BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THÔNG CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ NGÀNH:CÔNG NGHỆ KĨ THUẬT Ô TÔ CHUYÊN NGÀNH: CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ Tên Đề tài : Tính toán thiết kế mạch hiển thị tốc độ máy khởi động Sinh viên thực : Nguyễn Văn Năm Giáo viên hứng dẫn: Bùi Hà Trung H ưng yên , năm 2017 [Type text] Page LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, kinh tế nước ta phát triển mạnh mẽ nhanh chóng, để đạt kết có đóng góp lớn ngành kĩ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý Với phát triển vũ bão kỹ thuật điện tử, kĩ thuật vi xử lý xâm nhập vào tất ngành khoa học – kỹ thuật khác đáp ứng nhu cầu người dân Sự đời vi mạch điều khiển với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kỹ thuật điện tử Và việc ứng dụng kỹ thuật vào thực tế giúp ích nhiều cho người Để góp phần nhỏ vào việc chúng em thực đề tài “ tính toán thiết kế mạch hiển thị tốc độ máy khởi động ” thông qua đề tài em có điều kiện tốt để học hỏi, tích lũy kinh nghiệm quý báu, bổ xung thêm vào hành trang đường chọn Trong thời gian nghiên cứu làm đồ án dựa vào kiến thức học trường, qua số sách, tài liệu có liên quan với giúp đỡ tận tình thầy cô giáo, em hoàn thành Mặc dù cố gắng nghiên cứu trình bày tránh khỏi sai sót nhầm lẫn, em mong thầy, cô giáo đóng góp ý kiến quý báu để đồ án môn học hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! sinh viên thực Nguyễn Văn Năm [Type text] Page NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN : Hưng Yên , ngày.… tháng … năm 2017 Giáo viên hướng dẫn [Type text] Page [Type text] Page CHƯƠNG : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG ĐỘNG CƠ 1.1 Công dụng, phân loại yêu cầu a Công dụng - Quay trục khuỷu động (bánh đà động cơ) với số vòng quay tối thiểu đủ để nổ máy (ndcmin) + nđcmin = 25 ÷ 30 vòng/phút động xăng, thực tế 125 ÷ 175 vòng/phút + nđcmin = 70 ÷ 120 vòng/phút động diesel, thực tế 150 ÷ 330 vòng/phút - Hỗ trợ khởi động lạnh (đối với động diesel) - Sấy nóng buồng cháy - Sấy nóng không khí nạp (gió) Các thiết bị hệ thống khởi động: Hình 1.1: Hệ thống khởi động Hình 1.2: Máy đề Ắc quy ; – Khóa điện;3 – Máy đề b Phân loại: Có loại máy khởi động: - Loại thường: Dùng cấu nạng gạt để gạt bánh đề tiến vành bánh đà - Loại giảm tốc: Môtơ đề dẫn động bánh đề thông qua cặp bánh giảm tốc - Loại bánh hành tinh: Môtơ đề dẫn động bánh đề thông qua bánh hành tinh - Loại giảm tốc hành tinh – môtơ dẫn trang A : Loại thường B : Loại giảm tốc C : Loại bánh hành tinh D : Loại giảm tốc hành tinh- môtơ dẫn : Bánh chủ động : Phần ứng : Bánh trung gian : Bánh hành tinh : Nam châm vinh cửu Hình1.3: Các loại máy khởi động c Yêu cầu - Máy khởi động phải quy trục khuỷu động với tốc độ thấp mà động nổ - Nhiệt độ làm việc không giới hạn cho phép - Phải đảm bảo khởi động lại nhiều lần - Tỷ số truyền từ bánh khởi động đến vành bánh đà nằm giới hạn (từ đến 18) - Mômen truyền động phải đủ để khởi động động 1.2 Nguyên lý làm việc hệ thống sơ đồ tiêu biểu 1.2.1 Nguyên lý làm việc hệ thống a Sơ đồ nguyên lý Hình 1.4: Hệ thống khởi động 1-Khóa điện; 2- Cọc 50; 3- Cuộn kéo; 4- Cuộn giữ; 5-Chuột đề; 6- Lõi thép Chuột đề; 7- Nạng gạt; 8-Bánh đề; 9- Vành bánh đà; 10-Tiếp điểm chính; 11- Cọc 30; 12-cọc c trang b Nguyên lý làm việc Khi thực đề, người ta bật khóa điện để cấp điện vào giắc 50 máy đề Hai cuộn dây Wk (cuộn kéo) cuộn WG (cuộn giữ) chuột đề để cấp điện tạo từ trường hút nõi thép chuột đề di chuyển Trong lõi thép chuột đề di chuyển, thông qua nạng qạt lò xo đẩy, đẩy khớp truyền động bánh để tiến vành bánh đà Cho đến máy đề ăn khớp đủ với bánh đà tiếp điểm (dạng đĩa đồng, thổi đồng) đóng mạch từ cọc 30 đến cọc C máy đề để ắc quy cung cấp điện trục tiếp vào môtơ đề Môtơ đề quay phát huy mômen lớn làm quay bánh đà trục khuỷu đến tốc độ đủ lớn để nổ máy Khi nhả khoá điện, dòng điện từ ắc quy đến cọc 50 bị ngắt Lúc dòng điện từ ắcquy đến cọc 30, qua cọc C đến cuộn kéo đến cuộn giữ mát Lực từ hai cuộn kéo giữ triệt tiêu Lò xo hồi vị tách tiếp điểm bánh đề khỏi vành bánh đà Quá trình đề kết thúc 1.2.2 Các mạch đấu hệ thống đề tiêu biểu Hình 1.5: Các sơ đồ mạch đấu hệ thống khởi động tiêu biểu - Sơ đồ 1: Đề trực tiếp qua khóa điện: (+) Ắc quy → khóa điện → cọc 50 - Sơ đồ 2: Đề qua rơ le trung gian công tắc chân côn Đạp chân côn để công tắc chân côn đóng → bật khóa điện vị trí STA: (+) Ắc quy → khóa điện → cuộn dây rơ le đề trung gian → công tắc chân côn → (-) ắc quy → tiếp điểm rơ le đề trung gian đóng để cấp (+) tới cọc 50 - Sơ đồ 3: Đề qua công tắc số tự động: (để tay số P N) bật khóa điện nấc đề (+) ắc quy → khóa điện → công tắc số tự động ON → cọc 50 - Sơ đồ 4: Đề qua rơle đề trung gian: bật khóa điện nấc STA: (+) ắc quy → khóa điện → cuộn dây rơ le đề trung gian → mát → (-) ắc quy dẫn đến tiếp điểm đóng → cấp (+) vào cọc 50 trang - Sơ đồ 5: Đề qua rơ le đề trung gian công tắc số tự động: (để tay số P N) (+) Ắc quy → khóa điện → công tắc số tự động ON → cuộn dây rơ le đề trung gian → mát → (-) ắc quy, dẫn đến tiếp điểm rơ le đề trung gian đóng để cấp (+) ắc quy vào cọc 50 1.3 Các thiết bị hệ thống khởi động động 1.3.1 Máy khởi động điện (máy đề) a Cấu tạo: ta xét cấu tạo máy khởi động loại giảm tốc Hình 1.6: Máy khởi động loại giảm tốc -Chuột đề (công tắc từ): Thực việc đẩy bánh đề vào ăn khớp với vành răng, bánh đà kéo bánh đề vị trí ban đầu trình đề kết thúc Chuột đề hoạt động công tắc cung cấp dòng điện đến môtơ đề Hình 1.7: Chuột đề -Phần ứng ổ bi: trang Hình 1.8: Phần ứng ổ bi Hình 1.9: Phần cảm Các vòng dây phần ứng mắc nối tiếp đồng cổ góp Phần ứng có nhiệm vụ sinh mômen quay rôto tốc độ cao - Phần cảm: Gồm cuộn dây kích từ tạo từ thông, lõi cực Vỏ sắt để dẫn từ -Chổi than giá đỡ chổi than: Cung cấp dòng điện vào vòng dây phần ứng theo chiều từ chổi than dương đến chổi than âm Hình 1.10: Chổi than giá đỡ - Bộ truyền giảm tốc: trang Hình 1.11: Bộ truyền giảm tốc Gồm truyền bánh ăn khớp có tỷ số truyền giảm tốc ly hợp chiều lắp bên để ngăn dòng truyền mômen ngược từ bánh đà môtơ -Măng đích đề: Truyền mômen quay động đến bánh đề, đồng thời ngăn truyền ngược mômen từ bánh đà môtơ Đồng thời trục xoắn ốc biến đổi chuyển động quay môtơ đề thành chuyển động tịnh tiến bánh đề, giúp cho việc vào khớp bánh đề vành bánh đà bảo đảm Hình 1.12: Măng-đích-đề 1.3.2 Hệ thống hỗ trợ khởi động động diesel Hệ thống hỗ trợ khởi động động diesel bao gồm hai nguyên tắc sấy: - Sấy nóng buồng đốt động cơ: xe con, xe nhỏ, xe trung bình - Sấy nóng không khí nạp đường ống nạp: xe tải, xe buýt a Nguyên lý hoạt động hệ thống sấy điều khiển trực quan Khi vặn khóa điện nấc 1, dòng điện theo chiều: (+)Ắc quy→ cầu chì→ khóa điện( nấc )→ cuộn dây rơ le sấy → mát, đó, tiếp điểm rơ le sấy đóng Sẽ cung cấp điện đến bugi sấy lắp song song →mát Đồng thời có dòng điện từ (+)Ắc quy → cầu chì → khóa điện → định thời gian sấy, đèn báo sấy khởi động đếm thời gian sấy Khi thời gian sấy kết thúc, rơ le thời gian sấy tắt đèn báo sấy, người lái vặn khóa điện nấc STA (nấc2), thực trình đề Nếu đề khoảng 10s động chưa nổ, phải nghỉ phút trước lặp lại trình đề trang 10 Hình 2.4 : Ký hiệu tụ điện Cấu tạo tụ điện: Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hóa Điện dung - Đơn vị - Kí hiệu Tụ điện * Điện dung: Là đại lượng nói lên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ điện phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách giữ hai cực theo công thức C=ξ.S/d Trong C: điện dung tụ điện, đơn vị Fara (F) ξ : Là số điện môi lớp cách điện d : chiều dày lớp cách điện S : diện tích cực tụ điện * Đơn vị điện dung tụ: Đơn vị Fara (F), 1Fara lớn thực tế thường dùng đơn vị nhỏ MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF) Fara = 1000.000µ Fara = 1000.000.000n F = 1000.000.000.000 pF µ Fara = 1000 n Fara n Fara = 1000 p Fara 3.2.5 Điện trở: Điện trở R hiểu đơn giản ống dẫn điện Mỗi diện trở có sức cản dòng., tính Ohm Khi sức cản lớn dòng chảy qua nhỏ ngược lại sức cản điện trở nhỏ dòng chảy qua lớn Trong ứng dụng thường gặp loại điện trở hình ống, loại điện trở dán loại diện trở có công suất lớn trang 25 Với điện trở, cần biết trị sức cản (tính Ohm) công suất chịu nóng (tính Watt) Với điện trở than hình ống, trị sức cản thường cho ghi vòng màu, có diện trở ghi vòng màu, vòng màu vòng màu Điện trở chịu nóng lớn có kích thước lớn Hinh 2.5 : Thang mau quy đinh gia tri ên trơ Điện trở thường ký hiệu vòng mầu , điện trở xác ký hiệu vòng mầu Cách đọc trị số điện trở vòng mầu : Cách đọc điện trở vòng mầu - Vòng số vòng cuối luôn có mầu nhũ vàng hay nhũ bạc, vòng sai số điện trở, đọc trị số ta bỏ qua vòng - Đối diện với vòng cuối vòng số 1, đến vòng số 2, số - Vòng số vòng số hàng chục hàng đơn vị - Vòng số bội số số 10 - Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x 10 ( mũ vòng 3) - Có thể tính vòng số số số không "0" thêm vào trang 26 - Mầu nhũ có vòng sai số vòng số 3, vòng số nhũ số 10 số âm số mũ Cách đọc trị số điện trở vòng mầu : - Vòng số vòng cuối , vòng ghi sai số, trở vòng mầu mầu sai số có nhiều mầu, gây khó khăn cho ta xác điịnh đâu vòng cuối cùng, nhiên vòng cuối có khoảng cách xa chút - Đối diện vòng cuối vòng số - Tương tự cách đọc trị số trở vòng mầu vòng số bội số số 10, vòng số 1, số 2, số hàng trăm, hàng chục hàng đơn vị - Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10 ( mũ vòng 4) - Có thể tính vòng số số số không "0" thêm vào 3.3 Encoder 3.2.6.1 Những vấn đề encoder quay quang a Khái niệm Encoder Là loại cảm biến vị trí, đưa thông tin góc quay dƣới dạng số mà không cần bộADC.Encoder quay quang đƣợc gọi mã hóa vòng quay b Cấu tạo encoder quay quang Đĩa quay xẻ rãnh gắn vào trục Một nguồn sáng tế bào quang điện bố trí thẳng hàng Mạch khuếch đại trang 27 Hình 1.10: Cấu tạo encoder CHƯƠNG : MÔ PHỎNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN 4.1 Mô mạch Hình 4.1: Mạch mô proteus 4.2 Mạch mô eagle trang 28 Hình 4.2 Mạch mô eagle trang 29 Hình 4.3 Mạch in vẽ eagle 4.3 Các bước làm mạch điều khiển (phương pháp thủ công)  Bước 1: Vẽ mạch in máy tính phần mềm vẽ mạch chuyên dụng (proteus, eagle,…) Sau đó, in mạch vẽ máy tính giấy bóng mặt (giấy thủ công)  Bước 2: Dùng bàn ủi chuyền nhiệt để chuyển toàn mực in giấy sang board đồng  Bước 3: Sau board đồng dính hết tất đƣờng mạch in ta ngâm board đồng vào dung dịch ăn mòn (bột sắt) Phần đồng không dính mực bị ăn mòn hết trang 30  Bước 4: Rửa đánh tan mực in sot lại Khoang lỗ gắn linh kiện hàn hoàn chỉnh mạch 4.4 Hình ảnh sản phẩm thực tế 4.5 Chương trình vi điều khiển AT89c52 #include /********Khai bao chan giao tiep************/ int Vdat,Vthuc,t,Ton,Chay,z=0,a,ct; sbit Xung = P3^4; sbit Stop = P2^0; sbit High = P2^1; sbit Low = P2^2; sbit Chieu = P2^3; //sbit Xet = P3^5; #define rl P3_6 #define LCD_RS P0_2 #define LCD_RW P0_1 #define LCD_EN P0_3 #define LCD_D4 P0_4 #define LCD_D5 P0_5 #define LCD_D6 P0_6 #define LCD_D7 P0_7 trang 31 /************************************/ void delay_us(unsigned int t){ unsigned int i; for(i=0;i>2)&1; LCD_D7=(Data>>3)&1; } // Ham Gui Lenh Cho LCD void LCD_SendCommand(unsigned char command){ LCD_Send4Bit(command >>4);/* Gui bit cao */ LCD_Enable(); LCD_Send4Bit(command); /* Gui bit thap*/ LCD_Enable(); } void LCD_Clear(){// Ham Xoa Man Hinh LCD LCD_SendCommand(0x01); delay_us(10); } // Ham Khoi Tao LCD void LCD_Init(){ LCD_Send4Bit(0x00); delay_ms(20); LCD_RS=0; LCD_RW=0; LCD_Send4Bit(0x03); LCD_Enable(); delay_ms(5); LCD_Enable(); trang 32 delay_us(100); LCD_Enable(); LCD_Send4Bit(0x02); LCD_Enable(); LCD_SendCommand( 0x28 ); // giao thuc bit, hien thi hang, ki tu 5x8 LCD_SendCommand( 0x0c); // cho phep hien thi man hinh LCD_SendCommand( 0x06 ); // tang ID, khong dich khung hinh LCD_SendCommand(0x01); // xoa toan bo khung hinh } void LCD_Gotoxy(unsigned char x, unsigned char y){ unsigned char address; if(!y)address=(0x80+x); else address=(0xc0+x); delay_us(1000); LCD_SendCommand(address); delay_us(50); } void LCD_PutChar(unsigned char Data){//Ham Gui Ki Tu LCD_RS=1; LCD_SendCommand(Data); LCD_RS=0 ; } void LCD_Puts (char *s){//Ham gui chuoi ky tu while (*s){ LCD_PutChar(*s); s++; } } /********************* Ctrinh toc dong co**************/ void Do_v(void)interrupt { TF1=1; // bat co tran len muc TR1=0;// dung bo dem T1 t=TH1; // gan gia tri TH1 vao t t=250) {Ton=250;} }; if(Low==0) { while(!Low); Ton=Ton-10; if(Ton