ỨNG DỤNG LABVIEW TRONG THU THẬP TÍN HIỆU ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ Ô TÔ

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮTRS232 Chuẩn giao tiếp RS232 để nối ghép các thiết bị ngoại vi với máy tínhSerial Công cụ giao tiếp giữa thiết bị và máy tính LabVIEW Phần mềm máy tín

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

GVHD:Ths LÊ KHÁNH TÂN

LỜI CẢM ƠN



Đề tài “Ứng dụng LabVIEW trong thu thập và điều khiển động cơ” là một đề tài mới lạ

và khó Trong khoảng thời gian ngắn với lượng kiến thức còn hạn chế, hoàn thành xong đề tài xem như là một thành công lớn của nhóm Để có thể hoàn thành tốt đề tài cần một sự cố gắng lớn của cả nhóm Và với một vai trò rất quan trọng đặc biệt đó là giáo viên hướng dẫn, nhóm thực hiện đồ án xin gửi lời cảm ơn đến thầy Lê Khánh Tân, người đã tận tình hướng dẫn, chia sẻ tài liệu và đưa ra các góp ý để đề tài của nhóm có thể hoàn thiện tốt hơn đề tài Trong quá trình thực hiện đồ án, nhóm tác giả đã gặp không ít khó khăn cả về phần cứng lẫn phần mềm, nhưng nhờ sự góp ý hướng dẫn quý báu của thầy mà nhóm có thể giải quyết được vấn đề

Chúng em xin gửi lời cảm ơn thầy phản biện đã nhận xét thật cụ thể và đóng góp những

ý kiến quý báu để đồ án được hoàn thiện hơn

Để có thể thực hiện được đề tài thì kinh nghiệm tích lũy từ 4 năm Đại học rất quan trọng, qua đó nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến các thầy cô trong trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP HCM và đặt biệt là các thầy cô trong khoa Cơ Khí Động Lực đã giúp nhóm tác giả có được kiến thức trong việc học và có thể áp dụng vào việc làm sau này.Nhóm tác giả xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè trong lớp, tuy các bạn cũng bận làm đồ án nhưng cũng đã giành thời gian đóng góp ý kiến và giúp đỡ khi nhóm gặp khó khăn

Xin chúc các thầy cô luôn luôn dồi dào sức khỏe, tràn đầy năng lượng, có thật nhiều là nhiều niềm vui, hạnh phúc trong cuộc sống Nhóm thực hiện xin chân thành cảm ơn

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 20…

Nhóm sinh viên thực hiện

TÓM TẮT

1 Vấn đề nghiên cứu

- Giao tiếp Arduino với Labview và động cơ

- Sơ đồ mạch điện của xe Toyota Yaris 2SZ - FE

- Hệ thống điều khiển động cơ

- Dựa vào tài liệu tham khảo của khóa trước cùng với sư hỗ trợ, hướng dẫn cụ thể và cung cấp tài liệu của thầy Lê Khánh Tân

3 Cách giải quyết vấn đề

- Nắm rõ nguyên lý hoạt động cảm biến và cách đọc hiểu sơ đồ mạch điện động cơ

- Lập trình thu thập tín hiệu các cảm biến thông qua board Arduino, giao tiếp Arduino với Labview để điều khiển động cơ trên máy tính, thiết kế mạch điện để giảm dòng điện

- Nghiên cứu lý thuyết về phương pháp điều xung PWM

- Lập trình LabVIEW nhận dữ liệu từ Arduino truyền lên, sử dụng ngôn ngữ lập trình

để điều khiển bàn đạp ga điện tử từ màn hình máy tính

- Sử dụng 2 microchip MCP4921 để giả tín hiệu xung đưa vào bàn đạp ga điện tử

- Tham khảo tài liệu có sẵn trên Internet, ý kiến bạn bè, sinh viên khóa trước và đặc biệt là thầy hướng dẫn Lê Khánh Tân

MỤC LỤC

TÓM TẮT iii

MỤC LỤC v

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ix

DANH MỤC CÁC HÌNH x

DANH MỤC CÁC BẢNG xii

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 13

1.1 Lý do chọn đề tài 13

1.2 Giới hạn đề tài 13

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài 13

1.4 Phương pháp thực hiện 14

1.5 Kế hoạch nghiên cứu 14

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 16

2.1 Lý thuyết cảm biến 16

2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor) 16

2.1.2 Cảm biến nhiệt độ 17

2.1.3 Cảm biến vị trí bàn đạp ga 22

2.2 Điều khiển động cơ 26

2.2.1 Điều khiển đánh lửa 26

2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu 30

2.3 Ứng dụng vi điều khiển trong điều khiển động cơ 33

2.3.1 Phương pháp điều xung PWM 33

2.3.2 IC MCP 4921 37

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ, LẬP TRÌNH THIẾT BỊ THU THẬP VÀ TRUYỀN DỮ

LIỆU 4

3.1 Thiết kế phần cứng 4

3.2 Thiết kế phần mềm 6

3.2.1 Chương trình Arduino 6

3.2.2 Chương trình trên LabVIEW 7

3.3 Cài đặt Router và NAT PORT 11

CHƯƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 17

4.1 Quy trình thực nghiệm 17

4.2 Kết quả thức nghiệm thu được khi nổ máy xe 17

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 23

5.1 Kết quả đạt được 23

5.2 Kết luận 23

5.3 Hướng phát triển của đề tài 23

DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 25

PHỤ LỤC A: GIỚI THIỆU VỀ ARDUINO 26

1 Arduino là gì? 26

2 Tại sao chọn Arduino? 27

3 Tổng quan về Arduino Uno R3 27

3.1 Phần cứng của Arduino Uno R3 27

3.2 Phần mềm Arduino IDE 30

4 Lập trình trên Arduino IDE 32

4.1 Ngôn ngữ lập trình trên Arduino 32

4.2 Chương trình code 35

4.3 Giải thích chương trình code 39

PHỤ LỤC B: GIỚI THIỆU LabVIEW 44

1 LabVIEW là gì ? 44

2 Các ứng dụng của LabVIEW 45

3 Những khái niệm cơ bản của LabVIEW 45

3.1 VI -Thiết bị ảo 45

3.2 Front Panel và Block Diagram 45

3.3 Các kỹ thuật lập trình trên LabVIEW 47

4 Functions Palette (Bảng các hàm chức năng) 51

4.1 Programming (Các khối hàm cơ bản) 51

4.2 Instrument I/O (Công cụ giao tiếp) 56

4.3 Data communication (Giao tiếp dữ liệu) 59

5 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu các cảm biến và đồ thị mô phỏng 61

5.1 Chương trình SERVER 61

5.2 Chương trình CLIENT 65

PHỤ LỤC C: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ IoT 67

1 Mạng không dây 67

1.1 NFC 67

1.2 Bluetooth 67

1.3 RF 67

1.4 Wireless 67

2 CÔNG NGHỆ IoT 68

2.1 Internet of Things là gì? 68

2.2 Khả năng định danh độc nhất 69

2.3 Xu hướng và tính chất của Internet of Things 69

2.4 Các hệ thống phụ trong IoT 70

2.5 Ứng dụng của IoT 70

2.7 IoT trong công nghệ nhà thông minh 74

2.8 Ứng dụng IoT cho camera giám sát 76

2.9 Kết luận 77

DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT

RS232 Chuẩn giao tiếp RS232 để nối ghép các thiết bị

ngoại vi với máy tínhSerial Công cụ giao tiếp giữa thiết bị và máy tính

LabVIEW Phần mềm máy tính (Laboratory Virtual

Instrument Engineering Workbench)MAF Cảm biến dây nhiệt đo lưu lượng không khí nạp

VPA, VPA2 Tín hiệu kép bàn đạp ga điện tử

THA Tín hiệu nhiệt độ không khí nạp

#10, #20 Tín hiệu phun nhiên liệu

Arduino IDE Phần mềm lập trình cho Arduino

IC Atmega328 Vi xử lý trên Arduino

ECU Hộp điều khiển (Electronic Control Unit)

USB Chuẩn kết nối tuần tự đa dụng trong máy tính

(Universal Serial Bus)MCP4921 MICROCHIP giả xung tín hiệu

DANH MỤC CÁC HÌ

Hình 2.1: Cấu tạo và mạch điện cảm biến 4

Hình 2.2: Cảm biến vị trí bướm ga 5

Hình 2.3: Đường đặc tuyến cảm biến vị trí bướm ga 5

Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ động cơ 6

Hình 2.5: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát 7

Hình 2.6: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ 8

Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ 8

Hình 2.8: Mạch điện cảm biến khí nạp 9

Hình 2.9: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ không khí nạp 9

Hình 2.10: Cảm biến áp suất tuyệt đối trên đường ống nạp (MAP) 10

Hình 2.11: Cấu tạo và sơ sồ mạch điện cảm biến MAP 10

Hình 2.12: Mạch điện cầu Wheatston bên trong cảm biến MAP 11

Hình 2.13: Đồ thị đường đặc tính cảm biến MAP 12

Hình 2.14: Mạch điện cảm biến mức nhiên liệu 12

Hình 2.15: Đồ thị đường đặc tính cảm biến mức nhiên liệu 13

Hình 2.16: Đồ thị đường đặc tính góc đánh lửa sớm 14

Hình 2.17: Sơ đồ khối điều khiển đánh lửa của ECU 15

Hình 2.18: Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa trực tiếp xe Toyota 17 Hình 2.19: Bản đồ góc ngậm điện 17

Hình 2.20: ECU điều khiển phun nhiên liệu 20

Hình 2.21: Mô hình mạng riêng ảo VPN 21

Hình 2.22: Quy trình thực hiện thu thập và truyền dữ liệu 23

Y Hình 3.1: Hình vẽ mô phỏng mạch điện thu thập dữ liệu 28

Hình 3.2: Thiết kế bộ thu thập dữ liệu 28

Hình 3.3: Cáp kết nối Arduino và máy tính 29

Hình 3.4: Giao tiếp giữa máy tính và Arduino 29

Hình 3.5: Sơ đồ khối đọc tín hiệu từ các chân tín hiệu 29

Hình 3.6: Sơ đồ khối đọc tín hiệu xung IGT 30

Hình 3.7: Sơ đồ khối Gửi tín hiệu đọc được từ Arduino lên máy tính 30

Hình 3.8: Sơ đồ khối giao tiếp giữa Arduino và LabVIEW 31

Hình 3.9: Mô hình khối giao tiếp VISA của LabVIEW 32

Hình 3.10: Mô hình khối tách tín hiệu trong LabVIEW 32

Hình 3.11: Sơ đồ khối thiết lập chương trình SERVER 33

Hình 3.12: Mô hình khối chương trình SERVER trong LabVIEW 33

Hình 3.13: Sơ đồ khối thiết lập chương trình CLIENT 33

Hình 3.14: Mô hình khối chương trình SERVER trong LabVIEW 34

Hình 4.1: Giao diện chương trình SERVER lúc không tải (VTA 0 %) 41

Hình 4.2: Giao diện chương trình CLIENT lúc không tải (VTA 0 %) 41

Hình 4.3: Bảng đồ thị kết quả chương trình SERVER lúc không tải (VTA 0 %) 42

Hình 4.4: Bảng đồ thị kết quả chương trình CLIENT lúc không tải (VTA 0 %) 42

Hình 4.5: Giao diện chương trình SERVER lúc có tải (VTA 31 %) 43

Hình 4.6: Giao diện chương trình CLIENT lúc không tải (VTA 31%) 43

Hình 4.7: Bảng đồ thị kết quả chương trình SERVER lúc không tải (VTA 31 %) 44

Hình 4.8: Bảng đồ thị kết quả chương trình CLIENT lúc không tải (VTA 31 %) 44

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát 7 Bảng 2.2: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ không khí nạp 9 Bảng 2.3: So sánh với ứng dụng IoT trên nhà thông minh: 24

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Lý do chọn đề tài

Với sự phát triển của công nghệ ô tô với tốc độ chóng mặt, cùng với xu hướng hội nhập hiện nay thì nên công nghiệp ô tô Việt Nam đăng trên con đường phát triển mạnh mẽ

Các nước phát triển đang chạy đua với cuộc cạch mạng công nghiệp 4.0 và công nghệ điều khiển thông qua máy tính là một phần không thể thiếu, đặc biệt là điều khiển tự động vẫnđang rất phổ biến trong lĩnh vực kỹ thuật ngày nay Các xe hơi được điều khiển, truyền và nhận thông tin một cách chính xác, vì vậy xe hơi sẽ ngày càng thông minh và có thể xử lý tìnhhuống phức tạp trong khi hoạt động Để làm được điều đó thì việc thu thập dữ liệu từ xe là rất quan trọng, sau đó ECU sẽ nhận tín hiệu điều khiển từ máy tính và thực thi mệnh lệnh của người điều khiển và mục đích cuối cùng là giúp động cơ hoạt động ổn định theo mong muốn của chúng ta

Lĩnh vực điều khiển ô tô thông qua máy tính ngày càng phát triển mạnh, việc điều khiển

để xe hoạt động theo ý muốn giúp con người giảm bớt được thao tác khi vận hành, đồng thời việc xử lí các sự cố xảy ra cũng chính xác và nhanh hơn Do đó nhóm chúng em đã chọn

nghiên cứu đề tài “ Ứng dụng LabVIEW trong thu thập và điều khiển động cơ trên xe

TOYOTA YARIS 2SZ - FE” Nhóm hy vọng rằng đề tài này sẽ là đòn bẩy để giúp nhóm chúng em nghiên cứu sâu về điều khiển tự động các hệ thống trên xe, đặc biệt là trên các dòng

xe thông minh hiện nay

1.2 Giới hạn đề tài

- Nghiên cứu, thiết kế và chế tạo mô hình thu thập tín hiệu, điều khiển động cơ trên xe

Toyota Yaris 2SZ-FE

- Xử lý tín hiệu thu được thông qua ứng dụng của Arduino và sau đó gửi tín hiệu lên máy

tính thông qua phần mềm Labview

- Sử dụng 2 microchip MCP 4921 để giả hai tín hiệu bàn đạp ga điện tử, từ đó điều khiển

được tốc độ động cơ trên máy tính thông qua giao diện LabVIEW

1.3 Mục tiêu và nhiệm vụ đề tài

Mục tiêu:

- Thu thập được tín hiệu từ cảm biến, hiển thị chúng lên đồ thị trên phần mềm Labview

- Lập trình điều khiển bàn đạp ga trên máy tính gần chính xác nhất với việc điều khiển bàn đạp ga thật

Nhiệm vụ:

- Tìm hiểu sử dụng được các ứng dụng cơ bản nhất của hai phần mềm Arduino và

LabVIEW

- Ôn lại kiến thức chuyên ngành về điều khiển động cơ và các cảm biến có trên xe

TOYOTA Yaris 2SZ – FE

- Lập trình chương trình thu thập tín hiệu các cảm biến, và chương trình giả tín hiệu kép tới

bàn đạp ga bằng Arduino

- Thiết kế giao diện LabVIEW để theo dõi, điều khiển động cơ.

- Thiết kế phần cứng để đảm bảo an toàn việc kết nối board Arduino và các tín hiệu từ cảm

biến và xung cần thu thập, điều khiển

- Bàn đạp ga thật và bàn đạp ga trên máy tính hoạt động cùng nhau, tín hiệu nào truyền đi

lớn hơn thì động cơ sẽ hoạt động theo tín hiệu đó, không bị xung đột tín hiệu

1.4 Phương pháp thực hiện

- Bắt đầu nghiên cứu từ những ứng dụng cơ bản nhất của hai phần mềm Arduino và

LabVIEW rồi sau đó dần đi vào mục đích nghiên cứu chính của đề tài là điều khiển bàn đạp ga điện tử

- Tham khảo nhiều nguồn tài liệu từ trên mạng và sách giáo trình liên quan đến đề tài về cácphần mềm, giao tiếp SPI và các giao tiếp khác Đặt biệt được sự hướng dẫn chu đáo từ thầy hướng dẫn và việc trao đổi kiến thức cùng các nhóm khác và các bạn khóa trước Từ

đó nhóm đã có đủ cơ sở kiến thức để thực hiện đề tài này

1.5 Kế hoạch nghiên cứu

Với sự định hướng của giáo viên hướng dẫn, nhóm đã thực hiện đề tài theo các giai đoạn sau:

Giai đoạn 1: Nghiên cứu các tài liệu phần mềm liên quan đến đề tài

- Lập trình về Arduino làm các ứng dụng cơ bản có liên quan đến đề tài.

- Lập trình về LabVIEW thực hiện hiển thị kết quả đơn giản.

- Nắm cơ bản các hệ thống liên quan trên mạch điện xe Toyota Yaris 2SZ-FE.

- Ôn lại kiến thức về hệ thống điều khiển động cơ và các cảm biến.

Giai đoạn 2: Thiết kế phần cứng, phần mềm cho đề tài nghiên cứu và nghiên cứu điều

khiển bàn đạp ga điện tử

- Thiết kế phần cứng là bộ thu tín hiệu và giả tín hiệu kép điều khiển bàn đạp ga điện tử

- Thiết kế phần mềm là hoàn thành chương trình trên phần mềm Arduino và LabVIEW để

thu thập dữ liệu ổn định, đồng thời điều khiển bàn đạp ga theo cài đặt cho trước

- Tìm hiểu về điều khiển bàn đạp ga điện tử trên động cơ tránh xung đột xung, nghiên cứu

tìm hiểu mạch “OR”

Giai đoạn 3: Tiến hành thu thập tín hiệu, điều khiển bàn đạp ga và viết thuyết minh.

- Nổ máy xe và thực hiện thu thập, truyền dữ liệu đi điều khiển.

- Làm video về quá trình thực hiện kết quả đề tài thực nghiệm.

- Viết thuyết minh bằng Word.

- Viết báo cáo bằng Powerpoint để thuyết trình.

- Hoàn tất đề tài.

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Lý thuyết cảm biến

2.1.1 Cảm biến vị trí bướm ga (Throttle position sensor)

Góc mở bướm ga thành tín hiệu điện áp gửi đến ECU Đa số cảm biến bướm ga là loại tuyến tính (dạng biến trở) 3 dây Tuy nhiên trên một số xe có 4 dây do bố trí thêm công tắc vị trí không tải (idle) Cảm biến bướm ga có các chức năng sau:

- Điều chỉnh tỉ lệ hỗn hợp theo tải của động cơ: Ở tốc độ cầm chừng đòi hỏi hỗn hợp hơi giàu, khi tải lớn phải làm giàu hỗn hợp để công suất động cơ phát ra tối đa và khi động cơ hoạt động ở tải trung bình phải đảm bảo động cơ chạy tiết kiệm

- Cắt nhiên liệu khi giảm tốc: Khi giảm tốc ECU sẽ căn cứ vào cảm biến số vòng quay động

cơ và cảm biến vị trí bướm ga để cắt nhiên liệu, nhằm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường Tốc độ cắt nhiên liệu phụ thuộc nhiệt độ nước làm mát, khi nhiệt độ động cơ càng thấp thì tốc độ cắt nhiên liệu càng cao

- Làm giàu hỗn hợp khi tăng tốc: Khi ấn ga đột ngột từ vị trí cầm chừng, ECU sẽ tăng lượngnhiên liệu cung cấp để làm giàu hỗn hợp giúp cho động cơ tăng tốc nhanh chóng

Mạch điện và cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.1: Cấu tạo và mạch điện cảm biến

Cảm biến xác định vị trí mở của cánh bướm ga một cách liên tục theo quy luật một đườngthẳng, giúp cho việc nhận biết góc mở của bướm ga được chính xác hơn

Cảm biến bao gồm một điện trở, nguồn điện áp 5V từ ECU cung cấp vào hai đầu của điện trở, con trượt di chuyển trên điện trở theo góc mở của cánh bướm ga Tín hiệu điện áp VTA từcon trượt gởi về ECU để xác định độ mở của cánh bướm ga.

Ảnh cảm biến rời và trên xe.

Hình 2.2: Cảm biến vị trí bướm ga

Hình 2.3: Đường đặc tuyến cảm biến vị trí bướm ga

2.1.2 Cảm biến nhiệt độ

Trên các hệ thống điều khiển động cơ và ô tô ngày nay người ta sử dụng khá nhiều cảm biến đo nhiệt độ: nhiệt độ động cơ (nhiệt độ nước làm mát – ECT Engine Coolant

Temperature), nhiệt độ dầu (EOT - Engine Oil Temperature), nhiệt độ nắp máy (CHT -

Cylinder Head Temperature, nhiệt độ khí nạp (IAT - Intake Air Temperature hay MAT – Manifold Air Temperature)

Trong phần đồ án này chỉ lấy tín hiệu cảm biến nhiệt độ khí nạp và nhiệt độ động cơ , các cảm biến đo nhiệt độ này có cấu tạo và mạch điện giống nhau, thường là một điện trở nhiệt (thermistor) mắc trong mạch cầu phân áp

Nguyên lý hoạt động của cảm biến nhiệt độ này là dựa vào sự thay đổi giá trị điện trở, dựatrên sự thay đổi nhiệt độ nên dẫn đến sự thay đổi điện áp ở cầu phân áp Chi tiết quan trọng đó

là điện trở nhiệt là một phần tử cảm nhận sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó được làm bằng vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm (NCT – Negative Temperature

Coefficient) Khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm và ngược lại Các loại cảm biến nhiệt độ hoạtđộng cùng nguyên lý nhưng mức hoạt động và sự thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác nhau Sự thay đổi giá trị điện trở sẽ làm thay đổi giá trị điện áp được gửi đến ECU trên nền tảng cầu phân áp

 Cảm biến nhiệt độ động cơ (nhiệt độ nước làm mát):

Hình 2.4: Cảm biến nhiệt độ động cơ

Cảm biếm này rất quan trọng vì tín hiệu của nó được ECU dùng để điều khiển lượng xăngphun, góc đánh lửa sớm, tốc độ không tải, và cả quạt làm mát két nước

Điện áp 5V qua điện trở chuẩn (điện trở này có giá trị không đổi theo nhiệt độ) tới cảm biến rồi trở ECU về mass (-) Như vậy điện trở chuẩn và nhiệt điện trở trong cảm biến tạo thành một cầu phân áp Điện áp giữa cầu được đưa đến bộ chuyển đổi tương tự - số (bộ chuyển đổi ADC – analog to digital converter)

Khi nhiệt độ động cơ thấp, giá trị điện trở cảm biến cao và điện áp gửi đến bộ biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp được chuyển đổi thành một dãy xung vuông và được giải mã nhờ

bộ vi xử lý để thông báo cho ECU biết động cơ đang lạnh Khi động cơ nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm, báo cho ECU biết là động cơ đang nóng

ECU dùng nhiệt độ chuẩn là C Khi nhiệt độ nước làm mát bé hơn C, ECU sẽ điều khiển tăng lượng phun

Khi nhiệt độ nước làm mát thay đổi, điện áp tại cực THW thay đổi theo và ECU dùng tín hiệu này để hiệu chỉnh lượng phun nhiên liệu

Mạch điện

Hình 2.5: Mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Lượng nhiên liệu phun thay đổi theo nhiệt độ nước làm mát là rất lớn Khi cảm biến bị hở mạch thì điện áp tại cực THW sẽ rất cao, lượng nhiên liệu phun sẽ tăng mạnh làm động cơ bị

ngộp xăng không thể hoạt động được Khi cảm biến bị ngắn mạch, điện áp tại cực THW là bé nhất làm cho động cơ hoạt động không ổn định, nhất là khi nhiệt độ động cơ dưới C.

Bảng 2.1: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.6: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ

 Cảm biến nhiệt độ không khí nạp, THA hoặc TA, MAT:

Hình 2.7: Cảm biến nhiệt độ khí nạp

Cảm biến dùng để xác định nhiệt độ không khí nạp vào động cơ Mật độ của không khí thay đổi theo nhiệt độ, điều này có nghĩa là khối lượng không khí nạp vào động cơ phụ thuộc vào nhiệt độ của lượng không khí nạp

Cảm biến được bố trí ở phía trước họng bướm ga, phần chính cảm biến là một điện trở có trị số nhiệt điện trở âm ECU dụng nhiệt độ cơ bản là C để giảm lượng nhiên liệu phun khi nhiệt độ không khí nạp tăng cao và sẽ gia tăng lượng nhiên liệu khi nhiệt độ không khí bé hơnC

Mạch điện

Hình 2.8: Mạch điện cảm biến khí nạp

Tương tự như cảm biến nhiệt độ động cơ, cảm biến nhiệt độ không khí cũng lấy tín hiệu

từ cầu phân áp giữ điện trở chuẩn trong ECU và nhiệt điện trở trên cảm biến

Bảng 2.2: Giá trị đặc tính cảm biến nhiệt độ không khí nạp

Hình 2.9: Đường đặc tính cảm biến nhiệt độ không khí nạp

Hình 2.10: Cảm biến vị trí bàn đạp ga

Cảm biến bàn đạp động cơ nghiên cứu là loại tuyến tính Cấu tạo và hoạt động của cảm biến này cơ bản giống như cảm biến vị trí bướm ga loại tuyền tính

Trong các tín hiệu từ hai hệ thống này, một là tín hiệu VPA truyền điện áp theo đường thẳng trong toàn bộ phạm vi bàn đạp ga Tín hiệu khác là tín hiệu VPA2, truyền điện áp bù từ tín hiệu VPA

Hình 2.12: Sơ đồ mạch điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

Sử dụng loại cảm biến chiết áp (thay đổi giá trị điện trở) Chiết áp là loại biến trở dùng để ghi nhận vị trí và hướng chuyển động của một cơ phận để báo cho máy tính Tất cả các triết áp điều có 3 đầu dây nối Đầu thứ 3 là tín hiệu nó lướt tự do trên điện trở, khi dây tín hiệu lướt tự

do trên điện trở thì điện áp sẽ thay đổi

Cảm biến vị trí bàn đạp ga và van định lượng luôn là loại chiết áp Tại mọi thời điểm máytính đều cần biết vị trí và hướng chuyển động của chân ga và van định lượng được liên kết cơ khí với dây tín hiệu Một đầu dây kia cung cấp điện áp ổn định 5volts từ ECU Khi trục bàn đạp hay trục dẫn động van định lượng xoay thì điện áp dây tín hiệu sẽ thay đổi báo cho ECU biết đang tăng tốc hay thay đổi

Hình 2.13: Đường đặc tính của cảm biến bàn đạp ga

Hình 2.14: Sơ đồ thứ tự giắc điện cảm biến vị trí bàn đạp ga

Hình bàn đạp Hình 2.14

Ký hiệu các chân của cảm biến vị trí bàn đạp ga:

1: VPA2 (xanh dương)

3: VCP2 (trắng)

5: EPA (xanh lá)6: VCPA (đen)

Thông số kiểm tra:

Bảng 3.1: Thông số kiểm tra cảm biến vị trí bàn đạp ga

Điều kiện làm việc Giá trị hiển thị

VPA (Volt)

Giá trị hiển thị VPA2 (Volt)

2.1.4 Cảm biến khối lượng khí nạp

Hiện nay hầu hết các xe đều sử dụng cảm biến lưu lượng khí nạp kiểu dây nóng vì nó đo chính xác hơn, trọng lượng nhẹ hơn và độ bền cao hơn

Cấu tạo

- Cấu tạo của cảm biến rất đơn giản

Hình 2.15: Cấu tạo cảm biến dây nhiệt Hoạt động và chức năng

Hình 2.16: Hoạt động của cảm biến dây nhiệt

Hình 2.17: Mạch điện cảm biến dây nhiệt

Hoạt động của cảm biến được thể hiện thông qua một dây sấy được ghép vào mạch cầu Mạchcầu này có đặc tính là các điện thế tại điểm A và B bằng nhau khi tích của điện trở theo đườngchéo bằng nhau ([Ra + R3] * R1 = Rh*R2).

Hình 2.18: Đường đặc tính cảm biến dây nhiệt

2 Điều khiển động cơ

2.2.1 Điều khiển đánh lửa

Thời điểm đánh lửa sớm tối ưu bị ảnh hưởng bởi một số các yếu tố khác bên cạnh tốc độ

và độ chân không như: hình dạng của buồng cháy, nhiệt độ bên trong của buồng cháy, … Vì

lý do này, bộ đánh lửa sớm chân không và ly tâm không thể tạo ra thời điểm đánh lửa lý tưởng cho động cơ Nhưng hệ thống đánh lửa sớm điện tử (Electronic Spark Advance - ESA)

sẽ giúp động cơ gần đạt được đặc tính thời điểm đánh lửa lý tưởng và hệ thống đánh lửa này được TOYOTA ứng dụng trên chiếc Toyota Yaris 2SZ- FE

So với các hệ thống đánh lửa trước đó, hệ thống đánh lửa với cơ cấu đánh lửa sớm bằng điện tử có những ưu điểm sau:

- Góc đánh lửa sớm được điều chỉnh tối ưu cho từng chế độ hoạt động của động cơ

- Góc ngậm điện luôn luôn được điều chỉnh theo tốc độ động cơ và hiệu điện thế Accu, đảmbảo hiệu điện thế thứ cấp có giá trị cao ở mọi thời điểm

- Động cơ khởi động dễ dàng, cầm chừng êm dịu, tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm khí thải

- Công suất và đặc tính động học của động cơ được cải thiện rõ rệt

- Có khả năng điều khiển chống kích nổ cho động cơ

- Ít bị hư hỏng, có tuổi thọ cao và không cần bảo dưỡng.

Với những ưu điểm nổi bật như vậy, ngày nay hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiểngóc đánh lửa sớm bằng điện tử kết hợp với hệ thống phun xăng đã thay thế hoàn toàn hệ thống đánh lửa bán dẫn thông thường, giải quyết các yêu cầu ngày càng cao về độ độc hại của khí thải

Hình 2.10: Đồ thị đường đặc tính góc đánh lửa sớm

Hệ thống ESA là một hệ thống dùng ECU động cơ để xác định thời điểm đánh lửa dựa vào các tín hiệu từ các cảm biến khác nhau Số tín hiệu vào càng nhiều thì việc xác định góc đánh lửa sớm tối ưu càng chính xác Sơ đồ hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử có thể chia thành 3 thành phần: tín hiệu vào (input signals), ECU và tín hiệu điều khiển Igniter (output signals)

Ngoài ra còn có thể có các tín hiệu vào từ cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến tốc độ xe, cảm biến oxy Sau khi nhận tín hiệu từ các cảm biến ECU động cơ tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu được lưu trong bộ nhớ để phù hợp với từng chế độ hoạt động của động cơ, sau đó gửi tín hiệu đánh lửa thích hợp đến IC đánh lửa

Trong các tín hiệu ngõ vào, tín hiệu tốc độ động cơ, vị trí piston (cốt máy) và tín hiệu tải

là các tín hiệu quan trọng nhất Để xác định tốc độ động cơ, người ta có thể đặt cảm biến trên một vành răng ở đầu cốt máy, bánh đà, đầu cốt cam hoặc delco Để xác định tải của động cơ, ECU dựa vào tín hiệu áp suất trên đường ống nạp hoặc tín hiệu lượng khí nạp Do sự thay đồi

về áp suất trên đường ống nạp khi thay đổi tải, tín hiệu điện áp gởi về ECU sẽ thay đổi và ECU nhận tín hiệu này để xử lý và quy ra mức tải tương ứng để xác định góc đánh lửa sớm.Trong các hệ thống đánh lửa trước đây, việc hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm được thực hiện bằng phương pháp cơ khí với cơ cấu ly tâm và áp thấp Đường đặc tính đánh lửa sớm tối ưu rất đơn giản và không chính xác Trong khi đó, đường đặc tính đánh lửa lý tưởng được xác định bằng thực nghiệm rất phức tạp và phụ thuộc vào nhiều thông số Đối với hệ thống đánh lửa với cơ cấu điều khiển góc đánh lửa sớm bằng điện tử, góc đánh lửa sớm được hiệu chỉnh gần sát với đặc tính lý tưởng Kết hợp hai đặc tính đánh lửa sớm theo tốc độ và theo tải có bản

đồ góc đánh lửa sớm lý tưởng, với khoảng 1000 đến 4000 điểm đánh lửa sớm được chọn lựa đưa vào bộ nhớ

Hình 2.11: Sơ đồ khối điều khiển đánh lửa của ECU

1 Tín hiệu tốc độ động cơ (NE)

2 Tín hiệu vị trí piston (G)

3 Tín hiệu tải (MAP)

4 Tín hiệu vị trí bướm ga (VTA)

5 Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát (THW)

6 Tín hiệu điện áp Accu

7 Tín hiệu kích nổ

Hệ thống đánh lửa trên động cơ Toyota Yaris 2SZ - FE là hệ thống không có bộ chia điện

và sử dụng 4 Bobine đơn cho 4 máy Bobine thứ nhất nối với bougie máy 1, Bobine thứ hai

nối với bougie máy 2 còn Bobine thứ ba, tư nối với bougie máy 3 và 4 Nhờ tần số hoạt động của mỗi bôbin nhỏ hơn trước nên các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp ít nóng hơn Vì vậy kích thước của bôbin rất nhỏ và được gắn dính với nắp chụp bougie.

Trong sơ đồ hình 2.18, ECU sau khi xử lí tín hiệu từ các cảm biến sẽ gửi tín hiệu đến cực B của từng transistor công suất trong igniter theo thứ tự thì nổ và thời điểm đánh lửa

Cuộn sơ cấp của các bôbin loại này có điện trở rất nhỏ (< 1 Ω) và trên mạch sơ cấp không sử dụng điện trở phụ vì xung điểu khiển đã được xén sẵn trong ECU Vì vậy, không được thử trực tiếp bằng điện áp 12V

Hình 2.19 Hệ thống đánh lửa trực tiếp sử dụng mỗi bôbin cho từng bougie

Khi đã xác định được thời điểm đánh lửa, ECU động cơ gửi tín hiệu xung IGT đến IC đánh lửa Trong khi tín hiệu xung IGT ở mức cao là 5V được chuyển đến để bật IC đánh lửa, dòng điện sơ cấp chạy vào cuộn dây đánh lửa này Trong khi tín hiệu xung IGT ở mức thấp 0V, dòng điện sơ cấp và từ thông giảm đột ngột Trên cuộn thứ cấp của Bobine sẽ sinh ra một hiệu điện thế vào khoảng từ 15KV à 40KV Đồng thời, tín hiệu IGF được gửi đến ECU động

cơ để báo lửa đã có để chuẩn bị quá trình ECU điều khiển phun nhiên liệu

Hình 2.12: Sơ đồ điều khiển góc đánh lửa sớm của hệ thống đánh lửa trực tiếp xe Toyota

Ngoài việc điều khiển thời điểm đánh lửa chính xác ECU còn có thể kiểm soát góc ngậm điện (Dwell angle) của Bobine đánh lửa để động cơ hoạt động tối ưu hơn Góc ngậm điện là khoảng thời gian tín hiệu một chu kỳ xung IGT từ ECU truyền xuống ở mức cao 5V để mở Transistor công suất trong Igniter do đó có dòng chạy qua cuộn sơ cấp

Góc ngậm điện phụ thuộc vào hiệu điện thế Accu và tốc độ động cơ Khi khởi động, hiệu

điện thế Accu bị giảm do sụt áp, vì vậy ECU sẽ điều khiển tăng thời gian ngậm điện nhằm mục đích tăng dòng điện trong cuộn sơ cấp Ở tốc độ thấp, do thời gian tích lũy năng lượng quá dài (góc ngậm điện lớn) gây lẵng phí năng lượng nên ECU sẽ điều khiển xén bớt xung điện áp điều khiển để giảm thời gian ngậm điện nhằm mục đích tiết kiệm năng lượng và tránhnóng Bobine Trong trường hợp dòng sơ cấp vẫn tăng cao hơn giá trị ấn định, bộ phận hạn chếdòng sẽ làm việc và giữ cho dòng điện sơ cấp không thay đổi cho đến thời điểm đánh lửa

Hình 2.13: Bản đồ góc ngậm điện

2.2.2 Điều khiển phun nhiên liệu

Đi tiên phong trong lĩnh vực nghiên cứu phát triển hệ thống phun nhiên liệu điện tử cho động cơ đốt trong sử dụng trên ô tô là hãng Bosch (Đức) từ những thập niên cuối thế kỷ trước Đến năm 1984, người Nhật mua bản quyền của Bosch và ứng dụng hệ thống phun nhiên liệu điện tử cho các xe của Toyota và chiếc Toyota Yaris 2 SZ- FE cũng được trang bị

bộ điều khiển này Ngày nay, hầu hết các xe ô tô du lịch trên thế giới sử dụng động cơ đốt trong đều được trang bị hệ thống phun nhiên liệu điện tử (Electronic Fuel Injection - EFI) Hệ thống này có khả năng cung cấp cho động cơ một hỗn hợp hòa khí hoàn hảo Tùy theo chế độ làm việc của ô tô, EFI thay đổi tỷ lệ khí - nhiên liệu để luôn cung cấp cho động cơ một hỗn hợp khí tối ưu

Cấu tạo chung của hệ thống phun xăng điện tử bao gồm các cảm biến, bộ vi xử lý trung tâm và các cơ cấu chấp hành

Ưu điểm của hệ thống phun nhiên liệu điện tử:

- Cung cấp hỗn hợp không khí - nhiên liệu đến từng xylanh đồng đều

- Điều khiển được tỷ lệ không khí - nhiên liệu dễ dàng, chính xác với tất cả các dãy tốc độ làm việc của động cơ

- Đáp ứng nhanh chóng, chính xác với sự thay đổi góc mở bướm ga

- Hiệu suất nạp hỗn hợp không khí - nhiên liệu cao

- Hỗn hợp không khí - nhiên liệu trước khi cháy được phun tơi hơn, dẫn đến quá trình cháyđược hoàn thiện làm tiết kiệm nhiên liệu và giảm ô nhiễm môi trường đáng kể

Có nhiều loại hệ thống phun xăng điện tử tùy thuộc vào quan điểm của các nhà chế tạo và mức độ hoàn hảo, kết cấu của hệ thống Trên ô tô du lịch hiện nay thường sử dụng một số loại

hệ thống phun xăng điện tử chính là:

- Hệ thống phun xăng điều khiển theo lưu lượng không khí (L - EFI): loại này lấy thông tin chính để điều khiển vòi phun qua lưu lượng đường ống nạp

- Hệ thống phun xăng điều khiển theo áp suất không khí (D - EFI): loại này lấy thông tin chính để điều khiển vòi phun qua áp suất đường ống nạp

- Hệ thống phun xăng điện tử một vòi phun: Hay còn được gọi là hệ thống phun đơn điểm hoặc hệ thống phun tập trung (Mono Injection) Trong hệ thống phun xăng kiểu này người

ta dùng một vòi phun để phun xăng vào họng ống khuếch tán ở phía trên bướm ga của đường ống nạp chung cho tất cả các xylanh động cơ Hệ thống này được sử dụng khá phổ biến trên các động cơ công suất nhỏ do đơn giản và giá thành không cao

- Hệ thống phun xăng điện tử nhiều vòi phun: sử dụng nhiều vòi phun hay còn được gọi là

hệ thống phun đa điểm (MultiPoint Injection) Hệ thống này phun vào họng xupap nạp củatừng xylanh hoặc trực tiếp vào từng xylanh động cơ Đồng thời hệ thống còn phun nhiên liệu làm nhiều lần giúp cho quá trình cháy được hoàn hảo và tránh được hiện tượng ngưngđọng hơi xăng trong đường ống nạp Chính vì thế mà hệ thống được áp dụng cho phần lớncác ô tô hiện nay

Điểm khác nhau căn bản giữa hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường với hệ thống phun xăng điện tử ở chỗ: Với hệ thống cung cấp nhiên liệu thông thường, chế độ làm việc củađộng cơ phụ thuộc hoàn toàn vào bàn đạp chân ga, hỗn hợp nhiên liệu và không khí được hòa trộn trong xylanh nhờ sự tụt áp Trong khi đó, với hệ thống phun xăng điện tử, chế độ làm việc của động cơ phụ thuộc vào các tín hiệu từ các cảm biến gửi đến ECU như:

- Tín hiệu nhiệt độ nước làm mát (THW)

- Tín hiệu nhiệt độ khí nạp (THA)

- Tín hiệu số vòng quay động cơ (NE)

- Tín hiệu vị trí bướm ga (VTA)

- Tín hiệu tốc độ xe (cảm biến tốc độ xe được lắp bên trong hộp số, phát hiện tốc độ xe và được đưa vào cực SP1 của ECU động cơ)

- Tín hiệu công tắc khởi động trung gian (phát hiện vị trí cần số ở trung gian, đỗ hay không

và được đưa vào cực NSW của ECU động cơ)

- Tín hiệu công tắc A/C (điện áp hoạt động của ly hợp từ điều hòa được phát hiện và đưa vào cực A/C của ECU động cơ)

- Tín hiệu Accu (điện áp thường trực được cấp đến cực BATT của ECU, khi khóa điện đượcbật điện áp hoạt động của ECU được cấp đến chân +B qua Relay EFI)

- Tín hiệu lượng khí nạp (MAP)

- Tín hiệu máy khởi động (để xác định động cơ có đang khởi động hay không, điện áp cấp đến máy khởi động và tín hiệu cấp đến chân STA của ECU động cơ)

- Tín hiệu phản hồi đánh lửa IGF (sau khi tín hiệu IGT từ ECU động cơ gửi đến Igniter sẽ phản hồi rằng Bobine đã đánh lửa bằng tín hiệu xung IGF về lại ECU động cơ).

Sau khi nhận tín hiệu phản hồi từ các cảm biến, ECU điều khiển nhịp mass các chân

về từ kim phun là chân #10, #20, #30 và #40 bằng 4 con Transistor để điều khiển cho 4 kim phun của 4 máy Do đó khi Relay EFI đóng dòng điện chạy qua các cuộn dây trong Solenoid của kim phun về mass làm Solenoid mở và nhiên liệu được phun vào buồn hòa trộn Bằng cách kích mở Transistor để mở kim phun, ECU có thể điều khiển được thời gian phun tối ưu cho động cơ

2.3 Ứng dụng vi điều khiển trong điều khiển động cơ

2.3.1 Phương pháp điều xung PWM

Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) là phương pháp điều chỉnh điện áp

ra tải, hay nói cách khác, là phương pháp điều chế dựa trên sự thay đổi độ rộng của chuỗi xung vuông, dẫn đến sự thay đổi điện áp ra

Các PWM khi biến đổi thì có cùng 1 tần số và khác nhau về độ rộng của sườn dương hay sườn âm

Hình 2.21: Đồ thị dạng xung điều chế PWM

 Ứng dụng của PWM trong điều khiển

PWM được ứng dụng nhiều trong điều khiển Điển hình nhất mà chúng ta thường hay gặp là điều khiển động cơ và các bộ xung áp, điều áp Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm của động cơ hay cao hơn nữa, nó còn được dùng để điều khiển sự ổn định tốc độ động cơ.Ngoài lĩnh vực điều khiển hay ổn định tải thì PWM còn tham gia và điều chế các mạch nguồnnhư : boot, buck, nghịch lưu 1 pha và 3 pha

PWM còn gặp nhiều trong thực tế ở các mạch điện điều khiển Điều đặc biệt là PWM chuyên dùng để điều khiển các phần tử điện tử công suất có đường đặc tính là tuyến tính khi có sẵn 1 nguồn 1 chiều cố định Như vậy PWM được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện- điện

tử PWM cũng chính là nhân tố mà các đội Robocon sử dụng để điều khiển động cơ hay ổn định tốc độ động cơ

 Nguyên lý hoạt động của PWM

Đây là phương pháp được thực hiện theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn của tải một cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt Phần tử thực hiện nhiện vụ đó trong mạch các van bán dẫn.

Hình 2.2: Sơ đồ xung của van điều khiển và đầu ra

Nguyên lý : Trong khoảng thời gian 0 - t0, ta cho van G mở, toàn bộ điện áp nguồn Ud được

đưa ra tải Còn trong khoảng thời gian t0 - T, cho van G khóa, cắt nguồn cung cấp cho tải Vì vậy với t0 thay đổi từ 0 cho đến T, ta sẽ cung cấp toàn bộ , một phần hay khóa hoàn toàn điện

áp cung cấp cho tải

 Công thức tính giá trị trung bình của điện áp ra tải :

Gọi t1 là thời gian xung ở sườn dương (khóa mở ) còn T là thời gian của cả sườn âm và

dương, Umax là điện áp nguồn cung cấp cho tải Ta có:

Ud = 12.20% = 2.4V ( với D = 20%)

Ud = 12.40% = 4.8V (Vói D = 40%)

Ud = 12.90% = 10.8V (Với D = 90%)

 Các cách để tạo ra được PWM để điều khiển

Để tạo được ra PWM thì hiện nay có hai cách thông dụng : Bằng phần cứng và bằng phần

mềm.

Trong phần cứng có thể tạo bằng phương pháp so sánh hay là từ trực tiếp từ các IC dao động

tạo xung vuông như : 555, LM556

Trong phần mền được tạo bằng các chip có thể lập trình được Tạo bằng phần mền thì độ chính xác cao hơn là tạo bằng phần cứng Nên người ta hay sử dụng phần mền để tạo PWM

Ở đây ta tham khảo 2 cách điều chế PWM phổ biến: bằng phương pháp so sánh và tạo xung vuông bằng phần mềm

 PWM trong điều khiển động cơ và trong các bộ biến đổi xung áp

Trong động cơ : Điều mà chúng ta dễ nhận thấy rằng là PWM rất hay được sử dụng trong

động cơ để điều khiển động cơ hoạt động nhanh , chậm, thuận ,nghịch và ổn định tốc độ cho

nó Cái này được ứng dụng nhiều trong điều khiển động cơ 1 chiều

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của mạch điều khiển động cơ DC

Đây là mạch đơn giản điều khiển động cơ Nếu muốn điều khiển động cơ quay thuận quay ngược thì phải dùng đến cầu H

Trong các bộ biến đổi xung áp: Trong các bộ biến đổi xung áp thì PWM đặc biệt quan trọng

trong việc điều chỉnh dòng điện và điện áp ra tải Bộ biến đổi xung áp có nhiều loại như là biến đổi xung áp nối tiếp và bộ biến đổi xung áp song song

Lấy ví dụ 1 mạch nguyên lý đơn giản trong bộ nguồn Boot đơn giản

Hình 2.2: Sơ đồ mạch nguyên lý của bộ nguồn Boot đơn giản

Đây là nguyên lý của mạch nguồn Boot Dùng xung điều khiển để tạo tích lũy năng lượng từ trường , từ đó tạo điện áp ra tải lớn hơn điện áp vào

Ngoài ra, PWM còn được sử dụng trong các bộ chuyển đổi DC -AC , hay trong biến tần, nghịch lưu

2.3.2 IC MCP 4921

Để hỗ trợ chức năng DAC thì phải ghép nối thêm IC phụ có chức năng DAC DAC là chức năng ngược của ADC tức là biến đổi tín hiệu từ dạng số sang tương tự, nó nhận vào một chuỗi số nhị phân và xuất sang tín hiệu điện áp tương tự

Có nhiều loại IC có chức năng DAC và MCP4921 cũng nằm trong số đó IC MCP4921 có độ phân giải 12 bit, hoạt động trong dải điện áp từ 2,7 – 5V, sử dụng giao tiếp SPI với vi điều khiển IC MCP4921 có chân điện áp tham chiếu ngoài, một ngõ ra điện áp tương tự, có bộ khuếch đại hai lần điện áp ngõ ra, thời gian xác lập ngõ ra là 4,5us, dòng tiêu thụ la 175uA, cócấu trúc 2 hàng chân với mỗi bên 4 chân và hoạt động trong dải nhiệt độ -400C – 1250C

Sơ đồ chân

Hình 2.2: Sơ đồ chân IC MCP4921