TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
Các ngành công nghiệp trên thế giới hiện nay đang phát triển một cách
không ngừng nghỉ. Để bắt kịp xu hướng này thì ngành công nghiệp ô tô cũng đang
từng bước cải thiện và khẳng định vị thế của mình, không ngừng cải tiến nâng cao
kỹ thuật cũng như chất lượng của từng sản phẩm tạo ra. Những chiếc xe không đơn
thuần được coi như một phương tiện đi lại, vận chuyển hàng hóa. Mà giờ đây, nó
đã đáp ứng được đầy đủ những kỳ vọng của người sử dụng về độ an toàn, thoải mái,
tiện nghi nhưng cũng không hề thiếu đi sự thẩm mỹ, tinh tế.
Ngày nay, một chiếc ô tô không những đảm bảo về tính năng an toàn cho
người sử dụng mà còn phải cung cấp được các thiết bị tiện nghi nhằm đáp ứng các
nhu cầu ngày càng cao của con người. Một trong số đó là hệ thống điều hòa không
khí tự động trên ô tô, một hệ thống cần thiết và không thể thiếu ở hầu hết các loại
xe. Hệ thống điều hòa không khí tự động cần phải hoạt động một cách linh hoạt,
đem lại sự thoải mái, dễ chịu cho người ngồi trong xe dưới mọi điều kiện thời tiết.
Vì vậy chúng ta phải nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá các chế độ hoạt động của hệ
thống, thông qua việc thu thập dữ liệu để cải tiến và hoàn thiện hơn trong quá trình
làm việc.
Bên cạnh việc nghiên cứu mô hình thì nhóm cũng có “Ứng dụng phần mềm
máy tính để thu thập tín hiệu và điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tự
động trên ô tô”. Qua đó, chúng ta không những có thể tìm hiểu rõ hơn về nguyên
lý hoạt động, sửa chữa hư hỏng, bảo dưỡng của hệ thống điều hòa không khí mà
còn biết cách thu thập các dữ liệu cần thiết để nghiên cứu điều khiển các chế độ
hoạt động của hệ thống.
Thông qua việc thực hiện đề tài, nhóm cũng hy vọng nó sẽ đem lại một cái
nhìn tổng quan hơn về nguyên lý hoạt động của hệ thống điều hòa không khí tự
động trên ô tô.

2. Giới hạn đề tài
Đây là một đề tài khá mới mẻ khi việc thu thập dữ liệu và điều khiển hệ
thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ được thực hiện bằng phần mềm
LabVIEW (LabVIEW là một phần mềm lập trình tương tác trực quan). Tuy chưa
được sử dụng rộng rãi nhưng những ứng dụng của nó là rất hữu ích.
Đề tài giới hạn trong hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ. Các
dòng xe như TOYOTA, HONDA, HYUNDAI…
Trang v


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

3. Mục tiêu và phạm vi nghiên cứu
Trong quá trình học tập tại trường, với những kiến thức đã được học về hệ
thống điều hịa khơng khí tự động và lập trình LabVIEW thì chúng em đã áp dụng
những kiến thức nền tảng đó vào để nghiên cứu các vấn đề sau:
 Nghiên cứu tài liệu về hệ thống điều hịa khơng khí và phần mềm
LabVIEW.
 Nghiên cứu mơ hình điều hịa khơng khí tự động.
 Thiết lập hệ thống giao tiếp LabVIEW với mơ hình điều hịa khơng khí.
 Lập trình và thiết kế giao diện hiển thị thơng tin hệ thống điều hịa khơng
khí bằng LabVIEW.
 Lập trình tương tác giữa LabVIEW và mơ hình.
4. Phương pháp nghiên cứu
Để đề tài nghiên cứu được thành công ta phải dựa trên nhiều phương pháp
nghiên cứu như:
 Nghiên cứu bằng tài liệu để biết được cơ sở và các số liệu chính xác
để lập trình.

 Nghiên cứu bằng thực nghiệm để biết được các chế độ họat động của
hệ thống có hoạt động chính xác hay khơng.
Ngồi hai phương pháp trên thì trong quá trình nghiên cứu nhóm cũng đã tìm
tịi và hỏi rất nhiều các thầy cơ, bạn bè có kiến thức chuyên sâu về các lĩnh vực này.
5. Phạm vi ứng dụng
Ứng dụng việc thu thập dữ liệu hệ thống điều hịa khơng khí tự động để đánh
giá các chế độ hoạt động của hệ thống ổn định và chính xác.
Thơng qua việc thu thập dữ liệu, phát triển lên điều khiển hệ thống có thể
thay thế hộp điều khiển kiểm soát hệ thống một cách độc lập.
Đề tài có thể phục vụ cho cơng tác giảng dạy của giáo viên để giúp sinh viên
hiểu rõ một cách trực quan nguyên lý hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống
điều hịa khơng khí tự động.
Ngồi ra nhóm cũng đã tham gia sửa chữa mô hình điều hòa không khí để hệ
thống hoạt động ổn định, phục vụ cho công tác giảng dạy sinh viên sau này.

Trang vi


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

MỤC LỤC
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ........................................................................ i
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN....................................... ii
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN ........................................ iii
LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................... iv
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................v
MỤC LỤC ............................................................................................................... vii
DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH ...............................................................................x

DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU ......................................................................... xiv
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ
ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ VÀ PHẦM MỀM LABVIEW ..............................................1
1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ ................1
1.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hịa khơng khí tự động ..................................................1
1.1.2 Chức năng của hệ thống điều hịa khơng khí tự động ........................................1
1.1.3 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận ...............................................................2
1.1.4 ECU điều khiển A/C ..........................................................................................2
1.1.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hịa khơng khí tự động.............3
1.1.6 Cảm biến ............................................................................................................3
1.1.7 Motor trợ động ...................................................................................................5
1.1.8 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tính tốn nhiệt độ khơng khí cửa ra (TAO)8
1.2 PHẦM MỀM LABVIEW ...................................................................................9
1.2.1 LabVIEW là gì? .................................................................................................9
1.2.2 Các ứng dụng của LabVIEW ...........................................................................10
1.2.3 Download và khởi động LabVIEW .................................................................12
CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ
ĐỘNG .......................................................................................................................18
2.1 GIỚI THIỆU MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ ĐỘNG ................18
2.2 CÁC THÀNH PHẦN TRÊN MƠ HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ..........19
2.2.1 Phần sa bàn .......................................................................................................19
2.2.2 Phần hệ thống điều hịa khơng khí ...................................................................19
2.3 CÁC CẢM BIẾN VÀ RELAY TRÊN MƠ HÌNH .........................................20
Trang vii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


2.3.1 Cảm biến nhiệt độ trong xe ..............................................................................21
2.3.2 Cảm biến nhiệt độ môi trường .........................................................................22
2.3.3 Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh.............................................................................23
2.3.4 Cảm biến nhiệt độ nước làm mát .....................................................................24
2.3.5 Cảm biến bức xạ mặt trời .................................................................................25
2.3.6 Các relay...........................................................................................................25
2.3.7 Air Vent Mode Control Servo Motor ...............................................................27
2.3.8 Air Inlet Control Servo Motor .........................................................................28
2.3.9 Air Mix Control Servo Motor ..........................................................................28
2.4 SƠ ĐỒ ĐẤU DÂY .............................................................................................29
2.5 VỊ TRÍ CÁC CHÂN A/C CONTROL ASSEMBLY .....................................31
2.5.1 Vị trí các chân A/C control assembly ..............................................................31
2.5.2 Bảng giắc kiểm tra ...........................................................................................32
2.6 CÁCH SỬ DỤNG MƠ HÌNH ..........................................................................34
2.6.1 u cầu khi sử dụng:........................................................................................34
2.6.2 Các thao tác khi sử dụng mơ hình ....................................................................34
CHƯƠNG 3: THIẾT LẬP HỆ THỐNG GIAO TIẾP LABVIEW VỚI MƠ
HÌNH ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ ..........................................................................35
3.1 GIỚI THIỆU VỀ CARD GIAO TIẾP NI USB 6009 .....................................35
3.2 KẾT NỐI CARD NI USB 6009 VỚI MÁY TÍNH .........................................37
3.3 SỬ DỤNG NI USB 6009 TRONG LabVIEW.................................................41
CHƯƠNG 4: LẬP TRÌNH VÀ THIẾT KẾ GIAO DIỆN HIỂN THỊ THƠNG
TIN HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ BẰNG LABVIEW ......................43
4.1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT ........................................................................................43
4.1.1 Lý thuyết tín hiệu .............................................................................................43
4.1.2 Cảm biến nhiệt độ ............................................................................................44
4.2 LẬP TRÌNH HIỂN THỊ THƠNG TIN ...........................................................45
4.2.1 Tính tốn phương pháp thu thập tín hiệu .........................................................45
4.2.2 Lưu đồ thuật tốn truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và các thiết bị ...........48
4.2.3 Xây dựng biểu đồ khối trên phần mềm LabVIEW ..........................................48

4.2.4 Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu hồn chỉnh ......................................................53
Trang viii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

4.3 THIẾT KẾ GIAO DIỆN ...................................................................................54
CHƯƠNG 5: LẬP TRÌNH TƯƠNG TÁC GIỮA LABVIEW VỚI MƠ HÌNH
...................................................................................................................................55
5.1 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TỪ THỰC NGHIỆM .....................................55
5.1.1 Thực nghiệm lấy các giá trị thông số cảm biến nhiệt độ .................................55
5.1.2 Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh .............................................................56
5.2 THU THẬP CÁC TÍN HIỆU TRỰC TIẾP TRÊN MƠ HÌNH THƠNG
QUA LABVIEW......................................................................................................57
5.2.1 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ môi trường .................................................57
5.2.2 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe ......................................................58
5.2.3 Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ....................................................59
5.2.4 Kết quả đo của cảm biến quang .......................................................................60
5.2.5 Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh......................................................................61
5.2.6 Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió ....................................................................61
5.2.7 Tín hiệu điều khiển lấy gió vào ........................................................................62
CHƯƠNG 6: ĐIỀU KHIỂN HOẠT ĐỘNG MÁY NÉN THÔNG QUA VIỆC
THU THẬP DỮ LIỆU TỪ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ
ĐỘNG .......................................................................................................................63
6.1 LÝ THUYẾT ĐIỀU KHIỂN MÁY NÉN ........................................................63
6.2 MẠCH ĐIỆN ĐIỀU KHIỂN VÀ DAO DIỆN LẬP TRÌNH .........................63
6.2.1 Mạch điện điều khiển .......................................................................................63
6.2.2 Dao diện lập trình .............................................................................................64

6.2.3 Sơ đồ khối lập trình ..........................................................................................64
6.3 KẾT QUẢ TƯƠNG TÁC GIỮA MƠ HÌNH VÀ THIẾT BỊ ........................65
CHƯƠNG 7: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ .............................................................67
7.1 KẾT LUẬN ........................................................................................................67
7.2 ĐỀ NGHỊ............................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................68

Trang ix


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH
Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống điều hịa khơng khí tự động ...........................................1
Hình 1.2: Ví dụ về bảng điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ ..1
Hình 1.3: Các bộ phận của hệ thống điều hịa khơng khí tự động ..............................2
Hình 1.4: Cảm biến nhiệt độ trong xe .........................................................................3
Hình 1.5: Cảm biến nhiệt độ ngồi xe ........................................................................4
Hình 1.6: Cảm biến bức xạ mặt trời ............................................................................4
Hình 1.7: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh .......................................................................5
Hình 1.8: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát ................................................................5
Hình 1.9: Motor trợ động trộn khí...............................................................................6
Hình 1.10: Hoạt động của motor trộn khí ...................................................................6
Hình 1.11: Motor trợ động dẫn khí vào ......................................................................7
Hình 1.12: Hoạt động motor trợ động dẫn khí vào .....................................................7
Hình 1.13: Motor trợ động thởi khí .............................................................................8
Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động của motor trợ động thổi khí ....................................8
Hình 1.15: Tính tốn nhiệt độ khơng khí cửa ra .........................................................9

Hình 1.16: Mã nguồn viết bằng LabVIEW ...............................................................10
Hình 1.17: Thu thập dữ liệu tại Cơ quan hàng không vũ trụ NASA ........................11
Hình 1.18: Thu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ơ tơ và thí nghiệm thuật tốn
chuyển đởi cảm biến..................................................................................................11
Hình 1.19: Điều khiển cánh tay robot .......................................................................12
Hình 1.20: Robot dưới nước được thiết kế bởi cơng ty Nexans ...............................12
Hình 1.21: Biểu tượng LabVIEW .............................................................................13
Hình 1.22: Khởi động LabVIEW ..............................................................................13
Hình 1.23: Giao diện LabVIEW ...............................................................................14
Hình 1.24: Tạo một VI mới .......................................................................................14
Hình 1.25: Giao diện phía trước của LabVIEW .......................................................15
Hình 1.26: Đồ thị khối của Block Diagram ..............................................................16
Hình 1.27: Một số biểu tượng ...................................................................................16
Hình 1.28: Thanh cơng cụ .........................................................................................17
Trang x


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.29: Chỉ dẫn các chân trong mục tìm kiếm ....................................................17
Hình 2.1: Cấu tạo mơ hình điều hịa khơng khí tự động ...........................................18
Hình 2.2: Phần sa bàn của mơ hình ...........................................................................19
Hình 2.3: Phần hệ thống điều hịa khơng khí ............................................................20
Hình 2.4: Vị trí cảm biến nhiệt độ trong xe ..............................................................21
Hình 2.5: Hình dạng cảm biến nhiệt độ trong xe ......................................................21
Hình 2.6: Vị trí cảm biến nhiệt độ mơi trường .........................................................22
Hình 2.7: Hình dạng cảm biến nhiệt độ mơi trường .................................................22
Hình 2.8: Vị trí cảm biến nhiệt độ giàn lạnh .............................................................23

Hình 2.9: Hình dạng cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ....................................................23
Hình 2.10: Vị trí cảm biến nhiệt độ nước làm mát ...................................................24
Hình 2.11: Hình dạng cảm biến nhiệt độ nước làm mát ...........................................24
Hình 2.12: Vị trí cảm biến bức xạ mặt trời ...............................................................25
Hình 2.13: Hình dạng cảm biến bức xạ mặt trời .......................................................25
Hình 2.14: Vị trí các relay .........................................................................................26
Hình 2.15: Hình dạng Fan relay ................................................................................26
Hình 2.16: Hình dạng Heater relay ...........................................................................26
Hình 2.17: Hình dạng A/C relay ...............................................................................27
Hình 2.18: Mơ tơ servo điều khiển hướng gió thởi ...................................................27
Hình 2.19: Mơ tơ servo điều khiển lấy gió trong, gió ngồi .....................................28
Hình 2.20: Mơ tơ servo điều khiển trộn gió ..............................................................28
Hình 2.21: Sơ đồ mạch điện ......................................................................................30
Hình 2.22: Vị trí các cực của A/C control assembly ................................................31
Hình 2.23: Bảng giắc của A/C Control Assembly. ...................................................32
Hình 2.24: A/C Control Assembly ............................................................................34
Hình 2.25: A/C Control Assembly ............................................................................34
Hình 3.1: Card giao tiếp NI USB 6009 .....................................................................35
Hình 3.2: Kết nối card vào máy tính .........................................................................38
Hình 3.3: Kiểm tra thiết bị trong Max ......................................................................39
Hình 3.4: Kiểm tra kết nối.........................................................................................40
Hình 3.5: Sơ đồ chân card NI USB 6009 ..................................................................40
Trang xi


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 3.6: Thư viện DAQmx .....................................................................................41

Hình 3.7: Hiển thị thơng tin tín hiệu điện áp ............................................................41
Hình 3.8: Mã lập trình trên LabVIEW ......................................................................42
Hình 4.1: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Analog ...............................................................43
Hình 4.2: Biểu đồ hiển thị tín hiệu Digital ................................................................44
Hình 4.3: Sơ đồ hiển thị đường đặc tuyến của nhiệt điện trở ...................................45
Hình 4.4: Sơ đồ kết nối cảm biến với phần mềm LabVIEW ....................................45
Hình 4.5: Cảm biến Hall ...........................................................................................47
Hình 4.6: Lưu đồ thuật tốn truyền nhận tín hiệu giữa LabVIEW và các thiết bị ....48
Hình 4.7: Biểu đồ khối ..............................................................................................48
Hình 4.8: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ....................49
Hình 4.9: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ mơi trường .................49
Hình 4.10: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến nhiệt độ trong xe ....................50
Hình 4.11: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang thời điểm SUNNY ......50
Hình 4.12: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu cảm biến quang thời điểm SADY .........50
Hình 4.13: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor chế độ
Max Hot.....................................................................................................................51
Hình 4.14: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Mix Control Servo Motor chế độ Max Cool
...................................................................................................................................51
Hình 4.15: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió
trong xe ......................................................................................................................52
Hình 4.16: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu Air Inlet Control Servo Motor lấy gió
ngồi xe .....................................................................................................................52
Hình 4.17: Biểu đồ thu thập xử lý tín hiệu tốc độ quạt giàn lạnh .............................53
Hình 4.18: Biểu đồ thu thập tín hiệu .........................................................................53
Hình 4.19: Giao diện đo tốc độ và các cảm biến ......................................................54
Hình 4.20: Giao diện thu thập tín hiệu điều khiển lấy gió vào .................................54
Hình 4.21: Giao diện thu thập tín hiệu điều khiển cánh trộn gió ..............................54
Hình 5.1: Thực nghiệm đo cảm biến nhiệt độ...........................................................55
Hình 5.2: Thực nghiệm đo điện trở hộp ....................................................................56
Hình 5.3: Thực nghiệm đo tốc độ quạt giàn lạnh......................................................57

Trang xii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 5.4: Kết quả đo cảm biến nhiệt độ mơi trường ................................................58
Hình 5.5: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ mơi trường ..................................58
Hình 5.6: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ trong xe ...............................................59
Hình 5.7: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ trong xe .......................................59
Hình 5.8: Kết quả đo của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh .............................................60
Hình 5.9: Đường đặc tính của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ......................................60
Hình 5.10:Kết quả đo của cảm biến quang ...............................................................61
Hình 5.11: Kết quả đo tốc độ quạt giàn lạnh ............................................................61
Hình 5.12: Tín hiệu điều khiển cánh trộn gió ...........................................................61
Hình 5.13: Tín hiệu điều khiển lấy gió vào ...............................................................62
Hình 6.1: Mạch điện điều khiển đóng ngắt máy nén ................................................63
Hình 6.2: Dao diện lập trình ......................................................................................64
Hình 6.3: Biểu đồ lập trình điều khiển máy nén .......................................................64
Hình 6.4: Máy nén khơng hoạt động khi chưa bật chế độ auto ................................65
Hình 6.5: Máy nén hoạt động khi cảm biến nhiệt độ trên 19,50C và cơng tắc .........65
Hình 6.6: Máy nén khơng hoạt động khi cảm biến nhiệt độ dưới 19,50C ................66

Trang xiii


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU
Bảng 2.1: Sơ đồ ký hiệu các tên chân của A/C control assembly.............................32
Bảng 2.2: Bảng giá trị các ký hiệu và tên gọi từng chân của A/C control assembly 33
Bảng 3.1: Tóm tắt các thơng số kỹ thuật card NI USB 6009 ....................................37
Bảng 5.1: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ môi trường .............58
Bảng 5.2: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ trong xe ..................59
Bảng 5.3: Giá trị điện trở theo nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ giàn lạnh ................60

Trang xiv


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

CHƯƠNG 1: KHÁI QT VỀ HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA
KHƠNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ô TÔ VÀ PHẦM MỀM
LABVIEW
1.1 HỆ THỐNG ĐIỀU HỊA KHƠNG KHÍ TỰ ĐỘNG TRÊN Ơ TƠ
1.1.1 Cấu trúc hệ thống điều hịa khơng khí tự động

Hình 1.1: Cấu trúc hệ thống điều hịa khơng khí tự động
Cấu trúc hệ thống điều hòa không khí tự động trên ô tô bao gồm các tín hiệu đầu
vào (các cảm biến), bộ xử lý tín hiệu và điều khiển (ECU) và bộ chấp hành (quạt
gió, van điều khiển…). [1]
1.1.2 Chức năng của hệ thống điều hịa khơng khí tự động
Khi bật điều hòa, nhấn nút AUTO và cài đặt nhiệt độ mong muốn trên núm điều
khiển. Hệ thống điều hòa tự động sẽ điều chỉnh nhiệt độ trong xe đến nhiệt độ đã
chọn và duy trì nhiệt độ ở mức thiết lập nhờ chức năng điều khiển tự động của ECU

nhằm mang lại cảm giác thoải mái cho người ngồi trên ơ tơ trong mọi điều kiện thời
tiết. [2]

Hình 1.2: Ví dụ về bảng điều khiển hệ thống điều hịa khơng khí tự động trên ơ tơ
Trang 1


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

1.1.3 Cấu tạo và hoạt động của các bộ phận

Hình 1.3: Các bộ phận của hệ thống điều hịa khơng khí tự động
Hệ thống điều hồ khơng khí tự động có các bộ phận sau đây:
1. ECU điều khiển A/C (hoặc bộ khuyếch đại A/C)
2. ECU động cơ
3. Bảng điều khiển
4. Cảm biến nhiệt độ trong xe
5. Cảm biến nhiệt độ ngoài xe
6. Cảm biến nhiệt độ mặt trời
7. Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
8. Cảm biến nhiệt độ nước (ECU động cơ gửi tín hiệu này)
9. Công tắc áp suất của A/C
10. Motor trợ động trộn khí
11. Motor trợ động dẫn khí vào
12. Motor trợ động thổi khí
13. Motor quạt giàn lạnh
14. Bộ điều khiển quạt giàn lạnh (điều khiển motor quạt giàn lạnh). [3]
1.1.4 ECU điều khiển A/C

ECU điều khiển A/C tính tốn nhiệt độ và lượng khơng khí được hút vào dựa trên
Trang 2


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

nhiệt độ được xác định bởi mỗi cảm biến và nhiệt độ mong muốn xác lập ban đầu.
Những giá trị này được sử dụng để điều khiển vị trí cánh trộn khí, tốc độ motor quạt
giàn lạnh và vị trí cánh điều tiết thổi khí.
1.1.5 Nguyên lý hoạt động chung của hệ thống điều hịa khơng khí tự động
Hệ thống điều khiển nhiệt độ tiếp nhận thông tin từ các nguồn khác nhau, xử lý các
thơng tin, tín hiệu đó sau đó điều khiển các cơ cấu chấp hành hoạt động tùy theo các
trạng thái mong muốn. [3]
Các tín hiệu hệ thống điều khiển nhiệt độ tiếp nhận bao gồm:
 Bộ cảm biến bức xạ mặt trời
 Bộ cảm biến nhiệt độ trong xe
 Bộ cảm biến nhiệt độ ngoài xe
 Bộ cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
 Bộ cảm biến nhiệt độ nước làm mát
 Tín hiệu cài đặt từ bảng điều khiển
1.1.6 Cảm biến
Cảm biến nhiệt độ trong xe
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ trong xe là nhiệt điện trở được lắp trong bảng táp lô có một đầu
hút. Đầu hút này dùng không khí được thổi vào từ quạt giàn lạnh để hút không khí
bên trong xe nhằm phát hiện nhiệt độ trung bình trong xe.

Hình 1.4: Cảm biến nhiệt độ trong xe

Chức năng
Cảm biến phát hiện nhiệt độ trong xe dùng làm cơ sở cho việc điều khiển nhiệt độ.
[3]

Trang 3


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Cảm biến nhiệt độ ngồi xe

Hình 1.5: Cảm biến nhiệt độ ngoài xe
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ ngoài xe là một nhiệt điện trở và được lắp ở vị trí phía trước của
giàn nóng để xác định nhiệt độ ngoài xe.
Chức năng
Cảm biến này phát hiện nhiệt độ ngoài xe để điều khiển thay đổi nhiệt độ trong xe
do ảnh hưởng của nhiệt độ ngoài xe. [3]
Cảm biến bức xạ mặt trời
Cấu tạo
Cảm biến bức xạ mặt trời là một điốt quang và được lắp ở phía trên của bảng táp lơ
để xác định cường độ ánh sáng mặt trời.

Hình 1.6: Cảm biến bức xạ mặt trời
Chức năng
Cảm biến này phát hiện cường độ ánh sáng mặt trời dùng để điều khiển sự thay đổi
nhiệt độ trong xe do ảnh hưởng của tia nắng mặt trời. [3]
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh

Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh dùng một nhiệt điện trở và được lắp ở giàn lạnh để phát
hiện nhiệt độ của không khí khi đi qua giàn lạnh (nhiệt độ bề mặt của giàn lạnh).

Trang 4


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.7: Cảm biến nhiệt độ giàn lạnh
Chức năng
Nó được dùng để ngăn chặn đóng băng bề mặt giàn lạnh, điều khiển nhiệt độ và
điều khiển luồng khí trong thời gian quá độ. [3]
Cảm biến nhiệt độ nước
Cấu tạo
Cảm biến nhiệt độ nước là một nhiệt điện trở. Nó phát hiện nhiệt độ nước làm mát
dựa vào cảm biến nhiệt độ nước làm mát động cơ. Tín hiệu này được truyền từ ECU
động cơ.
Ở một số kiểu xe, cảm biến nhiệt độ nước làm mát được lắp ở két sưởi (bộ phận trao
đởi nhiệt).

Hình 1.8: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát
Chức năng
Nó được sử dụng để điều khiển nhiệt độ, điều khiển việc hâm nóng không khí…[3]
1.1.7 Motor trợ động
Motor trợ động trộn khí
Cấu tạo
Motor trợ động trộn khí gồm có mô tơ, bộ hạn chế, chiết áp, và tiếp điểm động. Như

được chỉ ra trên hình vẽ và được kích hoạt bởi tín hiệu từ ECU.

Trang 5


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.9: Motor trợ động trộn khí
Ngun lý hoạt động
Khi cánh điều khiển trộn khí được chuyển tới vị trí HOT, thì cực MH sẽ được cấp
điện và cực MC được nối mát để quay motor trợ động điều khiển cánh trộn khí. Khi
cực MC trở thành nguồn cấp điện và cực MH được nối mát thì motor trợ động quay
theo chiều ngược lại để xoay cánh điều khiển trộn khí về vị trí COOL.

Hình 1.10: Hoạt động của motor trộn khí
Khi tiếp điểm động của chiết áp dịch chuyển đồng bộ với sự quay của motor trợ
động, tạo ra các tín hiệu điện theo vị trí của cánh trộn khí và đưa thơng tin vị trí
thực tế của cánh điều khiển trộn khí tới ECU. Khi cánh điều khiển trộn khí tới vị trí
mong muốn, motor trợ động trộn khí sẽ ngắt dòng điện tới motor trợ động.
Motor trợ động trộn không khí được trang bị một bộ hạn chế để ngắt dòng điện tới
motor khi đi đến vị trí hết hành trình. Khi tiếp điểm động dịch chuyển đồng bộ với
motor trợ động tiếp xúc với các vị trí hết hành trình, thì mạch điện bị ngắt để dừng
motor lại. [3]

Trang 6


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM


ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Motor trợ động dẫn khí vào
Cấu tạo
Mơtơ trợ động dẫn khí vào gồm có một mô tơ, bánh răng, đĩa động v.v… Như được
chỉ ra trên hình vẽ.

Hình 1.11: Motor trợ động dẫn khí vào
Ngun lý hoạt động
Ấn lên cơng tắc điều khiển dẫn khí vào sẽ làm đóng mạch điện của motor trợ động
làm cho dòng điện đi qua motor và dịch chuyển cánh điều khiển dẫn khí vào
Khi cánh điều khiển dẫn khí vào chuyển tới vị trí FRESH hoặc RECIRC, thì tiếp
điểm của đĩa động nối với motor được tách ra và mạch nối với motor bị ngắt làm
cho motor dừng lại. [3]

Hình 1.12: Hoạt động motor trợ động dẫn khí vào
Motor trợ động thổi khí
Cấu tạo
Motor trợ động thổi khí gồm có một mô tơ, tiếp điểm động, bảng mạch, mạch dẫn
động motor… Như được chỉ ra trên hình vẽ.

Trang 7


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.13: Motor trợ động thổi khí

Ngun lý hoạt động
Khi công tắc điều khiển thổi khí hoạt động, mạch dẫn động motor xác định xem vị
trí của cánh điều khiên nên được dịch chuyển sang bên phải hay bên trái và cho
dòng điện vào motor để dịch chuyển tiếp điểm động đối với mô tơ. Khi tiếp điểm
động dịch chuyển tới vị trí theo vị trí công tắc điều khiển thổi khí, thì tiếp điểm với
đĩa của mạch điều khiển được nhả ra, làm cho mạch bị ngắt và motor dừng lại.
Khi cơng tắc điều khiển thổi khí dịch chuyển từ FACE tới DEF
Đầu vào A sẽ là 1 vì mạch bị ngắt, đầu vào B sẽ là 0 vì mạch được tiếp mát. Kết quả
là đầu ra D sẽ là 1 và đầu ra C sẽ là 0 và cho dòng điện của motor đi từ D tới C. Sau
khi motor quay về tiếp điểm động B thôi tiếp xúc với DEF, đầu vào B sẽ là 1 vì
mạch bị ngắt. Kết quả là cả hai đầu ra C và D sẽ là 0, dòng điện tới motor sẽ bị ngắt
và motor dừng lại. [3]
Một số kiểu xe không có tiếp điểm trong motor trợ động.

Hình 1.14: Nguyên lý hoạt động của motor trợ động thổi khí
1.1.8 Nguyên lý hoạt động của hệ thống tính tốn nhiệt độ khơng khí cửa ra
(TAO)
Để nhanh chóng điều chỉnh nhiệt độ trong xe theo nhiệt độ đặt trước, ECU tính tốn
nhiệt độ không khí cửa ra (TAO) dựa trên thông tin được truyền từ mỗi cảm biến.
Trang 8


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Việc tính tốn nhiệt độ khơng khí cửa ra (TAO) được dựa trên nhiệt độ trong xe,
nhiệt độ ngoài xe và cường độ ánh sáng mặt trời liên quan đến nhiệt độ đã đặt trước.
Mặc dù điều hoà tự động điều khiển nhiệt độ chủ yếu dựa vào thông tin nhiệt độ
trong xe, nhưng nó cũng sử dụng thông tin về nhiệt độ ngoài xe và cường độ ánh

sáng mặt trời để cho sự điều khiển được chính xác. [3]

Hình 1.15: Tính tốn nhiệt độ khơng khí cửa ra
Nhiệt độ khơng khí cửa ra (TAO) được hạ thấp trong những điều kiện sau:
• Nhiệt độ đặt trước thấp hơn
• Nhiệt độ trong xe cao
• Nhiệt độ bên ngồi xe cao
• Cường độ ánh sáng mặt trời lớn.
1.2 PHẦM MỀM LABVIEW
1.2.1 LabVIEW là gì?
LabVIEW là mơi trường ngơn ngữ đồ họa hiệu quả trong việc giao tiếp đa kênh
giữa con người, thuật tốn và các thiết bị.
Gọi LabVIEW là ngơn ngữ đồ họa hiệu quả vì về cách thức lập trình, LabVIEW
khác với các ngôn ngữ C (hay Python, Basic, vv.) ở điểm thay vì sử dụng các từ
vựng (từ khóa) cố định thì LabVIEW sử dụng các khối hình ảnh sinh động và các
dây nối để tạo ra các lệnh và các hàm như trong hình 1.16. Cũng chính vì sự khác
biệt này mà LabVIEW đã giúp cho việc lập trình trở nên đơn giản hơn bao giờ hết.
Đặc biệt, LabVIEW rất phù hợp đối với kỹ sư, nhà khoa học hay giảng viên. Chính
sự đơn giản, dễ học, dễ nhớ đã giúp cho LabVIEW trở thành một trong những công
cụ phổ biến trong các ứng dụng thu thập dữ liệu từ các cảm biến, phát triển các
thuật toán, và điều khiển thiết bị tại các phịng thí nghiệm trên thế giới.

Trang 9


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.16: Mã nguồn viết bằng LabVIEW

Về ý nghĩa kỹ thuật, LabVIEW cũng được dùng để lập trình ra các chương trình
(source code: mã nguồn) trên máy tính tương tự các ngơn ngữ lập trình dựa trên chữ
(text: based language) như C, Python, Java, Basic…
Đồng thời, LabVIEW hỗ trợ các kỹ sư, nhà khoa học và sinh viên xây dựng (thực
thi) các thuật toán một cách nhanh gọn, sáng tạo, và dễ hiểu nhờ các khối hình ảnh
có tính gợi nhớ và cách thức hoạt động theo kiểu dòng dữ liệu (data flow) lần lượt
từ trái qua phải. Các thuật toán này sau đó được áp dụng lên các mạch điện và cơ
cấu chấp hành thực nhờ vào việc kết nối hệ thống thật với LabVIEW thông qua
nhiều chuẩn giao tiếp như chuẩn giao tiếp RS232 (giao tiếp qua cổng COM), chuẩn
USB, chuẩn giao tiếp mạng TCP/IP, UDP, chuẩn GPIB... Vì vậy LabVIEW là một
ngơn ngữ giao tiếp đa kênh.
LabVIEW hỗ trợ hầu hết các hệ điều hành Windows (2000, XP, Vista, Windows7),
Linux, MacOS, Window Mobile, Window Embedded. [4]
1.2.2 Các ứng dụng của LabVIEW
LabVIEW được sử dụng trong các lĩnh vực đo lường, tự động hóa, cơ điện tử,
robotics, vật lý, tốn học, sinh học, vật liệu, ơtơ... Nhìn chung:
LabVIEW giúp kỹ sư kết nối bất kỳ cảm biến, và bất kỳ cơ cấu chấp hành nào với
máy tính.
LabVIEW có thể được sử dụng để xử lý các kiểu dữ liệu như tín hiệu tương tự
(analog), tín hiệu số (digital), hình ảnh (vision), âm thanh (audio)...

Trang 10


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LabVIEW hỗ trợ các giao thức giao tiếp khác nhau như RS232, RS485, TCP / IP,
PCI, PXI. [1]

LabVIEW đã trở nên phở biến ở các phịng thí nghiệm ở Nhật, Hàn, Mỹ, Anh,
Đức... Ứng dụng đo lường, trong hình 1.17 là giao diện thu thập dữ liệu các thông
tin cần thiết của tàu vũ trụ cỡ nhỏ tại cơ quan hàng khơng và vũ trụ NASA, Hoa Kỳ.

Hình 1.17: Thu thập dữ liệu tại Cơ quan hàng không vũ trụ NASA
Ứng dụng LabVIEW trong việc thu thập dữ liệu cảm biến trên động cơ Toyota
Altis.

Hình 1.18: Thu thập dữ liệu từ cảm biến đo gió trong ơ tơ và thí nghiệm thuật toán
chuyển đổi cảm biến

Trang 11


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Mơ phỏng 3D, hình 1.19 mơ tả ứng dụng mơ phỏng một cánh tay robot đơn giản.

Hình 1.19: Điều khiển cánh tay robot
LabVIEW điều khiển robot không người lái nhằm dò tìm và khám phá dưới nước
của tập đồn Nexans.

Hình 1.20: Robot dưới nước được thiết kế bởi công ty Nexans
1.2.3 Download và khởi động LabVIEW
Để học và làm việc với LabVIEW, ta chỉ cần download và cài đặt LabVIEW tại địa
chỉ website: www.ni.com. Đây là website thuộc công ty National Instruments: là

Trang 12



TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

công ty phần mềm đã nghiên cứu và phát triển LabVIEW trở nên mạnh mẽ như
ngày nay.
Sau khi dowload về và cài đặt ta sẽ được chương trình hiện lên máy tính với biểu
tượng:

Hình 1.21: Biểu tượng LabVIEW
Chúng ta tiến hành khởi động LabVIEW [3]

Hình 1.22: Khởi động LabVIEW
Giao diện LabVIEW sẽ hiện lên màn hình [5]

Trang 13


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Hình 1.23: Giao diện LabVIEW
 Một số thao tác và các thành phần trong LabVIEW [5]
 Tạo một VI mới: VI tức là một file mới mà ở đó chúng ta tiến hành lập
trình tương tác.

Hình 1.24: Tạo một VI mới

Trang 14


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TPHCM

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Các thành phần của một VI bao gồm:
 Front panel
 Block Diagram
 Icon/Conecter pane
 Front panel: Chứa các mô phỏng và hiển thị chế độ, kết quả khi lập
trình. Ví dụ: Công tắc ON/OFF, hiển thị đồ thị, hiển thị nhiệt độ, tốc độ
động cơ…

Hình 1.25: Giao diện phía trước của LabVIEW
 Block Diagram: Chứa các khối chương trình của giao diện chính, các
hàm, các phép tính tốn... Giống như các nội dung, mã code để viết
chương trình.

Trang 15