ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH SẠC ẮC QUY TỰ NGẮT 12V

Nhóm xin chân thành cảm ơn quý Thầy/ Cô khoa Điện - Điện tử đã cho nhóm kiến thức về lĩnh vực chuyên ngành, những kinh nghiệm về quá trình làm việc nhóm và tạo điều kiện cho nhóm thực hi

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG

Nội dung thực hiện :

 Nội dung 1 : Tìm hiểu về IC LM358

 Nội dung 2 : Thiết kế và chạy mô phỏng trên protues

 Nội dung 3 : Thiết kế và thi công mạch

 Nội dung 4 : Đánh giá kết quả thực hiện

III NGÀY GIAO ĐỀ TÀI

IV NGÀY HOÀN THÀNH ĐỀ TÀI

V HỌ VÀ TÊN GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Th.S Huỳnh Xuân Dũng

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

i

TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT CAO THẮNG

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

-o0o—

Tp.HCM, ngày … tháng…năm

Tên đề tài : Thiết kế Mạch sạc ắc quy tự ngắt 12V

Tuần/ngày Nội dung Xác nhận

GVHD Tuần 1 -Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án,

tiến hành chọn đồ án.

-GVHD tiến hành xét duyệt đề tài Tuần 2 Viết tóm tắt yêu cầu đề tài đã chọn: đề tài làm cáigì, nội dung thiết kế, các thông số giới hạn của đề

tài Tuần 3 Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức năng các khối

Tuần 4 -Tiến hành tính toán để lựa chọn linh kiện

-Thiết kế sơ đồ mạch, giải thích nguyên lý hoạt động của mạch

-Mô phỏng mạch Tuần 5

Tuần 6 -Vẽ mạch in (PCB)

-Tiến hành thi công mạch

-Kiểm tra mạch thi công

-Viết báo cáo những nội dung đã làm Tuần 7

Tuần 8 Hoàn thiện báo cáo và gởi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước khi in và báo cáo

ii

TRƯỜNG CĐ KĨ THUẬT CAO THẮNG

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC

-o0o—

Tp.HCM, ngày … tháng…năm

Tuần 9 Nộp quyển báo cáo và báo cáo đề tài

Tuần 10 Làm slide (6-10 cái), báo cáo với GVHD

GV HƯỚNG DẪN (Ký và ghi rõ họ tên)

iii

LỜI CAM ĐOAN

Đề tài này là do nhóm tự thực hiện dựa vào một số tài liệu trước đó và không sao chép từ tài liệu hay công trình trước đó

ivNgười Thực hiện đề tài

LỜI CẢM ƠN

Sau thời gian học tập tại trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng cùng với sự

hướng dẫn tận tình của thầy Phạm Huỳnh Thế, nhóm đồ án đã hoàn thành đồ

án tốt nghiệp

Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Huỳnh Thế đã tận tình

góp ý, hướng dẫn nhiệt tình trong quá trình nhóm thực hiện đề tài Xin được gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/ Cô được nhiều sức khỏe và thành công nhiều hơn trong quá trình giảng dạy của mình

Nhóm xin chân thành cảm ơn quý Thầy/ Cô khoa Điện - Điện tử đã cho nhóm kiến thức về lĩnh vực chuyên ngành, những kinh nghiệm về quá trình làm việc nhóm và tạo điều kiện cho nhóm thực hiện đề tài rất hay này, tạo thêm nhiều hiểu biết cho nhóm trước khi ra trường Do trình độ và kiến thức còn hạn chế nên đề tài có thể còn nhiều sai sót mong Khoa - Bộ môn và quý Thầy/ Cô góp

ý để đề tài nhóm thêm hoàn thiện hơn

Nhóm cũng xin gửi lời cảm ơn đến gia đình và bạn bè đã tạo điều kiện và giúp

đỡ nhóm rất nhiều để có được kết quả như hôm nay

Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng… năm 2022 Sinh viên thực hiện:

Nguyễn Ngọc Hải mssv:0303201530 Nguyễn Ngọc Hải mssv:0303201531

v

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN

Tác phong: (tinh thần, thái độ làm việc trong quá trình thực hiện)

Quyển báo cáo: (hình thức, nội dung)

Những kết quả đạt được của ĐAMH

Những hạn chế của ĐAMH:

Đánh giá chung đề tài Xuất sắc  Giỏi  Khá  Trung bình  Yếu  Đề nghị: Được phản biện  Không được bảo vệ  Điểm đánh giá: (từng SVTH)

TP.HCM, ngày … tháng… năm 2022 Giảng viên hướng dẫn

(ký và ghi rõ họ tên)

vi

MỤC LỤC Trang bìa

Nhiệm vụ I Lịch trình II Lời cam đoan……… IV Lời cảm ơn V Nhận xét của GV VI Mục lục VII Liệt kê hình vẽ IX Lời nói đầu……… ……… X

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1

1.1 Phân tích yêu cầu đề 1

1.2Mục tiêu đề tài 2

1.3 Các phương pháp thực hiện ……… ….… 2

1.4 Ý nghĩa của đề tài ……….… 2

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu LM358……… ……… …4

2.1.1 Hình dạng và cấu tạo……….………… ……… 4

2.1.2 Đặc điểm ……….………….…… 4

2.2 Sơ đồ nguyên lý 6

2.2 Nguyên lý hoạt động của mạch 6

2.3 Chức năng linh kiện trong mạch 7

2.4 Sơ đồ khối 8

2.5 Chức năng từng khối 9

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 10

3.1.Tính toán mạch 10

3.1.1 Tính toán máy biến áp 10

3 1.2 Tính toán R2 10

vii

3 1.3 Tính toán Q1 10

3.2 Mạch mô phỏng……… 11

3.2.1 Mạch in 11

3.2.2 Bố trí linh kiện 11

3.2.3 Mạch 3D 12

Chương 4: KẾT LUẬN 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO 14

viii

LIỆT KÊ HÌNH VẼ

Hình 1.1: Hình dạng thực tế của LM358……….9

Hình 1.2: Cấu tạo LM358……….………9

Hình 1.3: Sơ đồ chân LM 358……… 10

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý ……….…… 12

Hình 3.1 Mạch in ……….……….16

Hình 3.2 Bố trí linh kiện……….… 17

Hình 3.3 Mạch 3d……… ….……… 18

ix

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng của kỹ thuật bán dẫn công

suất, các thiết bị biến đổi điện năng dùng các linh kiện bán dẫn công

suất đã được sử dụng nhiều trong công nghiệp và đời sống nhằm đáp

ứng các nhu cầu ngày càng cao của xã hội Trong thực tế Ắc quy là

nguồn cung cấp điện 1 chiều ( thường là bình 6Volt, 8Volt, 12Volt),

hoạt động dựa trên nguyên lý biến đổi các phản ứng hóa học ( hóa năng

) thành điện năng để tiến hành tích trữ và cung cấp điện cho các thiết bị

tiêu thụ điện Người dùng sử dụng máy nạp ắc quy để tái

sạc điện cho bình và sử dụng ắc quy nhiều lần trước khi thay thế Trong

thực tế, ắc quy còn được biết đến với nhiều tên gọi như acquy, bìnhaccu, bình ắc quy, ắc quy lưu điện, ắc quy tích điện, ắc quy khởi động,

ắc quy ô tô, ắc quy xe điện

Trong thời gian học tập và nghiên cứu, được học tập và

nghiên cứu môn Điện tử công suất và ứng dụng của nó trong

các lĩnh vực của hệ thống sản xuất hiện đại Vì vậy để có thể

nắm vững phần lý thuyết và áp dụng kiến thức đó vào trong

thực tế, chúng em được nhận đồ án môn học với đề tài: “Thiết

kế và chế tạo mạch sạc ắc quy tự ngắt 12v

Với đề tài được giao, chúng em đã vận dụng kiến thức của mình

để tìm hiểu và nghiên cứu lý thuyết, đặc biệt chúng em tìm hiểu

sâu vào tính toán thiết kế phục vụ cho việc hoàn thiện sản phẩm

Dưới sự hướng dẫn chỉ bảo nhiệt tình của thầy Phạm Huỳnh Thế

cùng với sự cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng

em đã hoàn thành xong đồ án của mình Tuy nhiên do thời gian và

kiến thức còn hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót khi thực hiện

đồ án này Vì vậy chúng em rất mong sẽ nhận được nhiều ý kiến

đánh giá, góp ý của thầy cô giáo, cùng bạn bè để đề tài được hoàn

thiện hơn

x

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

CHƯƠNG1:

TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

1.1: PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI

Ắc - quy hoạt động do sự kết hợp 2 thành phần cấu tạo của bản cực âmdương và chất điện phân để sản sinh ra điện năng Khi các thành phần của

02 bản cực âm dương tham gia đã hoàn toàn chuyển đổi hoặc chất điệnphân không đủ duy trì thì ắc-quy tiến tới trạng thái mất điện Để tiếp tụcduy trì khả năng sử dụng của ắc-quy, cần thiết phải tiến hành nạp lại điệnnăng để chuyển đổi lại các thành phần cấu tạo của bản cực cũng như chấtđiện phân Đối với bình Ướt phải tiến hành châm thêm nước cất và nạp lạiđiện mới tiếp tục sử dụng Vậy để ắc-quy có thể sử dụng được lâu dài, mứcđiện năng sử dụng và việc tái nạp một cách đầy đủ lượng điện tiêu thụlà hếtsức quan trọng Khi nạp ắc quy ta phải chú ý đến nhiều vấn đề như dòngnạp và thời gian nạp cho ắc quy Nếu dòng nạp quá lớn hay bình đã đầyđiện và không ai ngắt dòng nạp cho bình sẽ dẫn đến hiện tượng hư hỏng vàthậm chí là cháy nổ ắc quy Do đó ở đồ án 1 này e đã đưa ra giải pháp làlàm 1 mạch sạc ắc quy tự động ngắt khi bình đã đầy điện Mạch sẽ đảm bảođược dòng nạp hợp lý và sẽ tự động ngắt khi bình đầy điện và hướng pháttriển của e là mạch sạc ắc quy 12V tự ngắt khi đầy

MẠCH SẠC ẮC-QUY 12V TỰ NGẮT KHI ĐẦY

Điện thế nạp định mức thường bằng 1.2 – 1.25 lần dòng điện áp củabình Nạp điện liên tục với chế độ ổn áp U =14.4 – 14.5V (với ắc-quy 12V).Dòng điện nạp không được quá 0.1 – 0.2 lần dung lượng định mức của bình(ví dụ: với loại ắc- quy có dung lượng 100AH dòng điện nạp tối đa < 10AH– 20AH) Mạch sẽ tự động ngắt không cho dòng điện nạp vào bình khi điên

áp đạt ngưỡng 13.7V

BỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH BAO GỒM:

Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

- 1 bình ắc quy 12V

Trang 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

- 1 bộ biến áp từ 220V xuống 12V

- 1 mạch nguồn ổn áp 5V

- 1 mạch sặc ắc quy tự động ngắt khi đầy

1.2: MỤC TIÊU ĐỀ TÀI

Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dẫn công suất

Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm

việc của mạch nghịch lưu, các phương pháp biến đổi từ đó lựa

chọn một phương án tối ưu nhất để có áp dụng trên đồ án của mình

và ngoài thực tiễn

1.3: CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

Nhóm thực hiện đề tài sử dụng hai phương pháp chủ yếu:

Phương pháp tham khảo tài liệu: Nguồn tài liệu chủ yếu bằng tiếng anh được tìm kiếm trên mạng Internet

Phương pháp thực hành: Song song với việc đọc tài liệu nhóm thực hiện

đề tài đã thực hành trên mô hình để dễ dàng nắm bắt được lý thuyết

1.4: Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp

và nâng cao kiến thức

Nắm được một cách tổng quan về các phần tử bán dẫn công suất

Nghiên cứu về các mạch nghịch lưu, hiểu được nguyên lý làm

việc của mạch nghịch lưu, các phương pháp biến đổi lựu chọn một

phương án tối ưu nhất để có áp dụng trên đồ án của mình vào thực

tiễn

Chuyên nghành cũng như kiến thức ngoài thực tế Đề tài còn

thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để các sinh viên trong trường đặc

biệt là sinh viên khoa Điện-Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề

nguồn tài liệu cho các học sinh, sinh viên khoá sau có thêm nguồn

Trang 2

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

tài liệu để nghiên cứu và học tập

Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là sẽ giúp chúng em có thể hiểu sâu hơn về các bộ nghịch lưu, các phương pháp biến đổi điện áp Từ đó sẽ tích luỹ được kiến thứccho các năm học sau và ra ngoài thực tế

Trang 3

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Trong đó :

+Chân số 1: đầu ra A.

+Chân 2: đầu vào nghịch đảo A.

+Chân 3:đầu vào không nghịch đảo A.

+ Chân số 4(GND):cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn

gọi là chân chung

+Chân 5: đầu vào không nghịch đảo B

+Chân 6: đầu vào nghịch đảo B.

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

2.3.1 Khi chưa đầy điện:

Dòng điện xoay chiều 220V qua biến áp hạ xuống 12V đưa qua Diode nắn hai nửa chu kì tạo ra điện áp nhấp nhô đi vào ắc quy Điện áp nhấp nhô sẽ làm ắc quy mau đẩy hơn

-Led đỏ, led báo ắc quy được nạp

2.3.2 Khi đầy điện:

Bình sẽ được nạp đầy điện khi điện áp vào khoảng 13,7V

Điện áp trên ắc quy được đưa tới đầu vào bộ so sánh sử dụng Lm358

Cổng thuận được ghim giá trị điện áp cố định 12V Tự đóng ngắt khi ắc quy đẩy điện thông thường là 13,7V (có thể thay đổi bằng cách chỉnh biến trở RV1).

Trang 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Khi ắc quy đẩy giá trị điện áp cổng ngược cao hơn giá trị điện áp cổng thuận Transistor Q1 dẫn Cuộn hút relay được cấp điện , ngắt nguồn điện đầu vào Không cho phép nạp ắc quy khi điện áp bình khá thấp dưới ngưỡng cho phép( điều chỉnh RV2)

2.3: CHỨC NĂNG CỦA CÁC LINH KIỆN

-MBA: Máy biến áp nguồn có điện áp vào 220V, điện áp ra:12V, dòng ra đạt 1A

-Cầu diot : Chỉnh lưu

-Tụ điện C1,C2 : Lọc nguồn

-Rơ le 12V : Đóng cắt nguồn vào cho máy biến áp nguồn

-IC1,2: Làm nhiệm vụ so sánh

-Ic 3,4: Làm nhiệm vụ đảo pha

-VR1,VR2: Chỉnh ngưỡng điện áp cao, thấp

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.4 SƠ ĐÒ KHỐI

Trang 8

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.5 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI

Khối biến áp: Biến đổi dòng AC 220V thành dòng 12V.Có tác dụng thay đổi điện áp xoay chiều vào thành các mức điện áp xoay chiều khác nhau ở đầu ra của biến áp mà không làm thay đổi tần số và pha ban đầu

Khối chỉnh lưu:Dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chiều

Khối ổn áp: Sử dụng IC LM7805 có chức năng ổn định điện áp ra cung cấp cho tải tiêu thụ trong khi điện áp đầu vào có sự thay đổi

Khối điều chỉnh tự động ngắt mạch : Có chức năng đóng mạch ắc quy sạc chưa đầy và ngắt mạch.Khi ắc quy đã sạc đầy trong mạch sử dụng IC LM358 và transistor để điều chỉnh quá trình đóng ngắt khi sạc

Khối nguồn cung cấp cho khối biến áp ,khối chỉnh lưu, khối ổn áp ,khối điều chỉnh tự động ngắt mạch

Trang 9

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH

UBA Hiệu suất 80%

Công suất thực tế MBA là

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH

3.2.3 Mạch 3D:

Hình 3.3: Mạch 3

Trang 12

CHƯƠNG 4 KẾT LUẬN

Chương 4: KẾT LUẬN:

Sau khoảng thời gian nghiên cứu , tìm hiểu và thiết kế, với sự hướng dẫn của thầyPhạm Huỳnh Thế , đến nay bản đồ án của nhóm đã được hoàn thành Nội dung củabản đồ án đã nêu lên được vấn đề chính sau:

* Giới thiệu chung về công nghệ nạp ắc quy

Trang 13

TÀI LIỆU THAM KHẢO

TÀI LIỆU THAM KHẢO 1.

-GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, (2003)

- Điện tử công suất, Nhà xuất bản Xây dựng 2 Nguyễn Bính, (2001)

- Điện tử công suất, Nhà xuất bản Khoa học và Kĩ thuật 3 Trần Văn Thịnh, (2008).-Tính toán thiết kế thiết bị điện tử công suất, Nhà xuất bản Giáo dục 4 Phạm Minh