Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính

Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến vi TĨM TT ng dng các thit b dy hc hin đi s góp phn nơng cao cht lợng đào to cơng ngh ơ tơ. Đơy cũng lƠ khó khăn ca các trng dy ngh trong c nc do phn ln các thit b dy hc hin đi đu nhp từ nc ngồi. Mc tiêu chính ca đ tài là ch to mơ hình h thng phanh ABS đáp ng các u cu đào to theo chng trình qui đnh ca Tng cc Dy ngh. Mơ hình có đng c đin dn đng bánh răng cm bin tc đ bánh xe, có th điu chỉnh tc đ đng b hoặc riêng lẻ cho từng bánh xe. Tín hiu cm bin tc đ bánh xe có th thay đi đ to ra các trng thái làm vic khác nhau cho h thng phanh. Các tín hiu làm vic ch yu ca ECU ABS có th thay đi đ to ra các pan cho h thng. Bng s đ đin ca mơ hình giúp ngi hc có th kim tra các tín hiu d dàng. Các tín hiu ch yu ca h thng phanh đợc hin th trên máy tính thơng qua phn mm LabVIEW. B tài liu đi kèm có th giúp cho giáo viên ging dy v h thng phanh ABS đt kt qu tt. ABSTRACT Application of modern teaching equipment will contribute to improving the quality of automotive technology training. This is also the difficulty of vocational schools in the country because most modern teaching equipment are imported from abroad. The main objective of the research was to produce teaching of model ABS braking system to meet the training requirements specified by the program of the General Department of Vocational Training. The model includes an electric motor driven gear wheel speed sensors, speed of gear can be adjusted overall or independent of each wheel. Signal wheel speed sensor can be changed to create different working status for the braking system. The driving signals to actuators of ABS ECU can be changed to create the brakes fails. Electrical diagram of the model helps the learner to check the signal easily. The main signal of the brake system is displayed on the computer through LabVIEW software. The documents can help teachers teach the ABS brake system to achieve good results. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến vii MCăLC DANH SÁCH CÁC CH VIT TT x DANH SÁCH CÁC HÌNH xi DANH SÁCH CÁC BNG xii CHNG I: TNG QUAN 1 1.1. C s khoa hc và thực tin ca đ tài 1 1.1.1. Lý do chn đ tài 1 1.1.2. C s khoa hc 1 1.1.3. Tính thực tin 2 1.2. Mc tiêu nghiên cu 2 1.3. Mc đích vƠ nhim v ca đ tài 2 1.4. Phng pháp nghiên cu 2 1.5. Gii hn ca đ tài 2 CHNG II: H THNG PHANH TRÊN Ơ TƠ 3 2.1. Khái qt h thng phanh 3 2.1.1. Khái qt chung 3 2.1.2. Cơng dng 4 2.1.3. Phân loi 4 2.1.4. u cu 5 2.1.5. Các loi h thng phanh 6 2.2. Các b phn ca h thng phanh du 8 2.2.1. Cu to h thng phanh du 8 2.2.2. Xilanh chính 9 2.2.3. B trợ lực phanh 15 2.2.4. Van điu hòa lực phanh 20 2.2.5. Phanh chân 25 2.2.6. Phanh dừng 33 2.3. Khái nim v h thng phanh ABS 34 2.3.1. Ý tng v chc năng ca h thng phanh chng bó cng 34 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến viii 2.3.2. Gii thiu chung 36 2.4. Các b phn ca h thng phanh ABS 38 2.4.1. Cm bin tc đ bánh xe 38 2.4.2. Cm bin gim tc 40 2.4.3. Cm bin gia tc ngang 41 2.4.4. B chp hành 42 2.4.5. ECU điu khin trợt 47 2.5. S đ b trí ABS trên ơtơ con 51 2.5.1. Các loi dn đng phanh thy lực 51 2.5.2. Các cu trúc điu khin h thng ABS 51 CHNG III: GII THIU PHN MM LABVIEW 56 3.1. Nhng khái nim c bn 56 3.1.1. Gii thiu chung 56 3.1.2. VI (Vitual Instrument) - Thit b o 57 3.1.3. Front Panel và Block Diagram 57 3.1.4. Icon & Connector 59 3.2. Kỹ thut lp trình trên labVIEW 60 3.2.1. Các cơng c hỗ trợ lp trình 60 3.2.2. D liu 64 3.2.3. Các cu trúc điu khin lung chng trình 70 3.3. SubVI và cách xây dựng SubVI 73 3.3.1. Khái nim SubVI 73 3.3.2. Xây dựng SubVI 74 3.3.3. Xây dựng ng dng 76 3.3.4. Gỡ ri và sa chng trình xây dựng trên LabVIEW 79 CHNG IV : GII THIU H VI ĐIU KHIN AVR 80 4.1. Đặc đim ca h vi điu khin AVR 80 4.2. Cu trúc phn cng ca h vi điu khin AVR 82 4.2.1. Tng quan v kin trúc 82 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến ix 4.2.2. Các thanh ghi đa dng 85 4.2.3. Cng ra vào 85 4.2.4. B nh SRAM 87 4.2.5. Cu trúc ngt 88 4.2.6. B so sánh analog 89 4.2.7. B bin đi A/D bên trong 90 4.2.8. B đnh thi watchdog bên trong 92 4.3. Gii thiu vi điu khin ATmega16 (AT90s4414/8515) 93 4.3.1. Đặc đim 93 4.3.2. S đ chơn ATmega16 95 4.3.3. Mơ t chc năng các chân ATmega16 96 4.4. Gii thiu vi điu khin ATtmega8 99 4.4.1. Đặc đim 99 4.4.2. S đ chơn vƠ s đ khi ca ATmega8 101 4.4.3. Mơ t chc năng các chơn ATmega8 101 CHNG V: THIT K CH TO MƠ HÌNH H THNG PHANH ABS 104 GIAO TIP VI MÁY TÍNH 5.1. Kt cu mơ hình 104 5.1.1. Cu to mơ hình h thng phanh 105 5.1.2. Đặc đim kỹ thut các b phn chính trên mơ hình 106 5.2. Đặc đim các b phn chc năng trên mơ hình h thng phanh ABS 109 5.2.1. Cm cm bin tc đ bánh xe 109 5.2.2. Mch thy lực h thng du phanh 114 5.2.3. Ngun đin 115 5.3. Chng trình giao tip vi máy tính 115 5.3.1. Giao din cho ngi s dng (Front Panel) 115 5.3.2. Hng dn s dng mơ hình 121 CHNG VI: KT LUN - HNG PHÁT TRIN CA Đ TÀI 125 6.1. Kt lun 125 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến x 6.2. Hng phát trin ca đ tài 125 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến xi DANH SÁCH CÁC CHăVITăTT  ABS (Anti-lock Brake System): H thng phanh có b phn chng hãm cng bánh xe.  ECU (Electronic Control Unit): B điu khin đin t.  EBD (Electronic Brake-Force Distribution): H thng phơn phi lực phanh.  BA (Brake Assist): H thng hỗ trợ phanh khẩn cp.  FF (Front engine, Front drive): Ký hiu ca xe có đng c  phía trc và cu trc ch đng.  FR (Front engine, Rear drive): Ký hiu ca xe có đng c  phía trc và cu sau ch đng.  4WD (Four Wheel Driver): Bn bánh xe ch đng.  LED (Light Emited Diod): Diod phát quang.  DTC (Diagnostic trouble code): Mã chẩn đốn h hng.  DLC (Data link connector): Gic cm kt ni d liu.  VSC (Vehicle Stability Control): H thng cơn bằng xe.  TRC (Traction Control): H thng kim sốt đ bám đng ca bánh xe.  LabVIEW (Virtual Instrument Engineering Workbench):  VI (Virtual Instrument): Thit b o Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến xii DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 2.1. Các lực chính xut hin khi phanh xe 3 Hình 2.2. S đ cu to h thng phanh ABS 6 Hình 2.3. S đ cu to h thng phanh 7 Hình 2.4. S đ cu to h thng phanh ABS có EBD 7 Hình 2.5. S đ cu to h thng phanh ABS có BA 8 Hình 2.6. S đ cu to h thng phanh 8 Hình 2.7. Cu to ca xilanh chính loi mt bung 9 Hình 2.8. Cu to ca xilanh chính loi hai bung 10 Hình 2.9. B trí đng ng dn du phanh 11 Hình 2.10. Xi lanh chính khi khơng tác đng 12 Hình 2.11. Khi bƠn đp phanh tác đng 13 Hình 2.12. Xi lanh chính khi nh bƠn đp phanh 13 Hình 2.13. Xi lanh chính khi rò rỉ du phanh  mch du bánh sau 14 Hình 2.14. Xi lanh chính khi rò rỉ du phanh  mch du bánh trc 14 Hình 2.15. Cu to b trợ lực phanh bằng chơn khơng 15 Hình 2.16. B trợ lực khi khơng tác đng phanh 16 Hình 2.17. B trợ lực khi tác đng phanh 17 Hình 2.18. B trợ lực khi gi phanh 17 Hình 2.19. B trợ lực tác đng ti đa 18 Hình 2.20. B trợ lực khi khơng có chân khơng 19 Hình 2.21. H thng phanh có van điu hòa lực phanh 20 Hình 2.22. Cu to van điu hòa lực phanh 21 Hình 2.23. Vn hƠnh trc đim chia 21 Hình 2.24. Vn hành ti ca đim chia 22 Hình 2.25. Vn hƠnh sau đim chia 22 Hình 2.26. Vn hành khi nh bƠn đp 23 Hình 2.27. Van P kép, P&BV 23 Hình 2.28. Van LSPV 24 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến xiii Hình 2.29. Cu to ca phanh đĩa 25 Hình 2.30. Đặc đim bin dng ca cúppen 26 Hình 2.31. Sự thay đi mc du trong bình cha 26 Hình 2.32. B phn báo đ mòn ca má phanh 27 Hình 2.33. Cu to các loi cƠng phanh đĩa 28 Hình 2.34. Cu to các loi rơto phanh đĩa 29 Hình 2.35. Biu đ quan h gia nhit đ c cu phanh và h s ma sát 29 Hình 2.36. Cu to ca phanh trng 30 Hình 2.37. Đặc đim hot đng ca guc phanh 30 Hình 2.38. Các loi trng phanh 31 Hình 2.39. Điu chỉnh khe h gia má phanh và trng phanh 32 Hình 2.40. Điu chỉnh khe h gia má phanh và trng phanh 33 Hình 2.41. Các loi cn phanh dừng 33 Hình 2.42. Các loi thơn phanh dừng 34 Hình 2.43. Mi quan h gia lực phanh và h s trợt 35 Hình 2.44. S đ cu to mt h thng ABS trên xe ơ tơ 37 Hình 2.45. S đ khi các cm chc năng ca ABS 37 Hình 2.46. S đ điu khin ca h thng phanh ABS 38 Hình 2.47. Cm bin tc đ bánh xe 38 Hình 2.48. Tín hiu đin áp ca cm bin tc đ bánh xe 39 Hình 2.49. Cu to cm bin tc đ bánh xe loi nam châm quay 39 Hình 2.50. V trí và cu to cm bin gim tc 40 Hình 2.51. Các ch đ hot đng ca cm bin gim tc 41 Hình 2.52. Cu to cm bin gia tc ngang 42 Hình 2.53. Cu to ca b chp hành 42 Hình 2.54. S đ mch thy lực trong h thng phanh ABS 44 Hình 2.55. Phanh bình thng - khi h thng khơng hot đng 44 Hình 2.56. ABS hot đng  ch đ gim áp sut 45 Hình 2.57. ABS hot đng  ch đ gi 46 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến xiv Hình 2.58. ABS hot đng  ch đ tăng áp sut 46 Hình 2.59. S đ hot đng ca ECU điu khin trợt 47 Hình 2.60. Điu khin chng hãm cng bánh xe khi phanh 48 Hình 2.61. Biu đ hot đng ca các van đin 50 Hình 2.62. Kim tra h thng ABS 50 Hình 2.63. B trí 4 cm bin - 4 kênh điu khin (4+4) 52 Hình 2.64. B trí 4 cm bin - 3 kênh điu khin (2+1) và (1+2) 53 Hình 2.65. B trí 3 cm bin - 3 kênh điu khin (2+1) 53 Hình 2.66. B trí (2+2) và (0+2) 54 Hình 3.1. Front Panel và Block Diagram 58 Hình 3.2. V trí Icon và Connector 59 Hình 3.3. Tools palette 60 Hình 3.4. Control Palette 61 Hình 3.5. Numeric controls 61 Hình 3.6. Numeric indicators 62 Hình 3.7. Boolean 62 Hình 3.8. String và Path 63 Hình 3.9. Functions Palette 63 Hình 3.10. String 66 Hình 3.11. Truy xut mt String 66 Hình 3.12. Bng Array 69 Hình 3.13. For Loop 71 Hình 3.14. While Loop 71 Hình 3.15. Case & sequence Structure 72 Hình 3.16. Formula Node 73 Hình 3.17. Icon mặc đnh vƠ Icon sau khi đợc to 75 Hình 3.18. Cách thc to Connector ca mt VI 76 Hình 3.19. Front Panel và Block Diagram ca mt VI 77 Hình 3.20. Edit Icon ca VI 78 Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS Đ ỗ Văn Dũng HVTH: Nguyễn Quang TUyến xv Hình 3.21. Gỡ ri chng trình 79 Hình 4.1. So sánh thi gian thựchin 2 lnh gia các b vi x lỦ 81 Hình 4.2. Kin trúc ca b x lỦ AVR 83 Hình 4.3. S đ t chc b nh 84 Hình 4.4. Tp thanh ghi ca vi điu khin AVR 85 Hình 4.5. Các port đc và ghi 86 Hình 4.6. Kt ni SRAM ngồi vi b vi điu khin 88 Hình 4.7. S đ khi ca b so sánh Analog 89 Hình 4.8. S đ khi b bin đi ADC 90 Hình 4.9. S đ khi ca b đnh thi Watchdog 92 Hình 4.10. S đ chơn ATmega16 95 Hình 4.11. S đ khi vi điu khin AVR ATmega16 97 Hình 4.12. Cách b trí đ điu khin b vi điu khin từ mt ngun xung 99 bên ngồi Hình 4.13. S đ chơn ATmega8 101 Hình 4.14. S đ khi vi điu khin AVR ATmega8 103 Hình 5.1. Mơ hình h thng phanh 104 Hình 5.2. V trí các b phn trên mơ hình h thng phanh 105 Hình 5.3. Bng điu khin mơ hình h thng phanh 105 Hình 5.4. S đ mch đin mơ hình h thng phanh 106 Hình 5.5. Đng c đin xoay chiu 107 Hình 5.6. Ly hợp từ 107 Hình 5.7. B chp hành 108 Hình 5.8. V trí đu kt ni ECU ABS 108 Hình 5.9. V trí đu kt ni đin trên b chp hành 108 Hình 5.10. Cm bin tc đ bánh xe 109 Hình 5.11. S đ khi b điu khin ly hợp từ 109 Hình 5.12. S đ mch ngun lý b điu khin ly hợp từ 110 Hình 5.13. Gin đ trng thái phanh 111 [...]... lƠm tăng lực phanh [1] GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 16 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y Hình 2.17 B ătr ăl căkhiătácăđ ng phanh [1]  Tr ngătháiăgi ă (phanh) :ă Hình 2.18 B ătr ăl căkhiăgi phanh [1] GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 17 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố... t o và ngun lý h at đ ng c a h th ng phanh ABS trên ơ tơ  Nghiên c u ch t o mơ hình h th ng phanh ABS giao ti p v i máy tính dựa trên ph n m m LabVIEW đ s d ng làm mơ hình gi ng d y và h c t p v h th ng phanh trên ơtơ 1.3 M CăĐệCHăVÀ NHI MăV ăC AăĐ ăTÀI  Nghiên c u ch t o mơ hình h th ng phanh ABS giao ti p v i máy tính  Biên so n b tài li u gi ng d y h th ng phanh 1.4.ăPH  Ph NGăPHỄPăNGHIểNăC U... các c m bi n, b ch p hành trên h th ng phanh ABS giao ti p v i máy tính qua card giao ti p vi x lỦ  Các thơng s làm vi c chính c a h th ng phanh ABS  Ch ng trình đƠo t o mơ đun Bảo dưỡng và sửa chữa hệ thống phanh dầu GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 1 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y 1.1.3 Tính th căti n  ng d ng vào gi ng d y... o ra m t lực phanh l n h n [1] Hình 2.5.ăS ăđ ăc uăt oăh ăth ng phanh ABS có BA [1] 2.2 CÁC B ăPH NăC AăH ăTH NG PHANH D U 2.2.1 C uăt oăh ăth ng phanh d u Hình 2.6.ăS ăđ ăc uăt oăh ăth ng phanh [1] H th ng phanh g m có các b ph n sau đơy: 1 BƠn đ p phanh 2 B trợ lực phanh GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 8 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố... xe bằng b đi u khi n phanh ABS bằng th y lực [1] Hình 2.4.ăS ăđ ăc uăt oăh ăth ng phanh ABS cóăEBD [1] GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 7 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y c H ăth ngăh ătr ăkhi phanh BA  BA là m t h th ng hỗ trợ v n hƠnh phanh khi ng i lái khơng th đ p đ lực lên bƠn đ p phanh Đ p lên bƠn đ p phanh đ t ng t đ ợc coi...Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y Hình 5.14 Gi n đ tr ng thái phanh 111 Hình 5.15 S đ kh i b đi u t c đ ng c xoay chi u 1 pha 112 Hình 5.16 M ch đi u t c 1 đ ng c đi n xoay chi u 1 pha 112 Hình 5.17 M ch đi u t c 4 đ ng c đi n xoay chi u 1 pha 2 tr ng thái 113 Hình 5.18 Tín hi u đi n áp xoay chi u trên t i (đ ng c ) 113 Hình 5.19 S... bằng máy tính đ tự đ ng ch ng khóa các l p xe do phanh khẩn c p H th ng nƠy lƠm tăng đ đ n đ nh c a xe và rút ng n qng ng phanh Do đó các l p khơng b bó c ng vƠ vơ lăng v n có th xoay đ ợc ngay c khi n phanh đ t ng t V n đi u khi n đ ợc xe vƠ đỗ xe an tồn [1] Hình 2.2.ăS ăđ ăc uăt oăh ăth ng phanh ABS [1] GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 6 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS. .. ăth ng phanh  Có hai lo i h th ng phanh H th ng phanh chính đ ợc s d ng khi xe đang ch y là h th ng phanh chơn Có lo i phanh ki u tang tr ng vƠ phanh đĩa, th ng đ ợc đi u khi n bằng áp su t th y lực  H th ng phanh dừng đ ợc s d ng khi đã đỗ xe H th ng phanh dừng tác đ ng vƠo các phanh bánh sau qua các dơy kéo đ xe khơng d ch chuy n đ ợc a H ăth ng phanh ch ngăbóăc ngă- ABS  ABS là h th ng phanh. .. Do đó các phanh v n duy trì ho t đ ng k c khi khơng có chơn khơng tác đ ng vào b trợ lực phanh Tuy nhiên, vì b trợ lực phanh khơng làm vi c, nên s c m th y bƠn đ p phanh [1] Hình 2.20 B ătr l căkhiăkhơng có chân khơng [1] GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 19 HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y 2.2.4.ăăVanăđi uăhòa l c phanh ă a... th ng phanh c n có đ nh y cao, hi u qu phanh khơng thay đ i nhi u l n gi a các l n phanh  Đ m b o tránh hi n t ợng tr ợt l t c a bánh xe trên đ đ ng s gơy mài mòn l p và làm m t kh năng d n h GVHD: PGS.TS Đ ỗ ê D ũ g Va n n 5 ng Vì khi tr ợt l t v i mặt ng chuy n đ ng c a xe HVTH: Nguyễ Quang TUyế n n Nghiê cứ chế o m hình hệ ng pha nh ABS giao tiế vớ má tính n u tạ thố p i y  Phanh chân và phanh . mơ hình khi giao tip vi máy tính dựa trên phn mm LabVIEW cha đy đ.  Tính mỹ thut ca mơ hình cha cao. Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD:. xe bằng b điu khin phanh ABS bằng thy lực. [1] Hình 2.4.ăSăđăcuătoăhăthng phanh ABS cóăEBD [1] Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: PGS.TS. c khi n phanh đt ngt. Vn điu khin đợc xe vƠ đỗ xe an tồn. [1] Hình 2.2.ăSăđăcuătoăhăthng phanh ABS [1] Nghiên cứu chế tạo mô hình hệ thống phanh ABS giao tiếp với máy tính GVHD: