 2.3.3. Vật trung gian 45 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 5 Lôùp: 43DLTT-SG 2.3.4. Phương pháp chuyển đổi tín hiệu 46 2.3.4.1. Chuyển đổi bằng biến thiên trở kháng 46 2.3.4.2. Chuyển đổi tín hiệu bằng điện dung 48 2.3.4.3. Chuyển đổi bằng dao động cơ điện 50 2.4.VI ĐIỀU KHIỂN 53 2.4.1. Giới thiệu chung về bộ vi điều khiển 53 2.4.2. Tổng quan về các hệ thống vi điều khiển 54 2.4.3. Bộ vi điều khiển MCU 55 2.4.4. Bộ xử lý trung tâm CPU 57 2.4.5. Các loại bộ nhớ 58 2.5. GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ AT89C51 58 2.5.1. Cấu trúc vi điều khiển 58 2.5.2. Chức năng của từng chân của vi xử lý 8951 60 2.5.3. Tổ chức bộ nhớ. 62 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC DẦU BÔI TRƠN 66 3.1. MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU 66 3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 66 3.1.1. Chọn cảm biến 66 3.1.2. Chọn vi điều khiển 67 3.3. THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 68 3.2.1. Thiết kế bộ cảm biến 69 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 6 Lôùp: 43DLTT-SG 3.3.2. Thiết kế sơ đồ mạch 70 3.2.2.1. Thiết kế mạch nguồn 70 3.2.2.2. Thiết kế mạch tạo âm thanh khi có sự cố 71 3.2.2.3. Hiển thị tín hiệu trên đèn Led 7 đoạn 72 3.2.2.4. Sơ đồ mạch tổng quát 72 3.4. THIẾT KẾ PHẦN MỀM 74 3.3.1. Lưu đồ giải thuật 74 3.3.2. Viết chương trình phần mềm 75 3.5. TÍCH HỢP HỆ THỐNG 77 3.4.1. Mục đích 77 3.4.2. Nạp chương trình phần mềm cho AT89C51 77 3.6. LẮP RÁP VÀ ĐIỀU CHỈNH 78 3.7. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 79 Chương 4: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT Ý KIẾN 81 TÀI LIỆU THAM KHẢO PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 7 Lớp: 43DLTT-SG LỜI NĨI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triền của cơng nghệ vi điện tử kĩ thuật số các hệ thống điều khiển dần dần được tự động hố với những kĩ thuật tiên tiến như: vi xử lý, vi mạch số nhằm thay thế các hệ thống điều khiển cơ khí thơ sơ tốc độ xử lý chậm, ít chính xác bằng hệ thống điều khiển tự động với các chương trình đã được thiết lập trước. Điều này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng con người khỏi những nơi làm việc độc hại. Trong q trình sản suất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay tất cả các thiết bị làm việc tự động đều sử dụng các bộ vi xử lý hoặc các bộ vi điều khiển để thay thế các cụm rơle cơ điện cồng kềnh khơng linh hoạt, độ tin cậy thấp. Điều này giúp ta biết được tình trạng làm việc của các bộ phận, cơ cấu của máy móc đồng thời có thể ghép nối với máy tính dễ dàng và có thể điều khiển từ xa giúp người vận hành có thể phát hiện và xử lý kịp thời, tránh được những hư hỏng và sự cố đáng tiếc xảy ra. Để tạo tiền đề cho việc tiếp cận với một lĩnh vực khoa học đang còn rất mới đồng thời để củng cố kiến thức kiến thức đã được học. Nay tơi quyết định chọn đề tài: ”Thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bơi trơn động cơ đốt trong bằng vi điều khiển”. Qua q trình nghiên cứu và tìm hiểu nay tơi đã hồn thành đề tài này với các nội dung chính sau. - Tổng quan về hệ thống bơi trơn và hệ thống tự động báo sự cố trên động cơ đốt trong. - Cảm biến và vi điều khiển. - Thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bơi trơn. Trong suốt q trình thực hiện mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến thức, thời gian, tài liệu có hạn nên khơng thể tránh khỏi những thiếu sót. Rất mong q thầy cơ và các bạn góp ý để đề tài hồn thiện hơn. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 8 Lụựp: 43DLTT-SG Nhõn õy, tụi xin gi li cm n chõn thnh n thy TS. Nguyn Thch ó tn tỡnh hng dn, cung cp cho tụi nhiu ti liu, ý kin cng nh thụng tin giỏ tr trong quỏ trỡnh thc hin ti. Xin chõn thnh cm n! Sinh viờn thc hin Lờ Vn on PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 9 Lụựp: 43DLTT-SG Chng 1 TNG QUAN V H THNG BễI TRN V H THNG T NG BO S C TRấN NG C T TRONG. 1.1. H THNG BễI TRN 1.1.1.Chc nng, nhim v, yờu cu. Mỏy t trong c to ra bi cỏc h thng, c cu, mi ghộp Khi lm vic, cỏc b phn cú chuyn ng tng i vi nhau. Ti b mt liờn kt gia chỳng s ny sinh ma sỏt v hao mũn. Ngi ta a cht bụi trn vo cỏc b mt chu ma sỏt y, to ra mụi trng cú li cho ma sỏt v hao mũn. Cỏc cht bụi trn thng dựng trong mỏy t trong l du m, graphit Nú cho phộp thay i loi ma sỏt v hao mũn. Nh vy, chc nng ca bụi trn l iu khin ma sỏt v hao mũn ca mỏy. Chc nng: h thng bụi trn cú nhim v gim ma sỏt v hao mũn ca mỏy. Do vy, nú lm tng hiu sut, tui th v tớnh tin cy ca mỏy khi s dng. Ngoi ra, bụi trn cũn cú nhim v khỏc nh: lm mỏt, lm sch, lm kớn, gim ting n, gim rung ng Tuy nhiờn, khi lm mỏt cho mi ghộp, bụi trn ó tng bn v tớnh chng dớnh, chng trúc b mt ma sỏt tỏc ng cú li cho ma sỏt v hao mũn. Yờu cu: Cht bụi trn phi phự hp vi mỏy t trong, phự hp vi nhim v, ch v iu kin lm vic ca c cu, h thng, mi ghộp m nú phi bụi trn. Cht bụi trn phi d kim, cú lng dựng, giỏ thnh cú th chp nhn c, li khụng c hi. Bn vng v tớnh cht bụi trn, khụng hoc ớt to cn, to bt, khụng hoc ớt b phõn gii, khụng gõy n, gõy chỏy PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 10 Lụựp: 43DLTT-SG Cht bụi trn phi a ti ni cn bụi trn mt cỏch liờn tc, u n, vi lu lng, trng thỏi (ỏp sut, nhit ) tớnh cht xỏc nh v cú th kim tra, iu chnh v iu khin c. Cỏc thit b, b phn ca h thng bụi trn phi n gin d s dng, thỏo lp, kim tra sa cha, iu chnh cú kh nng t ng húa cao nhng giỏ thnh va phi. 1.1.2. Phõn loi * Theo cỏnh a du v b mt bụi trn. - Vung túe. - Nh git (cú chu kỡ, t ng v khụng cú chu kỡ khụng t ng). - Cng bc ỏp sut thp, ỏp sut cao (tun hon hoc khụng tun hon) - Kt hp ng thi cỏc phng phỏp trờn. * Theo cỏch cha du trong ng c, cú cỏc loi sau: - cacte t. - cacte khụ. 1.1.3. Mt s h thng bụi trn in hỡnh. Hu ht cỏc h thng ng c ngy nay u s dng phng phỏp bụi trn cng bc. Du trong h thng bụi trn c bm y n cỏc b mt ma sỏt vi ỏp sut nht nh, do ú hon ton cú th lu lng m bo bụi trn, lm mỏt v ty ra b mt ma sỏt. Thụng thng, tựy theo v trớ cha du, h thng bụi trn cng bc phõn thnh hai loi l h thng bụi trn cỏcte t v h thng bụi trn cỏcte khụ. 1.1.3.1. H thng bụi trn cacte t. Trong h thng ny, (Hỡnh 1.1) ton b lng du ca ng c cha trong cacte ca ng c. PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com [...]... thống đèn chỉ báo áp suất dầu Đèn chỉ báo được mắc nối tiếp với acquy, cơng tắc đánh lửa, và cơng tắc áp suất dầu trên động cơ (Hình 1.9) Cơng tắc áp suất dầu đóng khi động cơ ngưng hoạt động Khi bật cơng tắc đánh lửa đến ON, đèn chỉ báo sáng Ngay khi động cơ khởi động, áp suất hình thành trong hệ thống bơi trơn làm cơng tắc dầu mở và đèn chỉ báo tắt Khi áp suất dầu động cơ thấp hơn áp suất tối thiểu... đến động cơ, bao gồm hệ thống xả, khởi động, và điều khiển động cơ bằng điện tử Để khai thác có hiệu quả khả năng làm vi c của động cơ và xác định chính xác tình trạng kỹ thuật của nó Từ đó ta có những phương pháp điều chỉnh, sửa chữa, thay đổi thích hợp đối với động cơ Vì vậy, ta phải bố trí các hệ thống tự động báo sự cố trên động cơ như: hệ thống tự động báo áp suất và nhiêt độ nước làm mát đơng cơ, ... bước tự động hố trong vi c đo lường và điều khiển động cơ để sử dụng chúng một cách có hiệu quả nhất Sau đây là một số loại cảm biến và vi điều khiển thường được sử dụng trong vi c đo lường và điều khiển động cơ đốt trong SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 27 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43DLTT-SG Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch Chương 2 CẢM BIẾN VÀ VI ĐIỀU KHIỂN... đường dầu về cácte, 3 đường dầu vào lọc, 4 van an tồn, 5 đường dầu đi bơi trơn, 6.vòng bi đỡ, 7 rơto, 8 nắp bầu lọc, 9 vít điều chỉnh, 10 ống lấy dầu sạch, 11 lỗ phun 1.2 CÁC HỆ THỐNG TỰ ĐỘNG BÁO SỰCỐ Động cơ cũng là máy móc, tương tự các máy móc khác, động cơ bị mòn dần trong q trình sử dụng bình thường Nhưng trong suốt q trình sử dụng, từ khi sử dụng đến khi loại bỏ, động cơ có thể có những sự cố khác... bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu khơng đổi trong phạm vi tốc độ vòng quay làm vi c của động cơ Hình 1.1 Hệ thống bơi trơn cácte ướt 1 cacte dầu, 2 phao hút dầu, 3.bơm, 4 van an tồn bơm dầu, 5 bầu lọc thơ, 6 van an tồn, 7 đồng hồ áp suất dầu, 8 đường dầu chính, 9 đường dầu bơi trơn trục khuỷu, 10 đườmg dầu bơi trơn trục cam, 11 bầu lọc tinh, 12 két làm mát dầu, 13 van khống chế lưu lượng dầu. .. đơng cơ, hệ thống báo mức nhiên liệu trong két nhiên liệu hàng ngày, hệ thống tự động báo áp suất và nhiệt độ dầu bơi trơn Các hệ thống này sẽ đưa ra các thơng số, các tín hiệu trên bàn điều khiển giúp người vận hành động cơ có thể phát hiện ra những hư hỏng của động cơ một cách nhanh chóng, từ đó có những xử lý, khắc phục để động cơ làm vi c được tốt hơn 1.2.1 Các hệ thống báo áp suất dầu 1.2.1.1 Hệ... mặt cần bơi trơn Khi nhiệt độ dầu lên cao q (khoảng 800C), do độ nhớt giảm, van khống chế lưu động 13 sẽ đóng hồn tồn để dầu qua két làm mát rồi trở về cacte Khi động cơ làm vi c, dầu bị hao hụt do bay hơi và các ngun nhân khác nên phải thường xun kiểm tra lượng dầu trong cacte bằng thước thăm dầu 16 Khi mức dầu ở dưới cần bổ sung thêm dầu Do tồn bộ dầu bơi trơn chứa trong cacte nên cacte phải sâu... điểm di trượt Áp suất dầu động cơ đẩy màng này lên làm tiếp điểm chuyển động dọc theo điện trở Sự tăng áp suất dầu làm tăng điện trở trong mạch Dòng điện truyền qua đồng hồ giảm, cho phép cuộn dây bên phải kéo kim đồng hồ về bên phải, báo hiệu áp suất dầu tăng Hình 1.10 Mạch điện của đồng hồ áp suất dầu từ tính 1.2.1.3 Đồng hồ điện tử Đồng hồ áp suất dầu điện tử, thường hiển thị áp suất dầu dưới dạng... đường dầu bơi trơn trục khuỷu, 10 đườmg dầu bơi trơn trục cam, 11 bầu lọc tinh, 12 đồng hồ áp suất dầu, 13 két làm mát dầu Do phần lớn lượng dầu được chứa ở thùng 3 ngồi cacte động cơ nên hệ thống bơi trơn cacte khơ khắc phục được những nhược điểm của hệ thống bơi trơn cacte ướt Cụ thể là cacte khơng sâu nên động cơ thấp hơn, tuổi thọ dầu được kéo dài nên chu kì thay dầu dài hơn Ngồi ra động cơ có... khác nhau Sự cố của động cơ là tình trạng bất thường ảnh hưởng đến sự vận hành của động cơ Ngun nhân sự cố động cơ có thể ở các hệ thống cơ học của động cơ Tuy nhiên, ngun nhân thường ở một hoặc một nhiều hệ thống hỗ trợ động cơ SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 19 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com Lớp: 43DLTT-SG Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch (nhiên liệu, bơi trơn, làm . SẢN KHOA CƠ KHÍ BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN oOo LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC DẦU BÔI TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN . thời để củng cố kiến thức kiến thức đã được học. Nay tơi quyết định chọn đề tài: Thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bơi trơn động cơ đốt trong bằng vi điều khiển . Qua. Cấu trúc vi điều khiển 58 2.5.2. Chức năng của từng chân của vi xử lý 8951 60 2.5.3. Tổ chức bộ nhớ. 62 Chương 3: THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC DẦU BÔI TRƠN 66 3.1.