Xây dựng mạch đo và phần mềm thu thập, xử lý tín hiệu băng thử công suất bánh xe (word + bản vẽ)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP Họ tên : Nguyễn Thanh Tùng Lớp : Ơ tơ B Bộ mơn : Ơ tơ xe chun dụng Khóa : 49 Đề tài thiết kế: Xây dựng mạch đo phần mềm thu thập, xử lý tín hiệu băng thử cơng suất bánh xe Các số liệu ban đầu: Tham khảo băng thử công suất MD – 1000 Nội dung phần thiết kế tính tốn: – Khảo sát trạng băng thử MD – 1000 đề xuất phương án phục hồi – Xây dựng mạch xử lý tín hiệu cảm biến – Xây dựng mơ hình thuật tốn đo cơng suất bánh xe – Xây dựng phần mềm thu thập liệu xử lý tín hiệu Các vẽ: - Sơ đồ băng thử……….…… A0 - Xử lý tín hiệu cảm biến tốc độ… A0 - Xử lý tính hiệu cảm biến lực… A0 - Hệ thống điều khiển……………………… A0 - Thuật tốn thử nghiệm cơng suất ngồi A0 - Thuật tốn thử nghiệm vận tốc khơng đổi… …… A0 Cán hướng dẫn: PGS.TS Phạm Hữu Nam Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 02/2009 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05/2009 Ngày tháng … năm 2009 CHỦ NHIỆM BỘ MÔN Cán hướng dẫn thiết kế (kí ghi rõ họ tên) (ký ghi tên họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp tồn thiết kế cho mơn Ngày tháng năm 2009 (ký ghi rõ họ tên) MỤC LỤC Lời nói đầu…………………………………………………………………… Chương I: KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG BĂNG THỬ CÔNG SUẤT MD – 1000 VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ……………………………………… Đặc điểm Băng thử công suất bánh xe…………………………………… Nguyên lý hoạt động Băng thử công suất……………………………… Cấu tạo Băng thử công suất bánh xe……………………………………… 13 Đánh giá trạng Băng thử MD – 1000………………………………… 17 Đề xuất phương án xử lý…………………………………………………… 18 Chương II: XÂY DỰNG MẠCH XỬ LÝ TÍN HIỆU………………………… 20 Cảm biến tốc độ……………………………………………………………… 20 2.Cảm biến lực………………………………………………………………… 25 Mạch nguồn cấp cho mạch đo tín hiệu………………………………… 31 Chương III: XÂY DỰNG THUẬT TỐN ĐO CÔNG SUẤT BÁNH XE…… 33 Chế độ thử nghiệm Đặc tính kéo theo chế độ làm việc đặc tính ngồi động cơ………………………………………………………………… 33 Chế độ vân tốc không đổi………………………………………………… 39 Chương IV: XÂY DỰNG PHẦN MỀM THU THẬP DỮ LIỆU VÀ XỬ LÝ TÍN HIỆU……………………………………………………………… 43 Nhiệm vụ Phàn mềm…………………………………………………… 43 Cấu trúc phần mềm giao diện làm việc…………………………………… 44 Phần cứng…………………………………………………………………… 47 Phần mềm…………………………………………………………………… 50 Một số chức phần mềm…………………………………………… 52 Kết luận………………………………………………………………………… 59 Phụ lục……………………………………………………………………………60 LỜI MỞ ĐẦU Sự phát triển nhanh chóng ngành Ơ tơ có nhờ tiếp thu tiến ngành Cơ khí chế tạo, Vật liệu, Điện, Điện tử, Điều khiển… Tuy nhiên ngành Ơ tơ có đặc thù riêng, yêu cầu phải có phương pháp nghiên cứu đánh giá riêng Do có mặt Băng thử nghiệm nhà máy, phịng thí nghiệm đóng vai trị vơ quan trọng Điều kiện nước ta chưa thể sản xuất Băng thử này, nên hầu hết Băng thử nước nhập Trong thời gian thực tập tốt nghiệp, em tiếp xúc với Băng thử Công suất bánh xe MD – 1000 cho xe tải cầu sau chủ động Băng thử gặp trục trặc, cho kết khơng xác, ảnh hưởng tới hoạt động sở Sau thời gian tìm hiểu làm việc với Băng thử, em giao nhiệm vụ “Xây dựng mạch đo Phần mềm thu thập, xử lý tín hiệu Băng thử Cơng suất bánh xe” Đây đề tài hoàn toàn mới, yêu cầu cần có thời gian nghiên cứu, khảo nghiệm đánh giá lâu dài Mặc dù có nhiều cố gắng thời gian kinh nghiệm thân có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi có thiếu sót Em kính mong thầy bạn đóng góp ý kiến để đồ án hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn: PHẠM HỮU NAM tận tình bảo, hướng dẫn giúp em hồn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn thầy mơn Ơ tơ Xe chun dụng – Trường ĐH Bách Khoa Hà Nội bạn mơn giúp em q trình nghiên cứu hoàn thành đồ án Sinh viên Nguyễn Thanh Tùng Chương I KHẢO SÁT HIỆN TRẠNG BĂNG THỬ CÔNG SUẤT MD – 1000 VÀ ĐƯA RA PHƯƠNG ÁN XỬ LÝ Đặc điểm Băng thử công suất bánh xe: 1.1 Định nghĩa: Băng thử công suất thiết bị sử dụng để đo momen tốc độ từ tính cơng suất động nổ, động điện hay thiết bị có chuyển động quay, từ cho phép xác định thơng số khác Băng thử cơng suất đóng vai trị to lớn ngành cơng nghiệp xe Nó cho phép đánh giá khả hoạt động xe sản xuất đánh giá thơng số khác xe khí thải, chuẩn đốn trạng thái xe Hình 1.1: Sơ đồ Băng thử công suất xe cầu sau chủ động 1.2 Đặc điểm Băng thử: Băng thử cơng suất Ơ tô cầu sau chủ động thuộc loại Chassis Dynanometer thiết bị sử dụng để mô đặt tải lên xe thử nghiệm Hệ thống bao gồm kết cấu khí, – điện điện tử sử dụng để mô tải thật đặt lên xe phịng thí nghiệm Băng thử sử dụng Phanh điện từ - PAU để hấp thụ momen truyền từ bánh xe tới lăn chuyển hóa lượng hấp thụ thành nhiệt Bộ điều khiển điện tử hệ thống sử dụng loại điều khiển có hồi tiếp (PID) để điều khiển trình hấp thụ lượng này, mà thực chất tải tác động lên xe thử nghiệm Một số thông số Băng thử MD – 1000 theo tài liệu MD – 1000 Series Maintenance & Service Manual: Công suất: Làm việc liên tục mức 500 mã lực Công suất làm việc lớn 1200 mã lực Giá trị đo 2000 mã lực Bộ phận gây tải: Phanh điện từ làm mát gió MDK – 400 Hệ thống điều khiển: Máy tính Phần mềm MD – 7000 Có khả điều khiển tay từ xa Con lăn: Đường kính lăn 452 mm Khoảng cách lăn 762 mm Chiều dài trục: Khoảng cách cầu xe 1168 – 1524 mm Vận tốc làm việc: Lớn 200km/h Liên tục 175km/h Bộ nâng hạ: Giữa lăn cầu giữa, sử dụng hệ thống khí nén Nguồn điện cung cấp: 230VAC ba pha, 60Hz, 40A 120VAC pha, 60Hz, 15A cho máy tính Hình 1.2: Sơ đồ bố trí mẫu Băng thử MD – 1000 Nguyên lý hoạt động Băng thử công suất: 2.1 Nguyên lý hoạt động Băng thử công suất bánh xe: Công suất ôtô xác định thông qua vận tốc bánh xe ( lực kéo tiếp tuyến ( Fk vbx ) ): N = Fk ×vbx Q trình thử nghiệm Đường cong cơng suất ngồi bánh xe tơ xác định bướm ga mở hồn tồn tơ chất đầy tải Trong trinh thử nghiệm bánh xe chủ động xe thử nghiệm đặt lăn chủ động lăn bị động Bánh xe chủ động làm quay lăn chủ động Con lăn chủ động nối với PAU Khi xe chuyển động, bánh xe quay làm cho lăn chủ động quay, làm cho Rotor PAU quay theo PAU hoạt động theo nguyên tắc dòng điện Fucô tạo mômen cản để cản chuyển động lăn chủ động, sinh chế độ tải chế độ tốc độ khác thử Do phận gây tải PAU thiết kế đặt theo kiểu động đặt treo, PAU gây tải lên bánh xe, momen bánh xe truyền tới tạo nên Momen phản ứng vỏ “động đặt treo” hay Stator PAU Để ngăn cản không cho Stator quay tự do, Stator PAU có cánh tay địn gắn với cảm biến lực cho phép xác định Momen phản ứng Stator Bằng cách xác đinh Momen phản ứng Stator tính tốn ngược trở lại Momen kéo bánh xe tính Lực kéo tiếp tuyến bánh xe Số vòng quay bánh xe chủ động xe xác định sau: Trong đó: ncl : số vịng quay lăn chủ động (vg/ph) ncb : Fk : 2.2 số vòng quay xác định cảm biến đo tốc độ (vg/ph) lực kéo tiếp tuyến ( N ) Các cơng thức tính bản: Đường truyền cơng suất từ động tới Bánh xe chủ động: Động  Hộp số  Các Đăng  Cầu chủ động  Bánh xe chủ động Công suất phát bánh xe: Trong đó: Nk – Cơng suất kéo phát bánh xe, kW Ne – Công suất động cơ, kW – Công suất tiêu hao lực cản lăn, kW – Công suất tiêu hao lực cản khơng khí, kW – Cơng suất tiêu hao lực cản dốc, kW – Công suất tiêu hao lực cản quán tính, kW – Hiệu suất hệ thống truyền lực Trong trường hợp Ơ tơ chuyển động đường bằng, khơng có gia tốc, phương trình cân cơng suất tơ có dạng sau: 10 v_Height = Val(txtv_Height.Text) v_Weight1 = Val(txtv_Weight1.Text) v_Weight2 = Val(txtv_Weight2.Text) v_Resistance = Val(txtv_Resistance.Text) ' Thong bao de Dang ki xong thong tin MsgBox "Ban da Dang ki day du Thong tin, chon Run de bat dau Thu nghiem", vbOKOnly + vbApplicationModal, "Hoan thanh" Unload frmAutoData End Sub Private Sub cmdReset_Click() ' Tra ve thong tin cu With DataBases.rscmd_Vehicles CancelUpdate Me.Refresh End With End Sub Private Sub cmdSave_Click() ' Luu thong tin With DataBases.rscmd_Vehicles Update Me.Refresh End With MsgBox "Thong tin da duoc luu lai", vbOKOnly, "Chu y" 76 End Sub Code file frmPower.frm: Private Sub chkEnable_Click() If chkEnable.Value = Checked Then ' Cho phep chinh sua cmdAdd.Enabled = True cmdReset.Enabled = True cmdSave.Enabled = True txtv_Brand.Enabled = True txtv_Year.Enabled = True txtv_Series.Enabled = True txtv_Height.Enabled = True txtv_Width.Enabled = True txtv_Distance.Enabled = True txtv_Weight1.Enabled = True txtv_Weight2.Enabled = True txtv_Resistance.Enabled = True Else ' Khong cho phep chinh sua cmdAdd.Enabled = False cmdReset.Enabled = False cmdSave.Enabled = False txtv_Brand.Enabled = False 77 txtv_Year.Enabled = False txtv_Series.Enabled = False txtv_Height.Enabled = False txtv_Width.Enabled = False txtv_Distance.Enabled = False txtv_Weight1.Enabled = False txtv_Weight2.Enabled = False txtv_Resistance.Enabled = False End If End Sub Private Sub cmdAdd_Click() If MsgBox("Ban muon them xe moi?", vbYesNo, "Chu y") = vbYes Then ' Them xe moi With DataBases.rscmd_Vehicles AddNew End With End If End Sub Private Sub cmdDelete_Click() If MsgBox("Ban muon xoa loai xe nay?", vbYesNo, "Chu y") = vbYes Then ' Xoa thong tin xe With DataBases.rscmd_Vehicles Delete Update 78 Me.Refresh End With End If End Sub Private Sub cmdBack_Click() Unload frmAutoData Load frmCustomer End Sub Private Sub cmdFindFirst_Click() ' Tim kiem thong tin xe theo Series On Error GoTo Xuly Dim content content = "*" & Trim(txtFind.Text) & "*" content = "v_Series like '" & content & "'" If txtFind.Text "" Then DataBases.rscmd_Vehicles.Find DataBases.rscmd_Vehicles.Status content, 1, adSearchForward, End If Exit Sub Xuly: MsgBox "Khong tim thay xe Du lieu!", vbOKOnly, "Chu y" End Sub Private Sub cmdNext_Click() 79 ' Luu thong tin ve xe vao RAM v_Brand = txtv_Brand.Text v_Series = txtv_Series.Text v_Year = txtv_Year.Text v_Distance = Val(txtv_Distance.Text) v_Width = Val(txtv_Width.Text) v_Height = Val(txtv_Height.Text) v_Weight1 = Val(txtv_Weight1.Text) v_Weight2 = Val(txtv_Weight2.Text) v_Resistance = Val(txtv_Resistance.Text) ' Thong bao de Dang ki xong thong tin MsgBox "Ban da Dang ki day du Thong tin, chon Run de bat dau Thu nghiem", vbOKOnly + vbApplicationModal, "Hoan thanh" Unload frmAutoData End Sub Private Sub cmdReset_Click() ' Tra ve thong tin cu With DataBases.rscmd_Vehicles CancelUpdate Me.Refresh End With End Sub Private Sub cmdSave_Click() 80 ' Luu thong tin With DataBases.rscmd_Vehicles Update Me.Refresh End With MsgBox "Thong tin da duoc luu lai", vbOKOnly, "Chu y" End Sub Code file Module1.bas: Public MainForm As frmMain 'Thong tin ve xe Public v_Brand As String Public v_Series As String Public v_Year As String Public v_Distance As Integer Public v_Width As Integer Public v_Height As Integer Public v_Weight1 As Integer Public v_Weight2 As Integer Public v_Resistance As Integer 'Thong tin ve bang thu Public d_ArmLength As Single Public d_Encoder As Integer Public d_Radius As Single 81 Public d_NuLoadcell As Integer 'Thong tin ket noi cong COM Public c_ComPort As String Public c_Baudrate As String Public c_Parity As String Public c_Databits As String Public c_Stopbits As String Public c_Settings As String 'Thong tin khach hang Public ct_Name As String Public ct_Vehicle As String Public ct_License As String Public ct_Company As String Public ct_Address As String Public ct_Phone As String 'Ket qua thu duoc Public r_RPM As Single Public r_Lc1 As Single Public r_Lc2 As Single Public i_Speed As Single Public i_Lc1 As Single Public i_Lc2 As Single Public i_Torque As Single 82 Public i_Power As Single 'Xu ly ket qua Public m_Max As Single Public m_Speed As Single Public n_Max As Single Public n_Speed As Single Public v_Max As Single Public v_Torque As Single Public v_Power As Single 'Ten bai thu nghiem Public Test As String Sub Main() Set MainForm = New frmMain MainForm.Show End Sub Public Sub Insert2Word() Dim I As Integer Dim ColNames As String 'Col Headers Dim Wrd As Object ' Word Object Dim TextData As String Dim TheRange As Object 'Word range 83 ' 'Xoa trang ban word bao cao ' Set Wrd = Nothing Set TheRange = Nothing ' 'Tao file word bao cao ' Set Wrd = CreateObject("Word.Basic") Wrd.FileNewDefault ' 'Dat layout cho ban word ' With ActiveDocument.PageSetup LineNumbering.Active = False Orientation = wdOrientPortrait TopMargin = InchesToPoints(0.5) BottomMargin = InchesToPoints(0.5) LeftMargin = InchesToPoints(0.75) RightMargin = InchesToPoints(0.75) Gutter = InchesToPoints(0) HeaderDistance = InchesToPoints(0.5) FooterDistance = InchesToPoints(0.5) 84 .PageWidth = InchesToPoints(8.5) PageHeight = InchesToPoints(11) FirstPageTray = wdPrinterDefaultBin OtherPagesTray = wdPrinterDefaultBin SectionStart = wdSectionNewPage OddAndEvenPagesHeaderFooter = False DifferentFirstPageHeaderFooter = False VerticalAlignment = wdAlignVerticalCenter SuppressEndnotes = False MirrorMargins = False End With DoEvents ' 'Quy dinh font cho van ban ' Set TheRange = ActiveDocument.Range(Start:=0, End:=0) ' all With TheRange WholeStory Font.Name = "Times New Roman" Font.Size = 14 ParagraphFormat.Alignment = wdAlignParagraphLeft End With ' 'Dua data vao word ' - 85 With Wrd Insert "Bao cao thu nghiem Cong suat banh xe" & vbCrLf Insert "Bai thu nghiem " & Test & vbCrLf Insert vbCrLf Insert "Ho va ten khach hang: " & ct_Name & vbCrLf Insert "Cong ty: " & ct_Company & vbCrLf Insert "Dia chi: " & ct_Address & vbCrLf Insert "So dien thoai: " & ct_Phone & vbCrLf Insert "Xe thu nghiem: " & ct_Vehicle & vbCrLf Insert vbCrLf Insert "Ket qua thu nghiem " & vbCrLf Insert "Momen lon nhat: " & m_Max & " Nm " & " tai toc do: " & m_Speed & " km/h" & vbCrLf Insert "Cong suat lon nhat: " & n_Max & " kW " & " tai toc do: " & n_Speed & " km/h" & vbCrLf Insert "Toc lon nhat: " & v_Max & " km/h" & " dat momen " & v_Torque & " Nm" & " dat cong suat " & v_Power & " kW" & vbCrLf End With ' 'Hien bao cao ' Wrd.AppShow End Sub 86 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Thí nghiệm Ơ tơ – GT.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn, PGT.TS Phạm Hữu Nam – NXB Khoa học kỹ thuật [2] Lý thuyết Ơ tơ Máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng – NXB Khoa học kỹ thuật [3] MD – 1000 Series Maintenace & Service Manual [4] MDSP – 7000 Series Dynamometer Controller Software Manual [5] Visual Basic for Electronics Engineering Applications – NXB Vincent Himpe 87 ... số phần phương án xử lý, giúp phục hồi số chức băng thử: 18 - Xây dựng nguyên lý thử nghiệm cho băng thử công suất Xây dựng mạch đo gửi tín hiệu đo máy tính Xây dựng phần mềm thu thập xử lý tín. .. viên tiến hành xây dựng phần mềm thu thập liệu xử lý tín hiệu từ băng thử gửi Nhiệm vụ Phần mềm: Đối với phần mềm thu thập liệu xử lý tín hiệu cho Băng thử Công suất bánh xe, phần mềm cần hoàn... hay tính công suất bánh xe, thực tế Công suất đo Băng thử Công suất phản ứng Stator Công suất thực tế Công suất phát bánh xe trừ phần Công suất tiêu hao ma sát hệ thống truyền lực Băng thử: Để tính