BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
NGÀNH CNKT Ô TÔ

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT
NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ

GVHD :
SVTH :

ThS. LÊ THANH PHÚC
PHẠM TINH KHÔI
14145125
TRẦN ĐÌNH QN
14145219

SKL007915

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 01/2018


TR

NG

IH CS

PH M K THU T TH NH PH H CH MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ

SVTH: PHẠM TINH KHƠI
MSSV: 14145125
SVTH: TRẦN ĐÌNH QN
MSSV: 14145219
GVHD: TS. LÊ THANH PHÚC

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018


TR

NG

IH CS

PH M K THU T TH NH PH H CH MINH

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chuyên ngành: Công nghệ Kỹ thuật ô tô


Tên đề tài:

NGHIÊN CỨU, THIẾT KẾ
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ

SVTH: PHẠM TINH KHƠI
MSSV: 14145125
SVTH: TRẦN ĐÌNH QN
MSSV: 14145219
GVHD: TS. LÊ THANH PHÚC

TP.Hồ Chí Minh, tháng 7 năm 2018


TR

NG H S PH M K THU T
TP.H CH MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
ộc Lập – Tự do – Hạnh Phúc

TP.Hồ Chí Minh, ngày .. tháng . năm 2018

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ tên sinh viên: 1. Phạm Tinh Khôi

MSSV: 14145125


2. Trần ình Qn

MSSV: 14145219

Chun ngành: Cơng Nghệ Kỹ Thuật Ơ Tơ

Mã ngành đào tạo: 52510205

Hệ đào tạo: ại học chính quy

Mã hệ đào tạo: 1

Khóa: 2014-2018

Lớp: 141452A

1. Tên đề tài
Nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên ô tô.
2. Nhiệm vụ đề tài
- Giới thiệu tổng quan về thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40.
- Thiết kế chế tạo mơ hình giám sát nhiên liệu.
- Kết nối, điều khiển mơ hình giám sát nhiên liệu.
3. Sản phẩm của đề tài
1 mơ hình giám sát nhiên liệu, 1 đĩa CD gồm: 1file word, 1 file PDF, 1 file
PowerPoint.
4. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 25/03/2017
5. Ngày hồn thành nhiệm vụ: 17/07/2018

TRƢỞNG BỘ MƠN


CÁN BỘ HƢỚNG DẪN


TR

NG

IH CS

PH M K THU T

TH NH PH H CH MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN
Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên ô tô
Họ và tên sinh viên: Phạm Tinh Khơi
Trần ình Qn
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô

MSSV:14145125
MSSV:14145219

I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................

......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.

ề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ............................................................................

2.

iểm đánh giá (theo thang điểm 10):...............................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng

năm 2018

Giảng viên hướng dẫn
(Ký & ghi rõ họ tên)


TR

NG

IH CS

PH M K THU T


TH NH PH H CH MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHẢN BIỆN
Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên ô tô
Họ và tên sinh viên: Phạm Tinh Khơi
Trần ình Qn
Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ô tô

MSSV:14145125
MSSV:14145219

I. NHẬN XÉT
1. Về hình thức trình bày & tính hợp lý của cấu trúc đề tài:
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
2. Về nội dung (đánh giá chất lượng đề tài, ưu/khuyết điểm và giá trị thực tiễn)
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
II. NHỮNG NỘI DUNG CẦN ĐIỀU CHỈNH, BỔ SUNG
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
......................................................................................................................................
III. ĐỀ NGHỊ VÀ ĐÁNH GIÁ
1.


ề nghị (cho phép bảo vệ hay không): ............................................................................

2.

iểm đánh giá (theo thang điểm 10):...............................................................................
Tp. Hồ Chí Minh, ngày tháng

năm 2018

Giảng viên phản biện
(Ký & ghi rõ họ tên)


TR

NG

IH CS

PH M K THU T

TH NH PH H CH MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài: Nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên ô tô
Họ và tên sinh viên: Phạm Tinh Khơi
MSSV:14145125
Trần ình Qn
MSSV:14145219

Ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật ơ tơ
Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn, Giảng viên phản
biện và các thành viên trong Hội đồng bảo vệ. ồ án tốt nghiệp đã được hoàn chỉnh theo
yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng:

Giảng viên hướng dẫn:

Giảng viên phản biện:

Tp. Hồ Chí Minh, ngày

tháng

năm 2018


LỜI CẢM ƠN
Trước tiên chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc tới các thầy cô giáo
trong trường Đại Học Sƣ Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung và các thầy cơ giáo
trong Khoa Cơ Khí Động Lực nói riêng đã tận tình giảng dạy, truyền đạt cho chúng em
những kiến thức, kinh nghiệm thật quý báu trong suốt thời gian chúng em học tại trường.
ặc biệt, chúng em xin gửi lời cảm ơn tới thầy TS. Lê Thanh Phúc lời cảm ơn
chân thành nhất, thầy đã tận tình giúp đỡ, trực tiếp chỉ bảo, hướng dẫn chúng em trong
suốt quá trình làm đồ án tốt nghiệp. Trong thời gian làm việc với các thầy, chúng em
không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức bổ ích mà còn học tập được tinh thần làm
việc, thái độ nghiên cứu khoa học nghiêm túc, hiệu quả, đây là những điều rất cần thiết
cho chúng em trong quá trình học tập và công tác sau này.
Chúng em xin chân thành cảm ơn tồn bộ q thầy cơ ngành Cơng nghệ kỹ thuật
Ơ tơ, Trường


ại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP Hồ Chí Mình. Q thầy cơ đã truyền đạt

những kiến thức rất quý báu và luôn tạo điều kiện tốt nhất để chúng em có thể nghiên cứu
và hồn thành đồ án. Xin được cảm ơn các anh chị sinh viên khóa trước và các bạn sinh
viên cùng khóa hỗ trợ và góp ý trong suốt q trình thực hiện đồ án.
Sau cùng, chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình, bạn bè đã động
viên đóng góp ý kiến và giúp đỡ trong q trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành đồ án
tốt nghiệp.
Dù đã rất cố gắng để thực hiện đồ án nhưng do hạn chế về trình độ, thời gian và
nguồn tài liệu tham khảo nên nhóm khơng thể tránh khỏi những thiếu xót. Nhóm em rất
mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ Q thầy cơ để đồ án được hồn thiện hơn.
Xin chân thành cảm ơn!
TP.HCM, ngày 17 tháng 07 năm 2018
Nhóm thực hiện
Phạm Tinh Khơi
Trần Đình Qn
i


TÓM TẮT ĐỀ TÀI
Với mục tiêu nghiên cứu và thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên ô tô, việc
đầu tiên cần làm là tìm kiếm tài liệu về các thiết bị điện tử và tìm hiểu kỹ về cấu tạo,
nguyên lý hoạt động của chúng. Việc tìm hiểu giúp chúng ta dễ nắm bắt được vấn đề, đề
ra mục tiêu và phương hướng làm đề tài sao cho sát với mục tiêu đề ra, cùng với đó phát
triển những sáng kiến mới để hoàn thiện đề tài cách tốt hơn, tránh bị lạc đề, lan man. Nội
dung bao gồm:
ề tài nghiên cứu đã giới thiệu tổng quan về các thiết bị Capacitive level meter và
Dinel CLM –40, mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega32, module GPRS/GSM
SIM900A. Trong đó đưa ra được cấu tạo và nguyên lý hoạt động của các thiết bị, các

chân và một vài các thông số kỹ thuật. Mục đích giúp người đọc nắm được những điều cơ
bản của các thiết bị và và có cái nhìn tổng quan hơn về đề tài.
Nội dung tiếp theo của đề tài là thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu. Trong đó đưa
ra được cách thiết kế và các vật liệu sử dụng, thông số thiết kế mơ hình, sơ đồ kết nối
giữa mơ hình và các thiết bị điện tử. Mục đích là tạo ra mơ hình phục vụ cho đề tài và
giảng dạy, cho người đọc liên tưởng đến thực tế và ứng dụng của chúng, là bước đầu cho
việc nghiên cứu, thiết kế và phát triển hệ thống trên ô tô trong thực tế.
Kế tiếp, đề tài trình bày cách kết nối mơ hình với các thiết bị điện tử và cách điều
khiển. Trong đó đưa ra được cách thiết lập để giao tiếp, kết nối giữa các thiết bị với nhau
để mô tả chi tiết hơn cách chúng hoạt động trong thực tế. Mục đích là giúp hiểu chi tiết
về cách chúng hoạt động và giao tiếp với nhau, kết hợp các thiết bị lại nhằm mục đích
giám sát mức nhiên liệu và có thể là bước đệm để nghiên cứu nhiều hệ thống khác dựa
trên các thiết bị, chương trình, cách giao tiếp được sử dụng trong đề tài.
Sau đó, đề tài trình bày việc thực hiện khảo sát và nhận xét về mơ hình. Trong đó
đưa ra các số liệu của việc khảo sát. Mục đích là để đánh giá độ chuẩn xác và chất lượng
của thiết bị sử dụng trong đề tài, đưa ra những nhận xét về kết quả thu được.
Phần cuối cùng của đề tài là kết luận và đề nghị. Từ việc nghiên cứu, thiết kế,
khảo sát đưa ra kết luận về đề tài, rút ra các kinh nghiệm và ưu nhược điểm của các thiết
bị, đưa ra đề nghị cá nhân về các vấn đề gặp trong đề tài.
ii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN ................................................................................................................................. i
TÓM TẮT ĐỀ TÀI........................................................................................................................ii
MỤC LỤC .....................................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU .................................................................. v
DANH MỤC CÁC HÌNH ...........................................................................................................vii
DANH MỤC CÁC BẢNG ........................................................................................................... ix

CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN ......................................................................................................... 1
1.1. Lý do chọn đề tài ................................................................................................................. 1
1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 2
1.3. Phương pháp nghiên cứu ..................................................................................................... 2
1.4. Giới hạn của đề tài ............................................................................................................... 3
1.5. Kế hoạch nghiên cứu ........................................................................................................... 3
1.6. Các bước thực hiện .............................................................................................................. 3
CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ . 4
2.1. Giới thiệu tổng quan về thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ........................ 4
2.1.1. Cấu tạo của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ................................. 4
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ............ 5
2.2. Giới thiệu tổng quan về mạch điều khiển Adruino Uno R3 ................................................ 7
2.2.1. Cấu tạo của mạch điều khiển Adruino Uno R3.......................................................... 7
2.2.2. Sơ lược về các chân nguồn năng lượng và tín hiệu của mạch điều khiển Adruino
Uno R3 ATmega328P .............................................................................................. 10
2.3. Giới thiệu tổng quan về module GPRS/GSM SIM900A................................................... 12
2.3.1. Cấu tạo, vị trí các chân và cách điều khiển cơ bản của module GPRS/GSM
SIM900A .................................................................................................................. 12
iii


CHƢƠNG 3. THIẾT KẾ MƠ HÌNH HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ơ TƠ .
....................................................................................................................................................... 14
3.1. Thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu ................................................................................ 14
3.1.2. Kết nối mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu và các thiết bị điện tử ................. 18
3.2. Giao tiếp giữa mơ hình với Adruino Uno, giao diện tương tác Matlab GUI và Callback 20
3.2.1. Giao tiếp giữa mơ hình với Adruino Uno ................................................................ 20
3.2.2. Giao diện tương tác Matlab GUI và Callback .......................................................... 23
3.3. Kết nối với modul GPRS/GSM SIM900A và gửi dữ liệu lên trang web .......................... 34
3.3.1. Kết nối sim điện thoại với module GPRS/GSM SIM900A và thử nghiệm một số

chức năng của module .............................................................................................. 34
3.3.2. Thiết lập kết nối GPRS cho module GPRS/GSM SIM900A và gửi dữ liệu lên trang
web ........................................................................................................................... 38
CHƢƠNG 4: THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ MÔ HÌNH GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU .... 42
4.1. Khảo sát và đánh giá kết quả đo đạc mức nhiên liệu với mơ hình .................................... 42
4.1.1. Khảo sát cảm biến đo nhiên liệu .............................................................................. 42
4.1.2. Khảo sát độ phân giải của cảm biến đo nhiên liệu ................................................... 44
4.2. Thử nghiệm đưa dữ liệu lên trang web với module GPRS/GSM SIM900A. .................... 46
CHƢƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................. 51
5.1. Kết luận.............................................................................................................................. 51
5.2. Kiến nghị ........................................................................................................................... 52
TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................................................... 53
PHỤ LỤC ..................................................................................................................................... 55

iv


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Chữ cái viết tắt / ký hiệu

Cụm từ đầy đủ

TT-BKHCN

Thông tư Bộ Khoa Học và Công Nghệ

T C- L

Tổng cục Tiêu chuẩn o lường Chất lượng


CLM

Capacitive Level Meter

GPRS

General Packet Radio Service

GSM

Groupe Special Mobile

SIM

Subscriber Identity Module

AVR

Advanced Virtual RISC

RISC

Reduced Instructions Set Computer

ATmega328

1 vi điều khiển thuộc họ AVR do công ty
Atmel sản xuất


LCD

Liquid Crystal Display

LED

Light Emitting Diode

PWM

Pulse-Width Modulation

AC – DC

Alternating Current – Direct Current

RAM

Random Access Memory

SPI

Serial Peripheral Interface

SS

Slave Select

v



MOSI

Master Out Slave IN

MISO

Master IN Slave Out

SCK, SCL

Serial Clock

AREF

Analog Reference

I2C/TWI

Inter-Intergrated Circuit/ Two Wire
Interface

SAD

Serial Data

TCP/IP

Transfer Control Protocol/Internet Protocol


SMT

Surface-Mount Technology

IC

Integrated Circuit

PIC

Programmable Intelligent Computer

ARM

Advanced RISC Machine

AT Commands

Attention Commands

PVC

Poly(Vinyl) Chloride

IDE

Integrated Development Environment

vi



DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1. Kích thước thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 ............................ 4
Hình 2.2. Minh hoạ sự thay đổi hằng số điện mơi ξ ........................................................... 6
Hình 2.3. Adruino Uno R3 ATmega328P trong thực tế ...................................................... 8
Hình 2.4. Sơ đồ vị trí các chân trên Adruino Uno R3 ATmega328P ................................. 9
Hình 2.5. Sơ đồ vị trí các chân trên module GPRS/GSM SIM900A ................................. 13
Hình 3.1. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trước .......................................... 15
Hình 3.2. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt bên ............................................. 16
Hình 3.3. Mơ hình mơ phỏng bình chứa nhiên liệu mặt trên ............................................ 17
Hình 3.4. Sơ đồ kết nối các thiết bị điện tử với mơ hình ................................................... 18
Hình 3.5. Kết nối thực tế giữa các thiết bị điện tử ............................................................ 19
Hình 3.6. Chọn mạch (Board) Adruino đang sử dụng để kết nối ..................................... 21
Hình 3.7 Chọn cống giao tiếp (Port) cho Adruino ............................................................ 22
Hình 3.8. Xung của cảm biến đọc được hiển thị trong Adruino ....................................... 22
Hình 3.9. Giao diện khởi tạo, thiết kế giao diện trong GUI ............................................ 23
Hình 3.10. Hộp thoại Inspector ........................................................................................24
Hình 3.11. Giao diện Matlab GUI giao tiếp với mơ hình ................................................. 25
Hình 3.12. Gọi hàm Callback ............................................................................................ 26
Hình 3.13. Cách đổ chương trình code Adruino ............................................................... 31
Hình 3.14. Vị trí nút “SET” trên cảm biến ....................................................................... 32
Hình 3.15. Thơng số hiện thị khi chưa đổ dầu .................................................................. 33
Hình 3.16. Thơng số hiện thị khi mức dầu là tối đa .......................................................... 33
Hình 3.17. Các lệnh AT được thực hiện trên cổng giao tiếp Serial .................................. 37
Hình 3.18. Dùng lệnh AT điều khiển module gọi điện thoại ............................................. 38

vii


Hình 3.19. Kết quả hiển thị lên trang web thử nghiệm ..................................................... 41

Hình 4.1. Lệnh AT gửi dữ liệu lên mạng thành cơng ........................................................ 48
Hình 4.2. Kết quả hiện thị trên trang web thử nghiệm...................................................... 49

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40 ......... 5
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega328P ............ 9
Bảng 3.1. Giải thích code Adruino IDE để lấy tín hiệu từ cảm biến ................................ 21
Bảng 3.2. Giải thích code cho nút Calculate trong giao diện giao tiếp Matlab GUI ....... 29
Bảng 3.3. Giải thích code cho nút Clear trong giao diện giao tiếp Matlab GUI ............. 31
Bảng 3.4. Giải thích code Adruino IDE để kết nối với mudule GPRS/GSM ..................... 35
Bảng 3.5. Một số lệnh AT cơ bản ...................................................................................... 36
Bảng 3.6. Cái lệnh AT và giải thích các bước để thiết lập và gửi dữ liệu lên trang web . 39
Bảng 4.1. Thực nghiệm mức dầu lần 3 .............................................................................. 42
Bảng 4.2. Thực nghiệm đo độ phân giải của cảm biến lần 3 ............................................ 45
Bảng 4.3. Bảng các bước thử nghiệm đưa dữ liệu lên trang web ..................................... 47

ix


CHƢƠNG 1: TỔNG QUAN
1.1.

Lý do chọn đề tài
Xăng, dầu là hàng hóa đóng vai trị quan trọng trong đời sống xã hội và được sử
dụng rộng rải trên các phương tiên cơ giới. Hiện nay việc giao nhận buôn bán xăng
dầu thông qua các phương tiện như đồng hồ xăng dầu đặc biệt được sử dụng rộng rãi
nhất hiện nay tại các cửa hàng bán lẻ là cột bơm xăng dầu. Trước đây các cột bơm

xăng dầu đa số là các cột bơm có bộ chỉ thị kiểu cơ khí, cùng với sự phát triển của
ngành điện, điện tử cho đến nay các cột bơm xăng dầu đã dần dần thay đổi bộ chỉ thị
bằng kiểu điện tử, những ưu điểm của bộ chỉ thị điện tử đã giúp cho các chủ cơ sở
kinh doanh xăng dầu quản lý tốt công việc kinh doanh như quản lý số lượng nhập,
xuất, số lượng bán theo ca, theo ngày mà bộ chỉ thị kiểu cơ khí khơng thể thực hiện
được.
Bên cạnh những ưu điểm nói trên cũng xuất hiện nhiều tiêu cực trong kinh doanh
xăng dầu. Trong những năm vừa qua, trong cả nước các đơn vị chức năng đã tiến
hành nhiều đợt thanh, kiểm tra về đo lường, chất lượng trong kinh doanh xăng dầu
và đã phát hiện nhiều trường hợp gian lận xăng dầu rất tinh vi như: thêm, bớt, thay
thế, cài đặt lại IC chương trình bộ chỉ thị điện tử của Cột đo xăng dầu để điều chỉnh
nhằm dầu gây sai số về đo lường làm thiệt hại cho người tiêu dùng. Trong khi đó
việc chủ động phát hiện các hành vi gian lận nói trên gặp rất nhiều khó khăn như chỉ
cần một động tác nhỏ như bấm phím nào đó trên bàn phím, cúp cầu dao điện hoặc sử
dụng thiết bị điều khiển từ xa thì cột bơm sẽ trở lại chính xác như ban đầu.
Chính vì những khó khăn để phát hiện các hành vi gian lận nói trên ngày
17/12/2013 Bộ Khoa học và Cơng nghệ đã ban hành Thông tư số 28/2013/TTBKHCN về việc quy định kiểm tra nhà nước về đo lường, trong Thông tư
28/2013/TT-BKHCN đã dành riêng một Chương để quy định về “Kiểm tra đặc
thù” trong đo quy định “Phương tiện giao thông chuyên dùng để thực hiện kiểm tra
đặc thù cần được hoán cải, ngụy trang cho phù hợp với mục đích kiểm tra đặc thù”
và gần đây nhất là Công văn số 1011/T C- L ngày 09/5/2017 của Tổng cục Tiêu
chuẩn

o lường Chất lượng hướng dẫn “Phương tiện giao thông chuyên dùng để

thực hiện kiểm tra đặc thù là ô tô, xe máy sẵn có trên thị trường, được sử dụng phổ
biến tại Việt Nam và được hoán cải, ngụy trang cho phù hợp với mục đích kiểm tra
1



đặc thù”. Chính vì thế việc Thiết kế hệ thống giám sát nhiên liệu trên xe ô tô phục vụ
kiểm tra đo lường xăng dầu tại các cửa hàng bán lẻ xăng dầu là hết sức cần thiết, góp
phần tăng cường công tác quản lý nhà nước về đo lường.

ồng thời góp phần bảo

đảm cơng bằng xã hội, bảo vệ quyền và lợi ích hợp pháp của mọi tổ chức, cá nhân.
Việc kết hợp giữa thiết bị đo nhiên liệu và giám sát sẽ giúp nhà phân phối, người
giám sát đơn giản hố cơng việc, khơng phải cử người đi giám sát thường trực nữa,
việc rút ruột xăng dầu của các đối tượng sẽ bị phát hiện nhanh chóng.
Khơng giống các loại cảm biến dựa vào nguyên lý cầu phân áp trên các xe ô tô
hiện nay, thiết bị giám sát sử dụng cảm biến diện dung có độ chuẩn xác cao, giúp
việc nghiên cứu lượng tiêu hao nhiên liệu với các mẫu xe trên những đoạn đường
hỗn hợp một cách chính xác. Từ đó xác định ra những điểm tích cực và tiêu cực của
các loại động cơ để phát triển những dòng xe cho tương lai. Trợ giúp việc thẩm định,
đánh giá một động cơ sau quá trình sử dụng dễ dàng và nhanh chóng hơn.
1.2.

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu

 Mục tiêu:
- Thiết kế và chế tạo hệ thống đo lường thể tích thùng chứa nhiên liệu trên xe
ơ tơ (Hệ thống đo lường chính xác).
- Thiết kế và chế tạo hệ thống giám sát nhiên liêu trên ô tô.
- Kết hợp 2 hệ thống để giám sát mức nhiên liệu trên ô tô.
- Phục vụ cho giảng dạy.
 Nhiệm vụ:
- Thiết kế và chế tạo hệ thống đo lường thể tích thùng chứa nhiên liệu trên xe
ô tô và kết hợp module GPRS/GSM SIM900A để giám sát mức nhiên liệu
trên ô tô.

1.3.

Phƣơng pháp nghiên cứu

- Phương pháp tìm kiếm, tham khảo tài liệu trên các trang mạng nước ngồi.
- Tham khảo và tìm hiểu từ thầy và bạn bè.
- Thiết kế và khảo sát hệ thống để đạt được độ chính xác.
- Tìm hiểu và suy nghĩ phương pháp đưa dữ liệu lên trang web.

2


1.4.

Giới hạn của đề tài

- Tìm hiểu nguyên lý hoạt động của thiết bị đo mức nhiên liệu
- Thiết kế mơ hình giám sát nhiên liệu trên ơ tơ
- Thiết kế code, giao diện cho hệ thống giám sát mức nhiên liệu
1.5.

Kế hoạch nghiên cứu
ề tài được thực hiện trong vịng 12 tuần, các cơng việc được bố trí như sau:

 Giai đoạn 1:
- Thu thập tài liệu, xác định nhiệm vụ, đối tượng nghiên cứu, xác định mục
tiêu nghiên cứu, phân tích tài liệu liên hệ.
- Thiết kế mơ hình.
- Thi cơng.
 Giai đoạn 2:

- Viết thuyết minh.
- Chỉnh sửa của giáo viên hướng dẫn.
- Hoàn thiện đề tài.
1.6.

Các bƣớc thực hiện

- Tham khảo tài liệu.
- Lập kế hoạch thực hiện
- Thiết kế mơ hình hệ thống giám sát nhiên liệu.
- Thiết kế code và giao diện cho hệ thống.
- Thiết kế các chi tiết phụ.
- Tiến hành đo đạc, kiểm tra, thu thập các thông số.
- Nghiệm thu các thông số kiểm tra.
- Viết báo cáo.

3


CHƢƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
HỆ THỐNG GIÁM SÁT NHIÊN LIỆU TRÊN Ô TÔ
2.1.

Giới thiệu tổng quan về thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40

- Thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40 được thiết kế để đo liên tục
mức nhiên liệu (diesel). Thiết bị gồm 2 điện cực ống trong và ngồi, ngăn cách
bằng 1 vật khơng dẫn điện sao cho 2 cực không chạm vào nhau và được nối với
mạch điện tử. Khi chuyển đổi lượng dung dịch chứa trong bình nhiên liệu thì cho
ra tín hiệu dịng hoặc điện áp. Thiết bị khơng có nhiều yếu tố phải thiết lập, khơng

có các bộ phận cơ khí chuyển động phía trong nên rất đơn giản. Thiết bị có nhiều
chiều dài khác nhau để phù hợp với chiều sâu bình chứa
2.1.1. Cấu tạo của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40
- Cấu tạo cơ bản gồm: 2 điện cực ống trong và ngoài nối với một mạch điện
tử, sau đó ra 3 dây gồm: 1 dây dương, 1 dây âm và một dây tính hiệu. Trên
mạch điện tử có nút “set” để cài đặt mức dầu, bộ xử lý trên bảng mạch điện
tử sẽ tính tốn và xuất ra tín hiệu tương ứng chỉ thị mức nhiên liệu trong
thùng chứa.

Hình 2.1. Kích thước thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–40 [1]
4


Bảng 2.1. Thông số kỹ thuật của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM –40
iện áp vào

9 – 36V

iện áp đầu ra

0 – 10V

Cường độ dòng điện tiêu thụ

3,75  20,5 mA

Cường độ dòng điện đầu ra

4 – 20mA


Dung kháng

Rz ≤ (U - 9) / 20,5 (kΩ; V)

ộ không tuyến tính

1% tối đa

Nhiệt độ hoạt động

-40 – 85oC

Trọng lượng (khơng tính điện cực)

Xấp xỉ 0.3kg

2.1.2. Ngun lý hoạt động của thiết bị Capacitive level meter và Dinel CLM–
40
- Dùng ngun lý tụ điện để giải thích ta có : Nối hai bản của tụ điện với hai
cực của nguồn điện , thì hai bản của tụ điện sẽ tích các điện tích bằng nhau
nhưng trái dấu nhau. Khoảng khơng gian này sẽ tích lũy một điện
trường, điện trường này phụ thuộc vào một hệ số C gọi là điện dung của tụ
điện. Và ta có cơng thức:
[2.1]
Trong đó
 C: là điện dung tụ điện, đơn vị là Fara (F)
 ξ: Là hằng số điện môi của lớp cách điện.
 d: là chiều dày của lớp cách điện.
 S: là diện tích bản cực của tụ điện.
 k = 9.109

5


- Việc thay đổi mực chất lỏng trong ống và giữ nguyên các thông số cũng
giống việc thay đổi ξ trong cơng thức trên, từ đó thay đổi điện áp và đưa sự
thay đổi xung ở chân tín hiệu, giúp chúng ta xác định được mức dầu.

Hình 2.2. Minh hoạ sự thay đổi hằng số điện môi ξ [2]
- Từ sự thay đổi xung liên hệ với thơng số kích thước của bình chứa, ta dễ
dàng xác định được chính xác lượng nhiên liệu theo đơn vị thể tích có trong
bình chứa.
6


2.2.

Giới thiệu tổng quan về mạch điều khiển Adruino Uno R3

- Mạch điều khiển Adruino Uno R3 là dòng Uno thế hệ thứ 3. Arduino Uno có thể
sử dụng 3 vi điều khiển họ 8bit AVR là ATmega8, ATmega168, ATmega328. Bộ
não này có thể xử lí những tác vụ đơn giản như điều khiển đèn LED nhấp nháy, xử
lí tín hiệu cho xe điều khiển từ xa, làm một trạm đo nhiệt độ - độ ẩm và hiển thị
lên màn hình LCD,… hay những ứng dụng khác.
2.2.1. Cấu tạo của mạch điều khiển Adruino Uno R3
- Arduino Uno được xây dựng với phân nhân là vi điều khiển
ATmega328P sử dụng thạch anh có chu kì dao động là 16 MHz. Với vi
điều khiển này, ta có tổng cộng 14 pin (ngõ) ra / vào được đánh số từ 0 tới
13 (trong đó có 6 pin PWM, được đánh dấu ~ trước mã số của pin). Song
song đó, ta có thêm 6 pin nhận tín hiệu analog được đánh kí hiệu từ A0 A5, 6 pin này cũng có thể sử dụng được như các pin ra / vào bình thường
(như pin 0 - 13). Ở các pin được đề cập, pin 13 là pin đặc biệt vì nối trực

tiếp với LED trạng thái trên board.
- Trên board cịn có 1 nút reset, 1 ngõ kết nối với máy tính qua cổng USB và
1 ngõ cấp nguồn sử dụng jack 2.1mm lấy năng lượng trực tiếp từ AC-DC
adapter hay thông qua ắc-quy nguồn.
- Khi làm việc với Arduino board, một số thuật ngữ sau cần được lưu ý:


Flash Memory: bộ nhớ có thể ghi được, dữ liệu khơng bị mất ngay cả
khi tắt điện. Về vai trị, ta có thể hình dung bộ nhớ này như ổ cứng để
chứa dữ liệu trên board. Chương trình được viết cho Arduino sẽ được
lưu ở đây. Kích thước của vùng nhớ này thơng thường dựa vào vi điều
khiển được sử dụng, ví dụ như ATmega8 có 8KB flash memory. Loại
bộ nhớ này có thể chịu được khoảng 10,000 lần ghi / xoá.



RAM: tương tự như RAM của máy tính, sẽ bị mất dữ liệu khi ngắt điện
nhưng bù lại tốc độ đọc ghi xoá rất nhanh. Kích thước nhỏ hơn Flash
Memory nhiều lần.

7




EEPROM: một dạng bộ nhớ tương tự như Flash Memory nhưng có
chu kì ghi / xố cao hơn - khoảng 100,000 lần và có kích thước rất nhỏ.
ể đọc / ghi dữ liệu ta có thể dùng thư viện EEPROM của Arduino.

- Ngồi ra, board Arduino cịn cung cấp cho ta các pin khác nhau như pin cấp

nguồn 3.3V, pin cấp nguồn 5V, pin GND...
- Một số hình ảnh về Adruino Uno R3 ATmega318P:

Hình 2.3. Adruino Uno R3 ATmega328P trong thực tế [3]

8


Hình 2.4. Sơ đồ vị trí các chân trên Adruino Uno R3 ATmega328P [4]
Bảng 2.2. Thông số kỹ thuật của mạch điều khiển Adruino Uno R3 ATmega328P
Vi điều khiển

ATmega328P

iện áp hoạt động

5V

iện áp vào khuyên dùng

7-12V

iện áp vào giới hạn

6-20V
14 (trong đó 6 pin có

Digital I/O pin

khả năng băm xung)


PWM Digital I/O Pins

6

Analog Input Pins

6

9