Báo cáo thực hành môn cảm biến kỹ thuật đo chuyên ngành cơ khí động lực, cơ khí ô tô nguyên lý hoạt động các loại cảm biến nhiệt độ nước làm mát, cảm biến áp suất khí nạp, cảm biến bướm ga,... Cách đo, tính toán các giá trị thu được
Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… BÁO CÁO THỰC HÀNH CẢM BIẾN KỸ THUẬT ĐO I Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT Giới thiệu, nhiệm vụ: Cảm biến ECT (Engine Coolant temperature) đo nhiệt độ nước làm mát động từ suy nhiệt độ trung bình động ECT có nhiệm vụ đo nhiệt độ nước làm mát động và truyền tín hiệu đến xử lý trung tâm để tính toán thời gian phun nhiên liệu, góc đánh lửa sớm, tốc độ chạy khơng tải, Ở số dịng xe, tín hiệu này cịn dùng để điều khiển hệ thống kiểm soát khí xả, chạy quạt làm mát động Cảm biến nhiệt độ nước làm mát gắn thân động và tiếp xúc trực tiếp với nước làm mát Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi tín hiệu điện áp đầu (hoặc điện trở) nhiệt độ nước thay đổi thay đổi Nguyên lý làm việc sơ đồ cầu tạo: ECT có điện trở nhiệt và nhiệt độ thay đổi ECT trở kháng điện trở và điện áp THW thay đổi Để đo sự thay đổi tín hiệu điện áp chân THW ta cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu thu đỏ vào cổng THW Sau điều chỉnh biến trở núm điều khiển màu đen rôi quan sát sự thay đổi điện áp chân THW Sơ đồ mạch điện cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Quy trình thực hành: Trong thí nghiệm đo sự thay đổi điện trở nhiệt và điện áp người ta cho ECT và van nhiệt vào chậu nước nguội và đun lên từ từ đo lại sự thay đổi điện áp thay đổi điện trở biến trở thực cảm biến khác nhau, đồng thời quan sát van nhiệt Kết đo: Ở nhiệt độ 920C van nhiệt bắt đầu mở và 1000C mở hoàn toàn -Cảm biến 1: Nhiệt độ Trở (KΩ) (t◦) 27 1.9 30 1.6 35 1.322 40 1.128 45 0.964 50 0.823 55 0.704 60 0.609 65 0.523 70 0.437 75 0.386 80 0.3338 85 0.301 90 0.2651 95 0.232 100 0.2072 SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Cảm biến nhiệt độ nước làm mát -Cảm biến 2: Nhiệt độ(t◦) 28 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 90 95 100 SVTH: … Trang Điện áp(V) 2.02 1.78 1.55 1.38 1.24 1.1 0.96 0.84 0.74 0.66 0.6 0.52 0.45 0.4 0.35 0.32 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Cảm biến nhiệt độ nước làm mát Nhận xét: Khi nhiệt độ cảm biến tăng điện trở giảm dẫn đến tín hiệu điện áp giảm Từ tín hiệu điện áp điện trở nhiệt bên cảm biến, ECM tính nhiệt độ Ở nhiệt độ 920C van nhiệt bắt đầu mở và 1000C van nhiệt mở hoàn toàn Ta có đồ thị thể sự thay đổi điện trở và tín hiệu điện áp theo nhiệt độ Đồ thị thay đổi điện trở tín hiệu điện áp theo nhiệt SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… II Cảm biến đo nhiệt độ khí nạp IAT (Intake Air Temperature): Giới thiệu, nhiệm vụ Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi tín hiệu điện áp đầu (hoặc điện trở) nhiệt độ khí nạp thay đổi thay đổi Nguyên lý làm việc sơ đồ cầu tạo: Trong cảm biến IAT có điện trở nhiệt, nhiệt độ tăng làm cho trở kháng điện trở giảm Ta có điện áp 5V cấp cho IAT thơng qua điện trở R mắc nối tiếp với IAT Khi trở kháng điện trở IAT giảm làm cho làm cho dòng điện mạch tăng, kéo theo sụp áp điện trở R tăng và làm cho điện áp chân giảm xuống Quy trình thực hành: Các bước để đo sau: - Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng THA - Sử dụng máy sấy để tạo sự thay đổi nhiệt độ dịng khí tác dụng lên cảm biến và quan sát sự thay đổi điện trở - Quan sát sự thay đổi điện trở Kết đo: t0C Điện trở (kΩ) 30 1.7 35 1.5 40 1.28 45 1.07 SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo 50 55 60 65 70 75 80 t°C 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 SVTH: … Trang GVHD: TS… 0.9 0.739 0.614 0.518 0.435 0.370 0.32 Điện áp(V) 1.8 1.6 1.4 1.3 1.2 1.1 0.9 0.8 0.7 0.6 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Nhận xét: - Cũng giống ECT, nhiệt độ cảm biến IAT tăng điện trở giảm dẫn đến tín hiệu điện áp giảm Từ tín hiệu điện áp điện trở nhiệt bên cảm biến, ECM tính nhiệt độ - Cấu tạo đơn giản, dễ sử dụng - Ta có quan hệ điện trở và nhiệt độ gần là tún tính tḥn lợi cho tính toán - Ta sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ khí thải động cơ, đo nhiệt độ nhiên liệu để từ qút định có nên sấy nóng nhiên liệu hay khơng xe khởi động mùa đông Ngoài ta sử dụng cảm biến nhiệt độ để đo nhiệt độ không gian xe để quyết định nhiệt độ mà hệ thống điều hịa khơng khí bắt đầu làm việc nhờ tiết kiệm nhiên tiêu hao động -Với loại cảm biến này cần có độ nhạy cao nên vật liệu kim loại chế tạo yêu cầu khắc khe, phải bảo đảm: +Dễ nóng và chịu nhiệt cao +Độ khiết cao +Có tính xi hóa mơi trường chịu xi hóa, dễ thay đổi có sự nhỏ nhiệt độ III CẢM BIẾN ĐO ÁP SUẤT KHÍ NẠP Giới thiệu, nhiệm vụ: Mục đích thí nghiệm là quan sát sự thay đổi điện áp đầu thay đổi áp suất tác dụng lên cảm biến SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Nguyên lý làm việc sơ đồ cầu tạo: Nguyên tắc hoạt động cảm biến này dựa hiệu ứng “áp trở”, điện trở chất bán dẫn áp lực bên ngoài Cấu tạo cảm biến này là các điện trở bán dẫn đặt màng silicon mỏng Một mặt silicon này tiếp xúc với mơi trường có áp suất chuẩn Một mặt tiếp xúc với mơi trường có áp suất cần đo Sự biến dạng silic tác dụng áp suất bên ngoài thay đổi giá trị các điện trở đặt Các điện trở “áp trở” này mắc theo mạch cầu wheastone Điện áp Vout thường nhỏ và có nhiễu nhiệt độ Do ta cần có mạch bù nhiệt, lọc nhiễu và khuyếch đại tín hiệu điện áp lên Mạch lọc và khuyếch đại thường là kết hợp các khuyếch đại thuật toán Quy trình thực hành: Các bước thực hành: - Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng PIM SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… - Sử dụng xi-lanh bơm hút để tạo sự thay đổi áp suất tác dụng lên cảm biến và quan sát sự thay đổi điện áp Kết đo: Áp suất (mBar) Điên ap (U) 980 600 500 400 300 200 100 3.6 2.45 2.18 1.89 1.63 1.32 1.05 0.89 Khi tắt hết tất cả các thiết bị PIM = 3.6 (V) Nhận xét: Khi tăng áp suất tác dụng lên cảm biến điện áp đầu tang IV CẢM BIẾN VỊ TRÍ BƯỚM GA Giới thiệu, nhiệm vụ: Mục đích: Vẽ đường đặc tính cảm biến Nguyên lý làm việc sơ đồ cầu tạo: Cảm biến đo vị trí bướm ga sử dụng để theo dõi vị trí vị trí bướm ga động đốt SVTH: … Trang Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Hoạt động cảm biến: Con trượt biến trở nối trực tiếp với trục bướm ga Khi van này thay đổi vị trí làm trượt thay đổi vị trí biến trở Từ thay đổi điện áp chân VTA Do đó, đo sự thay đổi tín hiệu điện áp chân VTA ta tính vị trí van Quy trình thực hành: Các bước tiến hành - Cắm đầu thu tín hiệu đen vào cổng E2 và đầu đỏ vào cổng VTA1 - Đặt cảm biến trạng thái đóng hoàn toàn Ghi lại giá trị góc quay và giá trị điện áp tương ứng - Lần lượt xoay bướm ga tới các góc thang chia (0-900) Ghi lại giá trị điện áp tương ứng Kết đo: Bảng giá trị: Độ mở (%) 25 50 SVTH: … Điện áp (V) 0,61 1,08 1.56 Trang 10 Điện trở (kΩ) 0,567 1,150 1,964 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Giới thiệu, nhiệm vụ: Mục đích: tìm hiểu hoạt động cảm biến điện từ thơng qua cảm biến đo vị trí, tốc độ và các loại xung tín hiệu mơ hình hệ thống phun xăng - đánh lửa động 4A-FE Nguyên lý làm việc sơ đồ cầu tạo: 2.1:Nguyên tắc hoạt đông của cảm biến Các loại cảm biến hoạt động dựa nguyên lý tượng cảm ứng điện từ Kiểu cảm biến này gồm có nam châm vĩnh cửu, cuộn dây và lõi sắt SVTH: … Trang 12 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Trên roto tín hiệu có các cách nhau, và góc hai là góc quay roto Khi roto quay ta có các này qua đầu cảm ứng cuộn dây cảm ứng Khi thứ roto đến đầu cảm ứng làm từ thơng cuộn dây tăng và cuộn dây xuất suất điện động mức cao và thứ qua khỏi đầu cảm ứng làm cho từ thông qua cuộn dây giảm khoảng cách biên dạng ngoài roto với đầu cảm ứng thay đổi dẫn đến làm cho suất điện động cuộn dây giảm Sau tiếp theo gần đến đầu cảm ứng từ thơng cuộn dây lại tăng và đạt cực đại này đến qua đầu cảm ứng và lúc này cuộn dây lại có sinh suất điện động mức cao và quá trình tiếp tục cho các tiếp theo.Vậy nhận hai xung mức cao liên tiếp ta có là góc quay roto là tín hiệu góc quay G và số xung có giây là tần số tín hiệu là tín hiệu NE, dựa vào tần số này với số roto ta xác định số vòng quay roto 2.2: Các loại tín hiệu + Tín hiệu IGT: ECU động tính toán thời điểm đánh lửa tối ưu theo các tín hiệu từ các cảm biến khác và truyền tín hiệu IGT đến IC đánh lửa Tín hiệu IGT bật ON trước thời điểm đánh lửa vi xử lý ECU động tính toán, và sau tắt Khi tín hiệu IGT bị ngắt, các bugi đánh lửa SVTH: … Trang 13 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Xung điều khiển đánh lửa IGT Hình mơ tả quá trình dịch chuyển xung IGT CPU phía trước tử điểm thượng có sự hiệu chỉnh góc đánh lửa bản ( ) và góc đánh lửa sớm hiệu chỉnh ( ) ngoài ra, xung IGT xén trước gởi qua Igniter +Tín hiệu IGF: IC đánh lửa gửi tín hiệu IGF đến ECU động cách dùng lực điện động ngược tạo dòng sơ cấp đến cuộn đánh lửa bị ngắt giá trị dòng điện sơ cấp Khi ECU động nhận tín hiệu IGF xác định việc đánh lửa xảy + Xác định góc thời điểm đánh lửa ban đầu Góc thời điểm đánh lửa ban đầu xác định SVTH: … Trang 14 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Góc đánh lửa ban đầu Khi ECU động nhận tín hiệu NE (điểm B), sau nhận tín hiệu G (điểm A), ECU xác định là góc thời điểm đánh lửa ban đầu trục khuỷu đạt đến trước điểm chết (khác các kiểu động cơ) Vị trí gá đặt cảm biến G NE SVTH: … Trang 15 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Sơ đồ bố trí cảm biến G NE Quy trình thực hành Các bước thực hành: - Cắm đầu thu tín hiệu cổng G , NE+ , IGF, IGT, #10, #20 - Chỉnh chế độ xem tín hiệu xoay chiều - Cho chạy động xoay chia điện cách chỉnh biến trở Quan sát tín hiệu thu màn hình hiển thị - Thay đổi tốc độ động để xem sự thay đổi tín hiệu thu SVTH: … Trang 16 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo Cổng tín hiệu Kết đo +G1: +IGF: SVTH: … Trang 17 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo +IGT: SVTH: … Trang 18 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo +NE+: SVTH: … Trang 19 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo - Tín hiệu vòi phun #10 Không tải SVTH: … Trang 20 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo Thay đổi tải SVTH: … Trang 21 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo 20# Tải nhỏ SVTH: … Trang 22 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo 20# Tải lớn SVTH: … Trang 23 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo 5.NHẬN XÉT SVTH: … Trang 24 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Ta thấy tín hiệu G có tần số thấp nhất, khoảng cách hai xung liên tiếp góc quay trục khuỷu là 1800 tức là tương ứng với các kì làm việc động +Với tín hiệu NE ta thấy có tần số cao các tín hiệu Sở dĩ có điều này là số roto tín hiệu NE lớn roto tín hiệu G Ta có số càng nhiều số xung đếm giây càng lớn kết quả đo càng xác giảm sai số số xung thu không phải là số nguyên giây +Ưu điểm cảm biến này là không cần cung cấp điên áp ngoài cho cảm biến tiết kiệm lượng và làm việc tin cậy Cảm biến điện từ cho ta tín hiệu đầu dạng xoay chiều nên việc xử lí tín hiệu đơn giản và nhanh chống +Nhược điểm cảm biến điện từ là tín hiệu bị nhiễu dẫn đến tín hiệu đầu khơng xác Nếu lí nào là cho số roto bị gãy xung đưa không dẫn đến kết quả bị sai cảm biến làm việc bình thường +Ứng dụng : Ta sử dụng cảm biến điện từ để đo tốc độ xe chuyển động đường, đo số vòng quay tuabin máy phát điện để từ điều chỉnh kịp thời lưu lượng nước qua tuabin đảm bảo cho số vòng quay tuabin là khơng đổi VI TÌM HIỂU BĂNG THỬ CƠNG SUẤT ĐỘNG CƠ Sơ đồ bố trí SVTH: … Trang 25 Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Kỹ Thuật Đo GVHD: TS… Động cần thử làm quay đĩa( reistance disk) Đĩa là rotor stato có gắn nhiều cuộn dây Khi dịng điện vào cuộn dây tạo lực cản lên đĩa từ thay đổi tải động Đặc điểm: - Môi trường truyền mômen là môi trường điện từ - Nước làm nhiệm vụ làm mát bang thử thủy lực nước làm chất lỏng công tác - Điều chỉnh tải cách thay đổi điện trở tải - Công suất động tiêu thụ vào việc quay máy phát điện chiều hay xoay chiều Ưu điểm: - Có thể xác định tổn hao khí động động và khởi động -Làm việc êm dịu, kết cấu gọn nhẹ, dễ tìm máy phát điện làm dùng máy điện nào - Băng thử dùng cho các động có cơng suất từ nhỏ đến lớn, tốc độ trung bình hay cường hóa - Có thể tạo nhiều dạng đường đặc tính khác - Trong điều kiện cho phép thu hồi lượng động Hạn chế: -Giá thành cao các loại khác, là máy điện chiều chế tạo khó, dùng nhiều kim loại đắt tiền SVTH: … Trang 26 ... -Với loại cảm biến này cần có độ nhạy cao nên vật liệu kim loại chế tạo yêu cầu khắc khe, phải bảo đảm: +Dễ nóng và chịu nhiệt cao +Độ khiết cao +Có tính ô xi hóa môi trường chịu ô xi... Biến Ky? ? Thuật Đo Cổng tín hiệu Kết đo +G1: +IGF: SVTH: … Trang 17 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Ky? ? Thuật Đo +IGT: SVTH: … Trang 18 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Ky? ?... Cảm Biến Ky? ? Thuật Đo 20# Tải nhỏ SVTH: … Trang 22 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Ky? ? Thuật Đo 20# Tải lớn SVTH: … Trang 23 GVHD: TS… Báo Cáo Thực Hành Cảm Biến Ky? ? Thuật