3.2.1 Lựa chọn thiết bị, vật liệu 3.2.1.1 Lựa chọn vật liệu làm khung
- Vật liệu được nhóm lựa chọn để làm khung cho các mô hình dạy học đó là nhôm thanh định hình. Nhôm định hình là những loại nhôm đã qua quá trình xử lý kim loại nhằm phát huy tối đa các đặc tính vật lý của nhôm phù hợp cho các nhà thiết kế, kỹ sư và nhà sản xuất.
- Nhôm thanh định hình thường có nhiều ưu điểm nổi bật hơn so với những loại nhôm thông thường khác. Những sản phẩm được làm từ nhôm định hình có thể dễ dàng xử lý tạo ra những không gian tinh tế, ấn tượng hơn những vật liệu khác.
- Đặc điểm của nhôm định hình:
phun tĩnh điện một lớp sơn cao cấp. Chính vì thế thường bền bỉ hơn, không bị oxy hóa hay bạc màu.
Chịu được lực tác động mạnh nhưng nhôm định hình lại có tải trọng khá nhẹ, dễ lắp ráp nên được yêu chuộng.
Ứng dụng của nhôm định hình: Trong lĩnh vực công nghiệp thì nhôm định hình là vật liệu được ưa chuộng để làm khung, kệ, giá đỡ, các băng tải băng chuyền,…Trong lĩnh vực ô tô thì nhôm dùng làm bệ bước ô tô hoặc ống bô,..
Nhôm định hình có rất kiều kiểu dáng và hình thức khác nhau, nhưng đối với các mô hình dạy học này, nhóm lựa chọn loại nhôm định hình kích thước 20x20mm để đảm bảo về mặt kích thước và tính thẫm mỹ cho mô hình. Bên cạnh đó là lựa chọn loại ke góc chìm nhôm định hình để làm mối liên kết giữa các đoạn nhôm lại với nhau. Loại ốc được sử dụng của nhóm là ốc lục giác 304 M5x8mm để đảm bảo cho các thanh nhôm được liên kết cứng cáp.
Hình 3.2.1.1a. Nhôm định hình Hình 3.1.1.1b. Ke góc nhôm định hình
Hình 3.2.1.1c. Vít kết nối ke góc và nhôm định hình
Để đảm bảo sự đồng bộ và tính thẫm mỹ cho các mô hình nên nhóm thiết kế khung cho cả 3 mô hình theo một kiểu dáng và một kích thước cố định.
3.2.1.2 Lựa chọn vật liệu làm mặt mô hình
Nhằm tạo sự mới mẻ và tính thẫm mỹ cao cho mô hình, nên nhóm lựa chọn nhựa mica trắng sữa làm vật liệu mặt khung mô hình. Đối với các mô hình dạy học, nhóm lựa chọn tấm mica mặt trước là loại 5mm để đảm bảo được việc nâng đỡ chắn chắn các chi tiết và loại 3mm cho mặt sau.
Đặc điểm của mica: Mica tính chất bóng đều óng ánh, bề mặt phẳng mịn, sáng bóng. Có tính xuyên sáng tốt. Màu sắc đa dạng. Mica có đặc tính dẻo nên dễ dàng gia công lắp ghép, uốn, ép theo ý muốn. Chịu được nhiệt độ cao, chống ăn mòn. Không dẫn điện, nhiệt. Không thấm nước. Dễ dàng trong việc tạo hình sản phẩm.
Hình 3.2.1.2a. Bảng mica
3.2.1.3 Lựa chọn thiết bị Hệ thống khởi động
Hộp Engine ECU
+ Module Arduino UNO
+ Module relay 5VDC có opto
Hình 3.2.1.3b. Module relay 5VDC có opto
+ Module relay 5VDC có opto
Hình 3.2.1.3c. Module relay 5VDC có opto
+Module LM7805 đầu ra USB
+Hộp cầu chì
Hình 3.2.1.3e. Hộp cầu chì
+Khóa điện
Hinh 3.2.1.3f.Khóa điện
+Bóng đèn
+Role khởi động 4 chân
Hình 3.2.1.3h. Rơle khởi động
+Máy khởi động
Hình 3.2.1.3i.Máy khởi động
+Công tắc ly hợp
+Công tắc đạp phanh
Hình 3.2.1.3j.Công tắc bàn đạp phanh
+Công tắc vị trí số
Hình 3.2.1.3f. Công tắc vị trí số
Lựa chọn đế và giắc cắm nối dây.
Nhằm để dễ dàng trong việc đấu mạch điện cho 2 mô hình, nên nhóm lựa chọn loại đế banana đường kính 4mm x dài 23mm và giắc cắm banana đường kính 4mm x dài 26.5mm.
Hình 3.2.1.3g. Đế banana Hình 3.2.1.3h.Giắc cắm banana
Sa bàn điện từ
Hình 3.2.1.3i. Thiết bị A
Hình 3.2.1.3k. Thiết bị B
Hình 3.2.1.3m. Thiết bị D
Hình 3.2.1.3n. Thiết bị E
+ Đồng hồ đo
Hình 3.2.1.3p. Đồng hồ đo +Bóng led
3.2.2. Thiết kế mô hình.
Hình 3.2.2a. Bố trí chung mô hình hệ thống khởi động
3.2.3 Thiết kế sơ đồ mạch điện
Hình 3.2.3b. Mạch điện hệ thống khởi động 02
Hình 3.2.3c. Mạch điện hệ thống khởi động 03
Với mục đích cho thực hiện đấu nối nên để tiết kiệm chi phí, nhóm quyết định tự chế tạo sử dụng mạch điện arduino uno có chức năng điều khiển tự động động cơ giống với lại hộp điều khiển ECU thực tế.
Hình 3.2.3e. Sơ đồ mạch điện arduino uno với relay
3.2.4 Đấu nối hoàn thiện mô hình
Từ các thiết bị đã được lựa chọn và mô hình đã được thiết kế, nhóm tiến hành lắp ráp các chi tiết của phần khung, phần mặt mô hình và sau đó là gắn các chi tiết lên bề mặt của khung.
Chế tạo mô hình Hệ thống Khởi động
Hình 3.2.4.a. Mô hình hệ thống khởi động 01
Hình 3.2.4.c. Mô hình hệ thống khởi động 03
Chế tạo mô hình Sa bàn điện từ
CHƯƠNG 4: HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG VÀ THỰC HÀNH 4.1Hướng dẫn sử dụng
4.1.1 Mô hình hệ thống khởi động 1. Các thành phần chính:
STT Thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Đèn battery 1
2 Dây điện, cầu chì
3 Khóa điện 1 4 Relay 4 chân 1 5 Hộp Engine ECU 1 6 Máy khởi động 1 7 Công tắc ly hợp 1 8 Công tắc bàn đạp phanh 1 9 Công tắc vị trí số 1 Bảng 4.1. Bảng dụng cụ thiết bị thực hành hệ thống khởi động
Đối với mô hình khởi động có thể lắp mô phỏng theo 4 hệ thống khác nhau bao gồm:
Tên Đặc điểm
Hệ thống khởi động 01
Áp dụng cho xe sử dụng hộp số tự động, hệ thống khởi động được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ. Khi khởi động công tắc vị trí số ở vị trí P hoặc N và phải đạp phanh.
Hệ thống khởi động 02
Áp dụng cho xe sử dụng hộp số tự động, hệ thống khởi động được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ. Khi khởi động công tắc vị trí số ở vị trí P hoặc N.
Hệ thống khởi động 03
Áp dụng cho xe sử dụng hộp số sàn, hệ thống khởi động được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ. Khi khởi động cần phải đạp ly hợp.
Hệ thống khởi động 04 Áp dụng cho xe sử dụng hộp số sàn, hệ thống khởi động được điều khiển bởi khóa điện.
2. Xác định chân chi tiết mô hình
STT Điều kiện Đo kiểm Giá trị đo
1
Khóa điện OFF Khóa điện ON Khóa điện ST
B - IG - ST B - IG B - IG - ST
10k hoặc cao hơn Dưới 1
Dưới 1
2 Relay 4 chân Hai chân cuộn dây
Hai chân tiếp điểm
70 - 90
10k hoặc cao hơn
3 Công tắc phanh OFF
Công tắc phanh ON
Hai chân công tắc Hai chân công tắc
Dưới 1
10k hoặc cao hơn
4 Công tắc ly hợp OFF
Công tắc ly hợp ON
Hai chân công tắc Hai chân công tắc
10k hoặc cao hơn Dưới 1
5 Công tắc vị trí số P N
Công tắc vị trí số không ở vị trí P N
Hai chân công tắc Hai chân công tắc
Dưới 1
10k hoặc cao hơn
3. Nguyên lý hoạt động
Hình 4.1.1.1a. Mạch điện hệ thống khởi động 01.
- Khi khóa điện ở vị trí ST dòng điện bình acquy qua cầu chì đến ECU điều khiển động cơ được cấp nguồn, lúc này ECU sẽ hoạt động .
- Nếu bật khóa điện ở vị trí khởi động thì dòng điện từ bình ắc quy tới khóa điện, tới chân STI của ECU,cùng lúc công tắc vị trí số ở vị trí P N công tắc phanh bậc điện từ ECU qua 2 công tắc về mát . ECU nhận biết được cấp tín hiệu đến cuộn dây của rơ le khởi động và đi về mát.
- Khi cuộn dây của rơ le khởi động có điện nó sẽ tạo ra từ trường và biến lõi thép thành nam châm điện, nam châm điện sẽ hút cho công tắc trong rơ le đóng lại, làm xuất hiện dòng điện chạy qua công tắc như sau.
- Dòng điện chạy từ dương ắc quy, chạy qua các cầu chì, chạy tới tiếp điểm relay khởi động tới chân điều khiển công tắc từ của máy khởi động làm cho máy khởi động hoạt động.
Hình 4.1.1.1b. Mạch điện hệ thống khởi động 02
- Khi khóa điện ở vị trí ST dòng điện bình acquy qua cầu chì đến ECU điều khiển động cơ được cấp nguồn, lúc này ECU sẽ hoạt động .
- Nếu bật khóa điện ở vị trí khởi động thì dòng điện từ bình ắc quy tới khóa điện, tới chân STI của ECU,cùng lúc công tắc vị trí số ở vị trí P N điện từ ECU qua công tắc về mát . ECU nhận biết được cấp tín hiệu đến cuộn dây của rơ le khởi động và đi về mát.
- Khi cuộn dây của rơ le khởi động có điện nó sẽ tạo ra từ trường và biến lõi thép thành nam châm điện, nam châm điện sẽ hút cho công tắc trong rơ le đóng lại, làm xuất hiện dòng điện chạy qua công tắc như sau.
- Dòng điện chạy từ dương ắc quy, chạy qua các cầu chì, chạy tới tiếp điểm relay khởi động tới chân điều khiển công tắc từ của máy khởi động làm cho máy khởi động hoạt động.
Hình 4.1.1.1c. Mạch điện hệ thống khởi động 03.
- Khi khóa điện ở vị trí ST dòng điện bình acquy qua cầu chì đến ECU điều khiển động cơ được cấp nguồn, lúc này ECU sẽ hoạt động .
- Nếu bật khóa điện ở vị trí khởi động thì dòng điện từ bình ắc quy tới khóa điện, tới chân STI của ECU,cùng lúc công tắc ly hợp bậc điện từ ECU qua công tắc về mát . ECU nhận biết được cấp tín hiệu đến cuộn dây của rơ le khởi động và đi về mát.
- Khi cuộn dây của rơ le khởi động có điện nó sẽ tạo ra từ trường và biến lõi thép thành nam châm điện, nam châm điện sẽ hút cho công tắc trong rơ le đóng lại, làm xuất hiện dòng điện chạy qua công tắc như sau.
- Dòng điện chạy từ dương ắc quy, chạy qua các cầu chì, chạy tới tiếp điểm relay khởi động tới chân điều khiển công tắc từ của máy khởi động làm cho máy khởi động hoạt động.
Hình 4.1.1.1d. Mạch điện hệ thống khởi động 04 .
- Nếu bật khóa điện ở vị trí khởi động thì dòng điện từ bình ắc quy tới cuộn dây của rơ le khởi động có điện nó sẽ tạo ra từ trường và biến lõi thép thành nam châm điện, nam châm điện sẽ hút cho công tắc trong rơ le đóng lại, làm xuất hiện dòng điện chạy qua công tắc như sau.
- Dòng điện chạy từ dương ắc quy, chạy qua các cầu chì, chạy tới tiếp điểm relay khởi động tới chân điều khiển công tắc từ của máy khởi động làm cho máy khởi động hoạt động.
4.1.2 Sa bàn điện từ
Mô hình bao gồm
STT Thiết bị Số lượng Ghi chú
1 Cuộn dây 5 2 Nam châm 4 3 Led 8 5 Bóng đèn 4 6 Máy phát 1 7 Động cơ điện 1 8 Mạch điốt 1 9 Thanh sắt nhỏ 1 Bảng 4.2. Bảng dụng cụ thiết bị thực hành Sa bàn điện từ. Hướng dẫn sử dụng:
- Để sử dụng sa bàn ta cần đấu nối giắc điện các module thiết bị trên sa bàn và cấp nguồn 12v từ ắc quy.
- Tiến hành thực hành thao thác trên sa bàn điện từ theo hướng dẫn sau: Hướng sủ dụng thiết bị A
Như được minh họa, đưa cực N của một nam châm thanh đến tận phần trung tâm của cuộn dây, giữ thanh bằng đầu ngón tay và bật công tắc sang bên phải.
Thí nghiệm với thanh nam châm
Chú ý: Khi bật công tắc (sang phải hoặc trái), cuộn dây nóng lên. Để đảm bảo an toàn, không bật công tắc trong thời gian dài.
Nam châm thanh bị hút vào tâm cuộn dây. Nếu bạn cố gắng rút thanh nam châm sang trái trong điều kiện này, bạn sẽ cảm thấy lực kéo thanh nam châm về phía trung tâm.
Tương tự bật công tắc qua trái và quan sát hiện tượng xảy ra.
Hướng dẫn sự dụng thiết bị B
Bật công tắc sang bên phải kim đồng hồ đạt giá trị dương
Bật công tắc qua phải hoặc trái,đồng thời quan sát bóng đèn led trên thiết bị và đồng hồ đo để nhận thấy hiện tượng xảy ra
Tương tự bật công tắc qua trái và quan sát hiện tượng xảy ra
Chú ý: Khi bật công tắc (phải hoặc trái), cuộn dây nóng lên. Vì lý do an toàn, không để công tắc bật trong thời gian dài
Bật công tắc sang bên phải kim đồng hồ đạt giá trị dương
Bật công tắc qua phải hoặc trái,đồng thời quan sát bóng đèn led trên thiết bị và đồng hồ đo để nhận thấy hiện tượng xảy ra.
Tương tự bật công tắc qua trái và quan sát hiện tượng xảy ra
Chú ý: Khi bật công tắc (phải hoặc trái), cuộn dây nóng lên. Vì lý do an toàn, không để công tắc bật trong thời gian dài.
Bật công tắc qua phải, giữ cuộn dây bên trong bằng tay và kéo nó ra bên phải Bật công tắc bên phải, giữ cuộn dây bên trong bằng tay và kéo nó ra bên phải, đồng thời quan sát đồng hồ để kiểm tra.
Tương bật công tắc sang trái để quan sát hiện tượng xảy ra
Chú ý: Khi bật công tắc (phải hoặc trái), cuộn dây nóng lên. Vì lý do an toàn, không để công tắc bật trong thời gian dài.
Hướng dẫn sử dụng thiết bị D
Bật công tắc đặt ống đồng ở giữa thanh đồng của thiết bị D sang bên phải.Ống đồng cuộn sang trái đồng thời quay ngược chiều kim đồng hồ trên thanh đồng
Tương bật bật công tắc qua trái và để thanh đồng về vị trí cũ và quan sát hiện tượng xảy ra.
Chú ý: Khi bật công tắc (phải hoặc trái), ống đồng và thanh đồng sẽ nóng lên. Để đảm bảo an toàn, không bật công tắc trong thời gian dài.
Hướng dẫn sử dụng thiết bị E
Bật công tắc sang phải, cuộn dây quay nhanh dần đều theo chiều kim đồng hồ.
Bật công tắc sang phải, cuộn dây quay nhanh dần đều theo chiều kim đồng hồ.
Tương tự bật công tắc sang trai và quan sát hiện tượng xảy ra Chú ý:
1.Không bật công tắc quá ba giây.
2. Nếu cuộn dây không quay khi bật công tắc, hãy xoay nhẹ cuộn dây bằng tay.
Quay tay quay sang phải hoặc trái
Quay tay quay tốc độ nhanh hoặc chậm qua trái hoặc qua phải, đồng thời quan sát đồng hồ đo để kiểm tra và quan sát hiện xảy ra
4.2 Các bài thực hành
4.2.1 Mô hình thống khởi động 4.2.1.1. Bài thực hành số 01
1. Nội dung:
Thực hiện đấu nối theo sơ đồ mạch điện khởi động 01 cho xe sử dụng hộp số tự động, hệ thống khởi động được điều khiển bởi hộp điều khiển động cơ. Khi khởi động công tắc vị trí số ở vị trí P N và phải đạp phanh..
2. Muc tiêu
- Nhận dạng linh kiện, vật tư và thiết bị.
- Nắm rõ chức năng, xác định chân của các chi tiết trên Hệ thống khởi động. - Thiết kế mạch điện hệ thống khởi động 01.
- Đấu dây, hoàn thiện và vận hành mô hình và đo kiểm tín hiệu. - Đánh giá, đề xuất cải tiến (nếu có).
- Có khả năng làm việc theo nhóm để thảo luận và giải quyết các sự cố về điện ô tô.
3. Chuẩn bị
Trên mô hình: - Đèn battery