Cơ điện tử trên ô tô 1

H th ng c đi n t là thi t b công ngh c khí đi u khi n t đ ng

b i thi t b đi n t => Thi t b công ngh c khí + b đi u khi n t

đ ng b ng đi n t

1 KHÁI NI M H TH NG C I N T

Thi t b công ngh c khí + b đi u khi n t đ ng

Thi t b công ngh c khí + b đi u khi n t đ ng

1 KHÁI NI M H TH NG C I N T

S đ kh i ch c n ng c a h th ng c đi n t

1 KHÁI NI M H TH NG C I N T

1 KHÁI NI M H TH NG C I N T

Ng i làm c đi n t đòi h i ph i n m v ng ki n th c đa l nh l c:

Ng i làm c đi n t đòi h i ph i n m v ng ki n th c đa l nh l c:

C khí + đi u khi n t đ ng + đi n t và công ngh thông tin

ây là thi t b nh n ngu n n ng l ng t bên ngoài và tác đ ng

ây là thi t b nh n ngu n n ng l ng t bên ngoài và tác đ ng vào thi t b công ngh trên c s tín hi u đi u khi n t b đi u khi n Trong các h th ng c đi n t th ng g p ba lo i c c u

h hà h là ô t đ ( đi ) t h ti à đ ( đi )

ch p hành là công t c, đ ng c (đi n) t nh ti n và đ ng c (đi n) quay

4 B i lý ( i )

4 B vi x lý (microprocessor)

Dùng làm lõi c a b đi u khi n C u trúc c a nó g m 4 thành ph n chính: b tính toán s h c và lô gíc, b đi u khi n, các thanh ghi và các bus truy n thông

Antilock Braking (ABS)

Traction Control Systems (TCS) y ( )

Vehicle Dynamics Control (VDC)

Electronic Stability Program (ESP)

Electronically Controlled Suspension (ECS)

Electric Parking Brake (EPB)

Tyre Pressure Monitoring System (TPMS)

H TH NG C I N T Ô TÔ

- Vào đ u nh ng n m 1960, thi t b đi n t trên ô tô ch là thi t b radio Các thi t b ch c n ng khác thu n túy là c khí ho c đi n t

ai an toàn lúc b y gi thu n túy c khí H th ng cung c p đi n

ai an toàn lúc b y gi thu n túy c khí H th ng cung c p đi n thu n túy là h th ng đi n t H th ng đánh l a th ng dùng ti p

đi m c khí…

- H th ng c đi n t đ u tiên ng d ng trên ô tô là h th ng đánh

l a đi n t vào cu i nh ng n m 1970 H th ng này g m các c m

th c hi n đi u ch nh áp su t d u trong h th ng phanh đ các

th c hi n đi u ch nh áp su t d u trong h th ng phanh đ các

bánh xe không b hãm c ng và tr t l t

H th ng đi u khi n ch ng tr t quay TCS (traction control

- H th ng đi u khi n ch ng tr t quay TCS (traction control system) đ c phát tri n trên ô tô vào gi a nh ng n m 1990 Các c m bi n xác đ nh s tr t quay c a các bánh xe trong quá trình t ng t c và b đi u khi n (vi x lý) đi u khi n gi m công su t c a đ ng c truy n đ n bánh xe và phanh bánh xe b

tr t quay

tr t quay.

Trên nh ng đ ng tr n tr t, t i đ ng c nh h ng l n đ n

thâ khi t t Khi bá h đã b t t d kh

s quay thân xe khi t ng t c Khi bánh xe đã b tr t d c, kh

n ng bám ngang gi m đi r t nhi u, t c là m t kh n ng đi u khi n h ng g

TCS giúp ô tô có duy trì kh n ng đi u khi n h ng c a ô tô khi

ngang H th ng th c hi n đi u ch nh l c kéo t i các bánh xe và

t c đ ô tô đ t i thi u hóa s sai l ch h ng chuy n đ ng c a

ô tô và h ng c a các bánh xe d n h g ng g

- Hi n nay trên ô tô s d ng h th ng đi u khi n n đ nh c a ô

tô ESC (electronic stability control) Nó th c hi n đi u ch nh l c kéo và l c phanh t i các bánh xe đ tránh các hi n t ng quay vòng th a và quay vòng thi u

vòng th a và quay vòng thi u

- Trên ô tô hi n nay, các b vi x lý 8, 16 và 32 bít đ c s

d ng đ th c hi n các ch c n ng đi u khi n khác nhau Các b

vi đi u khi n v i các b nh EEPROM/EPROM và nhi u thi t b

ch c n ng khác nh ADC PWM Timer đ c tích h p trong

ch c n ng khác nh ADC, PWM, Timer,… đ c tích h p trong chip d n đ c ng d ng trên ô tô

Các b vi đi u khi n lo i 32 bit dùng cho đi u khi n đ ng c , h g g ,

th ng truy n l c, túi khí; lo i 16 bit dùng cho ABS, TCS, VDC,

h th ng đi u hòa không khí… và lo i 8 bit hi n ch dùng đ

Các h th ng c đi n t trên ô tô hi n đang đ c phát tri n theo h ng hoàn toàn t đ ng nh m nâng cao tính n ng an toàn, tính thân thi n v i môi tr ng, tính ti n nghi

Các h th ng đi u khi n b ng đi n và các h th ng m ng

không dây đ truy n thông gi a ô tô v i các trung tâm đi u đ giao thông và v i các ô tô khác đang đ c nghiên c u ng

d ng

d ng

H TH NG C I N T Ô TÔ

Các h th ng vi c đi n MEMS (Micro ElectroMechanical

System), rada sóng ng n đang đ c nghiên c u ng d ng trên các ô tô và các h th ng c đi n t trên ô tô ngày càng tinh t các ô tô và các h th ng c đi n t trên ô tô ngày càng tinh t

v i nhi u ch c n ng u vi t

ng d ng c a h th ng đ nh v toàn c u GPS đang đ c

hiê t ê ô tô à ô tô đ d đ á h à t à t

nghiên c u trên ô tô và ô tô đ c d đoán s hoàn toàn t

đ ng trong vòng vài th p k t i

H TH NG C I N T Ô TÔ

- Công su t danhCông su t danh đ nhđ nh,

- Các giá tr đi n dung và đi n c m ký sinh

Màu Hàng ch c n v S nhân Dung sai

T đi n

T đi n là lo i linh ki n tích lu n ng l ng d i d ng đi n tr ng

T đi n là lo i linh ki n tích lu n ng l ng d i d ng đi n tr ng

Tr s đi n dung c a t đi n là l ng đi n tích mà t đi n tích tr đ ckhi đ t vào hai má c a t đi n m t hi u đi n th 1 v

M t t đi n g m có hai đi n c c và l p đi n môi đ t gi a hai c c

Tr s đi n dung c a t đi n t l v i di n tích S c a đi n c c và h ng

s đi n môi ε, t l ngh ch v i kho ng cách gi a hai c c T có c utrúc d ng ph ng, d ng ng ho c cu n tròn

T đi n không cho dòng đi n m t chi u đi qua, nh ng cho dòng

đi n xoay chi u đi qua Tr s dung kháng c a t đi n t l ngh ch v i

đi n dung c a t và t n s c a dòng đi n ch y qua t

đi n dung c a t và t n s c a dòng đi n ch y qua t

S L C LINH KI N I N T

T đi n

T đi n đ c phân bi t theo ch t đi n môi:

T đi n đ c phân bi t theo ch t đi n môi:

- T không khí: Gi a hai má t là không khí ho c chân không

- T d u: Ch t đi n môi là m t lo i d u t ng h p không d n đi n

- T vô c : Ch t đi n môi là các ch t r n vô c nh mica, s(g m), thu tinh

d

l 41 2 C ln

S nhân (PF) Tantan( F)

-1 -10 Nâu 1 1 10 10 100 - 0,1PF ±1% -

+ T dùng trong m ch l c g i là t l c.

+ T o m ch đ nh th i, m ch phát sóng r ng c a, m ch vi phân và tích phân

t o t các vòng dây đi n t cu n m t l p hay nhi u l p, có lõi s t t

ho c không lõi, có th b c kim ho c không b c kim

Tr s c m kháng c a cu n c m trong m ch đi n xoay chi u t lthu n v i h s t c m và t n s c a dòng đi n ch y qua

Cu n c m

Tr s đi n c m L (h s t c m) c a m t cu n c m cu n m t l p trênlõi cách đi n tròn đ c tính theo công th c:

lõi cách đi n tròn đ c tính theo công th c:

L = tb [μH]

Trong đó D đ ng kính trung bình l p dây cu n (cm);

t l

ii- t

Khi ch n điôt c n quan tâm đ n các thông s :

Khi ch n điôt c n quan tâm đ n các thông s :

S L C LINH KI N I N T

Transitor

Khu ch đ i thu t toán

Có th coi khu ch đ i thu t toán là m t b khu ch đ i lý t ng:

- có h s khu ch đ i đi n áp vô cùng l n K → ∞,

Khu ch đ i thu t toán

c tính c a khu ch đ i thu t toán

Khu ch đ i thu t toán

Các s đ khu ch đ i đ o

Vì K0 →∞ nên đi n áp đ u vào N là UN ≈ Uh ≈ 0,

đi m N có th coi là đi m đ t gi Ur ≈ URN,Uv ≈

U R

U

N

ra 1

N

R

RK

hayUvR

1

=

R/Uv

UvIv

R R R

Ur+

≈

)

R (

R U hayU

R R R U

R

( R U hayU

R

R U

3 1

3 1

RR

R(

Khu ch đ i thu t toán

R

RR

C ng lô-gíc: NOT C ng lô-gíc: OR

S L C LINH KI N I N T

C ng lô-gíc: AND

C ng lô-gíc: NAND (Not And)

C ng lô-gíc: Negative-AND

S L C LINH KI N I N T

C ng lô gíc: NOR (Not OR)

C ng lô-gíc: Negative-OR

C ng lô-gíc: XNOR (Exclusive-NOR)

S L C LINH KI N I N T

C ng lô gíc: IC c ng

CONTROLLED   SYSTEM (Thi t  b  c   khí)

Ví d đi n hình v lo i c m bi n th đ ng là c m bi n nhi t ki u nhi t

đi n, c m bi n piezo… l i thu c lo i c m bi n th đ ng Thí d v c m

bi n tích c c là c m bi n nhi t đi n tr , c m bi n v trsi ki u đi n tr …

C m bi n cònđ c phân lo i theo nguyên lý hình thành nên c m bi n

C m bi n còn đ c phân lo i theo nguyên lý hình thành nên c m bi n thành c m bi n đi n tr , c m bi n đi n dung, c m bi n đi n c m, c m

bi n quang đi n…

CÁC C TÍNH C A C M BI N

Tín hi u có th ph i chuy n đ i nhi u l n trong c m bi n nh ng ta ch quan tâm đ n các đ c tính th hi n quan h gi a đ i l ng kích thích vào

và tín hi u ra kh i c m bi n.à t u a c b

Hàm truy n c a c m bi n (Transfer function): th hi n quan h c a tín

hi u ra theo đ i l ng kích thích vào c m bi n trong đi u ki n lý t ng

hi u ra theo đ i l ng kích thích vào c m bi n trong đi u ki n lý t ng (không có sai s )

D i đo đ c (Span hay Full scale input): là ph m vi thay đ i giá tr c a

D i đo đ c (Span hay Full-scale input): là ph m vi thay đ i giá tr c a

đ i l ng c n đo mà c m bi n có th c m nh n đ c Nó th hi n kho ng

đo l n nh t mà c m bi n có th đo đ c v i sai s ch p nh n đ c

D i tín hi u ra (full-scale output): là đ chênh đ i s c a giá tín tr hi u ra khi đo giá tr đo c c đ i và c c ti u c a d i đo

3 C M BI N

chính xác (accuracy): th hi n sai s l n nh t c a k t qu đo Hi n

chính xác (accuracy): th hi n sai s l n nh t c a k t qu đo Hi n nay ng i ta th ng dùng khái ni m giá tr không ch c ch n đ thay cho

đ chính xác, vì đ không ch c ch n bao g m c sai s h th ng vào sai

s ng u nhiên (th hi n đ chính xác)

s ng u nhiên (th hi n đ chính xác)

nh chu n (calibration)

CÁC THÔNG S C N CHÚ Ý KHI CH N C M BI N

CÁC THÔNG S C N CHÚ Ý KHI CH N C M BI N

Range: Difference between the maximum and minimum value of the

sensed parameter

Resolution: The smallest change the sensor can differentiate

Precision: Ability to reproduce repeatedly with a given accuracy

Sensitivity: Ratio of change in output to a unit change of the input

Zero offset: A nonzero value output for no input

Linearity: Percentage of deviation from the best-fit linear calibration curve Zero Drift: The departure of output from zero value over a period of time for

Bandwidth: Frequency at which the output magnitude drops by 3 dB

Resonance: The frequency at which the output magnitude peak occurs Operating temperature: The range in which the sensor performs as

specifiedp

Deadband: The range of input for which there is no output

Signal-to-noise ratio: Ratio between the magnitudes of the signal and the

noise at the output

Và các y u t khác nh kích th c, giá thành…

Nói chung vi c ch n c m bi n th a mãn t t c các y u t nói trên là r tNói chung vi c ch n c m bi n th a mãn t t c các y u t nói trên là r t khó V n đ là tùy t ng tr ng h p đ ch n c m bi n thích h p

Có nhi u lo i theo các nguyên t c

khác nhau: c m bi nđi n tr thay

khác nhau: c m bi n đi n tr thay

đo các chuy n đ ng t nh ti n theo

h ng ti m c n hay song song gi a

mm đ n m).

mm đ n m)

CÁC C M BI N TH NG G P

C m bi n đo l c

C m bi n đo l c ki u tenzo

R – i n tr c a v t d n– đi n tr su t c a v t d n

V, I – đi n áp và dòng đi n trên v t d n

C m bi n đo nhi t đ có th theo ng ên lý nhi t đi n tr Thermistors

C m bi n đo nhi t đ có th theo nguyên lý nhi t đi n tr Thermistors (Negative or Positive Temperature Coefficient)

ho c theo nguyên lý s c nhi t đi n đ ng (Thermocouples)

C m bi n đo mô men và công su t

o mô men và công su t có ý ngh a l n trong xác đ nh hi u su t và đi u khi n quá trình làm vi c c a c c u máy hay thi t b

3 C M BI N

CÁC C M BI N TH NG G P

3 C M BI N

S phát tri n c a c m bi n

Gia công tín hi u là vi c ch nh s a tín hi u đ s d ng hi u qu

h n Khi gia công tín hi u c n chú ý các đi m sau:

h n Khi gia công tín hi u c n chú ý các đi m sau:

KHÁI NI M C C U CHÁP HÀNH

C c u ch p hành là c c u nh n l nh t b đi u khi n và tác đ ng vào

C c u ch p hành là c c u nh n l nh t b đi u khi n và tác đ ng vào thi t b c khí nh m t o s thay đ i trong h th ng

4 C C U CH P HÀNH

KHÁI NI M C C U CHÁP HÀNH

KHÁI NI M C C U CHÁP HÀNH

C c u ch p hành c ng đ c phân bi t d a trên s tr ng thái n đ nh

đ ra thành c c ch p hành ON OFF (nh phân) à c c ch p hành

đ u ra thành c c u ch p hành ON-OFF (nh phân) và c c u ch p hành liên t c Thí d nh r -le hai tr ng thái, đ ng c b c…

4 C C U CH P HÀNH

C TÍNH C C U CHÁP HÀNH

c tính c a c c u ch p hành c ng t ng t nh c a c m bi n Khi l a

ch n c m bi n ng i ta th ng quan tâm đ n các tiêu chu n sau:

- Công su t liên t c t i đ u ra,

- L c hay mô men c c đ nh (peak),

- Công su t tiêu th bao g m c d ng ngu n nuôi

R -le

4 C C U CH P HÀNH

R -le

b) C c u ch p hành đi n t

ng c đi n quay tròn

ng cg c đi n m t chi u kích t b ng cu n dây:đ t c u c t b g cu dây

ng c đi n m t chi u th ng dùng khi c n mô men kh i đ ng l n

ho c t c đ n đ nh, có th thay đ i trong ph m vi l n Nh c đi m c a

đ ng c đi n m t chi u là k t c u c góp ph c t p kém tin c y c n có

đ ng c đi n m t chi u là k t c u c góp ph c t p, kém tin c y, c n có ngu n m t chi u

4 C C U CH P HÀNH

ng c đi n quay tròn

ng c đi n m t chi u kích t b ng cu n dây

ng c đi n m t chi u kích t b ng cu n dây

N là s thanh d n trên rô to

a là s đôi nhánh dây qu n (2a là s nhánh qu n song song)

là t thông qua m i c c

ng c đi n m t chi u kích t b ng cu n dây.

ng c đi n m t chi kích t b ng c n dâ

ng c đi n m t chi u kích t b ng cu n dây