4.2.2.1. Bộ điều khiển điện tử hệ thống ABS
Trờn cơ sở kết quả nghiờn cứu ở chƣơng 3, luận ỏn đó nghiờn cứu thiết kế và đề tài KC.03.05/11-15 đó chế tạo bộ điều khiển điện tử cho hệ thống ABS. Luận ỏn sử dụng bộ điều khiển này để nghiờn cứu thực nghiệm nhằm hiệu chỉnh ngƣỡng điều khiển và thực nghiệm đỏnh giỏ hiệu quả hoạt động của hệ thống. Bộ điều khiển điện tử cú cấu trỳc và cỏc chức năng nhƣ sau:
Cấu trỳc của bộ điều khiển
Chọn bộ giá trị ng-ỡng gia tốc góc điều khiển ABS từ mô phỏng lý thuyết
Điều chỉnh ng-ỡng điều khiển phù hợp với ph-ơng pháp đo l-ờng trong thực tế
Viết ch-ơng trình điều khiển cho ECU theo thuật toán và giá trị ng-ỡng điều khiển
Thử nghiệm trên đ-ờng thử (Các loại đ-ờng khác nhau) Đánh giá kết quả: Đạt Không đạt Xác định đ-ợc bộ giá trị ng-ỡng gia tốc góc điều khiển ABS khí nén
Bắt đầu
Kết thúc
- Vận tốc góc các bánh xe khi phanh; - Quãng đ-ờng phanh.
- 72 -
Hệ thống ABS thiết kế cho xe nghiờn cứu thuộc kiểu 4S/4M, sử dụng 4 cảm biến để đo vận tốc gúc của bốn bỏnh xe, bốn van chấp hành ABS điều khiển độc lập cho từng bỏnh xe nhƣ Hỡnh 1. 1. Bộ điều khiển sẽ liờn tục theo dừi vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe và đƣa ra tớn hiệu điều khiển van chấp hành ABS khi cần thiết. Ngoài ra bộ điều khiển cần cú thờm thụng tin về trạng thỏi đạp phanh của ngƣời lỏi thụng qua cụng tắc đốn bỏo phanh.
Để thuận lợi trong việc hiển thị, khảo sỏt và lƣu trữ số liệu khi thử nghiệm, bộ điều khiển đƣợc thiết kế thờm chức năng giao tiếp với mỏy tớnh và hiển thị trờn màn hỡnh LCD.
Bộ điều khiển đƣợc thiết kế cỏc khối chức năng nhƣ Hỡnh 4. 2:
Hỡnh 4. 2. Cấu trỳc bộ điều khiển điện tử của hệ thống phanh ABS
Chức năng của bộ điều khiển điện tử
Phần chớnh của bộ điều khiển là một vi điều khiển họ AVR của hóng Atmel, cú nhiệm vụ xử lý cỏc tớn hiệu từ cảm biến và đƣa ra tớn hiệu điều khiển cỏc van chấp hành ABS theo chƣơng trỡnh đó đƣợc nạp sẵn.
Cỏc thụng số kỹ thuật và chức năng của bộ điều khiển nhƣ sau: Tốc độ hoạt động: 8 MHz;
Tƣơng thớch với hệ thống ABS kiểu 4S/4M; Dải điện ỏp hoạt động: 7 – 40 V DC;
Cụng suất tiờu thụ của bộ điều khiển: nhỏ hơn 5 W;
Cú khả năng nạp nhiều chƣơng trỡnh điều khiển ABS cựng lỳc;
Cú khả năng kết nối và truyền số liệu lờn mỏy tỡnh qua chuẩn truyền thụng RS232;
Cú khả năng hiển thị số liệu lờn màn hỡnh LCD.
Vi điều khiển Các cảm biến vận tốc góc bánh xe Xử lý tín hiệu từ cảm biến Công tắc đèn
báo phanh Xử lý tín hiệu
Bộ nguồn 5 V Tạo dao động Giắc nạp ch-ơng trình Cách ly Khối công suất Các van chấp hành ABS Giao tiếp PC Bộ nguồn 24 V Hiển thị LCD
- 73 -
Bộ điều khiển đƣợc chế tạo hoàn thiện nhƣ Hỡnh 4. 3.
Hỡnh 4. 3. Bộ điều khiển điện tử hệ thống ABS 4.2.2.2. Thiết bị đo vận tốc gúc bỏnh xe
Vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe là thụng số quan trọng, cho thấy tỏc động của bộ điều khiển tới vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe khi phanh. Để theo dừi và ghi lại vận tốc gúc của cỏc bỏnh xe, luận ỏn sử dụng thiết bị đo ghi vận tốc gúc bỏnh xe. Thiết bị này sử dụng cảm biến đo vận tốc gúc bỏnh xe cú sẵn trờn hệ thống phanh ABS.
Thiết bị đo ghi vận tốc gúc bỏnh xe sử dụng vi điều khiển 16 bit mó số DSPIC30F4011 của Microchip. Đõy là một loại vi điều khiển với nhiều tớnh năng mạnh, đặc biệt cú hỗ trợ cỏc module chuyờn xử lý tớn hiệu dạng xung số, rất phự hợp với ứng dụng đo vận tốc quay.
Thiết bị đo ghi vận tốc gúc bỏnh xe đƣợc kiểm tra độ chớnh xỏc tại Trung tõm kỹ thuật tiờu chuẩn đo lƣờng chất lƣợng 1 (Quatest 1), kết quả kiểm tra cho thấy sai số của thiết bị đo đều nhỏ hơn 1%.
Phần mềm hiển thị và ghi dữ liệu vận tốc gúc bỏnh xe
Phần mềm hiển thị và ghi dữ liệu đƣợc thiết kế bằng ngụn ngữ lập trỡnh C#, đƣợc đúng gúi dƣới dạng file cài đặt (setup.exe), tƣơng thớch với cỏc hệ điều hành Microsoft XP,
- 74 -
Microsoft 7. Tốc độ truyền thụng dữ liệu cú thể chọn ở cỏc mức: 9.600, 19.200, …187.500 kbps.
Phần mềm cú khả năng nhận dữ liệu từ thiết bị đo vận tốc gúc bỏnh xe (của 4 bỏnh xe độc lập), hiển thị dƣới dạng đồ thị theo thời gian thực và lƣu dạng file database trong Microsoft Access. Phần mềm cú khả năng vẽ lại đồ thị từ số liệu thớ nghiệm đó đƣợc lƣu trữ. Giao diện phần mềm nhƣ trờn Hỡnh 4. 4:
Hỡnh 4. 4. Phần mềm hiển thị và ghi dữ liệu vận tốc gúc bỏnh xe 4.2.2.3. Thiết bị đỏnh dấu quóng đường phanh
Hiệu quả phanh là thụng số rất quan trọng khi nghiờn cứu hệ thống phanh. Trong quỏ trỡnh nghiờn cứu, xỏc định bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển, luận ỏn theo dừi thụng số quóng đƣờng phanh để đỏnh giỏ hiệu quả phanh trờn đƣờng thẳng. Quóng đƣờng phanh cú thể đƣợc xỏc định bằng nhiều loại thiết bị khỏc nhau. Tuy nhiờn, trong giai đoạn đầu của quỏ trỡnh thử nghiệm này chủ yếu phõn tớch, đỏnh giỏ vận tốc gúc của bỏnh xe trong quỏ trỡnh phanh (sử dụng thiết bị đo vận tốc gúc bỏnh xe). Do đú thử nghiệm ban đầu khụng yờu cầu thiết bị đo quóng đƣờng phanh cú độ chớnh xỏc quỏ cao. Hơn nữa, quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm nhằm chớnh xỏc húa bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển trải qua thời gian dài
- 75 -
với nhiều lần thử nghiệm khỏc nhau. Nhằm tiết kiệm thời gian (thời gian lắp đặt, thiết đặt thiết bị đo, xử lý kết quả đo ...) và chi phớ nghiờn cứu, luận ỏn đó nghiờn cứu thiết kế, đề tài KC.03.05/11-15 đó chế tạo thiết bị đỏnh dấu quóng đƣờng phanh để chủ động trong việc đo quóng đƣờng phanh trong quỏ trỡnh thực hiện thử nghiệm.
Thiết bị đỏnh dấu quóng đƣờng phanh hoạt động trờn nguyờn tắc: khi ngƣời lỏi tỏc động lờn bàn đạp phanh, thiết bị điều khiển phun liờn tục chất lỏng đỏnh dấu xuống mặt đƣờng. Khi kết thỳc quỏ trỡnh phanh, ngƣời lỏi thụi tỏc động lờn bàn đạp phanh, vũi phun ngừng phun. Vết chất lỏng đỏnh dấu trờn mặt đƣờng thể hiện quóng đƣờng chuyển động của xe trong quỏ trỡnh phanh.
Hỡnh 4. 5. Thiết bị đỏnh dấu quóng đường phanh trờn xe thử nghiệm 4.2.2.4. Thiết bị đo ghi đa kờnh (DEWE5000)
Quỏ trỡnh nghiờn cứu thực nghiệm nhằm chớnh xỏc húa bộ giỏ trị ngƣỡng điều khiển ở giai đoạn cuối cựng yờu cầu xỏc định cỏc thụng số của quỏ trỡnh phanh (quóng đƣờng phanh, gia tốc phanh, thời gian phanh …) với độ chớnh xỏc cao. Với sự hỗ trợ của Viện Kỹ thuật Cơ giới Quõn Sự, thiết bị đo ghi đa kờnh (DEWE5000) kết hợp với cảm biến vận tốc S400 của hóng CORREVITđ (dải đo từ 0,5 km/h đến 400 km/h) và cảm biến đo lực bàn đạp phanh (dải đo từ 0 đến 1.500 N) đƣợc sử dụng để xỏc định cỏc thụng số của quỏ trỡnh phanh.
Phần mềm Dewesoft đi kốm thiết bị sử dụng tớn hiệu từ cảm biến lực bàn đạp phanh để xỏc định thời điểm phanh, thụng qua tớn hiệu từ cảm biến vận tốc S400 để xỏc định cỏc thụng số của quỏ trỡnh phanh.
- 76 -
Hỡnh 4. 6. Thiết bị đo ghi đa kờnh DEWE5000 và cỏc cảm biến