Nghiên cứu, chế tạo thiết bị điều khiển tự động quạt két nước làm mát

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG QUẠT KÉT NƢỚC LÀM MÁT Giảng viên hƣớng dẫn: TS Nguyễn Văn Thuần KS Phạm Quang Tĩnh Sinh viên thực hiện: Đặng Hữu Phát Mã số sinh viên: 57130413 Khánh Hòa - 2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG KHOA KỸ THUẬT GIAO THÔNG BỘ MÔN KỸ THUẬT Ô TÔ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU, CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG QUẠT KÉT NƢỚC LÀM MÁT GVHD: TS Nguyễn Văn Thuần KS Phạm Quang Tĩnh SVTH: Đặng Hữu Phát MSSV: 57130413 Khánh Hòa, tháng 07/2019 TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/viện: Kỹ thuật Giao thông PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI / KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP (Dùng cho CBHD nộp báo cáo ĐA/KLTN sinh viên) Tên ề t i: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị điều khiển tự động quạt két nƣớc làm mát Giảng viên hƣớng dẫn: TS Nguyễn Văn Thuần KS Phạm Quang Tĩnh Sinh viên ƣợc hƣớng dẫn: Đặng Hữu Phát Khóa: 2015 – 2019 Lần KT MSSV: 57130413 Ng nh: Cơng nghệ kỹ thuật Ơ tơ Ng y Nhận xét GVHD Nội dung 22/3/2019 Làm khung mua vật tƣ, thiết bị 7/4/2019 10/5/2019 Thử nghiệm, điểu chỉnh 20/5/2019 Viết báo cáo Lắp đặt thiết bị Kiểm tra tiến ộ Trƣởng BM Ngày kiểm tra: Đ Đánh giá công việc hồn thành: ……….% …………… …… Đƣợc tiếp tục: Khơng tiếp tục: Ký tên ……………… Nhận xét chung (sau sinh viên hoàn thành ĐA/KL): ……………………………………………………………………………………….… ……………………………………………………………………………………….… Điểm h nh thức:……/10 Đồng ý cho sinh viên: Điểm nội dung: ./10 Đƣợc bảo vệ: Điểm tổng kết:………/10 Khơng đƣợc bảo vệ: Khánh Hịa, ngày ., tháng , năm Cán hƣớng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/Viện: Kỹ thuật Giao thơng PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP (Dành cho cán chấm phản biện) Họ tên ngƣời chấm:………………………………… Sinh viên/ nhóm sinh viên thực ĐA/KLTN Họ tên: Đặng Hữu Phát MSSV: 57130413 Lớp: 57.CNOT-2 Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơ tơ Tên ề t i: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị điều khiển tự động quạt két nƣớc làm mát Nhận xét - H nh thức: - Nội dung: Điểm h nh thức: /10 Điểm nội dung: /10 Đồng ý cho sinh viên: Đƣợc bảo vệ: Điểm tổng kết: /10 Không đƣợc bảo vệ: Khánh Hòa, ngày .,tháng .,năm Cán chấm phản biện (Ký ghi rõ họ tên) TRƢỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG Khoa/viện: Kỹ thuật Giao thông PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐA/KLTN (Dùng cho th nh viên Hội ồng bảo vệ ĐA/KLTN) Họ tên thành viên HĐ: Chủ tịch: Thƣ ký: Ủy viên: Tên đề tài: Nghiên cứu, chế tạo thiết bị điều khiển tự động quạt két nƣớc làm mát Họ tên sinh viên thực hiện: (1) Đặng Hữu Phát MSSV: 57130413 Phần đánh giá cho điểm thành viên hội đồng (theo thang điểm 10) a) H nh thức, bố cục báo cáo (sạch, đẹp, cân đối phần,…) : ……… b) Nội dung báo cáo (thể mục tiêu, kết quả,…) : ……… c) Tr nh bày (đầy đủ, ngắn gọn, lƣu lốt, khơng thời gian,…) : ……… d) Trả lời câu hỏi ngƣời chấm (đúng/sai) : ……… đ) Trả lời câu hỏi thành viên hội đồng (đúng/sai) : ……… e) Thái độ, cách ứng xử, mức độ tự tin : ……… g) Nắm vững nội dung đề tài :……… h) Nắm vững vấn đề liên quan đề tài :……… i) Tính sáng tạo khoa học sinh viên :……… : …… Tổng cộng Điểm trung bình cột iểm trên:……./10 (làm tròn đến số lẻ) Cán chấm iểm (Ký ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp này, lời em xin cảm ơn chân thành đến thầy TS Nguyễn Văn Thuần thầy KS.Phạm Quang Tĩnh dành nhiều thời gian tâm huyết hƣớng dẫn bảo tận t nh cho em có đƣợc định hƣớng, song thầy cịn góp ý bổ sung nhiều thiếu sót lỗi sai tr nh thực để em hoàn thành tốt đồ án tốt nghiệp m nh Em xin chân thành cảm ơn Ban chủ nghiệm Khoa Kỹ thuật Giao thơng nói chung tồn thể quý thầy Bộ môn kỹ thuật ô tô tận t nh hƣớng dẫn, dạy dỗ trang bị cho em tảng kiến thức chuyên môn quý báu để nắm rõ làm tốt đề tài đƣợc giao làm hành trang cho công việc sau Sau em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô, bạn đồng học quan tâm thăm hỏi giúp đỡ suốt thời gian thực đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! vi MỤC LỤC PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ VÀ ĐÁNH GIÁ ĐỀ TÀI / KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP iii PHIẾU CHẤM ĐIỂM ĐỒ ÁN/ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP iv PHIẾU CHẤM CỦA HỘI ĐỒNG BẢO VỆ ĐA/KLTN .v LỜI CẢM ƠN vi MỤC LỤC vii DANH MỤC HÌNH ẢNH ix DANH MỤC BẢNG xi PHẦN MỞ ĐẦU Lời mở đầu Mục tiêu .1 Nội dung thực Giá trị thực tiễn đề tài CHƢƠNG TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG LÀM MÁT TRÊN Ô TÔ 1.1 Nhiệm vụ yêu cầu 1.1.1 Nhiệm vụ 1.1.2 Yêu cầu 1.2 Phân loại 1.3 Nguyên tắc hoạt động hệ thống làm mát 1.3.1 Nguyên lý 1.3.2 Các phận cấu thành hệ thống làm mát động 1.4 Các phƣơng pháp quạt làm mát động hệ .14 1.4.1 Quạt có khớp chất lỏng 14 1.4.2 Quạt làm mát chạy điện 16 CHƢƠNG LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN CHẾ TẠO 20 vii 2.1 Lựa chọn cảm biến 20 2.1.1 Cảm biến nhiệt độ LM35 20 2.1.2 Cảm biến nhiệt độ 18B20 .21 2.2 Lựa chọn ECU 23 2.2.1 Aduino Uno R3 23 2.2.2 Arduino Nano CH340 26 2.3 Lựa chọn h nh LCD 28 2.4 Lựa chọn quạt điện .29 2.5 Lựa chọn linh kiện điện tử phụ 30 2.5.1 Mạch hạ áp .30 2.5.2 Module L298N .31 2.6 Lập tr nh cho hệ thống 33 2.6.1 Sơ đồ mạch điện ngun lí tồn hệ thống (h nh 2.12) 33 2.6.2 Chƣơng tr nh điều khiển 34 2.7 Lắp đặt hệ thống quạt tự động làm mát két nƣớc 35 2.7.1 Lắp đặt quạt với két nƣớc .35 2.7.2 Lắp đặt h nh LCD 35 2.7.3 Lắp đặt thiết bị xử lý trung tâm 36 CHƢƠNG THỬ NGHIỆM VÀ ĐIỀU CHỈNH .37 3.1 Thử nghiệm 37 3.2 Điều chỉnh 39 CHƢƠNG KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 43 4.1 Kết luận 43 4.2 Khuyến nghị 43 TÀI LIỆU THAM KHẢO 44 PHỤ LỤC 45 viii DANH MỤC HÌNH ẢNH H nh 1.1 Hệ thống làm mát nƣớc kiểu bốc [3] .4 H nh 1.2 Hệ thống làm mát nƣớc kiểu đối lƣu tự nhiên [3] H nh 1.3 Hệ thống làm mát nƣớc loại tuần hoàn cƣỡng [3] H nh 1.4 Hệ thống làm mát khơng khí sử dụng quạt gió [3] H nh 1.5 Két nƣớc [3] H nh 1.6 Nắp két nƣớc [3] 10 H nh 1.7 Van nhiệt [3] .11 H nh 1.8 Bơm nƣớc [3] .11 H nh 1.9 Áo nƣớc khoang lốc máy [3] 12 H nh 1.10 Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát [2] 13 H nh 1.11 Cấu tạo cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát [2] .13 H nh 1.12 Sơ đồ mạch cảm biến [2] 14 H nh 1.13 Quạt khớp chất lỏng [3] .15 H nh 1.14 Cấu tạo quạt khớp chất lỏng [3] 15 H nh 1.15 Sơ đồ hệ thống làm mát thủy lực [3] 16 H nh 1.16 Hệ thống quạt làm mát chạy điện [3] 17 H nh 1.17 Sơ đồ mạch hệ thống làm mát cấp độ [3] 18 H nh 1.18 Sơ đồ mạch hệ thống làm mát nhiều cấp độ [3] 19 H nh 2.1 Cảm biến LM35 21 H nh 2.1 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 [3] 22 H nh 2.2 Bảng mạch Arduino Uno R3 [1] 24 H nh 2.3 Bảng mạch Arduino Nano [1] 26 H nh 2.4 Xe tăng mini [1] 27 H nh 2.5 Quadrotor [1] .27 H nh 2.6 LCD 20x4 xanh dƣơng [1] 28 H nh 2.7 Module giao tiếp I2C [1] 29 H nh 2.8 Quạt điện 12V [3] 29 ix H nh 2.9 Mạch hạ áp [1] .30 H nh 2.10 Mạch module L298N [3] 31 H nh 2.11 Sơ đồ kết nối L298N với Arduino [3] 32 H nh 2.12 Sơ đồ khối hệ thống 33 H nh 2.13 Chƣơng tr nh điều khiển hệ thống .34 H nh 2.14 Quạt lắp với két nƣớc 35 H nh 2.15 Lắp đặt LCD hộp đen ECU 35 H nh 2.16 LCD kết nối I2C 36 H nh 2.17 Thành phần vi xử lý 36 H nh 3.1 Thử nghiệm hơ nóng cảm biến 37 H nh 3.2 Tốc độ cấp .38 H nh 3.3 Tốc độ cấp .38 H nh 3.4 Tốc độ cấp .39 H nh 3.5 Khái quát thuật toán hệ thống 40 H nh 3.6 Sửa đổi thuật toán 40 H nh 3.7 Cách xác định chu kỳ 41 H nh 3.8 Xung sử dụng với hàm analogWrite Arduino .41 x Có thể cấp nguồn từ 9V đến 12V chân +12V power: nhƣ có điện áp 5v, lợi dụng điều ta lấy điện áp 5v từ để dùng cho mạch Arduino ( nhớ nối chân Power GND với Arduino)  Power GND : chân GND cấp nguồn cho động  Jump A enable B enable, để nhƣ h nh, đừng rút  IN1, IN2, IN3, IN4: Là chân input , chức nhận tín hiệu từ vi điều khiển Arduino để điều khiển động  Output A: nối với động A bạn ý chân +, - Nếu nhƣ nối ngƣợc th động chạy ngƣợc Và ý nối động bƣớc, bạn phải đấu nối pha cho phù hợp Hình 2.11 Sơ đồ kết nối L298N với Arduino [3] Thơng số kỹ thuật:  Driver: L298N tích hợp hai mạch cầu H  Điện áp điều khiển: +5 V ~ +12 V  Dòng tối đa cho cầu H là: 2A (=>2A cho motor)  Điện áp tín hiệu điều khiển: +5 V ~ +7 V  Dịng tín hiệu điều khiển: ~ 36mA  Cơng suất hao phí: 20W (khi nhiệt độ T = 75 ˚C)  Nhiệt độ bảo quản: -25 ˚C ~ +130 ˚C (h nh 2.11) 32 2.6 Lập trình cho hệ thống 2.6.1 Sơ mạch iện v ngun lí to n hệ thống (hình 2.12) Hình 2.12 Sơ đồ khối hệ thống Các chân cảm biến kết nối với ECU (Arduino Uno): Bảng 2.3 Kết nối chân cảm biến với ECU Cảm biến nhiệt độ 18B20 Chân thiết bị Chân Arduino Uno Vcc 5V Data GND GND - Chân Data lấy tín hiệu từ cảm biến truyền cho ECU Nguyên lý hoạt động toàn hệ thống Khi hệ thống đƣợc cấp nguồn, cảm biến nhận biết đƣợc mức nhiệt độ nƣớc nhiệt độ nƣớc tăng giảm truyền tín hiệu ECU xử lý thành tín hiệu điện Sau xử lý, ECU truyền tải tín hiệu lên h nh LCD hiển thị nhiệt độ báo cho báo ngƣời lái biết t nh trạng động Dãi nhiệt độ hoạt động lý tƣởng động từ 80˚95˚C Nhiệt độ nƣớc làm mát động để quạt làm mát két nƣớc hoạt động thông thƣờng từ 92-95 độ C Tuy nhiên trƣờng hợp xe cũ , th nhiệt độ trễ chút từ 95-98 độ b nh thƣờng Trong phần thiết lập, cần đặt chế độ chân hƣớng quay ban đầu động Trong phần vòng lặp, bắt đầu cách đọc giá trị biến trở sau ánh xạ giá trị mà nhận đƣợc từ đến 1023, giá trị từ đến 255 cho tín hiệu PWM, chu kỳ nhiệm vụ đến 100% tín 33 hiệu PWM Sau đó, cách sử dụng chức analogWrite (), chúng tơi gửi tín hiệu PWM đến chân Bật board L298N, điều khiển động Điều kiện để động hoạt động: + Nếu nhiệt độ >80˚C & 85˚C & 90˚C &