4. Lớp: Cơ Khí Giao Thông Khóa: K
3.8.Cảm biến kích nổ
Vị trí:
Hình 3.38: Cảm biến kích nổ.
Cảm biến kích nổ đƣợc lắp đặt ở vị trí xy anh động cơ, số ƣợng và cách bố trí của cảm biến phụ thuộc vào số xy lanh và cách bố trí của xy lanh của động cơ. Động cơ 4 xy anh thƣờng bố trí 1 cảm biến, 6 xy lanh bố trí 2 cảm biến.
Hình 3.39: Cấu tạo cảm biến kích nổ. Cấu tạo:
Cảm biến đƣợc chế tạo bằng phần tử áp điện.
Nguyên lý hoạt động:
Khi có hiện tƣợng kích nổ diễn ra ở các xy lanh của động cơ, các phần tử áp điện trong cảm biến bị rung động mạnh và cảm biến sẽ phát ra xung tín hiệu từ 6kHz đến 13kHz tùy theo từng loại động cơ.
Màng chắn
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 69
Hình 3.40: Biểu đồ biên độ dao động của cảm biến.
Trong quá trình hoạt động của động cơ xăng, việc đốt cháy nhiên liệu đ ng thời điểm nhƣ mong muốn của nhà sản xuất là vô cùng ý tƣởng. Nhƣng do c một hiện tƣợng gây ảnh hƣởng lớn đến độ bền của các chi tiết c ng nhƣ à giảm năng suất của động cơ đ à hiện tƣợng kích nổ. Để khắc phục hiện tƣợng kích nổ trong quá trình n n và đột cháy nhiên liệu thì động cơ phải giảm áp suất trong buồng đốt và đồng thời thực hiện đánh ửa trễ hơn.
Hình 3.41: Mạch cảm biến kích nổ.
Để giám sát việc kích nổ trong buồng đốt của động cơ nhà sản xuất dùng một cảm biến đ à cảm biến kích nổ đƣợc ký hiệu KNK. Tín hiệu của cảm biến đƣợc gửi về ECU xử lý và lấy đ àm căn cứ để xử ý đến khi nào hết hiện tƣợng kích nổ trong xy lanh.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 70
CHƯƠNG 4:
KHÁI QUÁT LINH KIỆN
4.1. Tụ ện
Định nghĩa
Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng đƣợc sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động.
Cấu tạo
Tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Ngƣời ta thƣờng dùng giấy, gốm, mica, giấy t m hóa chất làm chất điện môi và tụ điện c ng đƣợc phân loại theo tên của các chất điện môi này nhƣ tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa.
Hình 4.1: Cấu tạo tụ điện. Kí hiệu
Hình 4.2: Kí hiệu tụ điện.
Thông số đặc trƣng của tụ là khả năng tích trữ năng ƣợng điện, ngƣời ta đƣa ra khái niệm à điện dung của tụ điện. Điện dung càng cao thì khả năng tích trữ điện
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 71
của tụ càng lớn và ngƣợc lại. Giá trị điện dung đƣợc đo bằng đơn vị Fara (kí hiệu là F). Giá trị F là rất lớn nên thông thƣờng trong các mạch điện tử các tụ chỉ đo bằng các giá trị nhỏ hơn Micro fara (μF), Nano Fara (nF) hay Picro (pF).
1F= 106μF= 109 nF= 1012 pF
Phân loại
- Tụ giấy, tụ gốm, tụ mica (tụ không phân cực).
Hình 4.3: Tụ phân cực.
- Tụ xoay (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 72
4.2. Đ ện trở
Định nghĩa
Điện trở là một linh kiện thụ động có tính chất cản trở d ng điện. Đơn vị đo điện trở à ohm (Ω). Khi vật dẫn cản trở d ng điện năng ƣợng của d ng điện sẽ biến đổi thành các dạng năng ƣợng khác, ví dụ nhiệt năng.
Hình 4.5: Cấu tạo điện trở. Phân loại
Điện trở đƣợc phân loại dựa vào công suất.
- Điện trở công suất nhỏ.
- Điện trở công suất trung bình.
- Điện trở công suất lớn.
Do nhu cầu của các ứng dụng thực tế và cấu tạo riêng nên ngƣời ta chỉ phân ra thành 2 loại là:
- Điện trở: là loại điện trở có công suất nhỏ hay trung bình, chỉ chịu đƣợc các d ng điện nhỏ.
- Điện trở công suất: là loại điện trở chịu đƣợc các d ng điện lớn nên
ch ng đƣợc cấu tạo từ các loại vật liện chịu nhiệt.
Ngày nay điện trở có 2 loai kích thƣớc thƣờng dùng đ à oại có vòng màu thể hiện điện trở và điện trở dán.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 73
Đọc giá trị điện trở
Hình 4.6: Bảng màu giá trị điện trở
4.3. Op-Amps
Cấu tạo
Op- mps ý tƣởng có cấu tạo nhƣ hình vẽ.
Hình 4.7: Cấu tạo Op-Amps.
- Khối 1: đây à tầng khuếch đại vi sai, nhiệm vụ khuếch đại độ sai lệch tính hiệu giữa hai ngõ vào V+,V-. Nó hội đủ các ƣu điểm của mạch
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 74
khuếch đại vi sai nhƣ: độ miễn nhiễu cao; khuếch đại đƣợc tín hiệu biến thiên chậm; tổng trở ngõ vào lớn…
- Khối 2: Tầng khuếch đại trung gian, bao gồm nhiều tầng khuếch đại vi sai mắc nối tiếp nhau tạo nên một mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại rất lớn, nhằm tăng độ nhạy cho Op-Amps. Trong tầng này còn có tầng dịch mức DC để đặt mức phân cực DC ở ngõ ra.
- Khối 3: Đâu là tầng khuếch đại đệm tầng này nhằm tăng d ng cung cấp ra tải, giảm tổng trở ngõ ra giúp Op-Amps phối hợp dễ dàng với nhiều dạng tải khác nhau.
Nguyên lý làm việc
Dựa vào ký hiệu của Op- mps ta c đáp ứng tín hiệu ngõ ra Vo theo các cách đƣa tín hiệu ngõ vào nhƣ sau:
- Đƣa tín hiệu vào ngõ vào đảo, ngõ vào không đảo nối mass:
Vout=Av0.V+. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Đƣa tính hiệu vào ngõ vào không đảo, ngõ vào đảo nối mass:
Vout=Av0.V-.
- Đƣa tính hiệu vào đồng thời trên hai ngõ vào ( tín hiệu vào vi sai so
với mass) Vout = Av0.(V+-V-) = v0.(∆Vin).
Chức năng đƣợc ứng dụng để phục vụ cho quá trình mô phỏng của luận văn là chức năng so sánh điện áp của Op-Amps.
Nguyên lý hoạt động của chức năng so sánh:
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 75
Op- mps trƣớc hết đƣợc cấp nguồn dƣơng với Vs+ và nguồn âm Vs-. Và nguồn này cung cấp cho cho ngõ ra Vout. Giá trị Vout sẽ trả ra một trong hai giá trị đ à Vs+ và Vs-.
Hai chân còn lại đ à Vin+ đƣợc cấp nguồn cố định ở một mức điện thế dƣơng nào đ . Chân còn lại Vin- đƣợc nối với chân tính hiệu cần so sánh có giá trị điện áp thay đổi liên tục.
Nếu Vin+ >Vin- thì Vout= Vs+
Nếu Vin+ <Vin- thì Vout= Vs-
Hình 4.9: Sơ đồ chân Op-Amps.
4.4. Led
Định nghĩa
Led ( viết tắt của Light Emitting Diode) hay còn gọi là diod phát quang, chiếu sáng nhờ 2 điện cực với chất liệu bán dẫn.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 76
Cấu tạo:
Led chủ yếu đƣợc cấu tạo bởi các thành phàn dƣới đây:
- Chip: có tác dụng phát quang, tính năng dẫn điện 1 chiều.
- Dây dẫn: tác dụng dẫn điện.
- Lớp bao bọc bằng nhựa tổng hợp: có tác dụng bảo vệ các tinh thể bên
trong và ánh sáng có thể xuyên thấu đƣợc.
Hình 4.11: Cấu tạo led.
Hình 4.12: Cấu tạo led màu trắng. Phân loại led:
- Dạng đ ng g i bề mặt.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 77
Hình 4.13: Led PCB.
+ Dạng chân kim loại.
Hình 4.14: Led chân kim loại.
+ Dạng hình bƣớm bằng kim loại. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 4.15: Led dạng bướm bằng kim loại.
+ Dạng phát sáng bề mặt.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 78
- Dạng đ ng g i vuông g c.
Hình 4.17: Led dạng đóng gói vuông góc.
- Dạng đ ng g i công suất ơn.
Hình 4.18: Led công suất lớn. Nguyên lý phát sáng của led
Led dựa trên công nghệ bán dẫn, hoạt động của led giống với nhiều loại bán dẫn khác. Khối bán dẫn loại P chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dƣơng nên khi ghép với khối bán dẫn N thì các lỗ trống này c xu hƣớng chuyển động khuếch tán sang khối N. Cùng lúc khối P lại đƣợc nhận thêm từ các điện tử từ khối N chuyển sang. Kết quả là khối P tích điện âm trong khi khối N lại tích điện dƣơng. Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, ch ng c xu hƣớng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải ph ng năng ƣợng dƣới dạng ánh sáng.
Tùy theo mức năng ƣợng giải phóng cao hay thấp mà bƣớc sóng ánh sáng phát ra khác nhau. Mức năng ƣợng (và màu sắc của led) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu tr c năng ƣợng của các nguyên tử chất bán dẫn.
Led thƣờng c điện thế phân cực cao hơn diod thông thƣờng, trong khoảng 1,3 đến 3V. Nhƣng điện thế phân cực nghịch của led thì không cao. Do đ , ed rất dễ hƣ hỏng do điện thế ngƣợc gây ra.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 79
Hình 4.19: Nguyên lý phát sáng led.
4.5. Ic 555
Định nghĩa
555 là một loại linh kiện khá phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo ra xung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế đƣợc độ rộng xung.
- Điện áp vào: 2 – 18 (V)
- D ng điện cung cấp 6 – 15 (mA)
- Công suất ơn nhất: 600 (mA)
Chức năng của 555:
- Là thiết bị tạo xung chính xác
- Máy phát xung
- Điều chế đƣợc độ rộng xung
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 80
Hình 4.20: Ic 555. Chức năng của từng chân ic 555:
Chân số 1 (GND hoặc Ground): cho nối với nguồn âm để cấp dòng âm cho 555.
Chân số 2 (Trigger): đây à chân vào thấp hơn điện áp so sánh và đƣợc dùng nhƣ 1 chân chốt hay ngõ vào của tần so sánh áp. Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp cu n là 2/3 Vcc.
Chân số 3 (Output): chân này à chân dùng để lấy tính hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra đƣợc xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây à mức cao n tƣơng ứng với gần Vcc nếu (PWM=100%) mức 0 tƣơng đƣơng với 0V nhƣng mà trong thực tế 0 này không đƣợc bằng giá trị 0V mà nằm trong khoảng (0.35-0.75).
Chân số 4 (Reset): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nôi masse thì ngõ ra mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6. Nhƣng mà trong mạch để tạo đƣợc dao động thƣờng hay nối chân này lên Vcc
Chân số 5 (Control Voltage): dùng àm thay đổi mức áp chu n trong ic 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân này có thể không nối c ng đƣợc nhƣng mà để giảm trừ nhiễu ngƣời ta thƣờng nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.02μF đến 0.1μF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chu n đƣợc ổn định.
Chân số 6 (Thre Shold): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và c ng đƣợc dùng nhƣ chân chốt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 81
Chân số 7 (Dischager): có thể xem chân này nhƣ kh a điện tử và chịu điều khiển bởi tầng số logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức áp thấp thì kh a này đ ng ại và ngƣợc lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc ic 555 dùng nhƣ tầng dao động.
Chân 8 (Vcc): chân cấp nguồn dƣơng cho ic (nguồn cấp từ 2 đến 18V).
4.6. Cảm biến nhiệt ộ LM35
Cấu tạo
Ic cảm biến nhiệt độ LM35 là 1 loại linh kiện bán dẫn, chuyển từ tín hiệu nhiệt năng thành tính hiệu điện năng. Linh kiện đƣợc cấu tạo từ chất bán dẫn nên rất nhạy với nhiệt dựa vào yếu tố này nhà sản suất linh kiện đã tạo ra LM35 với dãy điện áp tỷ lệ thuận với tín hiệu nhiệt độ.
Nguyên lý hoạt động
Khi tín hiệu nhiệt độ xuất hiện lớp bán dẫn của ic tạo ra các điện tích tự do và các lỗ trống bằng cách phá vỡ các phân tử, tạo sự xuất hiện các lỗ trống nhiêt làm cho tỷ lệ điện tử tự do và các lỗ trống tăng ên theo quy uật hàm m với nhiệt độ. Kết quả của hiện tƣợng này à dƣới mức điện áp thuận, dòng thuận của mối nối
p-n sẽ tăng theo hàm m theo nhiệt độ ( LM 35 tăng 10mV tƣơng ứng với ).
Sơ đồ chân
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 82
CHƯƠNG 5:
THIẾT KẾ MÔ HÌNH CẢM BIẾN
5.1. Chọn cảm biến
Để thuận lợi cho việc mô phỏng và tìm mua linh kiện cho chế tạo và lắp đặt. Đề tài chọn ra một số cảm biến thích hợp thỏa mãn điều kiện trên:
- Cảm biến nhiệt độ nƣớc làm mát
- Cảm biến vị trí bƣớm ga
+ Cảm biến vị trí bƣớm ga phi tuyến tính
+ Cảm biến vị trí bƣớm ga tuyến tính
- Cảm biến tính hiệu Ne và G
+ Cảm biến dạng từ trƣờng
+ Cảm biến dạng quang học
- Cảm biến ƣu ƣợng
+ Cảm biến dạng karman quang
+ Cảm biến dạng dây sấy
5.2. Thiết kế chung
Ý tưởng thiết kế sa bàn:
Bảng đƣợc thiết kế dạng có bánh xe di chuyển đƣợc lắp ghép từ những sắt vuông 30-30mm phần thân đỡ bảng và phần khuôn lắp bảng đƣợc ghép nối từ sắt chữ nhật 10-20mm. Phần khung đƣợc sơn màu để chống rỉ.
Phần bảng gắn linh kiện đƣợc làm bằng mica dày 3mm khổ 800-1200mm khung viền đƣợc ốp nhôm và đƣợc cố định bằng ốc inox đƣờng kính 4mm.
Hệ thống cảm biến của động cơ dùng hệ thống phun xăng điện tử đƣợc thể trên cùng một bảng. Mô hình gồm có 6 cảm biến nên trên bảng đƣợc chia làm 6 phần bằng nhau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 83 Bản vẽ khung sa bàn: Hình 5.1: Bản vẽ khung sa bàn Bản vẽ lắp các cảm biến. Hình 5.2: Bản vẽ bố trí cảm biến. 169 Ø4 1200 150 0 800 400 390 500 100 0 20 d?ng co qu?t gió d?ng co qu?t gió
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 84
5.3. Các cảm biến:
5.3.1. Cảm biến nhiệt ộ ớc làm mát:
Hình 5.1: Sơ đồ cấu tạo cảm biến nhiệt độ nước làm mát. Ý tưởng thiết kế
Ic chuyển tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện có chức năng cho ra một mức điện áp cố định khi nhiệt độ không thay đổi.
Dùng ic cảm biến chuyển tín hiệu nhiệt đƣợc cung cấp từ một nguồn làm nóng thành tín hiệu điện áp. Từ tín hiệu điện áp thu đƣợc ta sẽ cho vào ic khác có chức năng so sánh điện áp để quyết định cho ra d ng c hay không c điện áp. Ic chuyển tín hiệu nhiệt thành tín hiệu điện có chức năng cho ra một mức điện áp cố định khi nhiệt độ không thay đổi.
Linh kiện cần để lắp mạch:
Bảng 5.1: Linh kiện lắp mạch cảm biến nước làm mát.
TT Tên linh kiện Số ợng
1 Chân giắc cắm pus 2 1
2 Chân giắc cắm pus 31 1
3 Biến trở c c áo 10kΩ 4 4 Ic lm35 ( cảm biến nhiệt độ) 1 5 Ic lm324 ( op-amp) 1 6 Điện trở 1kΩ 4 7 Đèn ed 4 8 Dây dẫn nối mạch 1 Cảm biến nhiệt độ Mạch so sánh Đèn hiển thị Điện trở nhiệt
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 85
9 Bo mạch 1-1 1
Sơ đồ lắp mạch cảm biến nhiệt độ nước làm mát:
Hình 5.2: Sơ đồ lắp mạch cảm biến nhiệt độ nhiệt độ nước làm mát.
Hinh 5.3: Ảnh cảm biến nhiệt độ nước làm mát lắp trên sa bàn.
Sinh viên thực hiện: Ngô Văn Lix, Ngô Mã Anh 86
Điều chỉnh mạch cảm biến nhiệt độ: