28 Đồ án tốt nghiệp
+ Vòi phun dụng dịch khử khuẩn.
Hình 2.22: Vịi phun dung dịch khử khuẩn minh họa.
Và linh kiện cuối cùng không thể thiếu để kết nối và dẫn dung dịch khử khuẩn đó chính là đƣờng ống.
2.6.1.3. Thiết kế mơ hình điều hịa:
Sau khi thiết kế mơ hình khử khuẩn thì chúng ta cần thiết kế một hệ thống điều hịa để có thể hồn thiện phần đồ án đúng với tên gọi là hệ thống điều hịa ơ tơ tích hợp khử khuẩn.
Hệ thống điều hịa trên ơ tơ sẽ bao gồm các linh kiện chính bao gồm: lốc lạnh, giàn nóng, giàn lạnh, quạt giàn nóng – lạnh, bình lọc, van tiết lƣu.
Song song đó cũng cần các linh kiện phụ nhƣ là motor, dây curoa và các đƣờng ống dẫn môi chất lạnh.
Đầu tiên ta cần dựng thiết kế mô phổng minh họa các chi tiết của hệ thống điều hịa ơ tơ. Thiết bị linh kiện đầu tiên ta sẽ mô phổng là:
29 Đồ án tốt nghiệp
+ Lốc lạnh (máy nén) ô tô.
Hình 2.23: Lốc lạnh điều hịa.
+ Giàn lạnh:
30 Đồ án tốt nghiệp
+ Giàn nóng:
Hình 2.25: Giàn nóng điều hịa.
+ Bình lọc:
31 Đồ án tốt nghiệp
+ Quạt giàn nóng:
Hình 2.27: Quạt giàn nóng điều hịa. 2.6.2. Thiết kế mạch thủy lực hệ thống khử khuẩn: 2.6.2. Thiết kế mạch thủy lực hệ thống khử khuẩn:
32 Đồ án tốt nghiệp
Mạch thủy lực bao gồm : Bơm thủy lực, bình chứa dung dịch, van điều áp, vòi phun dung dịch.
Lựa chọn Bơm thủy lực có động cơ sử dụng nguồn điện 12V: + Áp lực đầu hút là 0,2 Mpa.
+ Áp lực đầu ra là 0,8 Mpa. + Lƣu lƣợng bơm: 5L/phút.
Dựa vào các thông số của bơm ta đi tìm tiết diện của ống dẫn thông qua công thức sau:
√ pđầu vào: 2 Bar.
pđầu ra: 8 Bar. Q = 5L/phút. Đƣờng kính ống hút: vhút = 0,5 ÷ 1,5 (m/s). Trƣờng hợp đ c biệt có thể lấy <= 3 (m/s) vhút max = 0,5 m/s = 300 dm/h. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dhút = 16mm. Đƣờng kính ống xả: Cũng nhƣ đƣờng ống hút là đƣờng có áp suất thấp nên vxả = 0,5 ÷ 1,5 (m/s). Trƣờng hợp đ c biệt có thể lấy <= 3 (m/s). vxả max = 0,5 m/s = 300 dm/h. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dxả = 16mm.
33 Đồ án tốt nghiệp
Đƣờng kính ống nén:
Tùy theo áp suất làm việc sẽ có các yêu cầu khác nhau. + p < 50 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 3 - 5 (m/s).
+ p = 50 ÷ 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 5 - 6 (m/s). + p > 100 Bar: Vận tốc giới hạn vđẩy 6 - 7 (m/s) Với p < 50 Bar => vđẩy = (m/s)
Chọn vđẩymax = 4 m/s = 2400 dm/ph. Suy ra cơng thức tính là: √ √ Chọn dđẩy= 6 mm.
Chiều dài ống phụ thuộc vào thiết kế lắp đ t hệ thống của từng hãng xe khác nhau.
Trên thị trƣờng hiện nay có rất nhiều loại béc phun khác nhau nhƣng với hệ thống yêu cầu cần phải có hạt phun rất tơi để đảm bảo đƣợc yêu cầu đề ra ban đầu và tránh lãng phí dung dịch. Nên loại béc phun đƣợc lựa chọn là loại béc phun chân cao có kích thƣớc lỗ phun 0.15mm, lƣu lƣợng phun từ 20 – 46 ml/phút.
2.6.3. Thiết kế hệ thống mạch điện:
2.6.3.1. Thiết kế mạch điều khiển động cơ điện:
Để cho lốc lạnh (máy nén) có thể hoạt động đƣợc ta cần một động cơ điện sử dụng trực tiếp điện 220v, động cơ sẽ dẫn động máy nén thông qua dây curoa.
34 Đồ án tốt nghiệp
Hình 2.29: Mạch điện động cơ điện. 2.6.3.2. Thiết kế mạch arduino 2.6.3.2. Thiết kế mạch arduino
Arduino cung cấp thông tin điều khiển nhiệt độ, tốc độ quạt cho hệ thống điều hịa thơng qua rơ le và nhận thông tin điều khiển nhiệt độ từ hệ thống điều hịa thơng qua cảm biến nhiệt độ.
Arduino đƣợc sử dụng trong hệ thống điều hịa khơng khí bao gồm: + Arduino Nano. + Cảm biến nhiệt độ LM35. + Mạch mở rộng chân PCF8574. + Mạch opto PC817. + Relay 12v. Arduino Nano:
Arduino Nano là một bảng vi điều khiển thân thiện, nhỏ gọn, đầy đủ. Arduino Nano n ng khoảng 7g với kích thƣớc từ 1,8cm - 4,5cm.
Arduino Nano có chức năng tƣơng tự nhƣ Arduino Duemilanove nhƣng khác nhau về dạng mạch. Nano đƣợc tích hợp vi điều khiển ATmega328P, giống nhƣ Arduino UNO. Sự khác biệt chính giữa chúng là bảng UNO có dạng PDIP (Plastic Dual-In-line Package) với 30 chân còn Nano có sẵn trong TQFP (plastic quad flat pack) với 32 chân. Trong khi UNO có 6 cổng ADC thì Nano có 8 cổng ADC. Bảng Nano khơng có giắc nguồn DC nhƣ các bo mạch Arduino khác, mà thay vào đó có
35 Đồ án tốt nghiệp
cổng mini-USB. Cổng này đƣợc sử dụng cho cả việc lập trình và bộ giám sát nối tiếp. Tính năng hấp dẫn của arduino Nano là nó sẽ chọn cơng xuất lớn nhất với hiệu điện thế của nó.
Arduino Nano là phiên bản nhỏ gọn của Arduino Uno R3 sử dụng MCU ATmega328P-AU dán, vì cùng MCU nên mọi tính năng hay chƣơng trình chạy trên Arduino Uno đều có thể sử dụng trên Arduino Nano, một ƣu điểm của Arduino Nano là vì sử dụng phiên bản IC dán nên sẽ có thêm 2 chân Analog A6, A7 so với Arduino Uno.
Hình 2.30: Mạch Arduino Nano.
Thơng số kỹ thuật:
- Thiết kế theo đúng chuẩn chân, kích thƣớc của Arduino Nano chính hãng. - IC chính: ATmega328P-AU.
- IC nạp và giao tiếp UART: CH340.
- Điện áp cấp: 5VDC cổng USB ho c 6-9VDC chân Raw. - Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC.
- Dòng GPIO: 40mA.
- Số chân Digital: 14 chân, trong đó có 6 chân PWM. - Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân).
36 Đồ án tốt nghiệp - Bộ nhớ Flash: 32KB (2KB Bootloader). - SRAM: 2KB. - EEPROM: 1KB. - Tốc độ xung: 16Mhz.
- Tích hợp Led báo nguồn, led chân D13, LED RX, TX. - Tích hợp IC chuyển điện áp 5V LM1117.
- Kích thƣớc: 18.542 x 43.18mm.
Cảm biến nhiệt độ LM35:
Cảm biến nhiệt độ LM35 có điện áp Analog đầu ra tuyến tính theo nhiệt độ thƣờng đƣợc sử dụng để đo nhiệt độ của môi trƣờng ho c theo dõi nhiệt độ của thiết bị,..., cảm biến có kiểu chân TO-92 với chỉ 3 chân rất dễ giao tiếp và sử dụng.
Hình 2.31: Cảm biến nhiệt độ LM35.
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp hoạt động: 4~20VDC. - Công suất tiêu thụ: khoảng 60uA. - Khoảng đo: -55°C đến 150°C.
37 Đồ án tốt nghiệp
- Sai số: 0.25°C. - Kiểu chân: TO92.
- Kích thƣớc: 4.3 × 4.3mm.
Mạch mở rộng chân PCF8574.
Mạch mở rộng chân I/O Expander PCF8574 đƣợc sử dụng để mở rộng chân giao tiếp I/O của Vi điều khiển qua giao tiếp I2C, mạch có khả năng mở rộng 8 I/O giúp bạn giao tiếp đƣợc với nhiều thiết bị chỉ qua một vài bƣớc thiết đ t đơn giản, mạch tích hợp DIP Switch giúp dễ dàng thay đổi địa chỉ I2C.
Hình 2.32: Mạch mở rộng chân PCF8574.
Thơng số kỹ thuật: - IC chính: PCF8574.
- Điện áp hoạt động : 2.5~6VDC.
- Giao tiếp : I2C, thiết lập địa chỉ bằng DIP Switch. - Số chân giao tiếp mở rộng: 8 I/O.
38 Đồ án tốt nghiệp
- Tần số : 100kHz maximum. - Kích thƣớc : 37.5 x 16.7 mm.
Mạch opto PC817:
PC817 là một opto đƣợc sử dụng rất phổ biến, nó chứa một LED hồng ngoại và một transistor quang trong một gói. Opto hay cịn đƣợc gọi là cách ly quang là những linh kiện dạng IC có từ 4 chân đến nhiều chân, chủ yếu đƣợc sử dụng để cách ly hai mạch với nhau.
Hoạt động của nó rất đơn giản, khi một điện áp đƣợc đ t vào LED hồng ngoại đƣợc nối trên chân 1 và 2, LED sẽ đƣợc kích hoạt và ánh sáng đƣợc nhận bởi transistor quang bên trong làm cho nó ở trạng thái bão hịa từ đó nối chân 3 và 4 với nhau. PC817 là một opto đƣợc sử dụng rộng rãi và hoạt động trong mạch điện tử chỉ với nhiệm vụ cách ly.
Hình 2.33: Mạch opto PC817.
Thông số kỹ thuật:
- Loại gói: Dip 4 chân và SMT. - Loại transistor: NPN.
- Dịng cực góp tối đa (IC): 50mA.
- Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCEO): 80V. - Điện áp bão hịa cực góp - cực phát: 0,1 đến 0,2.
39 Đồ án tốt nghiệp
- Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V. - Cơng suất tiêu tán cực góp tối đa (Pc): 200 mW.
- Nhiệt độ lƣu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +120 độ C để lƣu trữ và -30 đến +100 để hoạt động.
Hình 2.34: Sơ đồ chân của mạch opto PC817.
Relay 12V:
Module 1 relay 12V đƣợc sử dụng để đóng ngắt các thiết bị cần điều khiển. Mạch đƣợc thiết kế nhỏ gọn với đầy đủ đèn led báo nguồn, led báo tình trạng relay, có opto cách ly giúp tín hiệu điều khiển khơng bị nhiễu khi hoạt động. Ngồi ra với module này có thể thay đổi tín hiệu kích đóng ngắt relay là mức cao ho c mức thấp bằng cách chuyển jumper trên mạch. Mạch sử dụng điện áp 12V thông dụng với ngõ ra Domino 3 chân NO(thƣờng mở), COM(chung), NC(thƣờng đóng) của relay giúp thuận tiện hơn khi sử dụng.
40 Đồ án tốt nghiệp
Thông số kỹ thuật: - Nguồn cấp: 12V. - Dịng kích: 5mA.
- Dịng tải tối đa: AC 250V/10A - DC 30V/10A. - Có đèn led báo nguồn, đèn led báo đóng ngắt relay. - Có opto cách ly.
- Kích thƣớc: 50 x 26 x 18.5mm.
2.7. Dự kiến vị trí lắp đặt hệ thống khử khuẩn trên xe:
Vị trí lắp đ t cũng là một vấn đề rất quan trọng vì phải đảm bảo đƣợc vị trí đó khơng gây cản trở khó khăn khi thiết kế quá nhiều, không gây ảnh hƣởng tới sự thoải mái của ngƣời sử dụng nhƣng vẫn đảm bảo đƣợc việc khử khuẩn tốt nhất
2.7.1. Lựa chọn vị trí:
- Hệ thống bao gồm bình chứa dung dịch, vịi phun, động cơ, đƣờng ống - Hệ thống khử khuẩn sẽ đƣợc lắp đ t với nhiệm vụ phun dung dịch khử khuẩn vào trong miếng lọc điều hịa, khơng khí từ đó sẽ đƣợc khử khuẩn khi đƣợc thổi qua lọc.
2.7.2. Vị trí dự kiến:
- Lắp đ t chung với hệ thống điều hịa ở phía đầu xe với mục tiêu vịi phun có thể phun dung dịch khử khuẩn vào màng lọc đƣợc lắp ở trên xe. Tùy theo vị trí lắp đ t của hãng xe mà hệ thống có thể linh động theo
41 Đồ án tốt nghiệp
CHƢƠNG 3:
MƠ PHỎNG MƠ HÌNH ĐIỀU HÕA KHƠNG KHÍ TÍCH HỢP KHỬ KHUẨN TRÊN Ơ TƠ
3.1. Mục đích và u cầu của mơ hình.
Thực hiện một mơ hình hoạt động của hệ thống điều hịa khơng khí, có giá trị sử dụng cao, phục vụ thiết thực cho công việc giảng dạy và nghiên cứu cần phải đảm bảo các chỉ tiêu nhất định đã đề ra.
3.1.1. Mục đích của mơ hình
+ Phục vụ cho cơng tác giảng dạy, nghiên cứu trong ngành ô tô.
- Quan sát cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các cơ cấu, thực hiện một số bài thực tập trên hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ dạng mơ hình.
- Thực hiện các phƣơng pháp chẩn đoán, kiểm tra, sửa chữa các cơ cấu trên hệ thống điều hịa khơng khí ơ tơ, giúp ngƣời học rèn luyện các kỹ năng và thao tác thực hành.
- Có thể tiến hành thực hiện một số thực nghiệm trên mơ hình, từ đó có những nhận xét, đánh giá và giải thích giúp củng cố các kiến thức lý thuyết cơ bản.
+ Mơ hình kết hợp với tài liệu giảng dạy về hệ thống điều hịa khơng khí trên ơ tơ là một chun đề tham khảo bổ ích cho những ngƣời làm cơng tác chuyên môn đ c biệt là trong ngành ô tô.
3.1.2. u cầu của mơ hình
+ Mơ hình phải hoạt động tốt nhƣ một hệ thống điều hòa thật trên xe, làm việc có tính ổn định cao.
+ Bổ sung các thiết bị đo, chế độ hiển thị giúp cho việc nghiên cứu, học tập sinh động và dễ hiểu hơn.
+ Mơ hình phải có tính cơ động, độ cứng vững và an tồn cao.
+ Mơ hình phải mang tính khoa học, sáng tạo và thẩm mĩ phù hợp với mục đích nghiên cứu và học tập.
42 Đồ án tốt nghiệp
3.2. Các khảo sát thực tế về cồn và lắp đặt tích hợp khử khuẩn trên xe ơ tơ (các khảo sát đều đƣợc thực hiện thông qua phỏng vấn vào ngày 21/04/2021):
a. Khảo sát ý kiến từ bạn Lê Thanh Tuấn, đang làm việc tại Cơng Ty TNHH Dịch vụ chăm sóc xe Phạm Phúc Uy phong tại số 1268 Phạm Văn Đồng, P.Linh Tây, Tp.HCM
Đ t câu hỏi: Bạn cảm thấy thế nào khi hệ thống điều hịa trên ơ tơ tích hợp khử khuẩn và bạn cảm thấy phƣơng an này khả dĩ không?
Câu trả lời: theo mình cảm thấy, nếu có cũng ổn vì lúc này hệ thống điều hịa sẽ ln đƣợc sạch sẽ , an tồn cho ngƣời lái khi đƣợc khử khuẩn và đ c biệt tuyệt đối không hút thuốc trên xe khi xe đang sử dụng dung dịch khử khuẩn là cồn. Đồng thời, nó cũng giúp khử đi các mùi khó chịu trên xe.
b. Khảo sát ý kiến từ sinh viên đa khoa Phạm Ngọc Thạch, bạn Huỳnh Việt Thắng.
Đ t vấn đề: Bạn cảm thấy thế nào khi hệ thống điều hịa trên ơ tơ tích hợp khử khuẩn và bạn cảm thấy phƣơng an này khả dĩ không?
Câu trả lời: phổi có thể đào thải cồn, nhƣng điều quan trọng hơn liệu có vi phạm luật an tồn giao thơng khơng khi trong xe có nồng độ cồn sẽ bị phạt. Có thể thay thế bằng việc phun từ tay nắm cửa, vừa khơng hít phải và đo liều lƣợng cồn đủ vừa không phạm luật.
c. Khảo sát ý kiến từ sinh viên ĐH Tôn Đức Thắng, bạn Phan Thị Mỹ Linh chun ngành quản lí cơng nghiệp.
Đ t vấn đề: : Bạn cảm thấy thế nào khi hệ thống điều hịa trên ơ tơ tích hợp khử khuẩn và bạn cảm thấy phƣơng an này khả dĩ khơng?
Câu trả lời: khi xe kín, nồng độ cồn quá nhiều có thể ảnh hƣởng tới sức khỏe khi hít phải. Nên cân nhắc sử dụng liều lƣợng hợp lí.
d. Khảo sát ý kiến thực tế từ Y tá Huỳnh Thị Bé Huyền hiện đang công tác tại bệnh viện đa khoa khu vực Cần Giuộc.
43 Đồ án tốt nghiệp
Đ t vấn đề: : Chị cảm thấy thế nào khi hệ thống điều hịa trên ơ tơ tích hợp khử khuẩn và bạn cảm thấy phƣơng án này khả dĩ không?
Câu trả lời: không vấn đề, cũng khả thi , hiện tại mỗi ngày tôi đều xịt khử khuẩn bằng cồn 70 độ khắp ngƣời vì tơi đang ở tuyến đầu chống dịch, mỗi ngày phải tiếp xúc nhiều ca nhiễm nên tôi cần đƣợc khử khuẩn nhiều, nhƣng khơng vấn đề gì về cồn cả.
3.3. Mơ phổng mơ hình hệ thống khử khuẩn 3D:
Từ những thiết kế cơ bản của mơ hình hệ thống khử khuẩn ta dựng các chi tiết thành định dang 3D kết hợp chúng lại với nhau một cách hoàn chỉnh và chi tiết tạo nên một phiên bản 3D hồn thiện.
Hình 3.1: Mơ phổng mơ hình hệ thống khử khuẩn. 3.4. Mơ phổng mơ hình hệ thống điều hịa tích hợp khử khuẩn 3D: 3.4. Mơ phổng mơ hình hệ thống điều hịa tích hợp khử khuẩn 3D:
Dựa vào những thiết kế ban đầu của mơ hình ta liên kết những chi tiết đƣợc thiết kế rời rạc lại thành một hệ thống hoàn chỉnh. Sử dụng ứng dụng solidworks để mô tả sự sắp xếp các chi tiết một cách hợp lý và logic trên khung đảm bảo đƣợc tính