Vị trí cảm biến nhiệt độ mơi trường

Hình 2.7: Hình dạng cảm biến nhiệt độ mơi trường

Cảm biến nhiệt độ môi trường trên xe được đặt trước cửa giàn nóng tuy nhiên trên mơ hình ta có thể đặt bên ngồi để cảm biến có thể cảm nhận được nhiệt độ môi trường. Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TAM và một chân nối mass SG.

Trang 23

2.3.3 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Hình 2.8: Vị trí cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Hình 2.9: Hình dạng cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được gắn trong giàn lạnh để cảm nhận nhiệt độ và ngăn chặn đóng băng giàn lạnh. Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TE và một chân nối mass SG. Cảm biến này giúp cho hệ thống hoạt động một cách hợp lý. Khi cảm biến cảm nhận được nhiệt độ giàn lạnh khoảng 3oC thì ECU sẽ điều khiển ngắt máy nén và khi nhiệt độ cao hơn 4oC thì máy nén được bật lại.

Trang 24

2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Hình 2.11: Hình dạng cảm biến nhiệt độ nước làm mát

Cảm biến nhiệt độ nước làm mát sử dụng để điều khiển nhiệt độ, điều khiển việc hâm nóng khơng khí, ngắt máy nén nhằm giảm tải động cơ và ngăn ngừa động cơ quá nhiệt khi nhiệt độ nước quá cao. Tuy nhiên trong mơ hình cảm biến này hoạt động không đúng chức năng vì mơ hình sử dụng động cơ điện. Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu TW và một chân nối mass SG.

Trang 25

2.3.5 Cảm biến bức xạ mặt trời

Hình 2.12: Vị trí cảm biến bức xạ mặt trời

Hình 2.13: Hình dạng cảm biến bức xạ mặt trời

Cảm biến bức xạ mặt trời cảm nhận cường độ ánh sáng mặt trời. Cảm biến gồm 2 chân: một chân tín hiệu S5 và chân nối mát về hộp TS.

2.3.6 Các relay

Các relay chính điều khiển chế độ A/C, quạt giàn lạnh và giàn nóng được gắn trực tiếp lên phần sa bàn của mơ hình.

Trang 26

Hình 2.14: Vị trí các relay

Hình 2.15: Hình dạng Fan relay

Fan relay có chức năng điều khiển quạt giàn lạnh, nó sẽ hoạt động khi mà tốc độ quạt giàn lạnh ở chế độ tốc độ cao nhất.

Trang 27 Heater relay có nhiệm vụ cấp nguồn cho quạt giàn lạnh và quạt giàn nóng.

Hình 2.17: Hình dạng A/C relay

Khi ta bật cơng tắc A/C thì lúc này A/C realy và heater relay hoạt động . Khi đó ly hợp từ được đóng lại và quạt giàn nóng quay.

2.3.7 Air Vent Mode Control Servo Motor

Hình 2.18: Mơ tơ servo điều khiển hướng gió thổi

Chức năng: điều chỉnh hướng gió thởi ra theo từng chế độ. Có 5 chế độ: FOOT, FACE, B/L, DEF, F/D.

Trang 28

2.3.8 Air Inlet Control Servo Motor

Hình 2.19: Mơ tơ servo điều khiển lấy gió trong, gió ngồi

Chức năng: điều khiển dịng khí vào. Có 2 chế độ là: lấy gió ngồi xe và lấy gió trong xe.

2.3.9 Air Mix Control Servo Motor

Hình 2.20: Mơ tơ servo điều khiển trộn gió

Chức năng: thay đởi tỉ lệ trộn khí giữa khơng khí nóng và khơng khí lạnh bằng cách điều chỉnh vị trí cánh trộn khí.

Trang 29

2.4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY

Trang 30

Trang 31

2.5 VỊ TRÍ CÁC CHÂN A/C CONTROL ASSEMBLY 2.5.1 Vị trí các chân A/C control assembly 2.5.1 Vị trí các chân A/C control assembly

Hộp ECU điều khiển A/C gồm 3 cụm giắc như sau:

Hình 2.22: Vị trí các cực của A/C control assembly

Sơ đồ ký hiệu các tên giắc được thể hiện ở bảng 2.1.

Giắc Cực Tên cực B1 AMH B2 AMC B3 AIFRED B4 AIR B5 RDFGR B6 HR B7 FR B8 VM B9 BLW B10 MGC B11 FACE B12 B/L B13 FOOT B14 B15 F/D B16 DEF B17 PSW B18 AC1 B19 ACT B20 LOCKIN B21 IGN B22 DIN B23 DOUT

Trang 32 Giắc Cực Tên cực C1 +B C2 ACC C3 C4 GND C5 IG C6 C7 C8 TC

Bảng 2.1: Sơ đồ ký hiệu các tên chân của A/C control assembly

2.5.2 Bảng giắc kiểm tra

Trên mơ hình được thiết kế một bảng giắc để thuận tiện cho việc kiểm tra hư hỏng hệ thống. [2]

Hình 2.23: Bảng giắc của A/C Control Assembly.

Kí hiệu Tên gọi

+B Điện áp 12V thường trực.

ACC Điện áp 12V khi bật contact máy vị trí ACC. IG Điện áp 12V khi bật contact máy vị trí IG.

GND Mass.

TC Cụm phương tiện.

AMH Tín hiệu điều khiển air mix control servo motor. ADF Tín hiệu đến DEF ogger system

AMC Tín hiệu điều khiển air mix control servo motor. HR Tín hiệu điều khiển Heater relay.

FR Tín hiệu điều khiển Fan relay.

VM Tín hiệu phản hồi từ cụm transistor công suất. MGC Tín hiệu điều khiển A/C relay.

FACE Tín hiệu điều khiển hướng gió ra thẳng vào người. FOOT Tín hiệu điều khiển hướng gió ra xuống sàn xe.

B/L Tín hiệu điều khiển hướng gió ra vào người và sàn xe. F/D Tín hiệu điều khiển hướng gió ra xuống sàn xe và xông kính. DEF Tín hiệu điều khiển hướng gió ra xông kính.

Trang 33 AC1 Tín hiệu từ ECU.

ACT Tín hiệu từ ECU.

LOCK Tín hiệu đóng ly hợp điện từ. IGN Tín hiệu đánh lửa.

DIN Đến data link conector DOUT Đến data link conector

S5 Điện áp 5V từ A/C Control Assembly. TR Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ trong xe. TAM Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ môi trường.

SG Mass cảm biến. TEL Tín hiệu telephone.

TE Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. TS Tín hiệu từ cảm biến bức xạ mặt trời.

TW Tín hiệu từ cảm biến nhiệt độ nước làm mát. TP Tín hiệu vị trí cánh trộn gió.

TPI Tín hiệu vị trí cánh điều khiển gió vào. SPD

BLW Tín hiệu điều khiển transistor công suất. AIFR Tín hiệu điều khiển gió trong xe.

AIR Tín hiệu điều khiển gió ngoài xe.

Trang 34

2.6 CÁCH SỬ DỤNG MƠ HÌNH 2.6.1 Yêu cầu khi sử dụng: 2.6.1 Yêu cầu khi sử dụng:

 Trước hết, sinh viên được học về cấu tạo và nguyên lý hoạt động, chức năng của từng bộ phận trên mô hình trước khi thao tác trên mơ hình.

 Sinh viên phải nắm được sơ đồ tởng qt của mơ hình.

 Mơ hình sử dụng nguồn điện một chiều 12–14V (chú ý khi lắp accu vào động cơ phải đúng các cọc) và nguồn điện xoay chiều 220V.  Trước khi vận hành cần kiểm tra điều kiện an tồn đặc biệt kiểm tra

sự rị rỉ gas trên các đường ống. [2]

2.6.2 Các thao tác khi sử dụng mơ hình

 Bật cơng tắc máy vị trí IG.

 Khi cơng tắc máy ở vị trí IG thì đèn trên màn hình phải sáng như hình 2.24.

Hình 2.24: A/C Control Assembly

 Khi công tắc máy ở vị trí IG thì ta có thể tiến hành đo các thông số thông qua bảng giắc kiểm tra.

 Bật công tắc máy sang vị trí ST để khởi động động cơ điện.

 Bật contact Blower và A/C để hệ thống điều hịa khơng khí hoạt động.

Hình 2.25: A/C Control Assembly

 Sau khi hệ thống điều hịa khơng khí hoạt động ta có thể tiến hành đo các thơng số thơng qua bảng giắc. [2]

Trang 35

CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP HỆ THỐNG GIAO TIẾP LABVIEW VỚI MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ

3.1 GIỚI THIỆU VỀ CARD GIAO TIẾP NI USB 6009

Để thu thập dữ liệu và điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tự động chúng ta sử dụng phần mềm LabVIEW kết hợp với Card giao tiếp NI USB 6009 để đọc các tín hiệu nhận được từ đó xử lý điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí.

Các tín hiệu cần thu thập và điều khiển từ hệ thống điều hịa khơng khí bao gồm: 1. Tín hiệu nhiệt độ trong xe, thu thập qua cảm biến nhiệt độ trong xe. 2. Tín hiệu nhiệt độ mơi trường, thu thập qua cảm biến nhiệt độ mơi trường. 3. Tín hiệu cường độ ánh sánh mặt trời, thu thập qua cảm biến quang. 4. Tín hiệu nhiệt độ giàn lạnh, thu thập qua cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. 5. Tốc độ quạt giàn lạnh, thu thập qua mô tơ quạt giàn lạnh.

6. Tín hiệu lấy gió trong, gió ngồi, thu thập qua Air inlet control servo motor. 7. Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió, thu thập qua Air mix control servo motor. 8. Điều khiển hoạt động máy nén thông qua cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.

Card NI USB 6009 là một sản phẩm của hãng National Instruments, là thiết bị giao tiếp đa năng giữa máy tính và thiết bị thơng qua cởng USB. [6]

Hình 3.1: Card giao tiếp NI USB 6009

Card NI USB 6009 có khả năng đọc 8 kênh analog vào card ( độ phân giải 14 bit, 48 kS/s);Xuất 2 analog (12 bit, 150 S/s); 12 kênh xuất/nhập tín hiệu số (digital

Trang 36 I/O); Bộ đếm 32 bit. Kết nối với USB của máy tính để bàn (destop) hoặc máy sách tay. Sử dụng phần mềm LabVIEW, LabWindows/CVI, và Measurement Studio cho Visual Studio tương thích với NI: DAQmx driver software và NI LabVIEW SignalExpress software.

Các phần mềm đi kèm khi sử dụng Card NI USB 6009:

 NI LabVIEW SignalExpress (đọc, phân tích và x́t dữ liệu mà khơng đòi hỏi bất kỳ kiến thức lập trình nào). Có thể viết thêm thuật tốn bằng các cơng cụ ngôn ngữ khác như LabVIEW, hoặc Visual C.  Dùng với LabVIEW 7.x, LabWindows™/CVI 7.x.

 Measurement Studio 7.x. USB dùng với Visual Studio .NET, C/C++, hoặc Visual Basic 6.

Tóm tắt các thơng số kỹ thuật [7] Thông số chung

Chuẩn kết nối USB

Hỗ trợ hệ điều hành Windows, Linux, Mac OS, Pocket PC

Kiểu đo Điện áp, xung

Họ DAQ B Series

Đọc tín hiệu Analog

Số kênh 8 SE/4 DI

Tốc độ lấy mẫu 48 kS/s

Độ phân giải 14 bits

Trích mẫu đồng thời Không

Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất -10V - 10V

Độ chính xác 7.73 mV

Ngưỡng điện áp nhỏ nhất -1V - 1V

Độ chính xác 1.53 mV

Số giới hạn 8

Bộ nhớ tích hợp On: Board 512 B

Xuất tín hiệu Analog

Số kênh 2

Tốc độ cập nhật 150 S/s

Độ phân giải 12 bits

Trang 37

Độ chính xác 7 mV

Ngưỡng điện áp giới hạn nhỏ nhất 0V-5V

Độ chính xác 7 mV

Tín hiệu điều khiển dòng điện (Kênh/Tổng) 5 mA/10 mA

Các chân xuất/nhập tín hiệu số

Số kênh 12 DIO

Timing Software

Logic Levels TTL

Ngưỡng điện áp giới hạn lớn nhất 0V-5V

Dòng điện vào Sinking, Sourcing

Bộ lọc vào lập trình được No

Output Current Flow Sinking, Sourcing

Dòng điện (Kênh/Tổng) 8.5 mA/102 mA

Bộ đếm và bộ hẹn (định) giờ

Số bộ đếm/hẹn giờ 1

Độ phân giải 32 bits

Tần số nguồn lớn nhất 5 MHz

Độ rộng xung vào nhỏ nhất 100 ns

Mức logic TTL

Ngưỡng cực đại 0V-5V

Độ ổn định 50 ppm

Cho phép thực hiện nhớ tạm (đêm) Yes

Tác động (Triggering) Digital

Kích thước card NI 6009

Dài 8.51 cm

Rộng 8.18 cm

Cao 2.31 cm

Đầu nối vào ra Sử dụng tua vít để mở dễ dàng

Bảng 3.1: Tóm tắt các thơng số kỹ thuật card NI USB 6009

3.2 KẾT NỐI CARD NI USB 6009 VỚI MÁY TÍNH

Trước khi kết nối card NI USB 6009 cần phải cài đặt NI: DAQmx driver để máy tính có thể phát hiện ra card sau khi cắm. [4]

Bước 1: Sử dụng đĩa kèm với thiết bị để tiến hành cài đặt driver hoặc có thể download driver trên trang chủ website hãng National Instruments: ni.com.

Trang 38

Bước 2: Sau khi cài đặt xong ta tiến hành cắm thiết bị vào máy tính. Sau khi kết nối

card với máy tính qua dây USB sẽ có cửa sở New Data Acquisition Device hiện

lên màn hình. Chúng ta có thể chọn Cancel hoặc Take no action.

Hình 3.2: Kết nối card vào máy tính

Bước 3: Tiến hành kiểm tra thiết bị trong MAX

MAX là một công cụ dùng để quản lý phần cứng và phần mềm, xác lập thông số, kiểm tra phần cứng cũng như tạo driver cho phần cứng của National Instruments. Vào Start/Program/National Instruments/Measurement & Automation/

Trang 39

Hình 3.3: Kiểm tra thiết bị trong Max

Bước 4: Kiểm tra kết nối

Trong Max, chọn Devices and Interfaces/Test Panels. Xuất hiện dòng chữ Device

has passed the seft: test. Chúng ta đã cài đặt thành công Driver. Bây giờ chúng ta

Trang 40

Hình 3.4: Kiểm tra kết nối

Sơ đồ chân Card NI USB 6009

Trang 41

3.3 SỬ DỤNG NI USB 6009 TRONG LabVIEW

Trong quá trình lập trình ta có thể tìm kiếm các hàm của DAQmx trong thư viện. Các hàm này được sử dụng rất nhiều trong quá trình lập trình. [7]

Hình 3.6: Thư viện DAQmx

Hình 3.7 là một ví dụ đơn giản đọc tín hiệu vào và ra dạng analog.

Trang 42 Hình dưới là mã lập trình đọc các tín hiệu analog sử dụng các hàm có trong thư viện NAQmx.

Trang 43

CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN HIỂN THỊ THƠNG TIN HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ

BẰNG LABVIEW

4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 4.1.1 Lý thuyết tín hiệu 4.1.1 Lý thuyết tín hiệu

Tín hiệu là một đại lượng vật lý chứa tham số thông tin và truyền dẫn được. Trong kỹ thuật điện-điện tử tín hiệu chính là sự thay đổi điện thế (Volt) hay cường độ (Ampe) của dòng điện. [6]

Có 2 loại tín hiệu ln được sử dụng trong kỹ thuật điện tử và lập trình xử lý thơng tin đó là Tín hiệu Analog (Tín hiệu tương tự) và Tín hiệu Digital (Tín hiệu số).

 Tín hiệu Analog: Đây là tín hiệu biến đổi liên tục theo thời gian.Biểu đồ hiển thị của một tín hiệu analog thường là dạng hình sin, cos, hoặc là bất kỳ một đường cong nào đó. Analog còn có nghĩa là tương tự, nghĩa là tín hiệu ở thời gian sau có dạng tương tự như ở thời gian trước đó.

Hình 4.1: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Analog

 Tín hiệu Digital: Là một loại tín hiệu rời rạc theo thời gian, được biểu diễn

dưới dạng các con số, tín hiệu digital chỉ có hai mức điện áp được biểu diễn bằng mã nhị phân (0:1) nên thường được gọi là tín hiệu số. Tín hiệu digital khơng tồn tại dưới mọi hình thức nào có sẵn trong tự nhiên. Do được sinh ra

Trang 44 bởi công nghệ số, nên việc hiệu chỉnh tần số là rất dễ dàng. Mọi thao tác và xử lý trên tín hiệu digital ln chính xác, dứt khốt và hết sức linh hoạt.

Hình 4.2: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Digital

4.1.2 Cảm biến nhiệt độ

Đối với các loại cảm biến nhiệt độ thì có 2 yếu tố ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác đó là nhiệt độ môi trường cần đo và nhiệt độ cảm nhận của cảm biến.

Giả sử nhiệt độ cần đo có nhiệt độ thực bằng Tx , nhưng khi đo ta chỉ có thể nhận được nhiệt độ đó là Tc là nhiệt độ của phần tử cảm nhận của cảm biến. Nhiệt độ Tx gọi là nhiệt độ cần đo và nhiệt độ Tc là nhiệt độ đo được. Điều kiện để đo đúng nhiệt độ là phải có sự cân bằng giữa nhiệt độ môi trường và nhiệt độ cảm biến. Nhưng do nhiều nguyên nhân nên nhiệt độ cảm biến không bao giờ đạt tới nhiệt độ của môi trường Tx, do đó tồn tại một sự chênh lệch nhiệt độ nhất định. Sự chênh lệch nhiệt độ càng bé thì độ chính xác đo càng cao. Điều này phụ thuộc khá lớn vào chất liệu cấu tạo nên phần tử cảm biến . [6]

Các cảm biến trên hệ thống điều hòa không khí đều là các nhiệt điện trở. Dựa vào hệ số nhiệt điện trở có thể phân nhiệt điện trở ra thành 2 loại đó là : hệ số nhiệt điện trở dương ( Positive Thermal Resistor ) và hệ số nhiệt điện trở âm ( Negative Thermal Resistor).

 Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở âm NTR: Giá trị điện trở giảm khi nhiệt độ tăng.

 Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt điện trở dương PTR: Giá trị điện trở tăng khi