Thiết kế, chế tạo bộ nguồn đa năng dùng trong kiểm tra các thiết bị điện trên ô tô

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Các loại điện áp trên ô tô

Hệthống điện trên ô tô là loại đa điện áp (multi-voltage):

Hình 2.1.Mối quan hệgiữa tỉ lệnhiên liệu và điện áp đầu ra của cảm biến Oxy

Hình 2.2.Cảm biến oxy (Oxygen sensor)

Cảm biến A/F (Cảm biến tỉsốkhông khí và nhiên liệu) 3,3V.

5V (chiếm đa số) làđiện áp hoạt động của các cảm biến.

9V cho một sốcảm biến Hall.

12V cho ô tô du lịch và xe tải nhỏ.

Khoảng 80-150V cho các kim phun động cơ Common rail đểnhấc kim và trở lại 12V để giữkim.

30-40kV cho hệthống đánh lửa.

Phương pháp kiểm tra các thiết bị điện trên ô tô

2.2.1 Các bước cơ bản kiểm tra hệ thống điện ôtô:

Có nhiều phương pháp kiểm tra hệ thống và thiết bị điện, nhưng việc thực hiện kiểm tra cơ bản là cần thiết để xác định xem các thiết bị điện có hoạt động bình thường hay không.

Hình 2.3.Các bước kiểm tra hệthống điện ô tô Bước 1: Kiểm tra xem có điện ápởcác cực không.

Bước 2: Kiểm tra nguồn điện có tốt không.

Bước 3: Kiểm tra xem tiếp mát có tốt không.

Bước 4: Kiểm tra xem các thiết bị điện trong mạch có hoạt động bình thường không. Bước 5: Kiểm tra việc nối mạch có đúng không.

2.2.2 Khái niệm về các bước kiểm tra cơ bản:

Bước đầu tiên là kiểm tra điện áp tại các cực để xác định xem có dòng điện đi qua phụ tải hay không Nếu có điện áp từ nguồn điện tác động lên phụ tải, điều này cho thấy mạch điện hoạt động bình thường, và vấn đề có thể nằm ở thiết bị điện hoặc tiếp mát không tốt Ngược lại, nếu không có điện áp từ nguồn điện đến phụ tải, cần tiến hành kiểm tra kết nối giữa nguồn điện và phụ tải.

Hình 2.4.Chẩn đoán bằng cách kiểm trađiện áp

Bước 2: Kiểm tra nguồn điện để đảm bảo điện áp đủ cho phụ tải hoạt động bình thường Nguồn điện trên ô tô thường là bình điện accu, và nếu phụ tải bị giới hạn, cầu chì cần được kiểm tra Nếu điện áp không đạt yêu cầu (không nên nhỏ hơn 12,6 VDC theo hướng dẫn của Hayness), cần xác định nguyên nhân và thực hiện sửa chữa Ngoài ra, cũng cần kiểm tra tiếp mát như đã đề cập ở bước 3 Khi nguồn điện ổn định, tiến hành chuyển sang bước 4.

Hình 2.5.Kiểm tra nguồn điện trên xe ô tô

Bước 3: Kiểm tra chất lượng tiếp mát là cần thiết, vì nếu tiếp mát không tốt, mạch điện sẽ gặp trục trặc Cần xác định xem phụ tải và nguồn điện có tiếp mát tốt hay không Bước 4: Đảm bảo các thiết bị điện trong mạch hoạt động bình thường Nếu nguồn điện ổn định và tiếp mát tốt nhưng không có điện áp tác động lên phụ tải, cần kiểm tra các thiết bị điện trong mạch Đầu tiên, xác minh xem điện áp có đến phụ tải hay không; nếu phụ tải nhận điện áp nhưng không có dòng điện, thiết bị có thể đã hư hỏng.

Bước 5: Kiểm tra tính chính xác của việc nối mạch Bước này được thực hiện khi không phát hiện trục trặc qua 4 bước trước Cần kiểm tra kỹ lưỡng để phát hiện các vấn đề như hở mạch hoặc lỏng chỗ nối, đặc biệt chú ý đến các giắc nối có thể bị lỏng hoặc chập mạch do rách, nứt vỡ hoặc băng keo cách điện.

Khi xử lý trục trặc mạch điện trên xe, cần nghiên cứu kỹ sơ đồ mạch điện và kiểm tra màu dây do màu sắc của các giắc nối khác nhau Luôn sử dụng cả hai tay để tháo giắc nối, vì việc kéo bằng một tay có thể gây hư hỏng cho giắc nối.

Hình 2.7.Cách tháo giắc nối

Kiểm tra các thiết bị điện, cảm biến và bộ chấp hành

Các thiết bị điện ô tôđơn lẻcó thể được kiểm tra bằng nhiều cách khác nhau nhưng với mộtđồng hồvạn năng VOM (Volt-Ohm-Milliammeter) hay một máy đohiện sóng

(Oscilloscope)thường là lựa chọn tốt nhất Bảng bên dưới chỉ ra vài phương pháp kiểm tra các thiết bị đãđược tháo rời khỏi mạch điện.

Bảng 2.1.Kiểm tra các linh kiện điện tử

Bộ phận Phương pháp kiểm tra Điện trở

Để đo giá trị điện trở, bạn có thể sử dụng VOM và so sánh kết quả đo được với giá trị ghi trên điện trở hoặc mã màu (color code) của nó.

(Capacitor) Tụ điện cóthể khókiểm tra nếu không có thiết bị chuyên dùng.

Kiểm tra điện trở(resistance check)là phương pháp tốt nhất để kiểm tra thông mạch (continuity).

Diode Nhiều VOM hiệnsố(DMM –Digital Multimeter) có chức năng test diode Ta dùng chức năng này để kiểm tra diode.

Hầu hết LED được kiểm tra bằng cách nối với pin 1.5VDC Lưu ý về cực tính của diode.

Vài VOM hiện số(DMM) có chức năng kiểm tra transistor nếu không transistor có thể kiểm tra theo mạch đơn giản như hình dưới

Hình 2.8.Cách kiểm tra Transistor NPN

Kiểm tra cảm biến đểchẩn đoán lỗi thường làđo tín hiệu đầu ra của nó.

Hình 2.9.Kiểm tra điện áp đầu ra của Cảm biến Oxy

2.3.3 Kiểm tra bộ chấp hành:

Kiểm tra bộ chấp hành rất đơn giản do hầu hết chúng có dạng cuộn dây Điện trở được đo bằng Ohm kế, và nếu bộ chấp hành có nhiều cuộn dây như động cơ bước, điện trở của mỗi cuộn nên bằng nhau Đối với một số bộ chấp hành, có thể cấp nguồn từ ắc quy, ví dụ như kim phun sẽ "nhảy" khi được cấp nguồn Tuy nhiên, cần cẩn thận với phương pháp kiểm tra này vì có thể làm hỏng bộ chấp hành.

Dụng cụ và thiết bị đo

2.4.1 Bút thử điện 12V (Test light):

Bút thử điện là thiết bị đơn giản đểkiểm tra dòng điện Nó dùng đểphát hiện ra điện áp accu tại những điểm kiểm tra khác nhau.

Bút thử điện 12V cho ô tô có cực âm được kết nối với cực âm của ắc quy hoặc sườn xe Khi que thử tiếp xúc với điểm hoặc thiết bị cần kiểm tra, nếu đèn sáng, điều này cho thấy có điện.

Hình 2.11.Cách sửdụng Test light

Hình 2.12.Chứcnăng kiểm tra hởmạch của Test light

Hình 2.13.Chức năng kiểm tra cầu chì của bút thử điện

Hình 2.14.Dùng bút thử điện test 2 cực cầu chì

2.4.2 Đồng hồ vạn năng kim/điện tử (Analog Multimeter/Digital Multimeter):

Trong điện-điện tử, đồng hồ đo là dụng cụkhông thểthiếu đối với người kỹthuật viên.

Đồng hồ vạn năng (Multimeter), còn được gọi là VOM, là dụng cụ đo lường điện áp, dòng điện, điện trở, điện dung, và kiểm tra các linh kiện như diode, transistor Thiết bị này thường có hai loại hiển thị: loại hiển thị bằng kim và loại hiển thị bằng số.

Hình 2.15.Đồng hồvạn năng điện tử/ kim

2.4.2.1 Cách sử dụng đồng hồ vạn năng:

1) Cách đo điện áp: Đối với 2 loại đồng hồ hiển thị bằng kim và đồng hồ hiển thị số, cách đo được thực hiện như nhau.

Xoay thang đo sang vùng giá trị điện áp cần đo.

Khi đo điện áp 220VAC, hãy xoay núm vặn đến 250VAC để đảm bảo độ chính xác Tránh chọn thang đo quá lớn như 1000VAC, vì điều này có thể làm sai lệch kết quả Ngược lại, nếu chọn thang đo quá nhỏ như 110VAC, có thể gây gãy kim hoặc hỏng thiết bị đo.

Hình 2.16.Xoay thang đo đến giá trị 250VAC

- Cặp hai que đo vào nguồn cần đo.

- Đọc giá trị được thể hiện trên đồng hồ.

- Giá trị điện áp được thể hiện trực tiếptrên mặt đồng hồ.

Hình 2.17.Điện áp trên đồng hồ

- Khi đo điện áp xoay chiều, cần chọn ở chế độ đo xoay chiều(khu vực có ký hiệu trên đồng hồ là ACV).

- Khi đo điện áp một chiều (DC), cần chọn ở chế độ đo một chiều(khu vực có ký hiệu trên đồng hồ là DCV).

Cần quan tâm đến giá trị dòngđiện cần đo và kiểm tra xem loại đồng hồ bạn đang sử dụng có thể dùng được hay không.

Khi đo dòng tiêu thụ khoảng 1A, cần sử dụng đồng hồ đo có khả năng chịu đựng ít nhất 1A Nếu đồng hồ không đáp ứng được yêu cầu này, việc đo sẽ dẫn đến tình trạng đứt cầu chì.

Cách đo dòngđiện một chiều như sau:

Để chuyển thang đo sang nấc đo dòng điện DC, bạn cần lựa chọn vùng giá trị đo gần với giá trị dòng điện mà bạn sắp đo, tương tự như cách đo điện áp.

DC 0.25A Mắc que đonối tiếpvới nguồn và tải cần đo Đọc giá trị dòngđiện thể hiện qua kim đo hoặc trên mặt số

Hình 2.18.Cách đo dòngđiện mộtchiều

Ngoài khả năng đo dòngđiện, điện ápv.v chức năng thực tế mà người ta thường hay dùng nhất là đo thông mạch.

Chuyển sang thang đo x1 trên khu vực đo Ohm (Ω) và nếu bạn sử dụng đồng hồ số, hãy chuyển sang chế độ đo thông mạch với ký hiệu phù hợp.

Hình 2.19.Cách đo thông mạch Sau đó cặp 2 que của đồng hồ đo vào 2 đầu thiết bị cần đo.

Nếu dây dẫn bị đứt, kim đồng hồ sẽ không hoạt động Ngược lại, khi dây dẫn còn nguyên, kim đồng hồ sẽ di chuyển lên và còi trên đồng hồ sẽ kêu, tùy thuộc vào loại đồng hồ.

Hình 2.20.Dây còn nguyênđồng hồ lên kim/ đồng hồ số hiện giá trị trở dây

Khi dây đứt, kim đồng hồ sẽ đứng yên hoặc hiển thị số OL (over limit), đây là tính năng hữu ích để kiểm tra tình trạng của các thiết bị điện như công tắc, dây tóc bóng đèn hay đoạn dây dẫn điện.

2.4.2.2 Bảo quản đồng hồ vạn năng:

Để bảo quản VOM kim an toàn, cần tuân thủ các yêu cầu kỹ thuật quan trọng Sau khi kết thúc phép đo, hãy chuyển công tắc thang đo về vị trí OFF (nếu có) hoặc về thang đo áp xoay chiều lớn nhất Hành động này giúp tránh tình trạng chập dây đo trong phép đo R, từ đó bảo vệ pin và kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Trước khi tiến hành đo lường, cần đảm bảo rằng chuyển mạch thang đo được đặt đúng chức năng tương ứng Không được cắm dây đo vào ổ điện 220V khi chuyển mạch đang ở chế độ đo điện trở hoặc dòng điện Ngoài ra, đồng hồ cần được bảo quản cẩn thận trong quá trình di chuyển, nên sử dụng hộp hoặc túi đựng riêng để tránh va chạm mạnh hoặc rơi rớt, điều này có thể gây hư hỏng cho khung dây và ổ trục kim chỉ thị.

− Đọc kỹ hướng dẫn trước khi sử dụng Khi dùng xong cần bật chuyển mạch về vị trí OFF để tắt nguồn pin trong máy.

− Không đè mạnh lên bề mặt chỉ thị LCD hoặc dùng các vật sắc nhọn làm trầy xước lớp bảo vệ bề mặt.

Để bảo vệ máy, tránh để nước hoặc bất kỳ chất lỏng nào chảy vào, vì điều này có thể gây chập mạch điện tử bên trong Không nên tự ý tháo rời máy hoặc làm rơi các phím điều khiển.

−Nếu chỉ thị không sáng, hoặc mờ cần kiểm tra lại nguồn pin bên trong máy và thay thế nếu pin đã cạn.

Để vệ sinh bề mặt máy, bạn nên sử dụng vải bông mềm Lưu ý không rửa trực tiếp máy hoặc ngâm trong nước, vì điều này có thể gây hỏng các bản mạch bên trong.

2.4.2.3 Ưu và nhược điểm của từng loại đồng hồ vạn năng: Đồng hồ hiển thị bằng kim: Ưu điểm:

- Được dùng chủ yếu để kiểmtra các linh kiện bán dẫn (diode,transistor, MOSFET…) còn hoạt động hay không, vì dễ quan sát.

- Có thể được dùng để kiểm tra nhanh hư hỏng các linh kiện trong mạch điện tử.

- Dễ mua và có nhiều giá bán cho người dùng lựa chọn từ giá rẻ cho đến khá đắt.

- Dễ hỏng kim hoặc mạch điện tử bên trong nếu không sử dụng đúng cách.

- Khó đọc các giá trị số như điện áp, dòngđiện, giá trị điện trở.

- Độ chính xác không cao. Đồng hồ đo hiển thị bằng số: Ưu điểm :

- Dễ dàng đọc và theo dõi các giá trị số hiển thị trên màn hình.

- Có thể được trang bị thêm các chức năng cao cấp khác như kiểm tra diode, đo tần số, điện dung, độ sụt áp (voltage drop) v.v

- Khó sử dụng trong trường hợp dùng để kiểm tra nhanh hư hỏng của các linh kiện điện tử.

2.4.3 Oscilloscope (Máy đo hiện sóng hay dao động ký):

2.4.3.1 Giới thiệu chung máy hiện sóng Oscilloscope:

Hình 2.22.Oscilloscope hiển thị kết quảtrên laptop

Máy đo hiện sóng (Oscilloscope) là thiết bị chuyên dụng dùng để vẽ đồ thị điện áp theo thời gian, hiển thị trực quan trên màn hình, điều mà đồng hồ vạn năng (VOM) không thể thực hiện được.

Oscilloscope là công cụ quan trọng để đo và kiểm tra hầu hết các thiết bị điện, điện tử và mạch điện trong mọi loại xe hiện đại.

 Đánhlửa (sơ cấp và thứ cấp).

 Kim phun và bơm nhiên liệu.

 Accu, mạch khởi động,máy phát.

 Cảm biến Oxy (Lambda), kích nổ (KNK), vị trí trục cam, trục khuỷu và chân không (MAP)

 Chẩn đoán mạng: Kiểm tra dữ liệu và chất lượng CAN bus, thực thi LIN bus…

Oscilloscope là công cụ chẩn đoán ô tô hữu ích, phù hợp cho cả người mới và chuyên gia Thiết bị này hoạt động bằng cách cấp nguồn trực tiếp từ cổng USB, giúp loại bỏ dây dẫn và pin, thuận tiện cho việc sử dụng trong xưởng sửa chữa hoặc trên đường phố.

 Nhận dạng tín hiệu (Xung vuông, răng cưa, hình sin, tin hiệu hình, tín hiệu tiếng…)

 Xác định rõ các giá trị thời gian và mức điện áp và đường đi của một tín hiệu

 Tính toán được tần số của một tín hiệu dao động

 Nhận thấy “các phần động” của một mạch điện được biểu diễn bởi tín hiệu

 Chỉ ra nếu một thành phần lỗi làm méo dạng tín hiệu

 Tìm ra tín hiệu như thế nào là dòng một chiều hay dòng xoay chiều

 Chỉ ra tín hiệu như thế nào là nhiễu và nếu có thì nhiễu thay đổi thế nào theo thời gian

THIẾT KẾ BỘ NGUỒN ĐA NĂNG DÙNG TRONG KIỂM TRA THIẾT BỊ ĐIỆN Ô TÔ

Cơ bản về máy biến áp và bộ nguồn đa năng

3.1.1 Cơ bản về máy biến áp

Máy biến áp là thiết bị điện từ tĩnh, hoạt động dựa trên nguyên lý cảm ứng điện từ, có chức năng biến đổi dòng điện với điện áp này thành dòng điện với điện áp khác mà tần số không thay đổi Do đó, máy biến áp chủ yếu đảm nhiệm vai trò truyền tải hoặc phân phối năng lượng mà không làm biến đổi bản chất năng lượng.

Máy biến áp cơ bản bao gồm một hoặc nhiều cuộn dây quấn cách điện trên một lõi dẫn từ, hoạt động dựa trên định luật cảm ứng điện từ Khi cuộn dây sơ cấp được nối với dòng điện biến thiên, nó tạo ra một từ trường biến thiên trong lõi thép Từ trường này khi đi qua cuộn dây thứ cấp sẽ tạo ra từ thông biến thiên, từ đó sinh ra dòng điện trong cuộn dây thứ cấp.

Hình 3.1.Cấu tạo máy biến áp

Theo định luật Faraday (Faraday’s law) ta có:

N P , N S : Sốvòng dây quấn cuộn sơ cấp (Primary), thứcấp (Secondary)

U P , U S : Hiệu điện thếcuộn sơcấp, thứcấp

I P , I S :Cường độdòngđiện cuộn sơ cấp, thứcấp

3.1.2 Sơ đồ khối bộ nguồn đa năng:

Chỉnh lưu+lọc Nút nhấn

ArduinoNano điều khiển điện áp

Mạch tạo xung

Nguồn điện trên ô tô là nguồn một chiều DC ổn định, do đó để tạo ra điện áp biến thiên cho cuộn dây sơ cấp và duy trì điện áp thứ cấp trong khoảng giá trị cho phép, cần áp dụng kỹ thuật điều chế độ rộng xung.

Phương pháp điều chế độ rộng xung PWM (Pulse Width Modulation) là một kỹ thuật quan trọng trong việc điều khiển động cơ và ổn định tốc độ động cơ điện Kỹ thuật này sử dụng sóng hình Sin làm tín hiệu điều chế, trong đó các trạng thái đóng mở của tín hiệu PWM được xác định bằng cách so sánh sóng Sin với sóng tam giác tần số cao Tần số của sóng điều chế quyết định tần số điện áp ra, trong khi biên độ đỉnh của sóng điều chế xác định chỉ số điều chế, ảnh hưởng đến giá trị trung bình của điện áp ra Thay đổi chỉ số điều chế không chỉ làm thay đổi giá trị trung bình của điện áp ra mà còn tác động đáng kể đến hệ số méo dạng sóng so với các kỹ thuật điều chế nhiều pha khác.

PWM (Pulse Width Modulation) cho phép kiểm soát giá trị trung bình của điện áp và dòng điện cung cấp cho tải bằng cách điều chỉnh tần suất đóng cắt giữa nguồn và tải Thời gian đóng dài hơn so với thời gian cắt sẽ dẫn đến tổng công suất cung cấp cho tải cao hơn.

Tần số đóng cắt PWM cần phải cao hơn tần số ảnh hưởng đến tải để đảm bảo dạng sóng cung cấp cho tải mịn màng hơn Tần số này có thể khác nhau tùy thuộc vào loại tải và ứng dụng Một trong những ưu điểm chính của PWM là tổn hao công suất trên các thiết bị chuyển mạch rất thấp, vì khi khóa chuyển mạch tắt, không có dòng điện đi qua, và khi bật, nguồn được cung cấp cho tải mà không gây sụt áp đáng kể Tổn hao công suất gần như bằng không do tích của điện áp và dòng điện Ngoài ra, PWM còn tương thích tốt với điều khiển kỹ thuật số, cho phép dễ dàng thiết lập chu kỳ làm việc cần thiết nhờ vào tính chất bật/tắt của nó.

Chế tạo biến áp xung

Công suất ngõ ra: 80W Điện áp ngõ vào: 10VDC đến 14VDC (accu) Điện áp ngõ ra: 3VDC; 5VDC; 9VDC; 12VDC; 24VDC và 110VDC

Có cầu chì bảo vệbộnguồn khi quá tải

Có mạch hồi tiếpổn định điện áp ngõ ra

3.3.2 Thiết kế mạch tạo xung:

Hình 3.3.Sơ đồmạch tạo xung

The IC 3525 is designed to generate oscillating signals for the purpose of controlling MOSFETs, which stands for Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistors.

Khi có tín hiệu tác động vào chân Shutdown thì mạch tăng áp ngưng hoạt động, lúc này tụxảáp cấp điện cao áp.

Hai chân output A và output B điều khiển 2 MOSFET Tín hiệu điện áp phản hồi sẽ xác định độrộng xung cấp ra từ2 chân này.

3.3.3 Tính toán biến áp xung theo kiểu PUSH-PULL:

Nguồn xung kiểu Push-Pull (nguồn đẩy-kéo) truyền tải công suất một cách gián tiếp thông qua biến áp, cho phép tạo ra điện áp đầu ra cao hơn hoặc thấp hơn so với điện áp đầu vào Bằng cách này, từ một điện áp đầu vào, nguồn xung có thể cung cấp nhiều điện áp đầu ra khác nhau.

Nguồn PUSH-PULL sử dụng hai MOSFET đóng vai trò như công tắc để điều khiển biến áp xung, với mỗi MOSFET hoạt động trong một nửa chu kỳ Hai diode được sử dụng để chỉnh lưu toàn kỳ cho điện áp xoay chiều đầu ra.

Hình 3.4.Sơ đồchếtạo biến áp xung

Khi cuộn dây sơ cấp Np được mở, cuộn dây thứ cấp Ns sẽ đóng, tạo ra điện áp cảm ứng có cùng cực tính Dòng điện từ cuộn dây thứ cấp này sẽ cung cấp năng lượng cho tải.

Khi cuộn dây sơ cấp Np được mở, cuộn dây thứ cấp Ns ở phía dưới sẽ cảm ứng điện và sinh ra điện áp cùng cực tính Dòng điện từ cuộn dây thứ cấp sẽ cung cấp năng lượng cho tải.

Việc sử dụng hai MOSFET trong mạch PUSH-PULL cho phép dòng điện liên tục chạy trên tải, mang lại hiệu suất cao Chính vì ưu điểm này, mạch PUSH-PULL thường được ứng dụng trong nhiều bộ nguồn.

3.3.4 Chế tạo biến áp xung:

3.3.4.1 Giới thiệu các linh kiện cơ bản:

IC SG3525 là một vi mạch chuyên dụng trong nguồn xung, nổi bật với tính năng khởi động mềm (Soft-Start) giúp điều chỉnh độ rộng xung của MOSFET tăng dần khi khởi động, tránh tình trạng khởi động đột ngột Bên cạnh đó, SG3525 còn có khả năng tự động tắt (Shutdown) để bảo vệ vi mạch khi điện áp đầu vào không đạt yêu cầu Tần số hoạt động của IC này dao động từ 100Hz đến 400kHz.

Chức năng các chân của IC SG3525:

Chân 1 và chân 2 được sử dụng để xử lý tín hiệu hồi tiếp Khi điện áp ở chân 2 lớn hơn chân 1, xung lái MOSFET đạt độ rộng tối đa Ngược lại, nếu điện áp ở chân 1 lớn hơn chân 2, sẽ có sự thay đổi trong hoạt động của MOSFET.

2, độrộng xung sẽbịgiới hạn ngay thời điểm đó.

- Chân 3 là chân giao tiếp, nó can thiệp vào tần số dao động của IC SG3525 Chân này có thểkhông cần kết nối.

Chân 4 của IC SG3525 là chân ngõ ra xung đồng hồ, cho phép người dùng kết nối thiết bị đo tần số để xác định tần số hoạt động của SG3525 Tuy nhiên, chân này không nhất thiết phải được kết nối.

Để tạo tần số dao động cho IC, cần thiết phải sử dụng mạch dao động RC Trong đó, điện trở RT của mạch RC được kết nối với chân 6, trong khi tụ điện CT sẽ kết nối vào chân 5.

Để quy định thời gian chết của IC, cần kết nối điện trở RD giữa chân 7 và chân 5 Thời gian chết có thể được điều chỉnh bằng cách xác định giá trị của điện trở RD.

- Tần sốdaođộng hoạt động của SG3525 được cho bởi công thức: f = 1

- Chân 8 là chân soft-start (khởi động mềm) Muốn sửdụng khả năng khởi động mềm, ta cần có tụvới giá trịthích hợp kết nối đến chân 8.

Chân 9 là điểm kết nối của bộ so sánh, trong đó chân 1 và chân 2 đóng vai trò là ngõ vào Chân 9 được sử dụng kết hợp với chân 1 và 2 để tạo ra các kiểu hồi tiếp đa dạng.

Chân 10 là chân Shutdown, có chức năng tắt cưỡng bức ngõ ra bất chấp tín hiệu tại chân 1 và chân 2 Khi điện áp từ 0,8 đến 5V được đưa đến chân 10, tụ sẽ kết nối với chân soft-start.

8) sẽ được xả điện, kéo theo đó là độ rộng xung ngõ ra sẽbị giảm theo Khi tụ soft-start xảhết điện, xung ngõ ra sẽbị ngắt hoàn toàn Tín hiệu tại chân 10 sẽ có mức ưu tiên cao hơn tín hiệu hồi tiếp về và được xửlý tại chân 1 và 2.

- Chân 11 và chân 14 là chân phát xung để điều khiển đóng mở MOSFET công suất.

- Nguồn điện cho việc điều khiển lái MOSFET sẽ được cấp vào chân 13, điện áp tối đa là 40V.

- ĐểIC SG3525 có thểhoạt động, ta cần cấp nguồn cho nó Chân 12 là chân GND, một điện áp 8÷40V cầnđưa đến chân 15.

IC SG3525 tạo ra điện áp chuẩn VREF=5,1V tại chân 16, phục vụ cho quá trình xử lý tín hiệu hồi tiếp tại chân 1 và chân 2, đồng thời còn có thể được sử dụng cho nhiều mục đích khác.

Hình 3.6.Ứng dụng tăng điện áp của SG3525 và IRF3205

MOSFET IRF3205 là MOSFET loại N(MOSFET ngược)khi điện áp được đưa vàocực

G đủ đểmởMOSFET thì dòng từD về S IRF3205 được chếtạo có diode từS về D để trảcông suất phản kháng vềnguồn.

Các thông số cơ bản quan trọng của MOSFET:

VDSS:Điện áp đánh thủng tiếp giáp giữa cực máng D(Drain) và cực nguồn S(Source): 55V.

ID: Dòng liên tục tối đa qua cực máng 110A ( ở điện áp 10V ) Điện áp VGS: +/-20V

Hình 3.7.Sơ đồchân MOSFET IRF3205

Chế tạo mạch điều khiển

Arduino Nano là phiên bản nhỏgọn của Arduino Uno R3 sửdụng MCU ATmega328P–

Arduino Nano, giống như Arduino Uno do cùng sử dụng MCU, cho phép chạy tất cả các chương trình và tính năng tương tự Một lợi thế nổi bật của Arduino Nano là việc sử dụng phiên bản IC dán, điều này giúp nó có thêm 2 chân Analog A6 và A7 so với Arduino Uno.

 Điện áp cấp: 5VDC cổng USB hoặc 6-9VDC chân Raw

 Mức điện áp giao tiếp GPIO: TTL 5VDC

 Số chân Digital: 14 chân, trong đó có 6 chân PWM

 Số chân Analog: 8 chân (hơn Arduino Uno 2 chân).

 Flash Memory: 32KB (2KB Bootloader)

3.4.2 Mạch điều khiển với Arduino Nano

Hình 3.15.Mạch điều khiển dùng Arduino Nano

Hình 3.17.Mạch điều khiển Arduino Nano

#define BNT_110V 3 //D3 void setup() { pinMode(PWM , OUTPUT); pinMode(DK_1, OUTPUT); pinMode(DK_2, OUTPUT); pinMode(DK_3, OUTPUT); digitalWrite(DK_1, LOW); digitalWrite(DK_2, LOW); digitalWrite(DK_3, LOW);

//3V if (digitalRead(BNT_3V) == 0) { delay(100); if (digitalRead(BNT_3V) == 0) { digitalWrite(DK_1, LOW); digitalWrite(DK_2, LOW); digitalWrite(DK_3, HIGH); analogWrite(PWM, 63);

Sau khi lập trình thayđổi điện áp đầu ra bằng phương pháp điều chế độrộng xung

PWM là công nghệ quan trọng trong việc nạp chương trình cho Arduino Nano Để hoàn thiện sản phẩm, cần thiết kế và tạo vỏ cho bộ nguồn đa năng, sau đó lắp ráp các chi tiết cơ bản, từ đó chúng ta sẽ có được sản phẩm hoàn chỉnh như hình 3.18.

Hình 3.18.Bộnguồn đa năng sau khi chếtạo

Thử nghiệm Bộ nguồn đa năng

Test điện áp ra bộ nguồn đa năng bằng Oscilloscope

Nhằm đảm bảo điện áp ra của bộnguồn đa năng là DC, điện áp không nhấp nhô,ổn định ta dùng Oscilloscope.

Hình 4.1.Điện áp ra tại 3V

Test bộ nguồn đa năng với bóng đèn sợi đốt

Hình 4.7.Test bộnguồn tại 3V với đèn 24V-21W

Hình 4.11.Test bộnguồn tại 24V với đèn24V-21W

Hình 4.12.Test bộnguồn tại 110V với đèn220V-75W

Kết luận

Phương án chế tạo bộ nguồn đa năng với dải điện áp rộng từ 12VDC đến 110VDC sử dụng nguyên lý nguồn xung cho phép đạt được đầu ra ổn định và tương thích với nhiều thiết bị điện khác nhau Tuy nhiên, một thách thức lớn trong quá trình thực hiện là việc quấn biến áp xung, do dây dẫn nhỏ và mỏng, dẫn đến sự sai lệch giữa tính toán và thực tế.

Sau một thời gian thực hiện đồ án dưới sự hướng dẫn, em đã hoàn thành công việc của mình và rút ra nhiều bài học quý giá Qua quá trình này, em đã nâng cao khả năng áp dụng lý thuyết vào thực tiễn, đồng thời hiểu rõ và sâu hơn về kiến thức đã học Tuy nhiên, do hạn chế về thời gian và kiến thức, đồ án vẫn còn một số thiếu sót, em rất mong nhận được sự chỉ bảo từ thầy để hoàn thiện hơn.

Tiêu đề	Thiết Kế, Chế Tạo Bộ Nguồn Đa Năng Dùng Trong Kiểm Tra Các Thiết Bị Điện Trên Ô Tô
Tác giả	Nguyễn Tiến Phúc
Người hướng dẫn	PGS.TS. Đỗ Văn Dũng
Trường học	Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ Án Tốt Nghiệp
Năm xuất bản	2018
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	88
Dung lượng	1,74 MB