Nghiên cứu thiết kế, chế tạo và đánh giá mô hình giảng dạy hệ thống điều hòa không khí tự động của ô tô

Lý thuyết về điều hòa không khí [14]

Không khí phía dưới được một vật đốt nóng được gọi là than, sau khi được nung nóng thì không khí bay lên trên làm nóng gà, lúc này không khí lạnh xung quanh cũng tiếp tục được than nung nóng bay lên để truyền nhiệt cho gà, quá trình này diễn ra liên thục đến một thời gian gà sẽ được nung chin. Ví dụ nước ở thể rắn hay đông đá có nhiệt độ là 00C, khi ta đun nóng lên cho nước đá tan ra thành thể lỏng thì ta thấy trong quá trình nước đang tan nó vẫn giữ nhiệt độ 00C, hay ta đun nước cho nước nóng lên đến 1000C, lúc này nước đang bốc hơi và khi ta đo nhiệt độ của hơi nước là 1000C, khi ta tăng nhiệt độ của nước lên để đun nhưng hơi nước cũng chỉ 1000C và không nóng hơn nửa (Hình 2.4).

Đơn vị đo nhiệt lượng [14]

Mối quan hệ giữa áp suất và điểm sôi của môi chất lạnh có ảnh hưởng rất quan trộng trong quá trình biến thể của nó đối với chu trình làm lạnh của hệ thống lạnh nói chung và ô tô nói riêng. Mục đích là làm cho môi chất lạnh từ thể lỏng có thể sôi và bốc hơi để làm lạnh dàn lạnh, sau đó nó phải được chuyển thành thể lỏng đề tiếp tục chu trình bốc hơi tiếp theo mà không có sự mất mát nào của môi chất lạnh trong chu trình làm việc.

Cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của hệ thống điều hòa ô tô [15]

- Tại dàn nóng (B) có lắp một quạt gió thổi để làm mát môi chất trong dàn nóng, do được làm mát trong khi áp suất nén cao nên môi chất bị ngưng tụ thành thể lỏng và tiếp tục đi qua lọc và hút ẩm (C). - Môi chất ở thể hơi trong dàn lạnh (G) lại tiếp tục được máy nén (A) bơm đến dàn nống (B) để ngưng tụ thành thể lỏng và chu trình làm lạnh được lập đi lập lại liên tục trong quá trình làm lạnh.

Hệ thống điều hòa tự động trên ô tô [16]

• Hệ thống điều khiển điều hòa không khí ô tô [24]

Hộp khuếch đại của hệ thống có trang bị vi xử lý, nó có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ bảng điều khiển nhiệt độ của hệ thống để gửi tín hiệu điều khiển, nếu kèm theo công tắc Auto trên bảng điều khiển được kích hoạt để thực hiện một cách tự động thì, ngoài việc nhận tín hiệu từ bảng điều khiển, vi xử lý còn nhận các tín hiệu từ các cảm biến của hệ thống từ đó quyết định điều khiển motor điều khiển cánh thổi gió đến vị trí chia gió phù hợp.  Trường hợp 2: Nếu giá trị TAO có sự thay đổi từ mức cao sang mức trung bình, ở trường hợp này tiếp điểm động của Motor servo thổi gió đang đặt tại vị trí FOOT, khi giá trị TAO dao động từ cao sang trung bình, lúc này hộp điều khiển sẽ kích hoạt TR3 dẫn đến đầu A có mức logic là “0” do mạch bị nối mass, đầu vào B có mức logic là “1” do hở mạch, từ đó tín hiệu “1” phát ra tại đầu ra C và mức “0” tại đầu D, nên dòng điện từ C qua motor, đến đầu ra D dẫn đến motor servo thổi gió quay kéo tiếp điểm động ra khỏi vị trí FOOT đặt lại tại vị trí BI-LEVEL.

Thiết kế, chế tạo mô hình hệ thống điều hòa tự động của ô tô

• Các bộ phận chính của mô hình 1. Động cơ 2AZ-FE [25]

Trong đó: A/C Amplifier là hộp khuếch đại A/C, ký hiệu số 5 là chân tín hiệu dương cảm biến và 13 là chân tín hiệu mass cảm biến, E38 là ký hiệu giắc cắm, R1 là biến trở xoay dùng để chỉnh thay đổi điện áp gửi đến chân số 5 của hộp khuếch đại A/C, R2 dùng để cản không cho điện áp mức 5 volt đi vào hộp khi biến trở R1 đạt đến giá trị 0 Ohm (Ω) để tránh báo lỗi hệ thống. Trường hợp 2: Khi công tắc gạt 1 (hình 3.9) được gạt về vị trí OFF thì tiếp điểm của công tắc được di chuyển từ vị trí 3 sang 2 (hình 3.8) làm hở mạch tín hiệu giả lập, trong khi mạch cảm biến của hệ thống được nối mạch, điện từ cực (TAM) tín hiệu hộp huếch đại A/C đi qua điện trở cảm biến về mass hộp (SG-2) làm mạch cảm biến hoạt động lại bình thường.

Thiết kế, chế tạo bộ thu thập tín hiệu [21], [22], [23]

Tín hiệu thu thập lên board Arduino Mega 2560, mỗi chân của board Arduino có thông số kỹ thuật về điện áp và cường độ dòng điện nhất định, trong khi đó tín hiệu từ hộp điều khển lạnh của hệ thống điều hoà có điện áp vượt quá thông số kỹ thuật của board Arduino, nên cần phải mắc qua điện trở cản dòng trước khi đưa vào board Arduino. Để hiển thị chính xác các số liệu từ cảm biến, tác giả tiến hành khảo sát điện áp từ chân cảm biến đến hộp khuếch đại A/C bằng cách dùng một biến trở để thay đổi giá trị điện áp đến hộp, một máy chẩn đoán được kết nối với hệ thống để đọc giá trị nhiệt độ này.

Nội dung thực nghiệm bao gồm

Thông số điện áp trên chân tín hiệu và nhiệt độ của các cảm biến: nhiệt độ dàn lạnh, nhiệt độ môi trường, nhiệt độ trong xe, áp suất môi chất được hiển thị lên máy tính sẽ tương ứng với thông số hiển thị trên thiết bị chẩn đoán và đồng hồ VOM. Các vị trí của cánh thổi gió trên màn hình của bảng điều khiển sẽ tương ứng với các vị trí hiển thị trên màn hình máy tính, thể hiện được 3 vị trí đó là FACE, BL-LEVL và FOOT.

Quy trình thực nghiệm và đánh giá kết quả

• Thực nghiệm thu thập tín hiệu cảm biến nhiệt độ và áp suất
• Thực nghiệm thu thập tín hiệu điều khiển quạt gió (BLW)
• Thực nghiệm thu thập tín hiệu điều khiển các Motor servo
• Thực nghiệm giả lập tín hiệu nhiệt độ
• Thực nghiệm đánh pan trên mô hình

Mục đớch: Thực nghiệm này nhằm mục đớch thứ nhất là để thấy rừ quy tắc cũng như mối quan hệ giữa tín hiệu xung điều khiển quạt gió với tốc độ của quạt gió, thứ 2 là so sánh, kiểm chứng dữ liệu đã thu thập được với dữ liệu của thiết bị chẩn đoán kết hợp dữ liệu hiển thị trên bảng điều khiển của hệ thống, để đánh giá mức độ tin cậy của bộ thiết bị thu thập dữ liệu. Mục đớch: Thực nghiệm này nhằm mục đớch thứ nhất là để thấy rừ quy tắc cũng như mối quan hệ giữa tín hiệu xung điều khiển Motor servo, ứng với chế độ hoạt động của các cánh gió, cũng như vị trí của các cánh gió, thứ 2 là so sánh, kiểm chứng dữ liệu xung đã thu thập được với dữ liệu xung của thiết bị chẩn đoán, so sánh, kiểm chứng vị trí của các cánh gió hiển thị trên máy tính với vị trí các cánh gió trên bảng điều khiển của hệ thống, để đánh giá mức độ tin cậy của bộ thiết bị thu thập dữ liệu.