thiết kế chế tạo mạch sạc thông minh trên xe máy

Phần lớn các hệ thống sạc truyền thống trên xe máy không có khả năng điều chỉnh dòng và điện áp sạc, điều này có nghĩa là chúng không thể tối ưu hóa quá trình sạc cho từng điều kiện sử d

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Giới thiệu về hệ thống sạc trên xe máy

Trên hầu hết mọi xe máy, chúng ta sẽ tìm thấy một loại pin được gọi là ắc quy, được sử dụng để cung cấp điện năng cho việc khởi động xe máy và để phát một lượng năng lượng điện cho hệ thống điện của xe Bản thân ắc quy được sạc bởi một máy phát điện được điều khiển bởi động cơ, và miễn là động cơ đang hoạt động thì sẽ có một dòng điện chạy qua pin Điện áp không tải của pin được sạc đầy là khoảng 13 Vdc Để sạc nó, hệ thống sạc phải cung cấp điện áp khoảng 14,4 Vdc và đây phải là điện áp không đổi ở mọi tốc độ động cơ

Thập niên 1960 và 1970, trong thời kỳ này công nghệ điện tử bắt đầu được áp dụng rộng rãi trong ngành công nghiệp xe máy Các bộ sạc bắt đầu tích hợp linh kiện điện tử như bộ điều khiển động cơ (rectifier) để chuyển đổi nguồn điện xoay chiều từ động cơ thành nguồn điện một chiều đồng thời ổn định điện áp dùng để sạc ắc quy Bản thân máy phát điện được đặt trong hoặc trên động cơ, và trên hầu hết các xe máy đều có một bộ phận chỉnh lưu điều chỉnh riêng biệt nằm ở đâu đó trên khung Lý do cho điều này là hầu hết tất cả các xe máy đều được trang bị máy phát điện xoay chiều (Dòng điện xoay chiều), trong khi hệ thống điện trên xe máy là hệ thống DC (Dòng điện một chiều) Phần chỉnh lưu bên trong bộ chỉnh lưu bộ điều chỉnh đảm nhận việc chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, khi đó mới có thể sạc được cho ắc quy Phần điều chỉnh của bộ chỉnh lưu - điều chỉnh được sử dụng để điều chỉnh điện áp đầu ra (đến ắc quy) đến 14,4 Vdc cần thiết.

Cấu tạo của hệ thống sạc trên xe máy

Hệ thống sạc bao gồm ba thành phần chính: ắc quy, máy phát điện và bộ điều chỉnh / chỉnh lưu Ắc quy xe máy lưu trữ năng lượng điện để sử dụng và hoạt động như một bộ đệm cho hệ thống điện của xe đạp Máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều để khởi động xe máy và sạc pin Bộ điều chỉnh / chỉnh lưu thay đổi hoặc chỉnh lưu dòng điện xoay chiều do máy phát điện tạo ra thành dòng điện một chiều để nó có thể được lưu trữ trong ắc quy

Hình 2.1: Tổng quan cấu trúc của hệ thống sạc trên xe máy

2.2.1 Ắc quy trên xe máy Ắc quy là một cơ chế quan trọng trong việc tích lũy, lưu trữ và cung cấp năng lượng theo yêu cầu Một số loại ắc quy có thể chứa năng lượng ở mức thấp trong thời gian dài và phát hành năng lượng ở mức cao trong thời gian ngắn Tuy nhiên, cũng có các loại ắc quy khác có thể chấp nhận năng lượng ở mức cao hơn trong thời gian ngắn và cung cấp năng lượng ở mức thấp trong thời gian dài hơn Ngoài ra, ắc quy còn giúp ổn định điện áp cho toàn bộ hệ thống điện của xe trong quá trình vận hành

Dựa vào chất liệu, cấu trúc của bản cực và chất điện phân sẽ tạo nên sức điện động cho ắc quy Bình ắc quy được làm từ số những tế bào (cell) đặt trong một vỏ bọc bằng cao su cứng hay nhựa cứng Những đơn vị cơ bản của mỗi tế bào là những bản cực dương và bản cực âm Những bản cực này có những vật liệu hoạt hoá nằm trong các tấm lưới phẳng Bản cực âm là chì xốp sau khi nạp có màu xám Bản cực dương sau khi nạp là PbO2 có màu nâu Cấu trúc của một ắc quy đơn gồm có: phân khối bản cực dương, phân khối bản cực âm và các tấm ngăn

Cấu tạo của một bản cực trong ắc quy gồm có phần khung xương và chất tác dụng trát lên nó Khung xương của bản cực dương và âm có cấu tạo giống nhau Chúng được làm từ chì pha thêm (5 – 8%) Sb(antimon) tạo dạng mặt lưới Antimon giúp tăng cường độ

6 cứng và độ chịu nhiệt của chì Các bản cực dương của mỗi ắc quy đơn được hàn với nhau tạo thành phân khối bản cực dương Các bản cực âm của mỗi ắc quy đơn được hàn với nhau tạo thành phân khối bản cực âm Số bản cực âm trong ắc quy đơn nhiều hơn số bản cực dương một bản nhằm tận dụng triệt để diện tích tham gia phản ứng của các bản cực dương

Tấm ngăn được bố trí giữa bản cực âm và bản cực dương là một tấm ngăn xốp có tác dụng ngăn cách và tránh va đập giữa các bản cực Tấm ngăn làm bằng vật liệu pôliclovinyl(PVC) có bề dày ( 0,8 ÷ 1,2 ) mm và có dạng lượn sóng PVC có khả năng cơ học tốt và độ bền cao, đặc biệt là vật liệu không bị ăn mòn bởi axit sulfuric (H2SO4), một thành phần quan trọng trong dung dịch điện giải trong bình ắc quy Việc sử dụng PVC giúp tấm ngăn giữ được hình dạng và tính chất của nó trong môi trường axit này

Hình 2.2: Cấu tạo tổng quát ắc quy axit - lead acid battery

Sau khi sắp xếp những bộ phận kể trên, chúng sẽ được đặt vào 1 ngăn trong vỏ bình ắc quy có nắp đậy mềm Sau khi đậy nắp thì những phiến nối được hàn vào để nối các cực liên tiếp của tế bào, cuối cùng hàn nắp bình ắc quy vào Khi sử dụng bình ắc quy sẽ tạo ra dòng điện một chiều đi qua các thiết bị nối với các cực của nó Dòng điện trong bình ắc quy tạo ra do phản ứng hoá học giữa những vật liệu trên bản cực và axit H2SO4 trong bình Sau một thời gian sử dụng bình ắc quy bị hết điện Tuy nhiên nó có thể được sạc lại bằng cách cho một dòng điện bên ngoài đi qua nó theo chiều ngược với chiều phát điện của bình

Hiện tại, có hai loại ắc quy được sử dụng cho xe máy bao gồm: ắc quy nước và ắc quy khô Mỗi loại có mức giá cũng như ưu và nhược điểm khác nhau Nhưng phổ biến nhất vẫn là ắc quy khô

Bảng 2.1: Bảng so sánh các thông số ắc quy nước và khô

Các thông số so sánh Ắc quy khô Ắc quy nước

Có tuổi thọ khá dài (khoảng 3 năm)

Tuổi thọ thấp hơn so với ắc quy khô

Không cần châm thêm điện dịch trong quá trình sử dụng

Phải bảo dưỡng kiểm tra, châm điện dịch định kì

Khả năng ăn mòn Phần kim loại xung quanh không bị hơi axit ăn mòn

Axit bốc hơi gây ăn mòn các bộ phận khác

Khả năng phục hồi điện áp

Sau khi phát dòng điện lớn thường phục hồi điện áp nhanh hơn

Sau khi phát dòng điện lớn thường phục hồi điện áp chậm hơn

Dòng điện nạp có thể lên tới 0,25 lần trị số dung lượng ắc quy

Dòng điện nạp lớn nhất chỉ nên bằng 0,1 lần trị số dung lượng ắc quy

Khi nạp không có mùi khó chịu và không thải ra khí cháy

Khi nạp có thể phát ra khí cháy hoặc có mùi khó chịu

Giá thành Giá thành đắt hơn Giá thành rẻ hơn do chế tạo đơn giản hơn

Trạng thái hết điện Hết điện đột ngột mặc dù đang sử dụng Yếu dần rồi mới hết điện

2.2.2 Máy phát điện trên xe máy

Có hai loại thiết bị cơ khí được sử dụng để tạo ra năng lượng điện Máy phát điện một chiều phổ biến trên xe máy được phát triển trước những năm 1960, trước khi các phụ kiện hiện đại, chẳng hạn như bộ khởi động điện và đèn báo rẽ được thêm vào Xe máy hiện đại sử dụng máy phát điện tạo ra dòng điện xoay chiều, vì máy phát điện một chiều không còn được sử dụng phổ biến, vậy trong phân tích này sẽ giới hạn thông tin của chúng ta trong phạm vi máy phát điện xoay chiều

Mặc dù có một số biến thể, song tất cả các máy phát điện xe máy đều có hai loại Đầu tiên và ít phổ biến hơn là máy phát điện "một mảnh" khép kín, kiểu ô tô, gắn bên ngoài, trong đó mọi thứ cần thiết để tạo và điều chỉnh đầu ra hiện tại được đặt trong một thiết bị Chúng thường được điều khiển bằng bánh răng hoặc một chuỗi nhỏ từ trục khuỷu, cho phép nhà sản xuất tăng hoặc giảm theo yêu cầu để đạt được tốc độ quay chính xác và đầu ra hiện tại Bởi vì chúng là loại máy phát điện mạnh nhất, chúng cũng tạo ra nhiều nhiệt nhất, đó là lý do tại sao chúng được gắn bên ngoài Máy phát điện như thế này đôi khi được tìm thấy trên những chiếc xe mô tô du lịch lớn như Honda Gold Wing, phương tiện cần nhiều công suất phát điện

Hình 2.3: Máy phát điện xoay chiều “một mảnh” khép kín trên dòng xe phân khối lớn của hãng Honda

Những loại máy phát điện khác đôi khi được gọi là máy phát điện ba mảnh, ba mảnh bao gồm rotor, stator và bộ điều chỉnh / chỉnh lưu Mặc dù các thành phần hoạt động cùng nhau, nhưng về cơ bản chúng là các đơn vị độc lập và có tác dụng của riêng mình

Rotor là một bánh xe nhỏ được gắn trực tiếp vào một đầu của trục khuỷu Tùy thuộc vào loại máy phát điện đang được sử dụng, rotor có thể có nam châm mạnh nhỏ bên trong nó, hoặc ít phổ biến hơn là cuộn dây trường, được cung cấp năng lượng bởi một lượng nhỏ dòng điện để tạo thành nam châm điện mạnh Loại thứ hai được gọi là máy phát điện "cuộn dây kích từ", có cả kiểu sử dụng chổi than và không chổi than

Hình 2.4 : Rotor hay còn gọi là “vô lăng” trong máy phát điện trên xe máy

Stator là một loạt các cụm kim loại, thường được làm bằng các thanh nhiều lớp, quấn bằng nhiều chân dây đồng mỏng Mỗi cụm được gọi là cuộn dây, và có thể có từ một đến một chục hoặc nhiều hơn trong số chúng trong stator, tùy thuộc vào loại máy phát điện và mức đầu ra được yêu cầu

Hình 2.5: Cuộn dây (stator) trong máy phát điện trên xe máy

Tùy thuộc vào thiết kế, rotor có thể là loại bên ngoài, có nghĩa là nam châm quay quanh stator, hoặc loại bên trong, có nghĩa là nam châm quay bên trong stator Cả hai loại đều hoạt động theo cùng một cách Khi rotor quay qua các cuộn dây, nam châm của rotor tạo ra dòng điện trong cuộn dây của stator Đó được gọi là hiện tượng cảm ứng điện từ, một thuật ngữ đã được tiếp cận từ vật lý trung học Bởi vì các cực của nam châm được định hướng bắc-nam, dòng điện tự đảo ngược mỗi khi một nam châm quét qua trường từ của nó, tạo ra một dòng điện xoay chiều Bên cạnh chức năng chính là tạo ra dòng điện, rotor còn bổ sung cho vai trò làm bánh đà của trục khuỷu Trên thực tế, trong một số thiết kế động cơ, rotor là bánh đà, trong trường hợp đó cụm được gọi là Flywheel Magneto

2.2.3 Bộ chỉnh lưu trong hệ thống sạc trên xe máy

Lợi ích của việc trang bị máy phát điện xoay chiều là tạo ra một lượng lớn điện năng, nhiều hơn so với bất kì một máy phát điện một chiều nào, tuy nhiên có một vấn đề là máy phát sẽ tạo ra dòng điện xoay chiều nhưng ắc quy - nền tảng mà hệ thống sạc được xây dựng lại chỉ có thể lưu trữ dòng điện một chiều Từ đó người ta đề ra giải pháp là kết hợp thêm một bộ chỉnh lưu, đây là một thiết bị thay đổi đầu ra AC của máy phát điện thành

Nguyên lý hoạt động của hệ thống sạc trên xe máy

2.3.1 Nguyên lý hoạt động của máy phát điện

2.3.1.1 Máy phát điện nam châm vĩnh cửu

Máy phát điện nam châm vĩnh cửu là một máy phát điện trên xe máy có một hoặc nhiều cuộn dây đồng trên stator (phần tĩnh của máy phát điện) nằm bên trong từ trường khác nhau Trong máy phát sử dụng một bánh đà được quay bởi trục khuỷu với một vài nam châm bên trong nó, bánh đà này với nam châm tích hợp của nó chính là rotor Bản thân các nam châm có cực bắc và cực nam và bánh đà đang quay xung quanh stator Stato là một lõi kim loại với rất nhiều cực kim loại có cuộn dây đồng trên chúng Bởi vì như vậy, các cuộn dây của stato được tiếp xúc đầu tiên với cực bắc, sau đó là cực nam, sau đó lại là cực bắc, Đây là từ trường khác nhau cần thiết để cho cuộn dây tự tạo ra dòng điện xoay chiều Bản thân các cuộn dây được kết nối theo cấu trúc hình sao (một cuộn dây có hai đầu và ba đầu của ba cuộn dây khác nhau được kết nối với nhau) vì vậy stato chỉ có ba dây đầu ra nổi lên

Sở dĩ được gọi là máy phát điện nam châm vĩnh cửu là do bánh đà chứa nam châm có từ tính mọi lúc Đầu ra của một stator nhất định phụ thuộc vào tốc độ động cơ (tốc độ biến thiên từ trường càng cao, đầu ra stato càng cao) và lực của từ trường (không đổi) Về cơ bản, stator tạo ra một điện áp nhất định ở một vòng tua nhất định Sau khi dòng điện xoay chiều được tạo ra bởi hiện tượng cảm ứng điện từ do sự quay xung quanh stator của rotor, thì điện áp được dẫn vào bên trong bộ chỉnh lưu Bộ chỉnh lưu chuyển đổi ba pha

AC thành một đầu ra 14.4 Vdc duy nhất, một cực âm và một cực dương Bởi vì stator đang tạo ra năng lượng theo tốc độ động cơ, điều này có nghĩa là điện áp đầu ra của bộ chỉnh

12 lưu sẽ có lúc vượt quá 14.4 Vdc hoặc có thể duy trì điện áp cao đó trong thời gian dài, điều này sẽ dẫn đến ắc quy sạc quá mức và thổi các thiết bị điện trên xe máy chạy trên điện áp từ 12 đến 15 Vdc (nếu các thiết bị đó nối điện từ máy phát) Chính vì lý do đó, một Zener được lắp bên trong bộ chỉnh lưu có nhiệm vụ xem xét điện áp DC trên các cực của ắc quy và đoản mạch một lượng điện năng nhất định được tạo ra bởi stator nối đất khi điện áp vượt quá 14.4 Vdc Điều này được điều chỉnh liên tục, vì vậy điện áp đầu ra của bộ chỉnh lưu (lý tưởng là giống như điện áp trên các cực của ắc quy) luôn ở mức 14,4 Vdc

Hình 2.7: Sơ đồ mạch máy phát nam châm vĩnh cửu

2.3.1.2 Máy phát điện có cuộn kích từ

Một máy phát điện khác ít được sử dụng trên xe máy là máy phát điện có cuộn kích từ Bản thân hệ thống hoạt động cũng giống như một máy phát điện nam châm vĩnh cửu, sự khác biệt lớn duy nhất là không có nam châm vĩnh cửu mà thay vào đó có một nam châm điện cung cấp từ tính cần thiết (từ tính này thường được gọi là "trường") Nam châm điện là một cuộn dây lớn duy nhất trên lõi kim loại được từ hóa ngay khi có dòng điện một chiều được cung cấp bởi ắc quy chạy qua cuộn dây

Hình 2.8: Sơ đồ mạch máy phát điện có cuộn kích từ

Trên hầu hết các cuộn kích từ sẽ có “cực vuốt” (claw-poles) và hai vòng trượt, tất cả quay cùng trục khuỷu với cuộn dây stator (giống như stator nam châm vĩnh cửu) xung quanh nó Hãy tưởng tượng nhìn vào mặt ngoài của rotor theo chiều ngang chúng ta sẽ thấy hai mảnh kim loại được ép lại với nhau và có một cuộn dây ở giữa Khi điện áp ắc quy chạy qua các vòng trượt, rotor sẽ hoạt động giống như một nam châm điện lớn, và phía bên trái của rotor sẽ được gọi là cực bắc, phía bên phải sẽ là cực nam, ở giữa ta có thể thấy các mảnh chồng lên nhau Có nghĩa là khi rôto quay, đầu tiên sẽ có một cực nam đi qua, sau đó là cực bắc, sau đó là cực nam, Đây là từ trường thay đổi để tạo ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây stator Đầu ra AC ba pha từ cuộn dây stator được dẫn qua bộ chỉnh lưu để chuyển đổi nó thành DC để sạc pin Việc điều chỉnh được thực hiện bởi bộ phận điều chỉnh của bộ chỉnh lưu, nó cảm nhận được điện áp trong hệ thống điện của xe Khi điện áp thấp hơn 14,4 Vdc, nó sẽ bật từ trường (nó chuyển nguồn 12 Vdc qua các vòng trượt) Cũng vì có một từ trường biến thiên, do đó stato sẽ tạo ra điện Khi điện áp trong hệ thống của xe đạt trên 14,4 Vdc bộ điều chỉnh sẽ cảm nhận được điều đó và tắt từ trường Sau đó, điện áp sẽ giảm do stato không tạo ra bất kỳ nguồn điện nào nữa (không có từ trường thay đổi) Khi điện áp giảm xuống dưới khoảng 14,2 Vdc bộ điều chỉnh sẽ bật lại từ trường Đây là một quá trình liên tục và kết quả của việc này là điện áp trên các cực của ắc quy không đổi (14,4 Vdc) Do không có công suất điện dư thừa được tạo ra bởi stato

14 nên hệ thống này rất hiệu quả Mặt khác, nhược điểm của nó là không đơn giản và nhỏ gọn như máy phát điện nam châm vĩnh cửu Cuộn dây kích từ thông thường có một đầu được nối với cực dương của ắc quy thông qua công tắc đánh lửa, vì vậy chỉ có nguồn điện cho từ trường khi bật công tắc đánh lửa Việc điều chỉnh được thực hiện thông qua bộ phận điều chỉnh của bộ chỉnh lưu, điều chỉnh bằng cách bật hoặc tắt nối đất cho từ trường Trên một số máy, quá trình thiết lập diễn ra theo cách ngược lại, khi đó một bên của từ trường luôn được nối đất và bên còn lại được bộ điều chỉnh bật hoặc tắt nguồn cấp điện dương (thông qua công tắc đánh lửa)

2.3.2 Phân loại và nguyên lý hoạt động của các kiểu sạc trên xe máy

2.3.2.1 Kiểu sạc 1 pha bán kì

Bộ chỉnh lưu điều khiển một pha bán kì là một thiết bị bán dẫn chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều bằng cách sử dụng một diode đơn hoặc bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon (SCR) Do tính đơn giản và tiết kiệm chi phí, nó được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng năng lượng thấp Khía cạnh cốt lõi của thiết bị này là khả năng kiểm soát công suất cung cấp cho tải bằng cách điều chỉnh góc bắn của SCR

Sơ đồ mạch cơ bản của bộ chỉnh lưu điều khiển một pha nửa sóng bao gồm nguồn

AC được kết nối với SCR, sau đó được liên kết với tải Cổng cảm ứng của SCR nhận tín hiệu điều khiển để quản lý chu kì dẫn, từ đó kiểm soát điện áp đầu ra Hoạt động của bộ chỉnh lưu này phụ thuộc vào việc kiểm soát góc bắn của SCR (α) Bằng cách tinh chỉnh α, góc dẫn được điều chỉnh, do đó điều chỉnh điện áp đầu ra trung bình trên tải Bộ chỉnh lưu chỉ cho phép một nửa chu kỳ AC đi qua, trong khi nửa còn lại bị chặn, tạo ra đầu ra DC

Hình 2.9: Sơ đồ cơ bản mạch chỉnh lưu 1 pha bán kì

Mô tả sơ đồ mạch của Bộ chỉnh lưu điều khiển nửa sóng một pha với tải R Mạch được cấp điện bởi điện áp đường dây hoặc điện áp thứ cấp máy biến áp, ν = Vmax sin ωt Giả sử rằng điện áp cung cấp đỉnh không bao giờ vượt quá xếp hạng chặn thuận và ngược của thyristor / scr SCR có thể được kích hoạt ở bất kỳ góc độ nào α trong nửa chu kỳ dương để có thể kiểm soát điện áp đầu ra Thyristor chặn nửa chu kỳ âm Các dạng sóng dòng điện và điện áp cho Bộ chỉnh lưu điều khiển nửa sóng một pha với mạch tải điện trở được hiển thị bên dưới

Hình 2.10: Dạng sóng đầu ra của chỉnh lưu một pha bán kì Đối với nửa chu kỳ dương của điện áp nguồn, cực dương của thyristor là ω.r.t dương, cực âm của nó và cho đến khi thyristor được kích hoạt bởi một xung cổng thích hợp, nó sẽ chặn dòng tải chạy theo chiều thuận Khi thyristor được bắn ở một góc α, toàn bộ điện áp nguồn được áp dụng cho tải Do đó, tải được kết nối trực tiếp với nguồn điện xoay chiều Với một nguồn không có điện kháng và một tải thuần trở, dạng sóng hiện tại sau khi thyristor được kích hoạt sẽ giống hệt với sóng điện áp được áp dụng và có cường độ phụ thuộc vào biên độ của điện áp được áp dụng và giá trị của điện trở tải R Tại điểm giao bằng không, thyristor bị tắt bởi sự chuyển mạch tự nhiên do đó ngắt nguồn cho tải Điện áp và dòng điện cùng một pha Góc (π – α) trong đó thyristor dẫn được gọi là góc dẫn

Bằng cách thay đổi góc bắn α, điện áp đầu ra có thể được kiểm soát Trong thời gian dẫn, điện áp giảm trên thyristor vào khoảng 1 volt Trong nửa chu kỳ âm của điện áp nguồn, thyristor chặn dòng tải và không có điện áp nào được áp dụng vào tải R

Trên các loại xe máy đời cũ như Dream, Wave phổ thông sẽ được trang bị kiểu sạc

1 pha bán kì này Trong đó mạch chỉnh lưu chỉ sử dụng 1 diode để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều phát ra từ cuộn điện thành dòng điện 1 chiều

Hình 2.11: Dạng sóng của dòng điện khi đi qua chỉnh lưu 1 pha bán kì trên sạc xe máy

Ngoài chức năng chỉnh lưu trong cục sạc còn có thêm mạch ổn áp để ổn định nguồn sạc cho ắc quy tránh điện áp sạc quá lớn gây hỏng ắc quy, đồng thời ổn áp nguồn cấp cho đèn

Hình 2.12 : Sơ đồ mạch ổn áp trong hệ thống sạc xe máy

2.3.2.2 Kiểu sạc 1 pha toàn kì

Chỉnh lưu điều khiển 1 pha toàn kì sử dụng bốn SCR, do đó chúng ta sẽ thu được điện áp đầu ra cho cả chu kì dương và chu kì âm Cũng giống như chỉnh lưu 1 pha bán kì, thiết bị này cũng được sử dụng để chuyển đổi dòng điện xoay chiều AC thành dòng điện một chiều DC với khả năng điều khiển điện áp đầu ra Điều này đạt được bằng cách điều chỉnh góc kích (hoặc góc pha) của thyristor, là thiết bị bán dẫn có khả năng chuyển mạch dòng điện lớn Khi chỉnh lưu được kết nối với tải thuần trở (tải R), điện áp đầu ra trên tải

17 tương quan trực tiếp với điện áp AC đầu vào, dù đã được chỉnh lưu Tính đơn giản này làm cho Chỉnh lưu điều khiển một pha toàn kì với tải thuần trở trở thành một cấu hình cơ bản, quan trọng để hiểu các tình huống tải phức tạp hơn

Các cách sạc ắc quy tối ưu

2.4.1 Nạp Acquy với dòng điện không đổi Đây là phương pháp thường được sử dụng tại các cơ sở xưởng gara xe ô tô , nhà máy bảo dưởng và sửa chữa Ắc quy mới hoặc bảo dưởng Ắc quy bị chay ( sunfat hóa) Phương pháp này thường được sử dụng vì nó sạc với dòng điện không đổi và có thể chọn được giá trị dòng điện tương ứng với các loại ắc quy khác nhau Đảm bảo được ắc quy sẽ được sạc liên tục cho đến khi đầy

Trong quá trình nạp với dòng không đổi cho đến khi đầy và chỉ sạc được các Acquy nạp phải có cùng dung lượng định mức, ngoài ra khi sạc càng lâu thì sức điện động của Acquy sẽ tăng dần và phương pháp này tốc dộ sạc không được đồng đều có thể khi mới sạc sẽ sạc rất nhanh nhưng khi dung lượng gần đầy với dòng điện không đổi sẽ làm cho ắc quy lâu đầy hơn Vậy để khắc phục những nhược điểm đó thì người ta sử dụng phương pháp nạp dòng điện thay đổi theo hai hay nhiều nấc

2.4.2 Nạp Acquy với điện áp không đổi

Phương pháp nạp này thường được sử dụng để nạp ắc quy xe ô tô Vì nó yêu cầu ắc quy phải mắc song song với nguồn nạp Nạp Ắc quy với điện áp không đổi cho phép dòng điện tối đa của bộ sạc chạy vào pin cho đến khi nguồn điện đạt đến điện áp đặt trước Dòng điện sau đó sẽ giảm dần xuống giá trị tối thiểu khi đạt đến mức điện áp đó Ắc quy có thể được kết nối với bộ sạc cho đến khi sẵn sàng sử dụng và sẽ vẫn ở "điện áp nổi" đó, sạc nhỏ giọt để bù cho việc tự xả pin bình thường Ưu điểm của phương pháp này là thời gian nạp ngắn và dòng diện sẽ được điều chỉnh giảm dần cho phù hợp với nấc điện áp của

23 ắc quy Tuy nhiên ưu điểm lớn cũng là nhược điểm của phương pháp này với sự hiệu chỉnh điện áp liên tục khi ắc quy sạc không thể sạc đầy 100% được Chính vì vậy phương pháp này thường được dùng để sạc bổ sung thêm cho ắc quy trong quá trình sử dụng

2.4.3 Nạp Acquy với dòng điện và điện áp thay đổi

Hình 2.19: Dạng dòng điện, điện áp pin trong phương pháp sạc CC-CV Đây là phương pháp tối ưu hóa nhất, được phát triển bằng cách kết hợp hai phương pháp sạc trước đó Quá trình này bao gồm hai giai đoạn: sạc với dòng điện không đổi và sạc với điện áp không đổi

Trong giai đoạn đầu tiên, pin được sạc với dòng điện cố định cho đến khi điện áp đạt đến một mức ngưỡng xác định Sau đó, quá trình chuyển sang giai đoạn thứ hai, giữ điện áp tại mức ngưỡng đó, trong khi dòng điện sạc giảm dần cho đến khi bằng không, hoàn thành quá trình sạc Hình ảnh minh họa trên cho thấy sự biến đổi của dòng điện và điện áp trong quá trình sạc theo phương pháp CC-CV

Phần lớn thời gian sạc (khoảng 85%) được dành cho giai đoạn sạc dòng điện không đổi Tuy nhiên, giai đoạn sạc điện áp không đổi có khoảng thời gian sạc kéo dài hơn và không thể đáp ứng nhu cầu sạc nhanh

GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ VÀ PHẦN MỀM LẬP TRÌNH

Vi điều khiển Arduino Nano

Arduino là một board mạch vi điều khiển được ra đời đầu tiên vào năm 2005, nó được thiết kế bởi nhóm giáo sư và sinh viên người Ý Mạch arduino được lập trình để tương tác với các thiết bị như cảm biến, đèn, động cơ và các thiết bị khác Với mạch arduino này việc lắp ráp hay điều khiển các thiết bị điện tử rất dễ dàng và nhanh chóng

Hình 3.1: Cấu tạo vi điều khiển Arduino Nano

Arduino Nano là một board mạch nhỏ gọn sử dụng vi điều khiển ATmega328P hoặc ATmega168, với thiết kế dựa trên mã nguồn mở, tích hợp các chân I/O đơn giản nhưng hiệu quả Arduino Nano không chỉ nhỏ gọn hơn so với các phiên bản Arduino Mega và Arduino Uno mà còn có thể hoạt động độc lập và tương tác hiệu quả với các thiết bị điện tử khác Nó cũng rất phù hợp cho những người mới bắt đầu học về Arduino, giúp họ dễ dàng kết nối với PC và phối hợp với các phần mềm như Flash, Processing, Max/MSP, PD, và nhiều phần mềm khác

Thông số kỹ thuật và sơ đồ chân Arduino Nano sử dụng Vi điều khiển ATmega328P + Hoạt động ở điện áp : 5V

+ Tần số hoạt động : 16 MHz

+ Điện áp khuyên dùng : 7 - 12 VDC

+ Điện áp giới hạn : 6 - 20 VDC

+ Số chân Digital I/O : 14 (6 chân PWM)

+ Số chân Analog : 8 (Độ phân giải 10 bit)

+ Dòng tối đa trên mỗi chân I/O : 40 mA

+ Dòng ra tối đa 5V : 500 mA

+ Dòng ra tối đa 3.3V : 50 mA

Hình 3.2: Sơ đồ chân của Arduino Nano

Mỗi một chân trên mạch Arduino Nano đều có một chức năng cụ thể

Các chân kỹ thuật số (Analog) trên Arduino Nano đóng vai trò là bộ chuyển đổi tín hiệu từ Analog sang Digital Đặc biệt, hai chân A4 và A5 có thể được sử dụng cho giao tiếp I2C, mở rộng khả năng kết nối với các thiết bị khác Ngoài ra, Arduino Nano có tổng cộng 14 chân tương tự (Digital), trong đó 6 chân được thiết kế để tạo ra xung PWM, rất hữu ích trong điều khiển tốc độ động cơ hay điều chỉnh độ sáng LED

Chân Vin: Arduino Nano khi sử dụng nguồn điện ngoài từ 7V đến 12V thì điện áp đầu vào sẽ được cung cấp cho chân này Chân Vin cho phép Arduino hoạt động khi không kết nối với máy tính, rất hữu ích trong các dự án độc lập

Chân 5V: Đây là mức điện áp quy định mà Arduino Nano sử dụng để cấp nguồn cho vi điều khiển và các linh kiện khác trên board Việc cung cấp điện áp ổn định 5V giúp đảm bảo hoạt động chính xác và ổn định của các linh kiện

Chân GND: Chân GND là chân mass cho Arduino, có vai trò quan trọng trong việc hoàn thiện mạch điện Trên board Arduino có nhiều chân GND để dễ dàng kết nối với các thiết bị ngoại vi thông qua dây testboard, giúp tối ưu hóa thiết kế mạch

Chân Reset: Chân này được kết nối với nút nhấn reset Khi tác động vào nút nhấn reset, Arduino sẽ khởi động lại và chạy từ đầu chương trình Điều này rất hữu ích khi vi điều khiển gặp sự cố hoặc cần khởi động lại chương trình để kiểm tra và sửa lỗi

Các chân Analog: Board Arduino Nano có 8 chân Analog, được ký hiệu từ A0 đến A7 Các chân này được sử dụng để đo điện áp tương tự trong khoảng từ 0V đến 5V Điều này cho phép Arduino nhận biết và xử lý các tín hiệu tương tự, như cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, hoặc độ ẩm

Chân 13: Chân này thường được kết nối với một LED trên board Arduino Nano, sử dụng để bật tắt LED nhằm kiểm tra và quan sát hoạt động của chương trình Đây là cách đơn giản để kiểm tra mã code và xác minh các hoạt động cơ bản của mạch.

Mạch chuyển tín hiệu DAC I2C MCP4725

Hình 3.3: Cấu tạo mạch chuyển tín hiệu DAC I2C MCP4725

MCP4725 là một bộ chuyển đổi Digital-to-Analog (DAC) có độ chính xác cao, tiêu thụ điện năng thấp, chỉ có một kênh đầu ra, với độ phân giải 12-bit, và được kết nối với bộ nhớ EEPROM Mạch có bộ khuếch đại đầu ra chính xác trên bo mạch, cho phép nó đạt được dải đầu ra analog từ rail to rail Dữ liệu đầu vào và cấu hình DAC có thể được lập trình vào bộ nhớ EEPROM bởi người dùng sử dụng lệnh giao thức I2C Tính năng bộ nhớ EEPROM cho phép thiết bị DAC giữ mã đầu vào DAC trong thời gian mất điện, và đầu ra DAC sẵn có ngay sau khi điện được khởi động lại Tính năng này rất hữu ích khi thiết bị DAC được sử dụng như một thiết bị hỗ trợ cho các thiết bị khác trong mạng

MCP4725 có điện áp tham chiếu, giả sử là 5V (Vref = VDD = 5V) và điện áp tham chiếu này được chia thành 4096 phần (212) và dựa trên giá trị kỹ thuật số được đặt từ 0 đến 4095, chúng ta có thể nhận được điện áp tương tự chính xác tương đương Ví dụ: nếu điện áp tham chiếu là 5V và chúng ta đặt giá trị kỹ thuật số là 2048, thì chúng ta sẽ nhận được điện áp đầu ra là 2,5V vì giá trị 2048 bằng một nửa của 4096 Nó thậm chí còn có giá trị điện áp cho mỗi bước là 1,22mV (5V / 4096 = 1,22mV) Chúng ta có thể giảm thêm điều này nếu chúng ta sử dụng 3V làm điện áp tham chiếu (và điều này sẽ cho chúng ta 3V / 4096 = 0,73mV)

Hình 3.4: Sơ đồ các chân của chip MCP4725

Thiết bị bao gồm một mạch Reset khi điện được bật (POR) để đảm bảo khởi động điện đáng tin cậy và một bơm nạp trên bo mạch cho điện áp lập trình EEPROM Tín hiệu tham chiếu của DAC được cung cấp từ VDD trực tiếp Trong chế độ tiêu thụ điện năng, bộ khuếch đại đầu ra có thể được cấu hình để tạo ra tải kháng thấp, trung bình hoặc cao MCP4725 có một chân địa chỉ ngoại vi A0 Chân này có thể được kết nối với nguồn cấp (VDD) hoặc mức đất (VSS) của bo mạch ứng dụng của người sử dụng MCP4725 có một giao diện series I2C hai dây tương thích cho chế độ chuẩn (100 kHz), nhanh (400 kHz) hoặc chế độ tốc độ cao (3.4 MHz)

Bảng 3.1: Chức năng các chân trên mạch I2C MCP4725

OUT Tín hiệu đầu ra

VCC Điện áp đầu vào

SCL Đầu vào xung clock chuỗi I2C

+ Đầu ra rail to rail

+ Có EEPROM để lưu trữ thông số cài đặt

Cảm biến dòng ACS712 5A

Hình 3.5: Tổng quan cảm biến dòng ACS712

Module ACS712 dùng IC AS712 sử dụng nguyên lý hiệu ứng Hall để đo dòng điện Module lấy tên từ IC mà nó tích hợp Module ACS712 có thể đo dòng điện AC hoặc DC, từ + 5A đến -5A, + 20A đến -20A và + 30A đến -30A Phải chọn phạm vi đo phù hợp với project của mình để đạt độ chính xác cao Module xuất ra điện áp Analog (0-5V) tỷ lệ với dòng điện chạy qua dây dẫn, do đó rất dễ dàng giao tiếp với các vi điều khiển ACS712 cung cấp các giải pháp tiết kiệm và chính xác cho cảm biến dòng điện AC hoặc DC trong

29 các hệ thống công nghiệp, ô tô Thiết bị cho phép người dùng dễ dàng sử dụng Các ứng dụng điển hình bao gồm điều khiển động cơ, phát hiện và quản lý tải, cấp nguồn ở chế độ chuyển mạch và bảo vệ lỗi quá dòng Thiết bị này bao gồm một mạch cảm biến Hall tuyến tính, độ lệch thấp, chính xác với một đường dẫn bằng đồng nằm gần bề mặt của khuôn Dòng điện ứng dụng chạy qua đường dẫn đồng này tạo ra một từ trường được IC Hall tích hợp cảm nhận và chuyển đổi thành điện áp tỷ lệ Độ chính xác của thiết bị được tối ưu hóa thông qua khoảng cách gần của tín hiệu từ tính với đầu dò Hall Điện áp tỷ lệ, chính xác được cung cấp bởi IC BiCMOS Hall có độ ổn định thấp, được lập trình để đảm bảo độ chính xác sau khi đóng gói

+ Đường tín hiệu analog có độ nhiễu thấp

+ Thời gian tăng của đầu ra để đỏp ứng với đầu vào là 5às

+ Điện trở dây dẫn trong là 1.2mΩ

+ Độ nhạy đầu ra từ 63-190mV/A

+ Điện áp ra cực kỳ ổn định

+ Độ nhạy: đối với ACS712 5Ampe là 180 – 190 mV/A

+ Điện áp cách ly tối đa: 2100V (RMS)

IC điều chỉnh điện áp 7805

Hình 3.6: IC điều chỉnh điện áp 7805

LM7805 hay còn được gọi là IC 7805, đây là loại IC điều chỉnh nguồn điện áp đầu ra +5V IC 7805 thuộc dòng IC ổn áp dương thuộc họ LM78xx, sản xuất trong gói TO-

220 Đây là dòng IC được dùng rộng rãi hiện nay trong các mạch điện tử và những thiết bị điện tử thương mại IC 7805 có nhiều tính năng khác nhau được tích hợp trong những ứng dụng điện tử như là dòng điện đầu ra 1,5A, bảo vệ quá nhiệt, bảo vệ quá tải, dòng điện tĩnh thấp

Bởi vì là IC điều chỉnh điện áp đầu ra nên có một sự khác biệt đáng kể giữa điện áp đầu vào và điện áp đầu ra của bộ điều chỉnh điện áp Sự khác biệt này giữa điện áp đầu vào và đầu ra được giải phóng dưới dạng nhiệt Ví dụ: nếu điện áp đầu vào là 12V và bạn đang tiêu thụ 1A, thì (12-5) x 1 = 7W, 7 Watts này sẽ được tiêu tan dưới dạng nhiệt Sự khác biệt giữa điện áp đầu vào và đầu ra càng lớn thì nhiệt được tạo ra càng nhiều Do đó nếu được sử dụng trong các dự án tiêu thụ nhiều dòng điện hơn thì tản nhiệt cho IC được khuyến nghị

Hình 3.7: Sơ đồ chân và mạch điều chỉnh điện áp cơ bản của IC 7805

Bảng 3.2: Cấu hình sơ đồ chân IC 7805

Số chân Tên chân Công dụng

1 Đầu vào Điện áp vào không được kiểm soát

2 Nối đất Kết nối với mass

3 Đầu ra Đầu ra quy định +5V

31 Đây là một mạch ứng dụng điển hình của IC 7805 Chúng ta chỉ cần hai tụ điện vale 33uf và 0.1uf để IC này hoạt động Tụ điện đầu vào 0,33uF là tụ gốm giải quyết vấn đề điện cảm đầu vào và tụ điện đầu ra 0,1uF cũng là tụ gốm làm tăng thêm sự ổn định của mạch Các tụ điện này nên được đặt gần các thiết bị đầu cuối để chúng hoạt động hiệu quả Ngoài ra cũng có thể sử dụng tụ hóa thay cho tụ gốm khi gắn vào IC 7805 để làm nguồn cấp ổn định Tuy nhiên, chúng có thể có độ trễ và hiệu suất không ổn định hơn trong một số ứng dụng

+ Bộ điều chỉnh điện áp dương 5V

+ Điện áp đầu vào tối thiểu là 7V

+ Điện áp đầu vào tối đa là 25V

+ Dòng hoạt động (IQ) là 5mA

+ Có sẵn bảo vệ giới hạn quá tải nhiệt và ngắn mạch bên trong

+ Nhiệt độ mối nối tối đa 125 độ C

Mạch giảm áp Buck DC-DC LM2596HV 3A

Hình 3.8: Mạch giảm áp Buck DC-DC LM2596HV 3A

Mạch giảm áp DC-DC LM2596HV 3A có chỉnh dòng sử dụng IC giảm áp xung LM2596HV (High Voltage) nên có mức điện áp đầu vào lớn từ 5~55VDC so với các mạch giảm áp sử dụng IC LM2596 thông thường Bộ điều chỉnh LM2596HV là các mạch tích hợp nguyên khối cung cấp tất cả các chức năng hoạt động cho bộ điều chỉnh chuyển mạch hạ áp, có khả năng chịu tải 3A Thiết bị này có sẵn điện áp đầu ra cố định 3,3V, 5V, 12V và phiên bản đầu ra có thể điều chỉnh, mạch được tích hợp biến trở điều chỉnh điện áp (CV) và hạn dòng đầu ra (CC), led báo quá dòng Được bao gồm dừng hoạt động bên ngoài, có

32 dòng điện chờ thường là 30 μA Công tắc đầu ra bao gồm giới hạn dòng điện theo từng chu kỳ, cũng như tắt máy khi nhiệt quá cao và bảo vệ khỏi ngắn mạch đầu ra để bảo vệ hoàn toàn trong các điều kiện lỗi

Hình 3.9: Sơ đồ chân mạch giảm áp Buck DC-DC LM2596HV 3A

Bảng 3.3: Cấu hình sơ đồ chân LM2596HV 3A

In+ Đầu vào điện áp chưa giảm

Out+ Đầu ra điện áp đã được giảm

CV Biến trở điều chỉnh điện áp

CC Biến trở hạn dòng đầu ra

+ Điện áp đầu vào: 5~55VDC

+ Điện áp đầu ra: 1.25~30VDC (điện áp đầu vào chênh lệch với điện áp đầu ra tồi thiểu 2VDC)

+ Dòng điện ngõ ra: Max 3A

+ Công suất đầu ra: Max 15W (nếu sử dụng trên 10W cần mắc thêm tản nhiệt) + Hiệu suất chuyển đổi: 80%

+ Tích hợp biến trở điều chỉnh điện áp CV

+ Tích hợp biến trở điều chỉnh dòng tối đa CC

+ Tích hợp led báo nguồn (xanh lá), khi quá dòng sẽ chuyển sang màu đỏ

Cầu diode chỉnh lưu 3 pha

Hình 3.10: Cầu diode chỉnh lưu 3 pha

SQL50A1000V là một thiết bị bán dẫn điện có cầu nối Diode tiêu chuẩn ba pha Dòng sản phẩm này sử dụng diode điện DF, được thiết kế để tái tạo bộ sóng, và các kết nối của nó được cách điện từ các thành phần bán dẫn để tản nhiệt hiệu quả Các ứng dụng điển hình của bộ chỉnh cầu SQL50A1000V bao gồm AC, DC Motor Drive, AVR và Switching Sản phẩm này chắc chắn sẽ mang lại chất lượng vượt trội cho bạn

+ Điện áp ngược cực đại: 1000V

+ Dải nhiệt độ hoạt động: -65 o C ~ 150 o C

Mạch hiển thị 8 led 7 đoạn MAX7219

Hình 3.11: Mạch hiển thị 8 led 7 đoạn MAX7219

+ Sử dụng dễ dàng với 5 chân ( VCC, GND, CLK, DIN, LATCH) và 3 chân điều khiển (CLK, DIN, LATCH)

+ Led 7 đoạn được điều khiển chung bởi IC Max7219

+ Tín hiệu điều khiển có thể là 5V hoặc 3V3

+ Có 4 lỗ bắt vít M2 thuận tiện cho việc gá đặt.

Điện trở

Hình 3.12 : Một số loại điện trở trên thị trường Điện trở, hay còn gọi là Resistor, là một linh kiện điện tử thụ động với hai đầu kết nối Chức năng chính của điện trở là hạn chế dòng điện trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, và làm điểm cuối trong các đường truyền điện Điện trở thường có giá trị cố định và ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và điện áp hoạt động, đảm bảo tính ổn định và độ tin cậy trong các ứng dụng điện tử.Biến trở là một loại điện trở có thể thay đổi giá trị, thường được sử dụng trong các thiết bị điều chỉnh như núm vặn âm lượng Biến trở cho phép người dùng điều chỉnh điện trở theo nhu cầu, cung cấp sự linh hoạt trong điều khiển mạch điện Ngoài ra, có một số cảm biến sử dụng điện trở biến thiên để đo các đại lượng vật lý như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, và lực Việc lựa chọn loại điện trở và giá trị điện trở cụ thể phụ thuộc vào yêu cầu của mạch điện và ứng dụng cụ thể Các điện trở với giá trị khác nhau sẽ được sử dụng để đáp ứng

35 các nhu cầu điện áp, dòng điện và công suất cụ thể trong các mạch điện tử khác nhau Trong đề tài này thì chúng em sử dụng các loại điện trở sau:

Tụ hóa 220F/25V

Hình 3.13: Tụ điện (tụ hóa) 220uF/25V

+ Chủng loại: Tụ hóa có phân cực

+ Nhiệt độ hoạt động: tối đa 105°C

Phần mềm lập trình Arduino IDE

Hình 3.14: Logo phần mềm lập trình Arduino IDE

Arduino IDE (Integrated Development Environment) là một phần mềm lập trình miễn phí, nguồn mở, được sử dụng để lập trình và tải mã nguồn lên các bo mạch Arduino Đây là công cụ phổ biến nhất dành cho những người học lập trình vi điều khiển và phát triển các dự án điện tử dựa trên Arduino Arduino IDE có giao diện thân thiện với người dùng, giúp cả những người mới bắt đầu cũng có thể dễ dàng tiếp cận, bao gồm một cửa sổ

36 soạn thảo mã nguồn và một vài nút chức năng chính như tải mã lên bo mạch, kiểm tra lỗi cú pháp, và mở tệp mới Được tích hợp nhiều thư viện có sẵn để hỗ trợ lập trình các chức năng khác nhau của bo mạch Arduino Những thư viện này giúp đơn giản hóa việc điều khiển các cảm biến, mô-tơ, và các linh kiện điện tử khác Arduino IDE hỗ trợ nhiều loại bo mạch Arduino khác nhau như Arduino Uno, Arduino Mega, Arduino Nano, và nhiều loại bo mạch khác từ các nhà sản xuất bên thứ ba Hơn nữa nó cung cấp một Serial Monitor tích hợp, cho phép giao tiếp trực tiếp với bo mạch Arduino thông qua giao diện dòng lệnh Serial Monitor rất hữu ích trong việc kiểm tra và gỡ lỗi các chương trình, cho phép xem dữ liệu đầu ra từ bo mạch Arduino

THIẾT KẾ, THI CÔNG MÔ HÌNH

Thiết kế, thi công phần cơ khí

Thiết kế cơ khí phải giải quyết một số vấn đề thực tiễn cụ thể, chẳng hạn như tạo ra một kết cấu khung xương chắc chắn, bền vững cho cả hệ thống và tối ưu hóa quá trình vận hành Áp dụng các kiến thức lý thuyết đã học vào thực tế như sử dụng các nguyên lý cơ học, vật liệu học, động lực học và nhiệt học để thiết kế và chế tạo các bộ phận cơ khí, từ đó phát triển thêm các kỹ năng khác như khoan, hàn, mài… đó là một quá trình học tập và phát triển kỹ năng toàn diện, giúp sinh viên có nhiều kỹ năng, kinh nghiệm và trải nghiệm hữu ích hơn cho cuộc sống sau này Phần khung sẽ phải chịu rất nhiều lực và nhiều hướng như trọng lực cùng với các lực kéo khác nhau Để đảm bảo được phần khung cơ khí sẽ chịu được những lực tác dụng đó thì cần phải thiết kế chắc chắn, các bộ phận được kết nối với nhau để chia đề phần lực tác dụng mà 1 chi tiết phải chịu Đồng thời phải đo đạc khoảng cách cũng phải chuẩn, tránh việc các thiết bị được gắn lên sau này sẽ không bị lệch hoặc không thể gắn lên được

4.1.2 Thiết kế khung trên phần mềm AutoCAD

Việc đầu tiên trong quá trình chế tạo một hệ thống cơ khí đó là thiết kế phần khung xương, để biết được hình dạng của khung thì nhóm cần nghiên cứu trước là mô hình sẽ bao gồm những thiết bị gì, gắn lên khung như thế nào để đảm bảo việc vận hành mô hình ổn định, an toàn Sau khi nghiên cứu sơ bộ về những gì cần phải làm, nhóm bắt tay vào thiết kế và vẽ khung trên phần mềm AutoCAD

Hình 4.1: Phát thảo khung mô hình được vẽ trên AutoCAD

4.1.3 Lựa chọn vật liệu làm khung Để đảm bảo rằng khung sẽ chắc chắn và có thể chịu được tải trọng của các thiết bị đồng thời có đủ độ dày để khoan ốc, nhóm quyết định sẽ sử dụng hoàn toàn bằng sắt vuông 3x3 (chiều dài 30mm, rộng 30mm) và sắt hộp 2x4 (chiều dài 40mm, rộng 20mm) để đỡ cho toàn bộ mô hình

4.1.4 Chọn các thiết bị cơ khí khác

Nhóm thực hiện thiết kế mô hình sạc dựa trên nguyên lý sạc trên xe máy, tuy nhiên nhóm sẽ không sử dụng động cơ đốt trong của xe máy để vận hành mà thay vào đó sẽ sử dụng motor điện Trong khi vô lăng sạc xe máy sẽ được gắn trực tiếp lên trục khuỷu của động cơ thì khi sử dụng motor điện, nhóm sẽ cho motor kéo trục xoay có gắn vô lăng sạc xe máy thông qua hệ thống puly và dây curoa Nhưng bởi vì có hạn chế về mặt tốc độ động cơ nên nhóm quyết định sẽ gắn thêm một trục trung gian để gia tăng tỷ số tăng tốc từ trục motor đến vô lăng sạc Khi đó tốc độ đầu ra của vô lăng sẽ tương đương với tốc độ gắn trực tiếp trên xe máy Để tăng tốc cho hệ thống thì nhóm lựa chọn sử dụng 2 cặp puly 70-50mm và 100- 50mm Puly 70mm sẽ được gắn trực tiếp vào cốt trục của motor và puly 50mm sẽ được gắn vào 1 đầu của trục trung gian, do đó tỷ số tăng tốc sẽ là: 70/50 = 1,4 lần Đầu còn lại của trục trung gian sẽ gắn puly 100mm và puly 50mm sẽ được gắn vào 1 đầu của trục đầu ra, đầu còn lại sẽ gắn vô lăng sạc xe máy Khi đó tỷ số tăng tốc sẽ là 100/50 = 2 lần Vậy tổng tỷ số tăng tốc của hệ thống thông qua 1 trục trung gian sẽ là 1,4 x 2 = 2,8 lần

Hình 4.4: Cách sắp xếp các thiết bị trên khung

Với mục đích tăng tốc bằng hệ thống puly và dây curoa thì việc lựa chọn dây curoa sao cho phù hợp với mô hình là rất cần thiết, do đó cần phải tính toán độ dài dây curoa Độ dài của dây curoa được xác định theo công thức:

Hình 4.5: Các kí hiệu kích thước trên hệ thống puli-dây curoa

+ L: là chiều dài dây curoa

+ a: là khoảng cách giữa tâm của 2 puly

+ d1: là đường kính của puly 1

+ d2: là đường kính của puly 2

Từ đó, chúng ta có thể suy ra được độ dài của dây theo hệ mm Để xác định được chính xác dây curoa loại nào theo tiêu chuẩn quốc tế cần phải qui đổi sang hệ inch theo công thức:

25.4 (2) Đối với hệ thống của nhóm cần sử dụng 2 dây curoa có kích thước khác nhau, do các puly có kích thước khác nhau nhằm mục đích gia tăng tỉ số truyền, nên việc chọn dây curoa sẽ được tính riêng theo từng cặp trục

+ Đối với dây curoa từ motor đến trục trung gian:

• Khoảng cách giữa 2 trục puly: a = 363 mm

• Đường kính của puly trục motor: d1 = 70 mm

• Đường kính puly 1 trục trung gian: d2 = 50 mm

• Từ công thức trên ta tính được chiều dài của dây curoa:

Do đó nhóm chọn dây A36 để sử dụng cho cặp puli từ motor đến trục trung gian + Đối với dây curoa từ trục trung gian đến trục quay vô lăng:

• Khoảng cách giữa 2 trục puly: a = 517 mm

• Đường kính của puly trục motor: d1 = 100 mm

• Đường kính puly 1 trục trung gian: d2 = 50 mm

• Từ công thức trên ta tính được chiều dài của dây curoa:

Do đó nhóm chọn dây A50 để sử dụng cho cặp puly từ motor đến trục trung gian

Và để cho trục trung gian cũng như là trục quay vô lăng có thể xoay được trên khung thì nhóm lựa chọn gắn thêm 2 vòng bi trên mỗi trục và 2 gối đỡ vòng bi để có thể lắp vòng bi lên trên khung

Sau khi đã chọn được vật liệu và dây curoa phù hợp, nhóm tiến hành gia công hàn phần khung cơ khí cho mô hình

Hình 4.6: Cắt sắt theo kích thước và tự hàn khung

Hình 4.7: Hoàn thành sơ bộ phần khung cơ khí

Sau khi đã có khung nhóm tiến hành khoan lỗ bắt ốc và lắp các thiết bị khác lên trên phần khung Do mô hình được chế tạo nên cuộn điện (stator) không có vị trí để lắp ốc cố định khi rotor xoay, nên nhóm đã nghiên cứu và thiết kế thêm pass để gá ốc cố định stator

Hình 4.8: Thiết kế thêm nơi bắt ốc cố định stator

Khi đã lắp ráp hoàn thiện các thiết bị lên khung, nhóm tiến hành lắp dây curoa và cho vận hành thử hệ thống xem đã đạt yêu cầu hay chưa và kiểm tra có bị lỗi chỗ nào không Nhóm đã thử nghiệm đo điện áp đầu ra của cuộn dây sạc 3 pha bằng cầu chỉnh lưu và cho ra điện áp là ≈ 47 VDC

Khi đã kiểm tra hoàn tất thì nhóm tiến hành bước cuối trong gia công cơ khí là sơn mô hình và cho ra mô hình hoàn chỉnh cuối cùng

Hình 4.9: Phần mô hình cơ khí sau khi hoàn thiện

Thiết kế và thi công mạch sạc

+ Tạo ra một bộ điều khiển có độ chính xác cao và an toàn

+ Kiểm soát, điều khiển việc thay đổi dòng điện và điện áp sạc vào ắc quy

+ Nhận và hiển thị điện áp, dòng điện chạy qua mạch

4.2.2 Sơ đồ khối tổng quát

Hình 4.10: Sơ đồ khối tổng quát mạch điều khiển

Khi hoạt động, vô lăng (rotor) xoay quanh các cuộn dây (stator), nam châm của rotor tạo ra dòng điện trong cuộn dây nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ và dòng điện được tạo ra đó là dòng điện xoay chiều Cuộn dây được sử dụng trong đề tài này là cuộn dây 3 pha, cuộn dây 3 pha có khả năng cung cấp điện năng hiệu quả hơn và tạo ra dòng điện xoay chiều có đặc tính mượt mà và liên tục hơn so với cuộn dây 1 pha, do sự phân bố đều của dòng điện trong các cuộn dây 3 pha, giúp giảm thiểu tổn thất năng lượng và cải thiện hiệu suất tổng thể của hệ thống sạc Nhưng dòng điện sạc cho ắc quy là dòng điện 1 chiều, cho nên trong mạch điện nhóm đã sử dụng một cầu chỉnh lưu 3 pha để có thể biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều

Với đầu ra cuộn dây là dòng điện xoay chiều sau khi qua cầu chỉnh lưu dòng điện sẽ chuyển thành dòng điện 1 chiều 47VDC Nhưng khoảng điện áp sạc an toàn và hiệu quả cho ắc quy là 13,8V đến 14,4V, sạc với điện áp cao hơn 14.4V có thể gây ra hiện tượng quá sạc làm nóng và làm bay hơi nước trong dung dịch điện phân của ắc quy, từ đó làm giảm tuổi thọ của ắc quy Do đó module giảm áp LM2596HV được lắp vào để điều chỉnh điện áp đầu ra được ổn định ở mức an toàn khi sạc cho ắc quy

Module LM2596HV sử dụng biến trở cơ học để điều chỉnh điện áp đi qua nó, song biến trở cơ học chỉ có thể điều chỉnh thủ công, cho nên nhóm quyết định dùng một vi điều khiển Arduino Nano để điều khiển điện áp đi qua module LM2596HV thay cho việc điều

46 chỉnh thủ công biến trở cơ học trên module Để đảm bảo áp dụng khả năng linh hoạt và tự động hóa của vi điều khiển để điều chỉnh điện áp tự động dựa trên các điều kiện cụ thể Nhưng Arduino Nano và hầu hết các vi điều khiển khác chỉ có thể tạo ra tín hiệu số (digital), nghĩa là tín hiệu này chỉ có thể ở mức cao (HIGH) hoặc thấp (LOW) Tín hiệu này không thể trực tiếp chỉnh điện áp của bộ điều chỉnh điện áp LM2596HV, vốn yêu cầu một tín hiệu tương tự (analog) để điều chỉnh điện áp đầu ra Cho nên nhóm đã sử dụng một module MCP4725, nó là một DAC (chuyển đổi digital sang analog), nó cho phép Arduino Nano chuyển đổi tín hiệu số sang tín hiệu tương tự để có thể điều chỉnh chính xác điện áp đầu ra của LM2596HV thông qua việc gửi các giá trị digital chính xác đến DAC

Sau khi có được giá trị điện áp đầu ra an toàn để sạc cho ắc quy thì tiếp tục dùng một cảm biến dòng ACS712 để thu thập giá trị dòng điện hiện hành gửi về Arduino Nano để dễ dàng kiểm soát dòng điện Dòng điện sau khi gửi về sẽ được Arduino đọc và xử lý trong trường hợp cần tăng hoặc giảm dòng điện vào ắc quy, đồng thời dòng điện đó cũng sẽ được hiển thị cho chúng ta biết thông qua màn hình hiển thị 8 led 7 đoạn Khi đã qua mạch đo dòng ACS712 thì có thể sạc được cho ắc quy an toàn Để cung cấp một nguồn điện cho Arduino Nano hoạt động, nhóm em đã tái sử dụng nguồn điện từ ắc quy để cung cấp cho Arduino Tuy nhiên, nguồn điện từ ắc quy là 12V trong khi đó Arduino chỉ sử dụng được nguồn tối đa 5V nên cần thông qua một IC điều chỉnh điện áp 7805 để đảm bảo rằng Arduino được cấp đúng giá trị điện áp và an toàn

4.2.3 Thiết kế và mô phỏng mạch điện

Thiết kế và mô phỏng mạch điện trước khi hàn mạch có nhiều lợi ích không thể bỏ qua Mô phỏng giúp tránh việc mua sắm linh kiện không cần thiết hoặc thay thế linh kiện do lỗi thiết kế, dễ dàng thử nghiệm các ý tưởng mới mà không tốn kém chi phí linh kiện Giảm thời gian sửa lỗi trên mạch thực tế, do đó tăng hiệu quả quá trình thiết kế và phát triển Nó là bước quan trọng để đảm bảo hiệu quả, an toàn và tính chính xác của mạch điện, không chỉ tiết kiệm chi phí và thời gian mà còn nâng cao chất lượng của sản phẩm cuối cùng

Hình 4.11: Mạch điện tổng của mạch sạc thông minh Đây là bản thiết kế mạch tổng quát bao gồm các module, các linh kiện cần thiết và cách đấu nối dây vào các chân linh kiện, tạo nền tảng cho mạch sạc thực tế sau này, trong mạch này sẽ bao hàm 2 khối mạch đáng chú ý Thứ nhất là khối mạch sạc từ cuộn điện sạc xe máy 3 pha tới ắc quy, đảm nhận nhiệm vụ tạo ra nguồn điện sạc cho ắc quy và thu giá trị dòng điện về cho arduino Khối thứ 2 là khối mạch điều khiển điện áp và dòng điện đầu ra thông qua LM2596HV bằng vi điều khiển Arduino, đóng vai trò là “bộ não” của toàn bộ mạch sạc

4.2.3.1 Mạch Arduino điều khiển điện áp đầu ra của LM2596HV

Hình 4.12: Mạch điều khiển điện áp thông qua biến trở trên LM2596HV

Trên mạch điều khiển này các đường nét đứt thể hiện cho các kết nối không cần thiết cho sơ đồ hiện tại nhưng vẫn tồn tại trong sơ đồ tổng Module DAC MCP4725 ngoài

2 chân VDD và VSS lần lượt là nguồn 5V và GND thì còn có 2 chân SDA và SCL phải kết nối với 2 chân A4 và A5 trên Arduino Nano Bởi vì 2 chân này là 2 chân dành riêng cho giao tiếp I2C (là một chuẩn giao tiếp nối tiếp phổ biến được sử dụng để trao đổi dữ liệu giữa vi điều khiển và các thiết bị ngoại vi) Chân A4 (SDA) có tác dụng truyền dữ liệu giữa Arduino và MCP4725 và chân A5 (SCL) truyền xung nhịp để đồng bộ dữ liệu giữa Arduino và MCP4725 Ngoài ra còn có 1 chân Out là chân điện áp đầu ra của DAC sẽ được nối với chân ở giữa của biến trở (là chân điều chỉnh giá trị điện trở) để thông qua MCP4725 mà Arduino Nano có thể điều chỉnh điện áp đầu ra của module LM2596HV

4.2.3.2 Mạch sạc từ cuộn điện 3 pha tới ắc quy

Hình 4.13: Đường dây mạch sạc từ cuộn sạc tới ắc quy

Sau khi mô hình hoạt động thì từ cuộn dây sạc sẽ đưa ra 3 dây 3 pha, lần lượt cho 3 dây đó nối với 3 chân của cầu chỉnh lưu, từ đó chỉnh lưu dòng điện xoay chiều AC thành điện 1 chiều DC Dòng điện sau khi chỉnh lưu sẽ có đầu ra 2 chân là chân âm và chân dương ta cho đi qua điện trở và gửi tín hiệu điện áp về arduino Tiếp theo chân dương sẽ được nối với chân IN+ của module LM2596HV, đồng thời chân âm cũng sẽ nối với chân IN- Khi đó LM2596HV sẽ được điều chỉnh điện áp bởi arduino và cho ra điện áp an toàn sạc cho ắc quy (13,8-14,4) Do cảm biến đo dòng ACS712 phải được mắc nối tiếp với tải nên chân IP+ của nó sẽ gắn với chân OUT+ của LM2596HV và chân IP- sẽ ra chân dương sạc cho ắc quy, khi đó vẫn sẽ cần qua điện trở gửi tín hiệu về arduino đọc để đảm bảo rằng điện áp vẫn nằm trong khoảng an, kiểm soát được tình trạng quá áp hay sụt áp Chân VOUT trên ACS712 được nối với 1 chân analog của arduino nano để gửi tín hiệu giá trị dòng điện về cho arduino

4.2.3.3 Chế tạo mạch thực tế

Sau khi hoàn thành sơ đồ mạch điện mô phỏng trên máy tính, nhóm tiến hành hàn mạch thực tế Các linh kiện được sắp xếp trên một tấm board đồng đục lỗ (PCB) phủ xanh

2 mặt, các chân của các linh kiện được hàn vào các lỗ trên board và đồng thời cũng kết nối với nhau theo y như sơ đồ được mô phỏng Khi hàn xong cần phải dùng đồng hồ kiểm tra để đảm bảo mối hàn không bị lệch sang chân không cần thiết, như vậy sẽ dễ gây ra hiện

50 tượng ngắn mạch Cuối cùng, khi mạch sạc đã được hoàn thành, nhóm sẽ viết chương trình điều khiển và nạp cho arduino nano để có thể điều khiển được dòng điện và điện áp

Hình 4.14 : Mạch sạc thực tế hoàn chỉnh

Lưu đồ giải thuật

Hình 4.15 : Lưu đồ giải thuật tổng thể cách sạc Đầu tiên, khi kết nối với ắc quy ta sẽ đo điện áp đầu vào để xem ắc quy có đang được sạc hay không Nếu điện áp đầu vào nhỏ hơn 11V nghĩa là ắc quy chưa được sạc, khi

52 đó mạch sẽ đo điện áp tĩnh của ắc quy Nếu điện áp đầu ra (điện áp của ắc quy) nhỏ hơn 11,6V thì ta sẽ tính là 0% dung lượng, còn nếu điện áp đầu ra lớn hơn 12,6V thì sẽ được tính là 100% dung lượng Trường hợp điện áp nằm trong khoảng 11,6V đến 12,6V sẽ được tính tỷ lệ theo công thức: dungluong = dungluongset*(Uout – 11,6) Trong đó dungluongSet = 630000 (3,5A*3600s*50mẫu) Như vậy sẽ tính được dung lượng hiện tại của ắc quy Đối với trường hợp đo điện áp đầu vào lớn hơn 11V, có nghĩa là đã có điện áp sạc cho ắc quy, mạch sẽ tiến hành đo dung lượng và tính theo định luật Coulomb, cộng dồn dòng điện theo thời gian để tính dung lượng sạc của ắc quy Tiếp theo là xét dung lượng của ắc quy, nếu dung lượng nhỏ hơn 60% thì mạch sẽ cho sạc ắc quy theo phương pháp dòng điện không đổi, sạc ắc quy ở dòng điện giới hạn từ 0,6A đến 0,66A và giới hạn điện áp từ 12V đến 14,5V Ở giai đoạn này thì ắc quy được cho phép sạc nhanh do đó nên tối ưu đặc điểm này của ắc quy và sạc với dòng cao Còn nếu dung lượng ắc quy đạt giá trị nhỏ hơn 80%, lúc này dung lượng của ắc quy cũng đã khá cao nên ta giảm dòng điện sạc xuống còn 0,3A đến 0,33A và giới hạn điện áp vẫn giữ nguyên từ 12V đến 14,5V Đây còn được gọi là phương pháp sạc 2 nấc Mục đích là để giảm nhiệt độ của ắc quy khi sạc với dòng cao, để đảm bảo an toàn tránh tình trạng quá sạc Trường hợp còn lại là dung lượng cao hơn 80%, lúc này mạch sẽ tiến hành sạc cho ắc quy theo phương pháp sạc với điện áp không đổi, giảm dòng sạc giới hạn ở mức 0,1A đến 0,12A đồng thời cũng giới hạn giá trị điện áp ở mức điện áp ngưỡng 13,3V

THỰC NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ

Kết nối mạch sạc lên mô hình và vận hành

Mạch sạc hoàn chỉnh sẽ được nhóm tiến hành đấu dây với đầu ra 3 pha của cuộn dây sạc trên mô hình thực tế

Hình 5.1: Mạch tổng thế sau khi đã nối dây

Theo như đã thiết kế trước đó, thì nguồn cấp cho arduino sẽ là ắc quy và nguồn cho motor sẽ là nguồn điện gia dụng 220V Khi mô hình vận hành, motor sẽ xoay kéo theo các puly và đầu ra cuối cùng là vô lăng xoay với tốc độ 3920 vòng/phút (điều kiện lý tưởng), khi đó các nam châm trong vô lăng tạo ra dòng điện trong các cuộn dây, từ đó dòng điện sẽ chạy qua mạch Mạch sạc sẽ xử lý và cho ra điện áp an toàn sạc cho ắc quy

Trên mạch sạc sẽ có một màn hình led có nhiệm vụ hiển thị các giá trị của dòng điện sạc lần lượt là điện áp đầu ra của sạc (Uout), dòng điện đầu ra của sạc (Aout), dung lượng của ắc quy (O.c) và cuối cùng là điện áp đầu vào (Uin)

Mạch sạc khi chưa có nguồn điện sạc

Hình 5.2: Mạch hiển thị giá trị khi sạc chưa hoạt động

Khi đầu sạc được cắm vào ắc quy, nhưng motor không được bật có nghĩa là không có dòng điện sạc cho ắc quy, mạch vẫn hoạt động do có nguồn từ ắc quy và cho ra kết quả như sau:

Bảng 5.1 : Giá trị hiển thị trên màn hình khi ắc quy chưa được sạc

Khi ắc quy hết điện

Uout Uin Aout Dung lượng

Khi ắc quy được sạc đầy

Khi không có điện áp sạc, arduino vẫn sẽ đo điện áp tĩnh của ắc quy cho ra giá trị điện áp, dung lượng và dòng điện tại thời điểm đó Do không có điện áp sạc nên điện áp đầu vào sẽ ≈ 0, điện áp đầu ra cũng là điện áp của ắc quy, dòng điện đầu ra sạc ≈ 0 do không có dòng điện sạc, và cuối cùng là dung lượng tĩnh của ắc quy.

Vận hành mô hình sạc khi ắc quy có dung lượng dưới 60%

Khi motor được bật, mô hình vận hành và cung cấp điện áp sạc vào mạch, arduino sẽ tính dung lượng ắc quy, khi đó dung lượng dưới 60%, lúc này arduino sẽ tiến hành sạc theo phương pháp dòng điện không đổi, được giới hạn giá trị dòng điện sạc từ 0,6-0,66A Cùng lúc đó màn hình cũng sẽ hiển thị dòng điện và điện áp đang sạc vào và dung lượng thực của ắc quy để dễ dàng quan sát và kiểm soát Trong thử nghiệm này nhóm em sẽ dùng một bộ nguồn 24V để sạc cho ắc quy thay vì sử dụng motor trên mô hình do thời gian sạc khá dài

Hình 5.3: Giá trị dòng điện thay đổi khi sạc đến 60% dung lượng ắc quy

Bảng 5.2: Các giá trị dòng điện được đo khi sạc ắc quy dưới 60% dung lượng

Uout Uin Aout Dung lượng

Kết quả khi sạc tới 59% dòng điện vẫn được duy trì ổn định trong giới hạn cho phép, điện áp và dung lượng ắc quy tăng liên tục Ắc quy không có hiện tượng nóng.

Vận hành mô hình sạc khi ắc quy có dung lượng từ 60% đến 80%

Khi ắc quy được sạc và arduino tính được giá trị dung lượng đến 60% thì nó sẽ bắt đầu giảm khoảng giá trị dòng điện sạc xuống một nửa còn 0,3-0,33A Vì khi sạc ở mức dòng điện 0,6-0,66A tuy sạc nhanh, nhưng đồng thời cũng sẽ khiến ắc quy dễ nóng, có thể gặp các sự cố nguy hiểm Do đó, khi arduino tính được dung lượng ắc quy cao hơn 60%

(dung lượng cao hơn mức trung bình), ta sẽ giảm giá trị dòng điện sạc vào ắc quy (sạc 2 nấc), khi đó nhiệt độ của ắc quy cũng sẽ giảm nhằm đảm bảo được điều kiện an toàn khi sạc

Hình 5.4: Giá trị dòng điện thay đổi khi sạc từ 79% đến 80% dung lượng ắc quy

Bảng 5.3: Các giá trị dòng điện khi ắc quy được sạc từ 60% đến 80%

Uout Uin Aout Dung lượng

Kết quả cho thấy dòng điện được sạc trong khoảng giá trị mà mạch đã giới hạn, đồng thời điện áp và dung lượng của ắc quy vẫn tăng, ắc quy không có hiện tượng nóng, nhưng do dòng điện bị giảm xuống nên thời gian sạc lâu hơn so với trước đó.

Vận hành mô hình sạc khi ắc quy có dung lượng trên 80%

Cuối cùng, khi arduino tính được dung lượng của ắc quy đã sạc trên 80%, arduino sẽ tiến hành sạc theo phương pháp điện áp không đổi Sạc với phương pháp điện áp không đổi sẽ giảm dòng điện và tăng điện áp sạc ở điện áp ngưỡng là 13,3V Giá trị điện áp đó sẽ được duy trì đồng thời giới hạn dòng điện dưới 0,11A nhằm tránh tình trạng quá sạc, quá

60 dòng gây hỏng ắc quy Khi đó mạch vừa sạc điện áp không đổi vừa khống chế dòng ở một khoảng giá trị nhất định

Bảng 5.4: Các giá trị dòng điện khi ắc quy được sạc trên 80%

Uout Uin Aout Dung lượng

Kết quả thực nghiệm là điện áp giảm do dòng sạc bị giới hạn ở mức thấp trong khi ắc quy chưa nạp đủ điện, giá trị dòng điện ổn định và được giới hạn trong phạm vi nhỏ hơn 0,11V và lớn hơn 0,1V Nhưng do sạc với dòng điện nhỏ nên dung lượng ắc quy tăng rất chậm, chậm hơn 2 quy trình trước đó

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Kết luận

Sau quãng thời gian thực hiện thì đề tài “Thiết kế, chế tạo mạch sạc thông minh cho xe máy” đã hoàn thành thành công Trong quá trình nghiên cứu và phát triển, nhóm đã học hỏi được thêm nhiều kiến thức về các công nghệ điện tử, công nghệ thông tin Nắm vững hơn về cấu tạo, nguyên lý sạc trên xe máy nói riêng và sạc ắc quy nói chung, hiểu sâu hơn công nghệ sạc tối ưu hóa nhất cho ắc quy Bên cạnh đó nhóm có cơ hội tiếp cận với nhiều kiến thức mới, những trải nghiệm và những kinh nghiệm quý giá này là nền tảng quan trọng giúp ích cho nhóm chúng em rất nhiều sau này Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đồ án tốt nghiệp có nhiều điều thiếu sót và ý kiến chủ quan cá nhân nên không thể tránh khỏi những sai sót mong quý thầy cô và các bạn thông cảm, góp ý kiến để nhóm rút kinh nghiệm và hoàn thiện hơn nữa.

Những hướng cần phát triển thêm từ đề tài

Nhóm nhận thấy rằng đề tài đã đáp ứng được các mục tiêu đề ra Tuy nhiên, do thời giạn nghiên cứu và nguồn nhân lực có hạn nên vẫn còn một số hạn chế cần được khắc phục trong tương lai như:

+ Lắp thêm hộp số hoặc đổi motor sang loại có thể điều chỉnh tốc độ được để mô phỏng nhiều tốc độ khác nhau trên xe máy thực tế

+ Mở rộng khả năng kết nối không dây để người dùng có thể giám sát và điều khiển mạch sạc từ xa thông qua ứng dụng di động

+ Ứng dụng sạc, đo dòng tải trên xe máy thực tế