NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên sinh viên: Phạm văn Lộc Lớp: 48 CKOT
Ngành: Kỹ thuật ô tô Mã ngành:
Tên đề tài: Nghiên cứu kết nối thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 với máy
tính tại phòng thực hành khung gầm, Bộ môn kỹ thuật ô tô – khoa Cơ khí.
Số trang: Số chương: Số tài liệu tham khảo:
NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Kết luận:
Nha Trang, ngày tháng năm 2011
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
(Ký và ghi rõ họ tên)
PHIẾU ĐÁNH GIÁ CHẤT LƯỢNG LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: Phạm Văn Lộc Lớp: 48 CKOT
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ VÀ CÁC CHỈ
TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH
1.1 Tổng quan về hệ thống phanh 1
1.1.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh 1
1.1.1.1 Chức năng 1
1.1.1.2 Yêu cầu 1
1.1.1.3 Phân loại 1
1.1.2 Các bộ phận cơ bản của hệ thống phanh 2
1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 3
1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh (
J
p
) 3
1.2.2
Thời gian phanh (t
p
)
4
1.2.3
Quãng đường phanh (S
p
)
6
1.2.4
Lực phanh và lực phanh riêng (η
p
)
7
Chương 2 THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ KIỂM
TRA LỰC PHANH MB 6000
Tiêu chuẩn Việt Nam
29
Chương 3 CHƯƠNG TRÌNH TRUYỀN DẪN VÀ HIỂN THỊ DỮ LIỆU
TỪ THIẾT BỊ THIẾT BỊ KIỂM TRA LỰC PHANH MB 6000 LÊN
MÁY TÍNH.
3.1 Thiết lập và chọn phương án truyền dẫn và hiển thị dữ liệu
32
3.1.1 Phương án truyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua màn hình LCD
của thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000
33
3.1.2 Phương án truyền dẫn và hiển thị dữ liệu thông qua tín hiệu điều khiển
Motor bước của thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 34
3.1.2.1 Cổng tiếp nối chuẩn RS232 34
3.1.2.2 Bố trí chân của RS232 35
3.2 Truyền dẫn dữ liệu 37
3.2.1 Bộ vi điều khiển và bộ vi xử lí đa năng 37
3.2.2 Tổng quan về họ 8051 39
3.2.2.1 Tóm tắt lịch sử phát triển của 8051 39
3.2.2.2 Bộ vi điều khiển 8051 39
3.2.2.3 Các phiên bản của họ 8051 40
3.2.3 Lựa chọn bộ vi điều khiển 43
3.2.4 Tổng quát về vi điều khiển AT89C51 45
3.2.4.1 Khảo sát bên ngoài của vi điều khiển AT89C51 45
3.2.4.2 Khảo sát cấu trúc bên trong của vi điều khiển AT89C51 48
3.2.5 Cơ sở truyền dẫn dữ liệu từ thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000
lên máy tính 63 3.2.5.1 Truyền dẫn dữ liệu từ vi điều khiển của thiết bị kiểm tra lực phanh
con người đang sống trong một kỷ nguyên mới, kỷ nguyên của nền công nghiệp
hiện đại. Vấn đề đặt ra đối với mỗi người là phải có đủ trình độ học vấn để đuổi kịp
sự phát triển đó. Điều này đòi hỏi mỗi sinh viên, những người chuẩn bị bước vào
một môi trường hoàn toàn mới, môi trường của sự vận dụng kiến thức, của tự học
hỏi và trao dồi kinh nghiệm thực tế, phải có trình độ tương xứng phù hợp với nền
khoa học phát triển. Vì vậy nhiệm vụ của mỗi sinh viên là phải học hỏi, nâng cao
kiến thức và năng lực, để tránh khỏi sự bỡ ngỡ khi ra trường bước vào môi trường
mới, góp phần vào sự phát triển của nước nhà.
Là một sinh viên của Trường Đại học Nha Trang, em đã không ngừng học tập,
rèn luyện, nâng cao trình độ và năng lực của bản thân. Cùng với sự hướng dẫn tận
tình của quý thầy cô và góp ý của các bạn, phần nào em cũng đã tiếp cận được với
khoa học và kĩ thuật hiện đại.
Trong nền công nghiệp ô tô hiện nay, ngày càng có nhiều hãng, nhiều thương
hiệu cũng như các mẫu mã khác nhau ra đời với nhiều tiện ích và các tính năng vượt
trội nhằm đáp ứng các nhu cầu ngày càng cao của con người như sự thoải mái, tiện
nghi cũng như giá cả Tuy nhiên, một yêu cầu luôn được quan tâm hàng đầu đó là
sự an toàn cho người sử dụng và những người xung quanh. Vì vậy các yêu cầu về
chất lượng của hệ thống phanh ngày càng khắt khe hơn, xuất hiện ngày càng nhiều
thiết bị kiểm tra với mức chính xác cao, nhưng kinh phí để mua những thiết bị đó
cũng đắt không kém. Tại Trường Đại học Nha Trang, vừa được trang bị thiết bị để
sinh viên học và thực hành như “thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000”. Tuy nhiên
chưa có chức năng truyền dẫn và lưu trữ dữ liệu lên máy tính, đây thật sự là điều bất
tiện cho việc theo dõi, kiểm tra chất lượng của hệ thống phanh.
Nhận thấy vấn đề mang tính chất còn mới đối với sinh viên, với mục đích tìm
hiểu thiết bị và sử dụng thuận tiện hơn và cũng là cơ hội để em được nâng cao kiến
thức về tin học và về lập trình vi điều khiển. Em đã chọn đồ án tốt nghiệp với đề tài: “Nghiên cứu kết nối thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000 với máy tính tại
phòng thực hành khung gầm, Bộ môn Kỹ thuật ô tô – Khoa Cơ khí.”
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ VÀ CÁC CHỈ TIÊU
ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH.
1.1 Tổng quan về hệ thống phanh
1.1.1 Chức năng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh
1.1.1.1 Chức năng
Hệ thống phanh ô tô có các chức năng sau:
Giảm vận tốc của ô tô khi xe đang chuyển động đến một vận tốc nhất định
hoặc dừng hẳn.
Duy trì vận tốc chuyển động của ô tô khi xe chuyển động xuống dốc.
Hãm xe khi xe dừng trên dốc hoặc khi đỗ xe.
1.1.1.2 Yêu cầu
Do chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng đảm
bảo an toàn, vì vậy hệ thống phanh phải đảm bảo các yêu cầu sau:
Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp.
Lực tác dụng lên bàn đạp phanh nhỏ (nhưng vẫn phải đảm bảo cảm giác
phanh) và dễ dàng điều khiển.
Hoạt động êm dịu, đảm bảo tính ổn định dẫn hướng của ô tô khi phanh.
Thời gian phản ứng của hệ thống phanh ngắn (phanh có độ nhạy cao).
Lực phanh sinh ra ở tất cả các bánh xe phải tỉ lệ với trọng lượng phân bố lên
các bánh xe đó.
Hoạt động tin cậy, có độ bền cao.
Ngoài ra hệ thống phanh còn phải có kết cấu gọn nhẹ, đơn giản, dễ dàng sửa
chữa và thay thế.
1.1.1.3 Phân loại
Để phân loại hệ thống phanh người ta có thể dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau.
Sau đây em xin trình bày một số cách phân loại hệ thống phanh được dùng phổ
biến.
-2-
hiện quá trình phanh (pê đan phanh hoặc cần điều khiển).
Bộ phận cung cấp năng lượng: là bộ phận cung cấp phần lớn năng lượng để
tạo ra áp lực phanh của cơ cấu phanh. Bộ phận cung cấp năng lượng phanh có thể là
bộ trợ lực phanh, bộ phận cung cấp khí nén hoặc là người điều khiển nếu là hệ
thống phanh không có trợ lực.
Dẫn động phanh: là bộ phận tiếp nhận năng lượng phanh và truyền đến các
cơ cấu phanh để từ đó tạo ra momen phanh trên mỗi bánh xe.
-3- Cơ cấu phanh: là bộ phận chuyển năng lượng phanh từ bộ cung cấp năng
lượng truyền tới để tạo ra mômen phanh trên các bánh xe.
1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh
Các chỉ tiêu dùng để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh bao gồm : gia tốc
chậm dần khi phanh, thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanh và lực phanh
riêng.
1.2.1 Gia tốc chậm dần khi phanh (J
p
)
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh
giá hiệu quả phanh. Để xác định gia tốc chậm dần khi phanh ta viết phương trình
cân bằng lực phanh của ôtô trong trường hợp tổng quát như sau :
F
f
± F
g
+ F
w
+ F
m
, F
w
, F
ms
cản lại chuyển động của ôtô có giá
trị rất nhỏ so với lực phanh F
p
. Trong quá trình phanh ôtô thì lực phanh F
p
chiếm
khoảng 98% của tổng các lực có su hướng cản lại chuyển động của ôtô. Vì vậy ta có
thể bỏ qua các lực F
f
, F
w
, F
ms
trong phương trình (1.1). Và để thuận tiện khi phân
tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao chất lượng của quá trình
phanh, chúng ta xét quá trình phanh ôtô trong trường hợp không kéo remorque
(F
m
= 0), ôtô phanh trên đường năm ngang (F
g
= 0). Như vậy phương trình cân bằng
lực phanh trong trường hợp này được viết như sau :
F
j
= F
p
sau :
j
p
g
j
.
max.
(1.4)
Để nâng cao hiệu quả phanh, nghĩa là tăng gia tốc chậm dần khi phanh thì cần
phải giảm hệ số
j
. Do vậy trong những trường hợp phanh khẩn cấp người lái cần
cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó
j
sẽ giảm và j
p.max
sẽ
tăng lên như vậy hiệu quả phanh sẽ lớn.
Biểu thức (1.4) cho thấy rằng gia tốc chậm dần khi phanh tỷ lệ thuận với hệ số
bám () giữa lốp xe và mặt đường. Với loại đường nhựa tốt thì hệ số bám lớn nhất
max
= 0,7 0,8, vì vậy nếu coi
j
1 thì gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi
phanh khẩn cấp có thể đạt được là : j
max
gj
dv
t
j
v
v
j
v
v
p
p
(1.6)
Trong trường hợp phanh khẩn cấp, vận tốc ở cuối quá trình phanh v
2
= 0. Ta có :
dv
gj
dv
dt
j
p
.
.
(1.8)
Trong đó :
v
1
-vận tốc của xe tại thời điểm bắt đầu phanh
v
2
-vận tốc của xe ở cuối quá trình phanh
Biểu thức (1.8) cho thấy, thời gian phanh nhỏ nhất tỷ lệ thuận với hệ số (
j
) và
vận tốc bắt đầu phanh (v
1
), tỷ lệ nghịch với hệ số bám () và gia tốc trọng trường
(g). Như vậy, để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm (
j
), do đó người lái cần cắt
ly hợp khi phanh để giảm thời gian phanh.
Thời gian phanh tính theo các công thức (1.6) và (1.8) là thời gian phanh mang
tính chất lý thuyết, nghĩa là thời gian này được tính trong điều kiện lý tưởng, khi
phanh áp suất chất lỏng (hoặc khí nén) đạt giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu
phanh và không kể đến thời gian phản ứng của lái xe.
Thực tế, thời gian phanh bao gồm những khoảng thời gian sau :
Thời gian phản xạ của người lái (t
1
) : là khoảng thời gian tính từ thời điểm lái
xe quyết định phanh đến lúc tác dụng lên bàn đạp phanh, thời gian này phụ thuộc
giá trị cực đại.
-6- Thời gian nhả phanh (t
5
) : là khoảng thời gian tính từ thời điểm người điều
khiển thôi tác dụng lên bàn đạp phanh đến khi lực phanh được loại bỏ (F
p
= 0).
Khi ôtô dừng hoàn toàn thì thời gian t
5
không ảnh hưởng gì đến quãng đường
phanh nhỏ nhất. Như vậy, thời gian phanh thực tế của quá trình phanh kể từ khi
người điều khiển ra quyết định phanh xe cho đến khi xe dừng hẳn được tính như sau
:
t = t
1
+ t
2
+ t
3
+ t
4
(1.9)
1.2.3 Quãng đường phanh (S
p
)
Quãng đường phanh (S
p
dv
.
.
.
(1.11)
p
j
dS
g
dvv .
.
.
2
2
2
1min.
.
.
.
1
2
vv
(1.13)
Biểu thức (1.13) cho thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc
chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh (theo hàm bậc hai), phụ thuộc vào hệ số
-7- bám () và hệ số quán tính quay (
j
). Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số
(
j
) bằng cách cắt ly hợp khi phanh.
Đồ thị (Hình 1.1) cho thấy sự thay đổi của
quãng đường phanh nhỏ nhất theo (v
1
)
và ().
Vận tốc ban đầu càng lớn thì quãng đường phanh
càng lớn. Hệ số bám càng lớn thì quãng đường
phanh càng nhỏ.
1.2.4 Lực phanh và lực phanh riêng (η
p
)
Khi kiểm tra hệ thống phanh trên bệ thử người
ta thường dùng chỉ tiêu lực phanh và lực phanh
riêng để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh.
Lực phanh (F
p
G
G
G
F
p
.
max.
(1.16)
Để đánh giá hiệu quả của quá trình phanh thì ta chỉ cần dùng một trong bốn chỉ
tiêu nói trên. Trong các chỉ tiêu đó thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng nhất,
vì chỉ tiêu này cho phép người điều khiển hình dung được vị trí xe dừng lại khi thực
hiện quá trình phanh để tránh các chướng ngại vật trên đường khi xe vận hành trên
đường.
Hình 1.1: Đồ thị chỉ sự phụ
thuộc của quãng đường
phanh nhỏ nhất vào v
1
và
-8- Chương 2
THIẾT BỊ VÀ QUY TRÌNH SỬ DỤNG THIẾT BỊ KIỂM TRA
LỰC PHANH MB 6000.
Đường kính con lăn 210 mm
Công suất mô tơ 3,7 kW
Số vòng quay mô tơ 2770 v/ph
Tỷ số truyền 20,78
Khoảng cách giữa các con lăn 380 mm
Chiều dài con lăn 700 mm
Hệ thống đo lường DMS - Technik
Độ ồn LWA 70 dB (DIN 45635)
Trọng lượng nguyên bộ con lăn 420 kg
Trọng lượng tủ đồng hồ - màn hình
43 kg
Trọng lượng tủ máy in 28,5 kg
Trọng lượng trụ đỡ 23,5 kg
Mạch bảo vệ IP54
2.1.1 Cấu tạo tủ màn hình
2.1.1.1 Mặt trước của tủ màn hình
Mặt trước của tủ màn hình bao gồm 1 đồng hồ chỉ thị lực phanh, 2 màn hình
tinh thể lỏng và các nhóm đèn LED. Đồng hồ hiển thị bao gồm 1 cung tròn có chia
vạch để biểu diễn lực phanh, 2 kim được điều khiển thông qua 2 Motor bước để chỉ
giá trị lực phanh đo được. 2 màn hình tinh thể lỏng gồm có một màn hình 4 ô và
một màn hình 2 ô dùng để hiển thị đa phương chức năng trong quá trình kiểm tra
lực phanh cũng như trong cài đặt, sửa chữa và bảo trì. Các nhóm đèn LED bao gồm
nhóm đèn LED để hiển thị tín hiệu độ sai lệch, nhóm đèn LED để thông báo tín hiệu
bên trái và nhóm đèn LED để thông báo tín hiệu bên phải. Nhóm đèn LED màu
xanh biểu thị các tín hiệu của bên trái và nhóm đèn LED màu đỏ chỉ thị các tín hiệu
của bên phải. Ngoài ra trên màn hình các đèn, bộ tiếp nhận tín hiệu điều khiển từ xa.
-10-
Tủ điều khiển được dùng để thay thế điều khiển từ xa trong một giới hạn nhất
định khi điều khiển từ xa hư hỏng hoặc xảy ra sự cố. Tủ điều khiển chỉ được dùng
dự phòng và không được sử dụng trong quy trình kiểm tra tiêu chuẩn của thiết bị.
-12- 2.1.2.1 Mặt trước tủ điều khiển
Mặt trước của tủ điều khiển bao gồm có 4 phím chức năng và 1 đèn kiểm tra
được bố trí ở góc phía bên phải của tủ. Các phím được bố trí theo thứ tự và có chức
năng như sau:
Hình 2.4: Các phím trên tủ điều khiển của thiết bị kiểm tra lực phanh.
2.1.2.2 Sơ đồ dây bên trong tủ điều khiển
Cac nguon
220V
Cac relais
X7
X4
X7
X4
CPU truot ngang
DS Ver 3.8b
CPU phanh
ZR Ver 3.8b
Cac pin
Dau noi voi PC
X4
X7
CPU STL
PC Ver 3.8b
Mở chế độ tự động (cả hai đèn mũi
tên sáng)
Kiểm tra riêng bánh xe bên phải
Kiểm tra độ ô van
Vận hành bình thường
Kiểm tra riêng bánh xe bên trái
Dừng các con lăn hoặc tắt chương
trình t
ự động
-14-
Hình 2.7: Sơ đồ cấu tạo của bệ thử thiết bị kiểm tra lực phanh.
Bệ thử là một thiết bị đối xứng. Bệ thử bao gồm hai tang trống được dẫn động
bằng động cơ điện thông qua một hộp số. Vỏ hộp số liên kết với vỏ của động cơ
điện và cùng quay trên hai ổ đỡ. Trên vỏ hộp số có gắn cánh tay đòn đo momen cảm
ứng của stator. Do vậy khi có lực cảm ứng sinh ra trên vỏ động cơ điện thì vỏ hộp
số quay đi một góc nhỏ tạo nên cảm biến đo momen cảm ứng và thể hiện bằng
chuyển vị đo lực. Giữa hai tang trống có bố trí con lăn để đo tốc độ dài của bánh xe
và khả năng lăn trơn của bánh xe. Trên khung bệ thử có đặt các cảm biến đo trọng
lượng để xác định trọng lượng của các cầu xe. Hình 2.8: Bệ thử của thiết bị kiểm tra lực phanh MB 6000.
Bàn cân
Cảm biến tốc
độ / trượt
2.2.1.5 Các bước kiểm tra
01 = Xác định vận tốc của con lăn (rulo) – chịu tải của một láp (cầu).
Ấn và giữ các phím của rulo tại bàn phím của tủ điều khiển.
Các con lăn bắt đầu quay một thời gian chậm trễ ngắn, sau khi trục của xe nằm trên
thiết bị kiểm tra và tự động ngừng lại một khoảng 10 giây sau đó.
Chú ý : - Không phanh xe trong quá trình kiểm tra.
Xác định vận tốc của con lăn với phím Enter.
02 = Trị số giới hạn của màn hình tương tự - Analogue (không áp dụng, nhập O =
không được lắp đặt , tiêu chuẩn = 6kN).
03 = Trị số giới hạn cho màn hình tương tự (analogue) ngoài (tiêu chuẩn = 40 kN).
04 = Các giới hạn kiểm tra điều chỉnh
05 = Giới hạn trượt
06 = Chọn ngôn ngữ
Bộ phục vụ in EPROM a Bộ phục vụ in EPROM b
0 = Đức 0 = Ba Lan
1 = Anh 1 = Bồ Đào Nha
2 = Pháp 2 = Phần Lan
3 = Tây Ban Nha
4 = Hy Lạp
5 = Na Uy
6 = Cộng hòa Séc
7 = Hà Lan
8 = Ý
9 = Croatia
-17- 07 = Bù trừ cơ học cho kim đồng hồ (màu đỏ)
08 = Bù trừ cơ học cho kim đồng hồ (màu xanh)
Độ rơ cơ học giữa các bánh răng trong động cơ của kim đồng hồ gây ra sự chỉ
P
P
m
Z
Chọn một trong ba phím
Mọi dữ liệu cấu hình có thể in tại bất cứ mục nào trong chương trình cấu hình.
2.2.2 Hiệu chỉnh
2.2.2.1 Nhập chương trình cân chỉnh
Ấn phím khởi động con lăn trái tại tủ điều khiển đồng thời bật công tắc
bên hông tủ điều khiển về vị trí ON, giữ phím khởi động con lăn trái cho tới khi
chương trình khởi động kiểm tra hoàn tất và bước đầu tiên cấu hình chương trình
hiệu chỉnh xuất hiện trên đồng hồ hiển thị.
2.2.2.2 Những ghi chú tổng quát về chương trình cân chỉnh
Đèn hiệu mặt số phía phải đỏ cho thấy bước kiểm tra hiện thời.
Màn hình LCD 2 ký tự cho thấy bước kiểm tra, màn hình LCD 4 ký tự cho thấy
giá trị hiện thời của bước đó.
2.2.2.3 Chuyển đổi giữa thiết bị kiểm tra phanh và trượt ngang
Chương trình cân chỉnh luôn luôn hiển thị tại bước kiểm tra thứ nhất với thiết bị
kiểm tra phanh.
Dùng một trong các phím dưới đây để chuyển đổi giữa các chương trình cân
chỉnh.
Chuyển đổi giữa các chương trình kiểm tra.
“( )” Xuất hiện nhanh trên LCD nếu chọn thiết bị kiểm tra trượt ngang.
“ “ Xuất hiện nhanh trên LCD nếu chọn thiết bị kiểm tra phanh
2.2.2.4 Chuyển đổi giữa các bước kiểm tra
Copyright: Tài liệu đại học ©