nguyên cứu chế tạo mạch sạc ắc quy

Chúng tôi đang sử dụng một IC khuếch đại hoạt động LM358 có hai op-amps tích hợp. Hai op-amps này đang hoạt động như một bộ so sánh để phát hiện điện áp của pin. Cả hai đều được kết nối với biến trở VR1 và VR2. Chúng được sử dụng để đặt điện áp bắt đầu và dừng cho quá trình sạc của pin. Khi sạc đầy pin, đèn LED1 sẽ phát sáng. Đèn LED4 sẽ cho biết rằng pin đang được sạc. Bạn có thể kết nối rơ le với phích cắm chính của nguồn điện. Bằng cách này, nó sẽ BẬT toàn bộ mạch sạc từ nguồn điện khi cần sạc pin và tắt khi pin đã được sạc đầy. Điều này sẽ tiết kiệm rất nhiều điện năng

Chương 1 Tổng quan mạch sạc ắc quy

1.1 đặt vấn đề

hiện nay, trong các thiết bi,động cơ điện luôn có một bộ phần quan trọng và cần thiết là

ắc quy tích điện.để cho động cơ hoạt động tốt dòi hỏi cần có một ắc quy ổn định , lâu bền trong thời gian sử dụng Mặc khác ắc quy được làm từ các chất liệu độc nhiễm với môi trường giá để sản phẩm một chiếc ắc quy con non và quá trình vận hành ắc quy cung cấp năng lượng cho thiết bị , để trách việc cần phải thay thể bằng ắc quy mới ta có thể tái sử dụng bằng việc cấp lại năng lượng đó ta cần điện thoại cho ắc quy 1.2 Mạch Sạc Acquy Tự Ngắt XY-L30A

có chức năng đóng ngắt ngõ sạc acuy với màn hình hiển thị LCD giao diện dễ nhìn và đẹp

Mạch được thiết kế với relay chịu tải sạc lên đến 30A, ngoài ra mạch được tích hợp thêm tính năng kiểm soát thời gian sạc và kiểm soát đóng mở ngõ ra sạc giúp thuận tiện hơn khi sử dụng

Các chức năng đều được điều chỉnh bằng 3 nút nhấn tích hợp trên mạch.

1 Sạc các loại pin, acquy từ 6-60V

2 Màn hình tinh thể lỏng, điện áp pin, tỷ lệ phần trăm sạc và thời gian sạc được hiển thị

rõ ràng

3 Rất nhiều chức năng tốt, nó có thể tự động kiểm soát, có thể kiểm soát thời gian sạc, cóthể thiết lập và tải lên các thông số tương ứng thông qua cổng nối tiếp;

1.3 Chức năng điều khiển mạch sạc acquy tự ngắt:

 Bằng cách thiết lập giới hạn điện áp trên của UP, giới hạn dưới của điện áp DN; Khi điện áp của pin, acquy ≤ DN, relay được bật và quá trình sạc pin bắt đầu; trên giới hạn điện áp khi điện áp pin ≥ UP, relay bị ngắt kết nối, tự động hoàn thành một lần sạc;

* Chức năng điều khiển thời gian sạc:

 Sau khi nhập các thiết lập thông số, thiết lập các thông số OP khác 0, turn-on thời gian chức năng kiểm soát, OP thông số mặc định là:- :–h, chức năng kiểm soát thời gian không được bật theo mặc định;

 Trường hợp kết thúc chu kỳ đếm nhưng điện áp Pin vẫn thấp hơn giá trị UP, relay

sẽ tiếp tục dẫn và tự động đóng chức năng quản lý thời gian, lúc này màn hình sẽ hiển thị nhấp nháy “H:ER” để báo hiệu cho người dùng giá trị cài đặt là không hợp

lý, nhấn phím bất kỳ để ngừng nhấp nháy

Lưu ý: Định dạng thời gian: 00:59 (00 giờ, 59 phút) Thời gian tối đa là 99:59, là 100 giờ

* Tải lên dữ liệu nối tiếp và chức năng cài đặt tham số:

Hệ thống hỗ trợ tải lên dữ liệu UART và chức năng cài đặt tham số (mức TTL);

UART: 115200, 8, 1

Đặt thời gian sạc, tắt chức năng điều khiển thời gian sạc lúc 00:00

Định dạng tin nhắn tải lên dữ liệu:

Điện áp pin + tỷ lệ phần trăm pin + thời gian sạc + trạng thái sạc

12,0V, 020%, 00:10, OP

Cài đặt tham số

 Nhấn SET để vào màn hình cài đặt thông số

 Sau khi vào giao diện cài đặt tham số, chuyển đổi các thông số cài đặt bằng cách nhấn nhanh nút SET;

 Sau khi chọn các tham số, bạn có thể sử dụng nút LÊN / XUỐNG để cài đặt, bấm

và giữ (tăng hoặc giảm nhanh);

 Lặp lại các bước 2,3 nếu bạn muốn thiết lập các thông số khác;

 Sau khi tất cả các thông số được thiết lập, nhấn và giữ nút SET để thoát và lưu;

Trong giao diện đang chạy (giao diện chính)

 Nhấn nhanh nút SET để hiển thị các thông số hiện đang được thiết lập;

 Nhấn nhanh nút TẮT để chuyển đổi giữa phần trăm sạc màn hình và thời gian sạc;

 Nhấn nút DOWN để chọn bật / tắt relay Nếu relay được kích hoạt để tắt, nó sẽ hiển thị ‘OFF’ để nhắc bạn rằng relay bị tắt

 Nhấn và giữ nút LÊN để đặt trạng thái đèn nền LCD (LP), TẮT: Đèn nền luôn sáng, bật: Đèn nền tự động tắt sau 5-10 phút;

 Nhấn và giữ nút SET để vào cài đặt tham số

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1.1.Điện trở

a) khái niệm ,cấu tạo ,kí hiệu

b)Phân loại

Điện trở thường: điện trở thường là các loại điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có

vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt

Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên lõi than và có 1 lớp cách điện thường bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có giá trị nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn Thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện của cácthiết bị điện

Điện trở điều chỉnh: hay còn gọi là biến trở, giá trị điện trở có thể thay đổi được tùy ý

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động.

1.3 IC 7805

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản Các loại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx,79xx, với xx là điện áp cần ổn áp

VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V.

Việc dùng các loại IC ổn áp họ 78xx tương tự nhau

Hình 1.3: sơ đồ chân ic7805

Sơ đồ chân của IC 7805:

 Chân số 1 là chân IN (hình vẽ trên)

 Chân số 2 là chân GND (hình vẽ trên)

 Chân số 3 là chân OUT (hình vẽ trên)

Một số thông số kĩ thuật:

Dòng cực đại có thể duy trì 1A

Dòng đỉnh 2.2A

Công suất tiêu tán cực đại nếu không dùng tản nhiệt: 2W

Công suất tiêu tán nếu dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W

Nếu vượt quá ngưỡng 4 ý trên 7805 sẽ bị cháy.

Thực tế ta nên chỉ dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị trên Các giá trị cũng không nên dùng gần giá trị max của các thông số trên Tốt nhất nên dùng ≤ 2/3 max Hơn nữa các thống số trên áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C

1.4 Biến áp

Cấu tao:

Bộ phận chính của máy biến áp là một khung sắt non (có pha silic) gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện lại với nhau để hạn chế dòng điện Fu-cô (Foucalt) Hai đầu có hai cuộn dây Cuộn thứ nhất có N1 vòng dây nối với nguồn phát điện gọi là cuộn sơ cấp, cuộn thứ 2 có N2 vòng dây nối với các thiết bị tiêu thụ điện năng gọi là cuộn thứ cấp

cấp

Hình 1.5: Ký hiệu máy biến áp trong mạch điện

Nguyên lý của biến áp:

Một điện áp hàm sin sẽ tạo ra dòng điện hàm sin trong cuộn dây sơ cấp, dòng điện này

sẽ tạo ra một từ trường biến đổi luân phiên theo quy luật hàm sin Trong biến áp, từ trường biến thiên này được cảm ứng tới một cuộn dây thứ hai qua một lõi sắt từ Điện áphàm sin được tạo ra trong cuộn dây thứ hai bởi sự thay đổi của từ thông ΔΦ

Tùy theo số vòng dây của cuộn sơ cấp và thứ cấp mà quyết định biến áp là tăng áp hay

Hình 1.6: Cấu tạo của diode

Diode được cấu tạo từ là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N Diode có hai cực là Anot (A) và Katot (K), nó chỉ cho dòng một chiều từ A sang K và nóđược coi như van một chiều trong mạch điện và được ứng dụng rộng rãi trong các máy thu thanh thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp

Phân loại:

Có nhiều loại diode,như diode chỉnh lưu thông thường,điode Zener, diode phát

quang (LED)…

1.6

Transistor

Cấu tạo của Transitor:

Transitor hay còn gọi là bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT)

vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương (Bipolarnghĩa là hai cực tính)

Hình 1.7: Cấu tạo của transistor

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N

hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

Nguyên tắc hoạt động của Transitor:

Trong chế độ tuyến tính hay còn gọi là chế độ khuyếch đại, Transitor là phần tử khuyếchđại dòng điện với dòng Ic bằng β lần dòng bazo (dòng điều khiển ) Trong đó β là hệ số khuyếch đại dòng điện

Ic = βIB

Xét hoạt động của Transistor NPN:

Hình 1.8: Sơ đồ phân cực cho Transistor

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực C và (-)nguồn vào cực E

Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E , trong đó cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E

Khi công tắc mở , ta thấy rằng, mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua C - E ( lúc này dòng IC = 0 )

Khi công tắc đóng, tiếp giáp P-N được phân cực thuận do đó có một dòng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua công tắc => qua R hạn dòng => qua tiếp giáp BE về cực (-) tạo thành dòng IB.

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua tiếp giáp CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB.

Như vậy rõ ràng dòng IChoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức

I C = β.I B

Trong đó:

IC là dòng chạy qua tiếp giáp C-E

IB là dòng chạy qua tiếp giáp B-E

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N

để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong

số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.Trasistor còn có thể làm việc ở chế độ đóng cắt như một khóa điện tử Ta chỉ cần cấp một điện áp dương (+) vào chân B (đối với loại NPN) thì Transistor sẽ dẫn thông và tùy vào điện áp tại cực B mà điện áp UCE là nhỏ hay đạt giá trị max

1.7 Relay

Rơ-le là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le được

kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc

điện tử! Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng thái: đóng và mở.

Hình 1.9: Cấu tạo và cách nối chân cho Relay

Cấu tạo Relay gồm 2 phần:

Cuộn hút:

Tạo ra năng lượng từ trường để hút tiếp điểm về phía mình

Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay ra DC: 5V, 12V, 24V - AC: 110V, 220V

Cặp tiếp điểm:

Khi không có từ trường ( ko cấp điện cho cuộn dây) Tiếp điểm 3 được tiếp xúc với 5 nhờ lực của lò xo (Tiếp điểm thường đóng)

Khi có năng lượng từ trường thì tiếp điểm 3 bị hút chuyển sang 4 - Trong Relay có thể

có 1 cặp tiếp điểm, 2 cặp tiếp điểm hoặc nhiều hơn

1.8 lm358

LM358 là gì

LM358 là một IC 8 chân opamp có nhiều gói khác nhau Một trong những gói được sử dụng nhiều nhất là gói nhúng 8 chân IC này gồm hai opamp riêng biệt trong một gói duy nhất Cả hai opamp bên trong đều có độ lợi cao và có thể sử dụng nguồn điện đơn hoặc kép Một trong những tính năng chính của vi mạch này là mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý tưởng để sử dụng với các mạch hoặc thiết bị hoạt động bằng pin Nó có thể hoạt động vớinhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC do đó có thể sử dụng với các thiết bị logic điện áp thấp và vi điều khiển

Các tính năng / Thông số kỹ thuật của IC LM358

Hai opamp có độ lợi cao trong một gói duy nhất

Độ lợi DC của IC là 100dB

Cả hai opamp bên trong đều có thể được vận hành từ một nguồn điện duy nhất.

Dễ dàng vận hành với nguồn điện rộng từ 3V đến 30V

Nó cũng có thể hoạt động với nguồn điện kép, từ ± 1,5V đến ± 15V

Dòng hoạt động rất thấp chỉ khoảng 500uA

Băng thông 1MHz đủ rộng cho loại vi mạch này

Nó có thể dễ dàng sử dụng với các bộ vi điều khiển và thiết bị logic

Nhờ cấu trúc sơ đồ chân theo tiêu chuẩn, nên nó có thể dễ dàng được thay thế bằng các

opamp khác

Bảo vệ ngắn mạch bên trong

Sơ đồ chân

1 Output A Đầu ra của phần thứ nhất (phần A) của IC hay opamp 1

2 Inverting Input A Đầu vào đảo ngược của phần thứ nhất (phần A) của IC hay opamp 1

3 Non Inverting Input A Đầu vào không đảo ngược của phần thứ nhất (phần A) của IC hay opamp 1

5 Inverting Input B Đầu vào đảo ngược của phần thứ hai (phần B) của IC hay opamp 2

6 Non Inverting Input B Đầu vào không đảo ngược của phần thứ hai (phần B) của IC hay opamp 2

7 Output B Đầu ra của phần thứ hai (phần B) của IC hay opamp 2

Hoạt động của nó rất đơn giản, khi một điện áp được đặt vào LED hồng ngoại được nối trên chân 1 và 2, LED sẽ được kích hoạt và ánh sáng được nhận bởi transistor quang bên trong làm cho nó ở trạng thái bão hòa từ đó nối chân 3 và 4 với nhau PC817 là một opto được sử dụng rộng rãi và hoạt động trong mạch điện tử chỉ với nhiệm vụ cách ly Nếu

bạn cần nhiều tác vụ cách ly hơn cùng lúc thì bạn cũng có thể sử dụng các opto khác có chứa vài LED hồng ngoại và transistor quang trong một gói duy nhất.

Tính năng / Thông số kỹ thuật PC817

Loại gói: Dip 4 chân và SMT

Loại transistor: NPN

Dòng cực góp tối đa (IC): 50mA

Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCEO): 80V

Điện áp bão hòa cực góp - cực phát: 0,1 đến 0,2

Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V

Công suất tiêu tán cực góp tối đa (Pc): 200 mW

Nhiệt độ lưu trữ và hoạt động phải là: -55 đến +120 độ C để lưu trữ và -30 đến +100 để hoạt động

Sơ đồ chân PC817

Hình bên dưới là sơ đồ chân của opto này Chúng ta dựa vào chấm tròn trên opto là điểm bắt đầu Đó là điểm đánh dấu chân dương của LED hồng ngoại từ đó xác định các chân khác theo thứ tự như hình

Thay thế và tương đương

Thay thế và tương đương của opto PC817 là PC816, PC123, TLP621, TLP321, TLP421, PC17K1, H11A817, SFH615A, PS2501-1, PS2561-1, PS2571-1, LTV-816, LTV-817 (-V), LTV123, LTV-610 K1010, K817P, SFH615A

Công dụng của cách ly quang PC817

Nếu bạn định thiết kế một mạch điện tử trong đó có khả năng xảy ra đột biến điện áp hoặc tăng điện áp có thể làm yếu hoặc phá hủy các linh kiện hoặc mạch thì bạn có thể sử dụng cách ly quang PC817 để cách ly mạch Hơn nữa, nó cũng có thể được sử dụng để loại bỏ nhiễu từ tín hiệu điện tử, cách ly các mạch điện một chiều và điện áp thấp khỏi các mạch điện xoay chiều và điện áp cao Bạn cũng có thể sử dụng nó khi bạn muốn kiểmsoát điện áp lớn hơn hoặc điện áp AC từ bất kỳ tín hiệu nhỏ nào có thể là tín hiệu kỹ thuật

số hoặc tín hiệu analog

Cách sử dụng opto PC817

Sử dụng opto PC817 rất dễ dàng, có bốn chân được thể hiện chi tiết sơ đồ chân ở trên Chân 1 là cực dương hoặc chân dương của LED hồng ngoại phải được nối từ tín hiệu đầu

ra của mạch và chân 2 phải được nối với đất Phần khác của mạch mà bạn muốn cách ly hoặc điều khiển phải được nối với chân 3 (cực phát của transistor quang) và chân 4 (cực góp của transistor quang) Chân 3 và chân 4 hoạt động giống như transistor bình thường, giống như cực phát và cực góp của transistor BJT

Cách chạy lâu dài an toàn trong mạch

Để chạy lâu dài một cách an toàn linh kiện này trong mạch luôn giữ nó ở dưới định mức tối đa tuyệt đối Không được tải quá 50mA, LED hồng ngoại bên trong sẽ giống như bạn điều khiển LED thông thường với điện trở giới hạn dòng điện, do đó luôn sử dụng điện trở giới hạn dòng điện ở chân 1 của opto là cực dương hoặc chân dương của LED hồng ngoại Không vận hành thiết bị ở nhiệt độ dưới -30 độ C và trên 100 độ C và luôn bảo quản ở nhiệt độ trên -55 độ C và dưới 125 độ C

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ MẠCH SẠC ẮC QUY BÌNH 12V 25AH 3.1 Sơ đồ khối

Khối

nguồn

Khối tín hiệu

Khối điều khiển