BÁO CÁO THỰC HÀNH cảm biến

BÁO CÁO THỰC HÀNH Lớp: 18C4A Nhóm: 18.17C STT Họ tên Phan Quang Long Nhiệm vụ Mức độ tích cực Trưởng nhóm Choose an item Nguyễn Hữu Nguyên Thành viên Choose an item Trần Thanh Phong Thành viên Choose an item Thành viên Choose an item Ghi chú:  Thời hạn nộp báo cáo: trước 16/5/2021  Nộp mạch điện kèm báo cáo (không cần board vi điều khiển) Ký tên Bài Thực hành đo kiểm cảm biến vị trí bướm ga 1.1 Giới thiệu cảm biến (mục đích sử dụng cảm biến) Cảm biến vị trí bướm ga sử dụng để đo độ mở vị trí cánh bướm ga để báo hộp ECU Từ đó, ECU sử dụng thơng tin tín hiệu mà cảm biến vị trí bướm ga gửi để tính tốn mức độ tải động nhằm hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu, cắt nhiên liệu, điều khiển góc đánh lửa sớm, điều chỉnh bù ga cầm chừng điều khiển chuyển số Khi đạp gấp ga chế độ toàn tải, ECM tự động ngắt A/C, ECU chuyển chế độ “Open loop” để điều khiển phun nhiên liệu, bỏ qua tín hiệu từ cảm biến ơ-xy 1.2 Vẽ sơ đồ mạch điện (kết nối cảm biến với ECU ô tô) 1.3 Giới thiệu nguyên lý làm việc cảm biến  Hoạt động cảm biến vị trí bướm ga đời thấp loại tiếp điểm: cảm biến có tiếp điểm IDL PSW, Khi bướm ga vị trí không đạp ga, chân IDL nối với chân E2 báo hộp ECU, ECU nhận biết chế độ không tải để bù ga điều khiển lượng phun nhiên liệu chế độ không tải, ga lớn 50% cực PSW nối với cực E2 ECU nhận biết mở ga lớn (chạy chế độ toàn tải), ECU hiệu chỉnh lượng nhiên liệu đậm lên để tăng công suất động – Loại tuyến tính + tiếp điểm(cịn ít): Bao gồm chân (+, -, signal, IDLE) – Loại tuyến tính (giống biến trở): Cảm biến cấp nguồn Vc (5V)  mát , cấu tạo gồm mạch trở than lưỡi quét mạch trở than đó, trục cánh bướm xoay (đóng mở bướm ga) làm cho lưỡi quét thay đổi vị trí mạch trở than làm thay đổi điện áp đầu (chân signal) – Loại hall (đời mới): cb bướm ga có tín hiệu, điện áp cảm biến thay đổi theo độ mở bướm ga dựa nguyên lý hiệu ứng Hall (có loại): * Loại thuận: 2 tín hiệu tăng giảm * Loại nghịch: 1 tín hiệu tăng tín hiệu giảm 1.4 Giới thiệu thiết bị đo (đồng hồ đo điện trở)  Đồng hồ điện trở: Các tính của đồng hồ vạn năng 1009: Dải đo dòng điện AC/DC: 10A Dải đo điện áp AC/DC 600V Độ xác bản: 1,5% Đo điện trở với âm báo Đo kiểm tra diode Màn hình hiển thị 4000 count Thang đo tự động điều chỉnh tay Đo tần số điện dung Tự động tắt máy 30 phút không hoạt động tăng hiệu suất làm việc pin Chuyển thang đo dòng lên đến 10A AC DC 1.5 Bảng số liệu thực nghiệm ĐỘ MỞ(%) ĐỎ-ĐEN ĐEN- TRẮNG- TRẮNG(Ω) ĐỎ(KΩ) 4.74 0.159 4.89 10.84 4.75 0.672 4.2 19.78 4.74 1.095 3.79 26.44 4.73 1.41 3.52 69.99 4.74 3.47 1.67 100 4.75 4.89 0.159 1.6 Xây dựng đồ thị (từ số liệu thực nghiệm) xác định hàm nội suy 1.7 Nhận xét Hàm nội suy tìm hàm bậc nhất,từ đồ thị thấy số liệu đo xác -Đánh giá độ xác kết thí nghiệm theo sai số bình qn trung bình: -5 -7 R1 =5,3.10 (kΩ) R2 =1,9.10 (Ω) R3 =0,01(kΩ) Bài Cảm biến nhiệt độ (nhiệt điện trở) 2.1 Giới thiệu cảm biến (mục đích sử dụng cảm biến) Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ECT: Cảm biến nhiệt độ nước sử dụng mát Engine Coolant Temperature (ECT) sử dụng để đo nhiệt độ nước sử dụng mát động và send tín hiệu ECU để ECU thực hiệu chỉnh sau:      Hiệu chỉnh góc đánh lửa sớm: Hiệu chỉnh thời gian phun nhiên liệu Điều khiển quạt sử dụng mát: Điều khiển tốc độ không tải: Điều khiển chuyển số 2.2 Vẽ sơ đồ mạch điện (kết nối cảm biến với ECU ô tô) 2.3 Giới thiệu nguyên lý làm việc cảm biến Điện trở nhiệt phần tử cảm nhận thay đổi điện trở theo nhiệt độ Nó làm vật liệu bán dẫn nên có hệ số nhiệt điện trở âm Khi nhiệt độ tăng điện trở giảm ngược lại, nhiệt độ giảm điện trở tăng Các loại cảm biến nhiệt độ hoạt động nguyên lý Nhưng mức hoạt động thay đổi điện trở theo nhiệt độ có khác Sự thay đổi giá trị điện trở làm thay đổi giá trị điện áp gửi đến ECU động tảng cầu phân áp Điện áp 5V qua điện trở chuẩn đến cảm biến trở ECU mass Như điện trở chuẩn nhiệt điện trở cảm biến tạo thành cầu phân áp Điện áp điểm cầu đưa đến chuyển đổi tín hiệu tương tự – số Khi nhiệt độ động thấp, giá trị điện trở cảm biến cao điện áp gửi đến biến đổi ADC lớn Tín hiệu điện áp chuyển đổi thành dãy xung vuông Và giải mã nhờ vi xử lý để thông báo cho ECU động biết động lạnh Khi động nóng, giá trị điện trở cảm biến giảm kéo theo điện áp đặt giảm Báo cho ECU động biết động nóng 2.4 Giới thiệu thiết bị đo (đồng hồ đo nhiệt độ, điện trở)  Đồng hồ đo nhiệt độ: Máy đo nhiệt độ hồng ngoại TigerDirect TMAMF009 - Máy đo nhiệt độ từ xa - Tầm nhiệt độ đo: -50 °C ~ 550 °C; -58 °F ~ 1022 °F - Độ xác: ± 2% 2 °C - Distance Spot Ratio: 12:1 - Phát xạ: 0,95 - Thời gian đáp ứng & Bước sóng: 500ms & (8-14) um - Độ phân giải: 0,1 °C, °F - Tuỳ chọn °C / °F - Chức lưu giữ kết đo hình - Laser Target Pointer Selection - Chọn hiển thị ánh sáng - Chức tự động tắt nguồn - Sử dụng Pin 9V  Đồng hồ điện trở: Các tính của đồng hồ vạn năng 1009:           Dải đo dòng điện AC/DC: 10A Dải đo điện áp AC/DC 600V Độ xác bản: 1,5% Đo điện trở với âm báo Đo kiểm tra diode Màn hình hiển thị 4000 count Thang đo tự động điều chỉnh tay Đo tần số điện dung Tự động tắt máy 30 phút không hoạt động tăng hiệu suất làm việc pin Chuyển thang đo dòng lên đến 10A AC DC 2.5 Bảng số liệu thực nghiệm Nhiệt độ (độ C) 87 84 81 79 76 73 69 66 63 60 57 54 Điện trở (Ω ) 246 255 272 294,5 321 350,5 398,1 463 488 545 627 698 48 45 42 38 35 32 815 934 998 1230 1390 1541 2.6 Xây dựng đồ thị (từ số liệu thực nghiệm) xác định hàm nội suy Đồ thị điện trở theo nhiệt độ 1600 1400 1200 1000 800 600 400 200 20 30 40 50 60 70 80 90 100 y = 4381,6e-0,034x 2.7 Xây dựng bảng số liệu từ hàm nội suy (nhiệt độ từ -30 độ C đến 120 độ C) nhiệt độ( độ C) 120 100 95 90 87 điện trở(Ω) 74,081751 146,22831 97 173,32513 67 205,44312 54 227,50432 14 84 81 79 76 73 69 66 63 60 57 54 48 45 42 38 35 32 30 20 15 10 251,93452 53 278,98812 93 298,61921 330,68598 31 366,19619 419,54434 67 464,59647 52 514,48645 76 569,73379 96 630,91379 29 698,66350 64 856,76976 78 948,77267 99 1050,6551 84 1203,7166 21 1332,9758 91 1476,1154 1579,9827 2219,7930 14 2631,1314 28 3118,6928 -5 -10 -20 -30 46 4381,6 5193,5317 37 6155,9183 63 8648,7426 72 12151,030 18 2.8 Nhận xét  Hàm nội suy lựa chọn hàm mũ  Đánh giá độ xác kết thí nghiệm theo sai số bình phương qn trung bình:  Ta tính được:R2=3,8727(Ω) Bài Đọc giá trị cảm biến tốc độ động cơ, cảm biến vị tri bướm ga cảm biến nhiệt độ nước làm mát vi điều khiển: 3.1 Giới thiệu cảm biến tốc độ động kiểu điện từ  Cảm biến tốc độ phận phanh điện tử nhằm mục đích phịng chống hãm cứng phanh bánh xe ô tô trường hợp xe ô tô cần giảm tốc độ đột ngột Nhờ có cảm biến tốc độ xe thay đổi tốc độ đột ngột hạn chế tối đa khả văng trượt kiểm sốt hướng lái tài xế khơng tự chủ động cấu tạo 3.2 Vẽ sơ đồ mạch điện (kết nối cảm biến với ECU ô tô) 3.3 Giới thiệu nguyên lý làm việc cảm biến Hệ thống cảm biến tốc độ xe ô tô hoạt động dựa tượng cảm ứng từ Với thiết kế có nam châm gắn gần bánh kim loại đồng thời chyển động với bánh xe khiến xe bạn chuyển động hay bánh xe quay bánh chuyển động theo Và lúc qua nam châm tạo nên dịng điện xoay chiều Lúc tín hiệu điện đọc thông qua số lượng xung theo thời gian qua chuyển thành vận độ 3.4 Giới thiệu thiết bị hiển thị tín hiệu (osilloscope) Chức năng:  Thiết bị đo điện ứng dụng đa dạng với nhiều mục đích khác nhau, cụ thể giúp kiểm tra hình dạng nguồn tín hiệu theo thời gian Ví dụ như, thiết bị mạch dao dộng với hình dáng Sine, tam giác hay hình bạn muốn kiêm tra lại xem giống thiết bị ban đầu khơng, máy sóng làm điều đó.\ Ngun lý hoạt động: Máy sóng cịn mang đến nhiều chức khác: tính tốn tần số tín hiệu dao động, phần lỗi làm méo dạng sóng hay tín hiệu chiều, xoay chiều… Máy sóng Oscilloscope thiết bị quan trọng Kết biểu diễn trục thiết bị Trục dọc (Y) biểu diễn điện áp trục ngang (X) biểu diễn thời gian Cường độ hay độ sáng hiển thị gọi trục Z Với thông số vào xác định thơng số mà ta cần lắp ráp, sửa chữa Máy sóng Oscilloscope nhận dạng nhiều tín hiệu khác từ đơn giản đến phức tạp tín hiệu xung vng, cưa, xung hình sin hay tín hiệu khó tín hiệu hình tiếng Thiết bị xác định rõ cho ta giá trị thời gian mức điện áp đường tín hiệu cụ thể Máy có khả tính tốn tần số tín hiệu dao động, tìm thành phần lỗi làm méo tín hiệu chuẩn Những chức tiện dụng máy sóng Oscilloscope  khơng bị giới hạn lĩnh vực công nghiệp điện tử viễn thông Rộng với chuyển đổi thích hợp, máy oscilloscope đo đạc tất kiểu tượng vật lí, âm thanh, áp lực khí, áp suất, ánh sáng nhiệt độ 3.5 Giới thiệu tín hiệu cảm biến thực nghiệm 3.6 Vẽ sơ đồ mạch điện thực nghiệm giới thiệu thông số linh kiện 3.7 Giải thích nguyên lý làm việc mạch điện 1)Mạch cảm biến tốc độ: Khi điện áp cảm biến mức thấp (nhỏ 1,1V), led phát quang tắt điện áp nhỏ điện áp ghim led, lúc phía bên phototransistor khơng kích nên điện trở vơ (khơng có dịng Ice), lúc tín hiệu truyền tới cảm biến nhận mức cao (5V) Khi cảm biến mức cao (lớn 1,1V), led phát quang bật dẫn tới khíc hoạt phototransistor làm cho điện trở lúc không, lúc chận nhận tín hiệu nối với GND nên tín hiệu vào cảm biến mức thấp Do chương trình ta viến nhận biến thay đổi mức logic, tính khoảng thời gian xung b)Mạch cảm biến nhiệt độ: Hoạt động dựa nguyên lý cầu phân áp Khi nhiệt độ thay đổi làm cho điện trở cảm biến thay đổi dẫn tới thay đổi việc phân bổ điện áp điện trở đầu tín hiểu cảm biến đọc giá trị điện áp phân bổ lúc chương trình quy đổi điện áp đọc thành giá trị nhiệt độ c)Mạch cảm biến vị trí bƣớm ga: Hoạt động đựa nguyên lý cầu phân áp, vị trí đội thay đổi tức làm cho thay đổi điện trở hai phía dẫn tới thay đổi giá trị điện áp chân tín hiệu lúc vi sử lý nhận biến giá trị điện áp đựa vào suy vị trí góc cảm biến 3.8 Gia công mạch điện thực nghiệm 3.9 Sơ đồ thuật tốn chương trình vi điều khiển thực nghiệm BẮT ĐẦU Đọc tín hiệu cảm biến Khởi tạo thời gian trước (isr_pre_ms) sau(isr_pre-ms) Gắn tín hiệu analog cho biến PinBG, pin ETC Tính tốn giá trị Bg(%), ect(◦C) Theo tỉ lệ điện áp điện trở Tần số Tần số tốc độ rpm=60*rps Bg,ect,rpm 3.10 Chương trình vi điều khiển thực nghiệm #include //the pins of 4-digit 7-segment display attach to pin2-13 respectively #define a #define b #define c 12 #define d 10 #define e #define f #define g 11 #define d4 13 #define d3 #define d2 #define d1 #define pinSPD //khai báo chân cảm biến tốc độ unsigned int teeth =1; //khai báo số cảm biến tốc độ float pulse_ms =0, rps =0, rpm =0; volatile unsigned long time_new =0, time_old =0; unsigned long n =0;// n represents the value displayed on the LED display For example, when n=0, 0000 is displayed The maximum value is 9999 int x =100; int count =0;//Set count=0 Here count is a count value that increases by every 0.1 second, which means second is counted when the value is 10 void setup() { / put your setup code here, to run once: pinMode(pinSPD,INPUT_PULLUP); attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pinSPD), time_turn, FALLING); Serial.begin(9600); Serial.println("UNO Ready"); //set all the pins of the LED display as output pinMode(d1, OUTPUT); pinMode(d2, OUTPUT); pinMode(d3, OUTPUT); pinMode(d4, OUTPUT); pinMode(a, OUTPUT); pinMode(b, OUTPUT); pinMode(c, OUTPUT); pinMode(d, OUTPUT); pinMode(e, OUTPUT); pinMode(f, OUTPUT); pinMode(g, OUTPUT); Timer1.initialize(100000); // set a timer of length 100000 microseconds (or 0.1 sec - or 10Hz => the led will blink times, cycles of onand-off, per second) Timer1.attachInterrupt( add ); // attach the service routine here } void time_turn() { time_old = time_new; time_new = micros(); } /***************************************/ void loop() { if ((micros()-time_new) >= 1e6) { pulse_ms = 0; } else { pulse_ms = (time_new - time_old)*0.001; } rps = 1000/pulse_ms/teeth; rpm = 60*rps; Serial.print("\tspd_ms:"); Serial.print(pulse_ms,3); Serial.print("\trps:"); Serial.print(rps,3); Serial.print("\trpm:"); Serial.print(rpm,3); Serial.println(); clearLEDs();//clear the 7-segment display screen pickDigit(0);//Light up 7-segment display d1 pickNumber((n/1000));// get the value of thousand clearLEDs();//clear the 7-segment display screen pickDigit(1);//Light up 7-segment display d2 pickNumber((n%1000)/100);// get the value of hundred clearLEDs();//clear the 7-segment display screen pickDigit(2);//Light up 7-segment display d3 pickNumber(n%100/10);//get the value of ten clearLEDs();//clear the 7-segment display screen pickDigit(3);//Light up 7-segment display d4 pickNumber(n%10);//Get the value of single digit } /**************************************/ void pickDigit(int x) //light up a 7-segment display { //The 7-segment LED display is a common-cathode one So also use digitalWrite to set d1 as high and the LED will go out digitalWrite(d1, LOW); digitalWrite(d2, LOW); digitalWrite(d3, LOW); digitalWrite(d4, LOW); switch(x) { case 0: digitalWrite(d1, HIGH);//Light d1 up break; case 1: digitalWrite(d2, HIGH); //Light d2 up break; case 2: digitalWrite(d3, HIGH); //Light d3 up break; default: digitalWrite(d4, HIGH); //Light d4 up break; } } //The function is to control the 7-segment LED display to display numbers Here x is the number to be displayed It is an integer from to void pickNumber(int x) break; { } switch(x) { default: zero(); break; case 1: one(); break; case 2: two(); break; case 3: three(); break; case 4: four(); break; case 5: five(); break; case 6: six(); break; case 7: seven(); break; case 8: eight(); break; case 9: nine(); } void clearLEDs() //clear the 7-segment display screen { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); } void zero() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, HIGH); } void one() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); } void two() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, HIGH); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, LOW); } void three() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, LOW); } void four() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, HIGH); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); } void five() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); } void six() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, HIGH); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); } void seven() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, HIGH); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, HIGH); digitalWrite(g, HIGH); } void eight() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, LOW); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); } void nine() //the 7-segment led display { digitalWrite(a, LOW); digitalWrite(b, LOW); digitalWrite(c, LOW); digitalWrite(d, LOW); digitalWrite(e, HIGH); digitalWrite(f, LOW); digitalWrite(g, LOW); } /*******************************************/ void add() { / Toggle LED count ++; if(count == 10) { coun t = 0; n=rp m; if(n == 10000) { n = 0; } } } 3.11 Nhận xét kết thực nghiệm Kết thực nghiệm cho ta kết tương đối xác so với kết đo thiết bị osilloscope TÀI LIỆU THAM KHẢO: [1]Gi trình cảm biến & kĩ thuật đo-Trần Thanh Hải Tùng https://fact-depot.com/dong-ho-van-nang-kyoritsu-1009-p10827.html https://fact-depot.com/may-do-nhiet-do-tu-xa-tiger-direct-tmamf009-p12841.html