4.1.4.1. Tín điện áp.
Để đo điện áp các cảm biến chúng em sử dụng cầu phân áp kết nối với arduino để tính toán điện áp từ chân tín hiệu cảm biến từ hộp điều khiển.
Hình 4. 5: Cầu phân áp. Vin: Điện áp từ các cảm biến.
Vout: Điện áp gởi vào arduino.
Để đọc được điện áp đầu vào thì arduino sẽ đọc điện áp từ Vout, sau đó tính toán lại điện áp đầu vào là bao nhiêu.
Vin = Vout*( R1 +R2) / R2. 4.1.4.2. Hiển thị nhiệt độ.
Vì các cảm biến sử dụng trên mô hình là các cảm biến theo xe được hãng sản xuất trang bị nên không có datasheet của từng cảm biến. Vì vậy để hiển thị được nhiệt độ chúng em đã tiến hành khảo sát điện áp ứng với mức nhiệt độ của từng cảm biến, từ đó chuyển từ tín hiệu điện áp sang nhiệt độ. Để thuận tiện trong việc lập trình hiển thị nhiệt độ của cảm biến chúng em sử dụng đa thức nội suy Newton để tìm ra một đa thức có đồ thị đi qua gần đúng các điểm khảo xác ở các mức điện áp lân cận khác.
Đa thức nội suy Newton.
Cho trước các mốc nội suy sau:
xi xo x1 x2 … xn
61 Bảng tỷ hiệu. x y T1 T2 T3 … Tn xo y0 0 1 0 1 x x y y 0 2 1 0 1 1 x x T T 0 3 2 0 2 1 x x T T … 0 1 0 1 1 x x T T n n n x1 y1 1 2 1 2 x x y y 1 3 1 1 1 2 x x T T 1 4 2 1 2 2 x x T T x2 y2 2 3 2 3 x x y y 2 4 1 2 1 3 x x T T … … … xn-1 yn-1 1 1 n n n n x x y y xn yn
Đa thức nội suy Newton có dạng:
Nn(x) = y0 + 1 0 T (x – x0) + 2 0 T (x – x0)(x – x1) +…+T0n(x – x0)(x – x1)…(x – xn-1)
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh (TE).
V(TE) 1.07 1.11 1.22 1.31 1.36 1.37 1.42 1.44 1.49
Temp(TE) 32 29 26 23 21 20 18 17 16
Bảng 4. 3: Tín hiệu điện áp ứng với từng mức nhiệt độ của TE.
Sau nhiều lần tính toán thì chúng em chọn được các cập như sau để đưa ra đa thức có đồ thị gần đúng nhất.
VTE (X) Temp(TE) (Y) T1 T2 T3 T4
1.07 32 -40 0 -35.10003 1877.77965 1.22 26 -40 -1000/77 753.56742 1.37 20 -300/7 4000/21 1.44 17 -20 1.49 16 Bảng 4. 4: Bảng tỷ hiệu TE
62 ==> Temp(TE) = 32 - 40(VTE - 1.07) - 35.10003(VTE - 1.07)(VTE - 1.22)(VTE - 1.37) + 1877.77965(VTE - 1.07)(VTE - 1.22)(VTE - 1.37)(VTE - 1.44) ==> Temp(TE) = 1877.77965*VTE4 - 9611.77627VTE3 +18367,5277*VTE2 - 15567.22912VTE + 4973.40586
Cảm biến nhiệt độ trong xe (TR).
V(TR) 1.68 1.79 1.89 1.95 1.99 2.04 2.1
Temp(TR) 33 31 29 27 25 23 21
Bảng 4. 5: Tín hiệu điện áp ứng với từng mức nhiệt độ của TR. Tương tự như TE.
VTR (X) Temp(TR) (Y) T1 T2 T3 T4 1.68 33 -400/21 -44000/651 187.74535 240.13081 1.89 29 -40 0 288.60029 1.99 25 -40 2000/33 2.04 23 -100/3 2.1 21 Bảng 4. 6: Bảng tỷ hiệu TR ==> Temp(TR) = 33 - 400 21 (VTR - 1.68) - 44000 651 (VTR - 1.68)(VTR - 1.89) + 187.74535(VTR - 1.68)(VTR - 1.89)(VTR - 1.99) + 240.13081(VTR - 1.68)(VTR - 1.89)(VTR - 1.99)(VTR - 2.04) ==> Temp(TR) = 240.13081*VTR4 - 1637.2488*VTR3 +4040.63186*VTR2 - 4400.7173*VTR +1759.39296
63
4.2. Điều khiển ly hợp máy nén.
Chúng em sử dụng hộp điều khiển lạnh của Toyota Camry 2005 để điều khiển cho mô hình lạnh của Toyota Camry 1994, do hộp 2005 cần thêm một số tín hiệu từ hộp động cơ để đóng lock cho máy nén và không thể điều khiển đóng lock máy nén cho mô hình. Vì vậy chúng em làm thêm một mạch điều khiển lấy tín hiệu A/C để đóng lock máy nén của mô hình.
4.3. Thiết kế và thi công mạch.
4.3.1. Giới thiệu phần mềm Proteus.
Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử và lập trình code cho MCU rất trực quan (phù hợp yêu cầu phân tích của các sinh viên ngành kỹ thuật) được phân phối bởi hãng Labcenter, gồm 2 chức năng chính Schematic Capture (ISIS) và PCB Design (ARES), ngoài ra mới được bổ sung thêm chức năng IoT Builder hỗ trợ thiết kế giao diện tương tác.
Proteus mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.
Phần mềm bao gồm 2 chương trình: ISIS cho phép mô phỏng mạch và ARES dùng để vẽ mạch in. Proteus là công cụ mô phỏng cho các loại Vi Điều Khiển khá tốt, nó hỗ trợ các dòng VĐK PIC, 8051, PIC, dsPIC, AVR, HC11, MSP430, ARM7/LPC2000 ... các giao tiếp I2C, SPI, CAN, USB, Ethenet,... ngoài ra còn mô phỏng các mạch số, mạch tương tự một cách hiệu quả. Proteus là bộ công cụ chuyên về mô phỏng mạch điện tử.
64
4.3.2. Thiết kế mạch trong Proteus và thực tế.
Hình 4. 6: Thiết kế mạch thu thập, hiển thị và điều khiển mô hình trong proteus.
65
4.3.3. Kết quả sau khi thi công
66
CHƯƠNG 5: MỘT SỐ BÀI TẬP THỰC HÀNH ỨNG DỤNG CỦA MÔ HÌNH
5.1. Bài thực hành nạp gas cho hệ thống điều hòa sử dụng gas lạnh R314a.
5.1.1. Mục đích.
- Kiểm tra được sự rò rỉ của gas. - Thực hiện được quy trình nạp gas.
5.1.2. Chuẩn bị.
- Accu 12 - 14V, nguồn điện 3 pha 380V. - Đồng hồ đo áp suất gas.
5.1.3. Chú ý an toàn.
- Chú ý gắn đúng cực accu.
- Cẩn thận trong việc kết nối motor với nguồn điện 3 pha 380V.
5.1.4 Tiến hành thực hiện.
5.1.4.1. Hút chân không.
Công dụng: Giúp đẩy không khí, độ ẩm và ga cũ hết ra ngoài. Nếu không hút hết ga cũ
ra, việc nạp ga ô tô sẽ khiến trộn lẫn ga cũ và ga mới gây giảm tuổi thọ cho cả hệ thống điều hòa.
Quy trình thực hiện:
B1: Lắp ráp bơm chân không, bộ đồng hồ vào hệ thống như hình vẽ:
67 Hình 5. 2: Mô hình thực tế.
B2: Bật bơm chân không sau đó mở cả hai van cao áp và thấp áp (vặn ra).
Hình 5. 3: Mô phỏng quá trình hút chân không.
B3: Quan sát đồng hồ phía thấp áp độ chân không phải đạt 750 mmHg, duy trì độ chân không 750 mmHg và hút tiếp khoảng 10 phút.
Hình 5. 4: Giá trị đồng hồ đo sau khi hút chân không.
B4: Đóng cả hai van cao áp và thấp áp (vặn vào), tắt bơm, giữ nguyên trạng thái trong 5 phút để kiểm tra rò rỉ.
68
B5: Xác định hệ thống không rò rỉ (kim đồng hồ không nhảy), sau đó tháo máy hút chân không ra.
5.1.4.2. Nạp gas vào hệ thống.
Lắp van vào bình nạp gas.
Lắp bộ đồng hồ và bình nạp gas vào hệ thống như hình vẽ: - Đóng cả 2 van tay (vặn chặt vào).
- Đục lỗ nắp bình gas (phải vặn mở van nắp bình ga ra hết cỡ để bình ga không bị thủng).
- Nới lỏng đai ốc nối ống giữa của bộ đồng hồ đo đến khi nghe tiếng gió xì. Cho không khí thoát ra ngoài một vài giây và sau đó siết chặt đai ốc lại.
Hình 5. 5: Vặn đai ốc để xả không khí trong ống ra ngoài.
Nạp gas từ phía cao áp.
69 Hình 5. 7: Giá trị đồng hồ đo sau khi nạp gas đường áp cao.
* Động cơ không hoạt động.
- Lắp ráp bình gas, đồng hồ vào hệ thống. - Mở van cao áp hết cỡ.
- Nạp một bình ga đủ lượng vào hệ thống sau đó đóng van cao áp.
Chú ý:
- Có thể nạp nhanh bằng cách lộn ngược bình ga và nạp gas lỏng vào hệ thống. Phương pháp này cho phép nạp nhanh hơn tuy nhiên không được nổ máy và van thấp áp phải đóng hoàn toàn.
- Trong quá trình nạp ga vào, ta chú ý quan sát mắt gas trên bình lọc đến khi không còn thấy khí sôi thì có thể dừng nạp gas.
Nạp gas từ phía thấp áp
Hình 5. 8: Mô phỏng trạng thái nạp gas từ phía thấp áp. - Công tắc gió ở vị trí HI.
70 - Công tắc A/C bật ON.
- Bộ chọn nhiệt ở MAX COOL. - Mở toàn bộ cửa.
- Nổ máy động cơ, đạp gas lên khoảng 1500 rpm (bật motor).
Hình 5. 9: Bật điều hòa MAX COOL, công tác gió HI.
Lưu ý: Những công đoạn trên nhằm giả lập trạng thái hoạt động thực với công suất sử
dụng hệ thống điều hòa cao nhất khi người dùng sử dụng.
- Đóng van cao áp, mở từ từ van thấp áp.
- Khi nào phía áp suất thấp đạt 1,5 – 2,5kgf/cm2 và phía áp suất cao đạt 14 – 16 kgf/cm2 là được.
- Đóng van thấp áp.
- Tháo dây từ đồng hồ ra khỏi hệ thống.
71
5.2. Bài thực hành phát hiện hư hỏng hệ thống điều hòa bằng đồng hồ đo áp suất gas.
5.2.1. Mục đích.
- Kiểm tra hệ thống thông qua đồng hồ đo. - Tìm nguyên nhân và cách khắc phục hư hỏng.
5.2.2. Chuẩn bị.
- Accu 12 - 14 V.
- Nguồn cung cấp cho motor: Điện 3 pha 380V. - Đồng hồ đo áp suất ga.
5.2.3. Chú ý an toàn.
- Chú ý gắn đúng cực accu
- Ngắt nguồn 3 pha trước khi kết nối với motor. - Kiểm tra sự rò rỉ của hệ thống trước khi tiến hành
5.2.4. Tiến hành thực hiện.
- Kết nối accu, điện 3 pha, đồng hồ đo áp suất với mô hình như khi nạp gas. - Chạy mô hình.
- Xem áp suất trên đồng hồ.
5.2.4.1. Hệ thống điều hòa khi làm việc bình thường.
Hình 5. 11: Áp suất ga bình thường.
Hệ thống đủ gas và hoạt động bình thường là khi : - Áp suất thấp 1,5 – 2,5 kg/cm2
72
- Áp suất cao áp từ 14 – 16 kg/cm2 - Sờ ống thấp áp thấy lạnh
- Sờ ống cao áp (từ giàn nóng – giàn van tiết lưu) thấy ấm - Không khí ra mát lạnh
Tuy nhiên giá trị đưa ra ở đây là dạng tổng quát. Các giá trị thực tế thì khác nhau do nhiệt độ môi trường xung quanh và đặc điểm kỹ thuật của xe.
5.2.4.2. Hệ thống bị lọt khí.
Hình 5. 12: Áp suất khi hệ thống bị lọt khí.
Hiện tượng: Áp suất ở cả 2 bên thấp áp và cao áp đều cao hơn bình thường, không khí
trong xe chỉ hơi mát, áp suất bên thấp áp không thay đổi khi ly hợp từ đóng/ngắt.
Nguyên nhân:Do quy trình hút chân không chưa đạt hay máy hút chân không kém,
hoặc trong quá trình nạp gas bị lọt không khí vào theo.
Phương pháp khắc phục: xả gas, và hút chân không lại cho thật kỹ (khoảng 15 phút)
với một máy hút chân không tốt đảm bảo đồng hồ bên thấp áp về mức -750 mmhg (-100 kpa = -1 bar = -1 kg/cm2).
73
5.2.4.3. Hệ thống điều hòa hoạt động khi thiếu ga.
Hình 5. 13: Áp suất khi thiếu ga.
Hiện tượng: Áp suất thấp áp thấp, áp suất cao áp thấp. Không khí trong xe lạnh kém.
Sờ ống thấp áp chỉ hơi lạnh.
Nguyên nhân: Thiếu gas, do hệ thống đang bị rò rỉ.
Phương pháp khắc phục:
- Cần tháo toàn bộ hệ thống ra thử kín để tìm ra nguyên nhân gây rò rỉ (vì đây là hệ thống tuần hoàn kín nên có thể rò rỉ tại bất cứ bộ phận nào). Sau đó tiến hành quy trình bảo dưỡng.
- Nếu hệ thống không rò rỉ thì tiến hành nạp thêm ga.
5.2.4.4. Hệ thống điều hòa giải nhiệt kém.
74
Hiện tượng: Áp suất thấp áp bình thường, áp suất cao áp cao. Không khí trong xe không
mát. Ống cao áp sờ thấy rất nóng.
Nguyên nhân: Do quạt giải nhiệt không quay hoặc quay yếu không cung cấp đủ không
khí để gải nhiệt cho dàn nóng.
Do hệ thống quá nhiều dầu phủ khắp bề mặt giàn nóng nên gas không thoát nhiệt được, hay nhiều gas nên hệ thống giải nhiệt không đáp ứng kịp. Hoặc giàn nóng quá bẩn, bịt kín các lan tản nhiệt, và gió lưu thông qua để giải nhiệt bị hạn chế.
Phương pháp khắc phục: Kiểm tra lại các điều kiện trên để đưa ra hướng khắc phục
như: thay quạt giàn nóng, xử lý hệ thống điện quạt nếu mất điện quạt hoặc chạy không đúng tốc độ. Xả gas và xả bớt dầu trên lốc nếu nhiều quá. Nếu giàn nóng bẩn quá cần vệ sinh lại.
5.2.4.5. Hệ thống điều hòa hỏng máy nén, tắt bầu ngưng.
Hình 5. 15: Áp suất khi hỏng máy nén hay tắt bầu ngưng.
Hiện tượng: Áp suất cao áp thấp, áp suất thấp áp cao. Trong xe không mát. Sờ ống cao
áp thấy hơi mát (không ấm). Xả 1 chút gas ra thấy mùi hôi và dầu chuyển màu tối, đen.
Nguyên nhân: Máy nén bị hỏng (các chi tiết bị mòn sinh ra khe hở lớn, không nén đủ
áp suất). Hoặc van điều khiển máy nén bị kẹt ở tình trạng luôn mở (buồng cao áp luôn thông với buồng điều khiển). Và trường hợp bầu ngưng bị tắc dẫn tới không đáp ứng đủ lượng gas tới máy nén.
75
Phương pháp khắc phục: Thay máy nén với 2 trường hợp đầu, thay bầu ngưng với
trường hợp sau. Khi thay máy nén lưu ý cần thay phin lọc gas, vệ sinh xúc rửa lại toàn bộ hệ thống để đánh bật các chất bẩn đóng cặn cùng với dầu bên trong, thay dầu mới, hút chân không và nạp đủ lượng gas mới.
Đặc biệt với hệ thống sử dụng van điều khiển nên xem xét thay giàn nóng vì giàn nóng tản nhiệt kém, và giàn nóng là nơi đầu tiên máy nén đẩy môi chất và các mạt kim loại, dầu bẩn đến. Và van tiết lưu cũng nên được thay thế trong trường hợp này để đảm bảo hệ thống được an toàn và hoạt động hiệu quả.
5.2.4.6. Hệ thống điều hòa bị tắt van tiết lưu.
Hình 5. 16: Áp suất khi bị tắt van tiết lưu.
Hiện tượng: Áp suất thấp áp thấp ( có thể về tới áp suất chân không là dưới 0 bar/cm2)
và áp suất cao thấp. Không khí trong xe không mát. Sờ đường ống 2 bên không nóng, không lạnh.
Nguyên nhân: Van tiết lưu ống mao bị tắc do cặn bẩn đóng kẹt trên ống tiết lưu của
van tiết lưu ống mao bị tắc do cặn bẩn đóng kẹt trên ống tiết lưu của van.
Phương pháp khắc phục: Thay thế van tiết lưu. Thực hiện quy trình bảo dưỡng vệ
sinh bảo dưỡng lại toàn bộ hệ thống, thay phin lọc gas, thay dầu mới, hút chân không, nạp gas mới. Nếu hệ thống bên trong quá bẩn, dầu chuyển màu cần thay bầu ngưng trên hệ thống này.
76
5.3. Bài thực hành đo kiểm điện áp của hệ thống.
5.3.1. Mục đích.
- Luyện tập cho sinh viên phương pháp kiểm tra đo kiểm hệ thống điện.
- Xác định được giá trị điện áp của các cảm biến từ đó tìm hiểu các lỗi của hệ thống.
5.3.2. Chuẩn bị.
- Accu 12 - 14V. - Đồng hồ VOM.
5.3.3. Chú ý an toàn.
- Chú ý gắn đúng cực accu.
- Chọn đúng thang đo của đồng hồ VOM.
5.3.4. Tiến hành thực hiện.
- Kết nối accu với mô hình.
- Chỉnh đồng hồ VOM ở thang đo DCV 20V. - Mắc VOM song song với mạch cần đo.
- Ghi lại các giá trị vừa đo rồi so sánh với bảng.
- Chú ý: Để bảo vệ hộp điều khiển chống mắc ngược accu nên nhóm đã mắc thêm 1 diode tại đầu GND của hộp nên trong quá trình đo điện áp có thể lệch từ 0 - 1V.
Hình 5. 17: Hình mắc song song VOM với mạch cần đo trên mô hình.