Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 1 Lớp: 43DLTT-SG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC THỦY SẢN
KHOA CƠ KHÍ
BỘ MÔN ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN
oOo
LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ ÁP LỰC DẦU BÔI
TRƠN ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG BẰNG VI ĐIỀU KHIỂN Ngành : CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC TÀU THUYỀN
Mã ngành : 18.06.10
Mã LVTN : 8 / ĐATN / 43 CKDL
GVHD : TS. NGUYỄN THẠCH
SVTH : LÊ VĂN ĐOÀN
MSSV : 43S1013
Lớp : 43DLTT- SG


1.1.5.2 Bu lc ly tõm 10
1.2. CC H THNG T NG BO SC 11
1.2.1. Cỏc h thng bỏo ỏp sut du 12
1.2.1.1. H thng ốn ch bỏo ỏp sut du 12
1.2.1.2. H thng ng h chy in 13
1.2.1.3. ng h in t 13
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 3 Lôùp: 43DLTT-SG
1.2.1.4. Đồng hồ kĩ thuật số 14
1.2.2. Các hệ thống báo nhiệt độ nước làm mát động cơ 14
1.2.2.1. Hệ thống đèn chỉ báo. 14
1.2.2.2. Đồng hồ chạy điện 15
1.2.3. Các hệ thống báo nhiên liệu 17
1.2.3.1. Đồng hồ nhiên liệu từ tính 17
1.2.3.2. Đồng hồ nhiên liệu tĩnh nhiệt 18
Chương 2:
CẢM BIẾN VÀ VI ĐIỀU KHIỂN 20
2.1. NHỮNG NGUYÊN LÝ CƠ BẢN VÀ ĐẶC TRƯNG ĐO LƯỜNG 20
2.1.1. Các định nghĩa và đặc trưng chung 20
2.1.2. Cảm biến tích cực 21
2.1.3. Cảm biến thụ động 23
2.1.4. Các đại lượng ảnh hưởng 24
2.1.5. Mạch đo 24
2.1.6. Sai số của phép đo 25
2.1.7. Chuẩn cảm biến 26
2.1.7.1. Chuẩn đơn giản 26

2.3.2. Nguyên tắc đo 42
2.3.2.1. Chất lưu không chuyển động 42
2.3.2.2. Chất lưu chuyển động 43
2.3.3. Vật trung gian 45
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 5 Lôùp: 43DLTT-SG
2.3.4. Phương pháp chuyển đổi tín hiệu 46
2.3.4.1. Chuyển đổi bằng biến thiên trở kháng 46
2.3.4.2. Chuyển đổi tín hiệu bằng điện dung 48
2.3.4.3. Chuyển đổi bằng dao động cơ điện 50
2.4.VI ĐIỀU KHIỂN 53
2.4.1. Giới thiệu chung về bộ vi điều khiển 53
2.4.2. Tổng quan về các hệ thống vi điều khiển 54
2.4.3. Bộ vi điều khiển MCU 55
2.4.4. Bộ xử lý trung tâm CPU 57
2.4.5. Các loại bộ nhớ 58
2.5. GIỚI THIỆU VỀ VI XỬ LÝ AT89C51 58
2.5.1. Cấu trúc vi điều khiển 58
2.5.2. Chức năng của từng chân của vi xử lý 8951 60
2.5.3. Tổ chức bộ nhớ. 62
Chương 3:
THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO SỰ CỐ
ÁP LỰC DẦU BÔI TRƠN 66
3.1. MỤC ĐÍCH, NHIỆM VỤ VÀ YÊU CẦU 66
3.1. LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 66
3.1.1. Chọn cảm biến 66

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 7 Lớp: 43DLTT-SG
LỜI NĨI ĐẦU
Ngày nay, với sự phát triền của cơng nghệ vi điện tử kĩ thuật số các hệ thống
điều khiển dần dần được tự động hố với những kĩ thuật tiên tiến như: vi xử lý, vi
mạch số nhằm thay thế các hệ thống điều khiển cơ khí thơ sơ tốc độ xử lý chậm, ít
chính xác bằng hệ thống điều khiển tự động với các chương trình đã được thiết lập
trước. Điều này nhằm mục đích nâng cao chất lượng sản phẩm, nâng cao năng suất
lao động, giảm chi phí sản xuất, giải phóng con người khỏi những nơi làm việc độc
hại.
Trong q trình sản suất ở các nhà máy, xí nghiệp hiện nay tất cả các thiết bị
làm việc tự động đều sử dụng các bộ vi xử lý hoặc các bộ vi điều khiển để thay thế
các cụm rơle cơ điện cồng kềnh khơng linh hoạt, độ tin cậy thấp. Điều này giúp ta
biết được tình trạng làm việc của các bộ phận, cơ cấu của máy móc đồng thời có thể
ghép nối với máy tính dễ dàng và có thể điều khiển từ xa giúp người vận hành có
thể phát hiện và xử lý kịp thời, tránh được những hư hỏng và sự cố đáng tiếc xảy ra.
Để tạo tiền đề cho việc tiếp cận với một lĩnh vực khoa học đang còn rất mới
đồng thời để củng cố kiến thức kiến thức đã được học. Nay tơi quyết định chọn đề
tài: ”Thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bơi trơn động cơ
đốt trong bằng vi điều khiển”. Qua q trình nghiên cứu và tìm hiểu nay tơi đã
hồn thành đề tài này với các nội dung chính sau.
- Tổng quan về hệ thống bơi trơn và hệ thống tự động báo sự cố trên động cơ
đốt trong.
- Cảm biến và vi điều khiển.
- Thiết kế và chế tạo thiết bị tự động báo sự cố áp lực dầu bơi trơn.
Trong suốt q trình thực hiện mặc dù đã rất cố gắng nhưng do kiến

Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch
SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 9 Lụựp: 43DLTT-SG
Chng 1
TNG QUAN V H THNG BễI TRN V
H THNG T NG BO S C TRấN
NG C T TRONG.
1.1. H THNG BễI TRN
1.1.1.Chc nng, nhim v, yờu cu.
Mỏy t trong c to ra bi cỏc h thng, c cu, mi ghộp Khi lm vic,
cỏc b phn cú chuyn ng tng i vi nhau. Ti b mt liờn kt gia chỳng s
ny sinh ma sỏt v hao mũn. Ngi ta a cht bụi trn vo cỏc b mt chu ma sỏt
y, to ra mụi trng cú li cho ma sỏt v hao mũn. Cỏc cht bụi trn thng dựng
trong mỏy t trong l du m, graphit Nú cho phộp thay i loi ma sỏt v hao
mũn. Nh vy, chc nng ca bụi trn l iu khin ma sỏt v hao mũn ca mỏy.
Chc nng: h thng bụi trn cú nhim v gim ma sỏt v hao mũn ca mỏy.
Do vy, nú lm tng hiu sut, tui th v tớnh tin cy ca mỏy khi s dng.
Ngoi ra, bụi trn cũn cú nhim v khỏc nh: lm mỏt, lm sch, lm kớn,
gim ting n, gim rung ng
Tuy nhiờn, khi lm mỏt cho mi ghộp, bụi trn ó tng bn v tớnh chng dớnh,
chng trúc b mt ma sỏt tỏc ng cú li cho ma sỏt v hao mũn.
Yờu cu:
Cht bụi trn phi phự hp vi mỏy t trong, phự hp vi nhim v, ch
v iu kin lm vic ca c cu, h thng, mi ghộp m nú phi bụi trn. Cht
bụi trn phi d kim, cú lng dựng, giỏ thnh cú th chp nhn c, li
khụng c hi. Bn vng v tớnh cht bụi trn, khụng hoc ớt to cn, to bt, khụng
hoc ớt b phõn gii, khụng gõy n, gõy chỏy
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com

PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Lê Văn Đoàn Trang 11 Lớp: 43DLTT-SG
Bơm dầu được dẫn động từ trục khuỷu hay trục cam. Dầu trong cacte 1 được
hút vào bơm phao hút dầu 2, phao 2 có luới chắn để lọc sơ bộ những tạp chất có
kích thước lớn. Ngồi ra phao có khớp tùy động nên ln ln nổi trên mặt thống
để hút được dầu, kể cả khi động cơ bị nghiêng. Sau bơm dầu có áp suất cao chia
thành hai nhánh. Một nhánh đến két 12, tại đây dầu được làm mát rồi trở về cacte.
Nhánh kia đi qua bầu lọc thơ 5 đến đường dầu chính 8. Từ đường dầu chính, dầu
theo đường nhánh 9 đi bơi trơn trục khuỷu sau đó lên bơi trơn đầu to thanh truyền
và chốt piston và theo đường nhánh 10 đi bơi trơn trục cam … Cũng như đường dầu
chính một đường dầu 15-20% lưu lượng của nhánh dẫn đến bầu lọc tinh 11. Tại
đây, những phần tử tạp chất rất nhỏ được giữ lại nên dầu được loc rất sạch. Sau khi
ra khỏi lọc tinh với áp suất còn lại nhỏ, dầu chảy trở về cacte 1.
Van an tồn 4 của bơm dầu có tác dụng giữ cho áp suất dầu khơng đổi trong
phạm vi tốc độ vòng quay làm việc của động cơ.

Hình 1.1. Hệ thống bơi trơn cácte ướt
1. cacte dầu, 2. phao hút dầu, 3.bơm, 4. van an tồn bơm dầu, 5. bầu lọc thơ,
6. van an tồn, 7. đồng hồ áp suất dầu, 8. đường dầu chính, 9. đường dầu bơi trơn
trục khuỷu, 10. đườmg dầu bơi trơn trục cam, 11. bầu lọc tinh, 12. két làm mát dầu,
13. van khống chế lưu lượng dầu qua két làm mát, 14. đồng hồ báo nhiệt độ dầu,
15. nắp rót dầu, 16. thước thăm dầu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch
SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 12 Lụựp: 43DLTT-SG


1. cacte du, 2. bm chuyn, 3.thựng du, 4. li lc s b, 5. bm du i bụi
trn, 6. bu lc thụ, 7. ng h ỏp sut du, 8. ng du chớnh, 9. ng du bụi
trn trc khuu, 10. mg du bụi trn trc cam, 11. bu lc tinh, 12. ng h ỏp
sut du, 13. kột lm mỏt du.
Do phn ln lng du c cha thựng 3 ngoi cacte ng c nờn h thng
bụi trn cacte khụ khc phc c nhng nhc im ca h thng bụi trn cacte
t. C th l cacte khụng sõu nờn ng c thp hn, tui th du c kộo di nờn
chu kỡ thay du di hn. Ngoi ra ng c cú th lm vic lõu di da hỡnh dc m
khụng s thiu du do phao khụng hỳt c du. Tuy nhiờn, h thng ny phc tp
hn vỡ cú thờm bm chuyn. H thng bụi trn cacte khụ thng c s dng cho
ng c diesel lp trờn mỏy i, xe tng, mỏy kộo, tu thy
1.1.4. Bm du.
to ỏp sut cao a du i bụi trn, phi dựng bm th tớch nh: bm bỏnh
rng, bm trc vớt, bm phin gt, bm piston
1.1.4.1. Bm bỏnh rng n khp ngoi
Bm bỏnh rng n khp ngoi c trỡnh by trờn hỡnh 1.3 l mt kiu bm
tuy n gin nhng rt thụng dng. Bỏnh rng ch ng 4 c dn ng t trc
khuu hay trc cam. Khi cp bỏnh rng quay, du bụi trn t ng du ỏp sut
thp c gung sang ng du ỏp sut cao theo chiu mi tờn. trỏnh hin
tng chốn du gia cỏc rng khi vo n khp, trờn mt du ca np bm cú phay
rónh trit ỏp 3. Van an ton gm lũ xo 10 v bi cu 11. khi ỏp sut trờn ng ra
vt quỏ giỏ tr cho phộp, ỏp lc du thng sc cng lũ xo 10 m bi 11 to ra mt
dũng du chy ngc v vi ỏp sut thp. i vi kiu bm ny, lu lng v hiu
sut ph thuc rt nhiu vo khe h hng kớnh gia nh rng vi thõn bm v khe
h trc gia mt u bỏnh rng v np bm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch
SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 14 Lụựp: 43DLTT-SG
Bầu lọc thấm dùng lưới lọc bằng đồng (Hình 1.5) thường được dùng trên động
cơ tàu thủy và động cơ tĩnh tại. Lõi lọc gồm các khung lọc 5 bọc bằng lưới đồng ép
sát trên trục của bầu lọc. Lưới đồng dệt rất dày có thể lọc sạch tạp chất có kích
thước 0.1 - 0.2 mm.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 16 Lôùp: 43DLTT-SG

Hình 1.5. Bầu lọc thấm dùng luới lọc
1. thân bầu lọc, 2. đường dầu vào, 3. nắp bầu lọc, 4. đường dầu ra, 5. phần tử
lọc, 6. lưới của phần tử lọc

Hình 1.6. Bầu lọc thấm dùng tấm kim loại
1. nắp bầu lọc, 2. đường dầu ra, 3. thân bầu lọc, 4. đường dầu vào, 5. phiến
lọc, 6. phiến gạt, 7. phiến cách.
Bầu lọc thấm dùng tấm kim loại ( Hình 1.6), có lõi lọc gồm các phiến kim
loại dập 5 (dày khoảng 0,3 – 0,5 mm) và 7 sắp xếp xen kẽ nhau tạo thành khe lọc có
kích thước bằng chiều dày phiến cách 7 (khoảng 0,07 đến 0,08 mm). Các phiến gạt
cặn 6 có cùng chiều dày với phiến cách 7 và được lắp với nhau trên một trục cố
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch
SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 17 Lụựp: 43DLTT-SG
nh trờn np bu lc. Cũn cỏc tm 5 v 7 c lp trờn trc 8 cú tit din vuụng v
cú tay vn nờn cú th xoay c. Du bn theo ng du vo 4 vo bu lc, i qua

theo ng du 2. Di tỏc dng ca phn lc, rụto b nõng lờn v t vo vớt iu
chnh 9. Do ma sỏt vi b mt trong ca rụto nờn du cng quay theo. Cn bn trong
du cú t trng ln hn t trng ca du cng vng ra xa sỏt vỏch rụto nờn du cng
gn tõm rụto cng sch. Du sch theo ng ng 10 n ng du 5 i bụi trn.
Theo thi gian lm vic, cn bn lu gi trong bu lc lm gim dn kh nng
lc ca bu lc. ỏnh giỏ mc bn ca bu lc cú th cn c vo thi gian t
lỳc dng ng c n khi nghe thy ting quay ca rụto. Thi gian ny cng ngn,
chng t lc cng b bn. Sau mt thi gian lm vic nht nh ( do nh ch to quy
nh ) bu lc c bo dng lm sch cn bn ng bỏm trờn vỏch rụto.
Tựy theo cỏch lp bu lc ly tõm trong h thng bụi trn, ngi ta phõn bit
bu lc ly tõm ton phn v bu lc ly tõm bỏn phn.
Bu lc ly tõm ton phn c lp ni tip trờn mch du. Ton b lng du
do bm cung cp u i qua bu lc. Mt phn du (khong 15 20%) qua cỏc l
phun rụto ri chy v cỏcte. phn cũn li theo ng du 5 i bụi trn. Bu lc
trỡnh by trờn Hỡnh 1.8 chớnh l bu lc ly tõm ton phn. Bu lc ly tõm trong
trng hp ny úng vai trũ ca bu lc thụ.
Bu lc ly tõm bỏn phn khụng cú ng du i bụi trn. Du i bụi trn
trong h thng do bu lc riờng cung cp. Ch cú khong 10 n 15% lu lng do
bm cung cp i qua bu lc ly tõm bỏn phn, c lc sch ri tr v cỏcte. Bu
lc ly tõm bỏn phn úng vai trũ lc tinh trong h thng bụi trn.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Lun vn tt nghip GVHD: TS.Nguyn Thch
SVTH: Leõ Vaờn ẹoaứn Trang 19 Lụựp: 43DLTT-SG
Hin nay, bu lc ly tõm c s dng rng rói vỡ cú cỏc u im sau:
- Do dựng lừi lc nờn khi bo dng khụng phi thay cỏc phn t lc.
- Kh nng lc tt hn nhiu so vi lc thm dựng lừi lc.
- Tớnh nng lc ớt ph thuc vo mc cn bn ng bỏm trờn bu lc.

1.2.1.1. Hệ thống đèn chỉ báo áp suất dầu.
Đèn chỉ báo được mắc nối tiếp với acquy, công tắc đánh lửa, và công tắc áp
suất dầu trên động cơ (Hình 1.9). Công tắc áp suất dầu đóng khi động cơ ngưng
hoạt động. Khi bật công tắc đánh lửa đến ON, đèn chỉ báo sáng. Ngay khi động cơ
khởi động, áp suất hình thành trong hệ thống bôi trơn làm công tắc dầu mở và đèn
chỉ báo tắt. Khi áp suất dầu động cơ thấp hơn áp suất tối thiểu được xác lập trước,
công tắc áp suất dầu đóng và đèn chỉ báo bật sáng. Hình 1.9. Mạch điện của đèn
báo áp suất dầu.
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 21 Lôùp: 43DLTT-SG
1.2.1.2. Hệ thống đồng hồ chạy điện.
Đồng hồ áp suất có thể là đồng hồ từ tính hoặc đồng hồ nhiệt. Trong đồng hồ
áp suất dầu từ tính ( Hình 1.10), thiết bị đo có một màng mỏng, được nối tiếp với
điểm di trượt. Áp suất dầu động cơ đẩy màng này lên làm tiếp điểm chuyển động
dọc theo điện trở. Sự tăng áp suất dầu làm tăng điện trở trong mạch. Dòng điện
truyền qua đồng hồ giảm, cho phép cuộn dây bên phải kéo kim đồng hồ về bên phải,
báo hiệu áp suất dầu tăng.

Hình 1.10. Mạch điện của đồng hồ áp suất dầu từ tính.
1.2.1.3. Đồng hồ điện tử.

nước làm mát tăng.

Hình 1.13: Mạch điện của đồng hồ nhiệt độ từ tính.
Đồng hồ nhiệt độ nước.
Đồng hồ nhiệt độ nước chỉ nhiệt độ nước làm mát trong áo nước động cơ.
Có hai kiểu đồng hồ nhiệt độ nước, kiểu điện trở lưỡng kim có một phần tử
lưỡng kim ở bộ chỉ thị và một biến trở trong bộ cảm nhận nhiệt độ và kiểu cuộn dây
chữ thập có các cuộn dây chữ thập ở trong đồng hồ chỉ thị nước làm mát.
Kiểu điện trở lưỡng kim
PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
Luận văn tốt nghiệp GVHD: TS.Nguyễn Thạch
SVTH: Leâ Vaên Ñoaøn Trang 24 Lôùp: 43DLTT-SG

Hình 1.14: Đồng hồ báo nhiệt độ nước.
Bộ chỉ thị dùng lưỡng kim và bộ cảm nhận nhiệt độ dùng một biến trở gọi là
nhiệt điện trở.
Khi nhiệt độ nước làm mát thấp, điện trở của nhiệt điện trở trong bộ cảm nhận
nhiệt độ nước làm mát cao và gần như không có dòng điện chạy qua. Vì vậy, dây
may so chỉ sinh ra một ít nhiệt nên kim đồng hồ chỉ bị lệch một chút.
Khi nhiệt độ nước làm mát tăng lên, điện trở của nhiệt điện trở giảm xuống,
làm tăng cường độ dòng điện chạy qua và cũng tăng lượng nhiệt sinh ra bởi dây
may so. Phần tử lưỡng kim bị uốn cong tỉ lệ với lượng nhiệt, làm cho kim đồng hồ
chỉ thị sự gia tăng của nhiệt độ.
Kiểu cuộn dây chữ thập
Đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập được dùng trong đồng hồ chỉ thị.

Hình 1.15: Đồng hồ kiểu cuộn dây chữ thập.