4.2 LẬP TRÌNH HIỂN THỊ THƠNG TIN
4.2.3 Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVIEW
Các tín hiệu thu được từ cảm biến, servo sau khi qua quá trình xử lý, quy đởi tín hiệu thành đại lượng đo sẽ được xuất ra kết quả đo, được thể hiện qua sơ đồ khối:
Hình 4.7: Biểu đồ khối
Các đoạn chương trình được xây dựng thu thập tín hiệu và xuất kết quả hiển thị đều được xây dựng trong vòng lặp While Loop.
Trang 49 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Chương trình thu thập tín hiệu điện áp và chuyển đởi thành nhiệt độ từ cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được xây dựng như hình 4.8. Các giá trị được thiết lập bao gồm: điện trở hộp R1=4600Ω, điện trở cảm biến Ro=1530Ω tại nhiệt độ 25oC, hệ số nhiệt điện trở B=3650Ω.
Hình 4.8: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Chương trình thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ mơi trường
Chương trình thu thập tín hiệu điện áp và chuyển đổi thành nhiệt độ từ cảm biến nhiệt độ môi trường được xây dựng như hình 4.9. Các giá trị được thiết lập bao gồm: điện trở hộp R1=3875Ω, điện trở cảm biến Ro=2150Ω tại nhiệt độ 25oC, hệ số nhiệt điện trở B=3250Ω.
Hình 4.9: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ mơi trường
Chương trình thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe
Chương trình thu thập tín hiệu điện áp và chuyển đởi thành nhiệt độ từ cảm biến nhiệt độ trong xe được xây dựng như hình 4.10. Các giá trị được thiết lập bao gồm: điện trở hộp R1=2800Ω, điện trở cảm biến Ro=2220Ω tại nhiệt độ 25oC, hệ số nhiệt điện trở B=3020Ω.
Trang 50
Hình 4.10: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe
Chương trình thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang
Tín hiệu cảm biến bức xạ mặt trời được thu thập theo tín hiệu điện áp ra. Nếu giá trị điện áp lớn hơn 4V cảm biến sẽ cảm nhận là trời đang râm và ngược lại.
Hình 4.11: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang thời điểm SUNNY
Trang 51 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor
Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió được thu thập theo tín hiệu điện áp ra. Nếu giá trị điện áp lớn hơn 1.7V servo sẽ điều khiển sang chế độ Max Cool và ngược lại.
Hình 4.13: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor chế độ Max
Hot
Trang 52 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor
Tín hiệu điều khiển lấy gió trong, gió ngồi được thu thập theo tín hiệu điện áp ra. Nếu giá trị điện áp lớn hơn 2.5V servo sẽ điều khiển lấy gió trong xe và ngược lại.
Hình 4.15: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió
trong xe
Hình 4.16: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió ngồi xe
Trang 53 Chương trình thu thập xử lý tín hiệu tốc độ quạt giàn lạnh
Tốc độ quạt được tính tốn theo hàm đếm trong thư viện NAQmx. Tốc độ quạt (RMP) v= 60× f (f là tần số). Chúng ta sẽ tính được chu kỳ T(s) của 1 xung tín hiệu . Từ chu kỳ ta tính được tần số và tính ra vận tốc của quạt : V= 60/T (RPM). Trong phần lập trình thì đồng hồ tick count(ms) lên ta phải đởi ra (s).
Hình 4.17: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu tốc độ quạt giàn lạnh
4.2.4 Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu hồn chỉnh
Trang 54
4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN
Giao diện người sử dụng được xây dựng bao gồm các đồng hồ, đèn báo hiệu, các thang đo và các ô hiển thị thơng tin tín hiệu.
Hình 4.19: Giao diện đo tốc độ và các cảm biến
Hình 4.20: Giao diện thu thập tín hiệu điều khiển lấy gió vào
Trang 55
CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA LABVIEW VỚI MƠ HÌNH
5.1 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TỪ THỰC NGHIỆM
Trước khi tiến hành thu thập các tín hiệu trực tiếp trên mơ hình ta cần thực nghiệm thực tế bên ngồi đo đạc các tín hiệu bằng các thiết bị ngoại vi. Để từ đó có thể so sánh đối chiếu với các kết quả thu được sau khi đọc các tín hiệu bằng LabVIEW.
5.1.1 Thực nghiệm lấy các giá trị thông số cảm biến nhiệt độ
Theo cơng thức:
𝑅 = 𝑅𝑜. 𝑒−𝐵.( 1 𝑇𝑜−
1 𝑇)
Có 2 yếu tố cần phải thực nghiệm khi xác định nhiệt độ của cảm biến đó là điện trở cảm biến R và hệ số nhiệt điện trở B.
Sử dụng một nhiệt kế để có thể đo nhiệt độ của môi trường hoặc những điều kiện thay đổi nhiệt độ. Ở đây sử dụng nước để xác định sự thay đởi điện trở R, từ đó tính tốn ra B. Khảo sát liên tục trong các điều kiện nhiệt độ thay đởi.
Hình 5.1: Thực nghiệm đo cảm biến nhiệt độ
Ví dụ: Nhiệt độ nước mà nhiệt kế đo được là 28oC. Ta tiến hành đo điện trở của cảm biến taị thời điểm trên. Từ công thức đã có xác định hệ số nhiệt điện trở B. Mục đích của việc thực nghiệm này đó là xác định giá trị hệ số nhiệt điện trở B để sử dụng giá trị này trong việc tính tốn nhiệt độ của cảm biến.
Trang 56 Một yếu tố cần phải đo kiểm nữa đó là tính toán điện áp lấy ra Vout. Muốn vậy ta cần phải biết điện trở đầu vào Vin để từ đó tính toán ra điện trở cảm biến thông qua công thức cầu phân áp.
Có 2 cách để đo được điện trở đầu vào:
Đo trực tiếp trong hộp.
Áp dụng công thức cầu phân áp, cố định một điện trở từ đó tính toán ngược lại điện trở cịn lại khi đã biết Vin và Vout.
Hình 5.2: Thực nghiệm đo điện trở hộp
5.1.2 Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh
Để có cơ sở đối chiếu với kết quả thu được sau khi thu thập tín hiệu bằng cảm biến Hall. Ta sử dụng một thiết bị đo tốc độ lấy tín hiệu bằng quang học. Chiếu ánh sáng qua một dải màu màu đen, bên trên có dán một dải màu trắng nhỏ. Thiết bị sẽ đếm số vịng quay khi nhận 1 tín hiệu dải màu trắng. Từ đó tính ra tốc độ quạt.
Trang 57
Hình 5.3: Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh
5.2 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TRỰC TIẾP TRÊN MƠ HÌNH THƠNG QUA LABVIEW
Các thông số về tốc độ, cảm biến nhiệt độ, cảm biến quang, tín hiệu điều khiển servo sau khi đo bằng thực nghiệm cho ra kết qua như sau. Các thơng số này có thể thay đổi liên tục tùy theo hoạt động của hệ thống.
5.2.1 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ môi trường
Kết quả đo nhiệt độ môi trường tại thời điểm đo và đường đặc tính thể hiện mối quan hệ giữa nhiệt độ và điện trở cảm biến.
Trang 58
Hình 5.4: Kết quả đo cảm biến nhiệt độ mơi trường
Hình 5.5: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ môi trường
Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm)
15 3140 26 2072
20 2596 27 1999
22 2402 28 1928
24 2230 30 1796
25 2150 35 1509
Bảng 5.1: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ môi trường
5.2.2 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe
Kết quả đo cảm biến nhiệt độ trong xe khi hệ thống hoạt động được một khoảng thời gian ởn định.
Trang 59
Hình 5.6: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe
Hình 5.7: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ trong xe
Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) 18 2807 24 2276 30 1861 19 2709 25 2200 31 1801 20 2615 26 2126 32 1743 21 2525 27 2056 33 1687 22 2438 28 1988 34 1634 23 2355 29 1923 35 1583
Bảng 5.2: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ trong xe
5.2.3 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Kết quả đo cảm biến nhiệt độ giàn lạnh, nhiệt độ trung bình của giàn lạnh khi hệ thống hoạt động ổn định vào khoảng từ 10-18oC.
Trang 60
Hình 5.8: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Hình 5.9: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) Nhiệt độ(oC) Điện trở(ohm) 8 3209 15 2340 22 1732 9 3065 16 2240 23 1662 10 2928 17 2145 24 1594 11 2798 18 2055 25 1530 12 2675 19 1967 26 1468 13 2558 20 1885 27 1410 14 2446 21 1807 28 1354
Bảng 5.3: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
5.2.4 Kết quả đo của cảm biến quang
Cảm biến bức xạ mặt trời thay đổi giá trị điện áp khi có ánh sáng mặt trời chiếu vào.
Trang 61
Hình 5.10:Kết quả đo của cảm biến quang
5.2.5 Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh
Tốc độ quạt thấp nhất đo được vào khoảng 680 vịng/phút.
Hình 5.11: Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh
5.2.6 Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió
Trang 62
5.2.7 Tín hiệu điều khiển lấy gió vào
Trang 63
CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG MÁY NÉN THÔNG QUA VIỆC THU THẬP DỮ LIỆU TỪ HỆ THỐNG
ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ ĐỘNG
6.1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN
Để hệ thống điều hòa tự động hoạt động một cách chính xác và hiệu quả thì việc đóng ngắt máy nén hợp lý là một điều rất cần thiết. Bên cạnh đó việc ngăn chặn không cho giàn lạnh phủ băng cũng được điều khiển thông qua việc đóng ngắt máy nén. Nhiệt độ giàn lạnh được xác định nhờ nhiệt điện trở (cảm biến nhiệt độ giàn lạnh), khi mà nhiệt độ này thấp hơn mức bình thường thì ly hợp từ bị ngắt để ngăn không cho nhiệt độ giàn lạnh thấp hơn nữa. Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh khoảng 30C, thì máy nén bị ngắt và khi nhiệt độ cao hơn 40C, thì máy nén được bật lại.
6.2 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ DAO DIỆN LẬP TRÌNH 6.2.1 Mạch điện điều khiển 6.2.1 Mạch điện điều khiển
Hình 6.1: Mạch điện điều khiển đóng ngắt máy nén
Việc đóng ngắt máy nén được điều khiển qua hai tín hiệu: tín hiệu cơng tắc On/Off (Auto) và tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh. Khi nhiệt độ giàn lạnh cao hơn mức cài đặt, thì sẽ có dòng điện từ chân PO.O đóng Relay 1. Lúc này luôn có nguồn dương chờ sẵn cho relay 2, khi đó ta bật công tắc On/Off (Auto) thơng qua chân PO.7 thì máy nén sẽ được đóng lại. Còn khi nhiệt độ giàn lạnh thấp hơn mức ta cài đặt thì relay 1 sẽ không hoạt động lúc này máy nén sẽ tự động được ngắt mà không cần sử dụng công tắc On/Off (auto).
Trang 64
6.2.2 Dao diện lập trình
Dao diện lập trình hiển thị bao gồm công tắc On/Off thể hiện chế độ Auto, 2 đèn LED hiển thị chế độ tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh và đóng ngắt máy nén, hiển thị kết quả cảm biến nhiệt độ qua số và chạy trên thanh ghi.
Hình 6.2: Dao diện lập trình
6.2.3 Sơ đồ khối lập trình
Chương trình điều khiển máy nén thơng qua tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh được trình bày như hình 6.3.
Hình 6.3: Biểu đồ lập trình điều khiển máy nén
Do điều kiện hơi lạnh không như lý thuyết thực tế và hệ thống hoạt động không được một thời gian dài (do máy nén được kéo bằng máy phát điện 3 pha mà dùng nguồn 220V nên xảy ra hiện tượng quá tải tự ngắt máy phát ) nên nhóm chỉ lập trình
Trang 65 việc đóng ngắt máy nén tại nhiệt độ cài đặt của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh tại 19,5oC. Khi nhiệt độ giàn lạnh dưới mức 19.5oC thì máy nén ngắt. Để đảm bảo cho máy nén không phải bật tắt liên tục thì khi máy nén ngắt thì sẽ được delay một khoảng thời gian. Sau khoảng thời gian đó nếu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh trên 19,5oC thì máy nén sẽ được hoạt động lại.
6.3 KẾT QUẢ TƯƠNG TÁC GIỮA MƠ HÌNH VÀ THIẾT BỊ
Tại thời điểm này hệ thống đang hoạt động tuy nhiên chế độ AUTO chưa được bật. Nhiệt độ giàn lạnh đo được lúc này là khoảng 250C.
Hình 6.4: Máy nén không hoạt động khi chưa bật chế độ auto
Khi bật công tắc phần mềm điều khiển đóng máy nén hoạt động.
Hình 6.5: Máy nén hoạt động khi cảm biến nhiệt độ trên 19,50C và công tắc Auto mở
Trang 66 Khi cảm biến nhiệt độ giàn lạnh dưới 19,50C thì máy nén sẽ ngừng hoạt động.
Trang 67
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
7.1 KẾT LUẬN
Qua quá trình nghiên cứu ứng dụng phần mềm LabVIEW trong việc thu thập tín hiệu và điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tự động nhóm đã rút ra một số kết luận như sau:
Trong q trình thu thập tín hiệu chúng ta có thể hiểu rõ các yếu tố dẫn đến hệ thống không thể hoạt động hoặc hoạt động không ổn định.
Sự ảnh hưởng của các phần tử cảm biến, tốc độ lên hoạt động chung của toàn bộ hệ thống.
Việc nghiên cứu phần mềm LabVIEW để thu thập tín hiệu và điều khiển cũng là một giải pháp, lựa chọn hợp lý cho sinh viên khi thực hiện nghiên cứu.
Phần mềm LabVIEW dễ sử dụng, cài đặt và kết nối tốt với các dữ liệu vào/ra. Giao diện trực quan, sinh động hiển thị kết quả chính xác.
Việc xác định các tín hiệu cảm biến, tốc độ quạt, điều khiển servo cho phép đánh giá được chất lượng hoạt động của hệ thống.
Ngoài ra thơng qua việc sửa chữa mơ hình, tháo lắp máy nén, quy trình sạc, hút gas giúp nhóm có thể hiểu rõ hơn về hoạt động của hệ thống.
Sau khi hồn thành, hệ thống hồn tồn có thể ứng dụng vào giúp cho sinh viên học tập và nghiên cứu thêm về các hướng phát triển sau này.
7.2 ĐỀ NGHỊ
Qua việc nghiên cứu đề tài nhóm đưa ra một số kiến nghị sau: Vì đề tài mới chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu mơ hình điều hịa khơng khí, thu thập các tín hiệu của hệ thống và điều khiển máy nén thông qua cảm biến nhiệt độ giàn lạnh chứ chưa áp dụng vào việc điều khiển được nhiệt độ ra và tốc độ quạt. Nên việc tiếp tục nghiên cứu, điều khiển các chế độ còn lại của hệ thống cũng là một hướng đi mới cần được phát triển.
Trang 68
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] TS. Lê Thanh Phúc, “Chuyên đề hệ thống điều hịa khơng khí”, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
[2] “Mơ hình điều hịa khơng khí tự động”, Khoa Cơ Khí Động Lực, Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
[3] Tài liệu hệ thống điều hịa khơng khí hãng TOYOTA.
[4] TS. Nguyễn Bá Hải, “Lập trình LabVIEW”. Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh.
[5] Nguyễn Thanh Tần, “Lập trình LabVIEW căn bản”. Một số trang web tham khảo:
[6] https://www.google.com.vn [Nguồn một số hình ảnh trong bài viết] [7] http://ni.com