Giáo trình Hệ thống điện động cơ CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

(NB) Mục tiêu chính của Giáo trình Hệ thống điện động cơ là Giải thích được các khái niệm cơ bản về điện điện tử trên ô tô; Đọc được các ký hiệu trên các sơ đồ mạch điện của một số hãng xe (Toyota, Hyundai,…); Trình bày được các chức năng của các linh kiện điện tử cơ bản; Sử dụng thành thạo các tài liệu và chỉ dẫn kỹ thuật có liên quan; Thực hành lắp đặt các mạch điện cơ bản

1

TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

Chủ biên : Hoàng Phúc Trình Đồng tác giả: Phạm Văn Huy

Lê Viết Thắng Bùi Quang Phúc Ngô Văn Khương

GIÁO TRÌNH

HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Hà nội 2016

2

LỜI NÓI ĐẦU

Trong khuôn khổ chương trình hợp tác giữa tổ chức PLAN, KOICA và tập đoàn Hyundai với trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội về việc đào tạo nghề cho thanh niên có hoàn cảnh khó khăn Hà Nội, Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội nhận chỉnh sửa và xây dựng chương trình đào tạo nghề Công nghệ Ô tô từ 24 tháng xuống còn 18 tháng nhằm mục đích để chương trình đào tạo tiếp cận với trình độ quốc tế, gần với thực tế và đáp ứng nhu cầu của người sử dụng lao động vừa đảm bảo chương trình khung của Bộ Lao động - Thương binh và Xã hội Được sự cho phép của Tổng cục Dạy nghề dưới sự tài trợ của tổ chức PLAN, KOICA và tập đoàn Hyundai,Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà nội đã triển khai thực hiện biên soạn giáo trình "Hệ thống điện động cơ" - Nghề Công nghệ ô tô dùng cho trình độ TCN

18 tháng và sơ cấp nghề Cấu trúc của giáo trình gồm 6 bài sau:

Bài 1: Các kiến thức chung về điện - điện tử trên ô tô

Bài 2: Hệ thống cung cấp điện

Bài 3: Hệ thống khởi động

Bài 4: Hệ thống đánh lửa

Các bài trên, được viết theo cấu trúc : Phần Lý thuyết được viết ngắn gọn phù hợp với khả năng của người học, phần thực hành có hệ thống từ kỹ năng nhận dạng, bảo dưỡng đến các kỹ năng chẩn đoán và sửa chữa đi kèm với các phiếu giao việc cụ thể hóa công việc và kết quả của người học, phần câu hỏi

ôn tập được triển khai trong từng bài nhằm hướng dẫn học sinh ôn lại kiến thức cũ và dễ cập nhật kiến thức mới

Trong quá trình biên soạn, nhóm biên soạn đã bám sát chương trình khung của Tổng cục dạy nghề và chương trình khung đã thẩm định, đồng thời tham khảo nhiều nguồn tài liệu trong và ngoài nước như : Giáo trình của các trường Đại học Sư phạm kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà nội , Tài liệu đào tạo của các hãng TOYOTA, FORD, cẩm nang sửa chữa Mitchel, hướng dẫn trong các dự án nâng cao năng lực đào tạo nghề

Nhóm tác giả xin chân thành cảm ơn sự cho phép và động viên của Tổng Cục dạy nghề, sự ủng hộ nhiệt tình của lãnh đạo trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà nội, Khoa Công nghệ ô tô cùng các bạn đồng nghiệp đã có nhiều giúp đỡ để nhóm tác giả hoàn thành giáo trình đảm bảo tiến độ và thời gian như dự kiến

3

Đặc biệt, xin chân thành cảm ơn sự tài trợ và quan tâm của tổ chức PLAN, KOICA và tập đoàn Hyundai để nhóm hoàn thành giáo trình này Mặc dù có rất nhiều cố gắng trong quá trình chuẩn bị và triển khai thực hiện biên soạn giáo trình, song chắc chắn không thể tránh khỏi những sai sót Nhóm biên soạn rất mong nhận được sự đóng góp của các bạn đồng nghiệp và bạn đọc để giáo trình ngày càng hoàn chỉnh hơn

Nhóm biên soạn xin chân thành cảm ơn

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Tham gia biên soạn giáo trình

4

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

BÀI 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ÔTÔ 8

1 Khái niệm cơ bản về điện 8

1.1 Mạch điện 8

1.2 Định luật Ohm 14

1.3 Công suất 15

2 Điện tử cơ bản 16

2.1 Tổng quát cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử 16

3 Công tắc, cầu chì và rơ le 45

3.1 Công tắc 46

3.2 Cầu chì 47

3.3 Rơ le 47

4 Nguyên lý phát điện 48

5 Phương pháp đọc sơ đồ mạch 50

5.1 Các bộ phận của một mạch điện 51

5.2 Cách đọc số chân giắc 52

5.3 Hộp đấu nối và hộp rơ le 54

5.4 Giắc nối dây dẫn và dây dẫn 56

5.5 Các điểm chia và điểm nối mát 57

5.6 Ký hiệu màu dây và ký hiệu số 57

6 An toàn khi làm việc với hệ thống điện 62

6.1 Thao tác với các giắc nối 62

6.2 Kiểm tra giắc nối 63

6.3 Thao tác với dây điện 63

6.4 Các cầu chì 63

6.5 An toàn với bộ phận điều khiển điện tử 63

BÀI 2: HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN 67

1 Khái quát hệ thống cung cấp 67

1.1 Nhiệm vụ 67

5

1.2 Yêu cầu 67

1.3 Những thông số cơ bản hệ thống cung cấp điện 68

1.4 Sơ đồ tổng quát và phân bố tải 68

2 Ắc quy 70

2.1 Nhiệm vụ, phân loại 70

2.2 Cấu tạo, nguyên lý hoạt động của ắc quy chì axit 71

2.3 Các thông số sử dụng ắc quy 77

2.4 Nạp điện cho ắc quy 77

2.5 Sai hỏng thường gặp, nguyên nhân và biện pháp phòng tránh 80

2.6 Kiểm tra ắc quy 81

3 Máy phát điện 82

3.1 Nhiệm vụ 82

3.2 Phân loại 82

3.3 Nguyên lý phát điện và cấu tạo máy phát điện xoay chiều 82

4 Bộ điều chỉnh điện áp (Tiết chế IC) 88

4.1 Nhiệm vụ, yêu cầu và phân loại 88

4.2 Sơ đồ cơ bản của bộ tiết chế 89

4.3 Nguyên lý làm việc 89

5 Một số hiện tượng, nguyên nhân hư hỏng của máy phát điện xoay chiều 101

6 Kiểm tra hệ thống cung cấp điện trên xe 102

6.1 Kiểm tra sơ bộ 102

7 Câu hỏi ôn tập 104

BÀI 3: HỆ THỐNG KHỞI ĐỘNG 106

1 Khái quát về hệ thống khởi động 106

1.1 Nhiệm vụ 106

1.2 Sơ đồ tổng quát về hệ thống khởi động 107

2 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động 107

2.1 Nguyên lý tạo ra moment 107

2.2 Phân loại máy khởi động 108

2.3 Cấu tạo máy khởi động 109

6

2.4 Hoạt động của máy khởi động 112

3 Các phương pháp điều khiển hệ thống khởi động trên ô tô 116

4 Một số hiện tượng hư hỏng và phương pháp kiểm tra, sửa chữa của hệ thống khởi động 118

4.1 Một số hiện tượng và nguyên nhân hư hỏng của hệ thống khởi động 118

4.2 Phương pháp kiểm tra và sửa chữa hệ thống khởi động 119

5 Câu hỏi ôn tập 120

BÀI 4: HỆ THỐNG ĐÁNH LỬA 121

1 Khát quát hệ thống đánh lửa 121

1.1 Nhiệm vụ: 121

1.2 Vấn đề đánh về điều khiển đánh lửa trong động cơ đốt trong: 121

1.3 Yêu cầu 123

2 Nguyên lý tạo điện cao áp 123

2.1 Các nguyên lý tạo điện cao áp 123

2.2 Phân loại hệ thống đánh lửa 124

3 Hệ thống đánh lửa má vít 126

3.1 Sơ đồ nguyên lý 126

3.2 Cấu tạo các bộ phận hệ thống 128

4 Hệ thống đánh lửa điện tử 140

4.1 Phân loại và cấu tạo 140

4.2 Hệ thống đánh lửa điện tử 141

4.3 Hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa loại từ điện 147

4.4 Hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng cảm biến đánh lửa loại hiệu ứng HALL 149

4.5 Kiểm tra và sửa chữa hệ thống đánh lửa điện tử 153

5 Hệ thống đánh lửa lập trình 158

5.1 Khái quát đánh lửa lập trình 158

5.2 Các loại hệ thống đánh lửa lập trình 161

7

6 Câu hỏi ôn tập 188

8

MĐ 19: HỆ THỐNG ĐIỆN ĐỘNG CƠ

Thời gian của mô đun: 150 giờ (LT: 44 giờ; Thực hành: 100 giờ; Kiểm tra 6 giờ)

BÀI 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ÔTÔ

Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng

- Giải thích được các khái niệm cơ bản về điện điện tử trên ô tô

- Đọc được các ký hiệu trên các sơ đồ mạch điện của một số hãng xe (Toyota, Hyundai,…)

- Trình bày được các chức năng của các linh kiện điện tử cơ bản

- Sử dụng thành thạo các tài liệu và chỉ dẫn kỹ thuật có liên quan

Các điện tử tự do là các điện tử có thể chuyển động tự do từ các nguyên

tử Việc truyền các nguyên tử tự do này trong các nguyên tử kim loại sẽ tạo ra điện Do đó điện chạy qua một mạch điện là các điện tử chuyển động trong một dây dẫn

Khi đặt một điện áp vào cả 2 đầu của một (dây dẫn) kim loại, các điện tử chạy từ cực âm đến cực dương Chiều chuyển động của dòng điện tử ngược chiều với chiều của dòng điện

Điện bao gồm ba yếu tố cơ bản:

9

Hình 1.1a Ba yếu tố cơ bản về mạch điện

1.1.1 Dòng điện

Dòng điện là lượng hoặc dung lượng

điện Điện chỉ chạy theo dòng khi có hiệu điện

thế và có một mạch điện hoàn chinh cho điện

di chuyển đi hoặc về ắc quy

Đơn vị: A (Ampe)

1 A = 1000mA

1 kA = 1000A

1.1.2 Điện áp

Đây là lực điện động làm dòng điện

chạy qua một mạch điện Điện áp càng cao thì

lượng dòng điện càng lớn sẽ chảy qua mạch

điện này

Đơn vị : V (Vôn)

1.1.3 Điện trở

Đây là phần đối lập với dòng điện, thể

hiện sự cản trở dòng điện trong mạch

Đơn vị : Ω (Ohm)

Hình 1.1b Ba yếu tố cơ bản về mạch điện

1.1.4 Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở

10

- Điện áp và dòng điện

Hình 1.2 Điện áp và dòng điện Thiết bị trong hình minh họa này cho thấy tốc độ của guồng nước thay đổi như thế nào bằng cách thay đổi khối lượng nước trong bể chứa bên trái Điều này có nghĩa là tốc độ của nước chảy đến guồng nước thay đổi theo sự thay đổi về áp suất nước trong bể chứa này

Khi hiện tượng này của nước được thay thế bằng điện, khối lượng nước (áp suất nước) là điện áp và dòng nước là dòng điện

- Dòng điện và điện trở

Hình 1.2 Dòng điện và điện trở Lực của dòng nước thay đổi theo chiều cao của cửa van đặt giữa bể chứa

và guồng nước Vì thế, tốc độ của guồng nước sẽ thay đổi

Cửa van này tương đương với điện trở trong một mạch điện

- Dòng điện, điện áp và dòng điện

11

Hình 1.3 Dòng điện, điện áp và dòng điện Khi tăng khối lượng nước trong bể chứa sẽ làm tăng tốc độ của guồng nước Mặt khác, hạ thấp cửa van đối diện với dòng nước sẽ làm giảm tốc độ của guồng nước Như vậy có thể điều khiển guồng nước ở một tốc độ mong muốn bằng cách điều chỉnh áp suất nước và chiều cao của cửa van

Tương tự như vậy, trong một mạch điện, lượng công cần thiết được cấp cho các thiết bị khác nhau bằng cách thay đổi giá trị của điện trở hoặc điện áp

1.1.5 Mạch nối tiếp và song song

Về cơ bản, trên ô tô sử dụng nguồn điện DC nhưng mạch có thể mắc nối tiếp, mạch song song và mạch nối tiếp/ song song

a Mạch nối tiếp

- Một mạch điện hoàn chỉnh thường chứa một

nguồn điện, mạch bảo vệ, một tải và một số loại điều

khiển

- Khi Ăc quy được mắc nối tiếp, tổng điện áp đầu

ra bằng tổng của tất cả các điện áp của chúng cộng lại

- Phương pháp này cụ thể là, mắc nối tiếp điện trở

hoặc nguồn điện

Hình 1.4 mạch nối tiếp

12

+ Điện trở của mạch nối tiếp

Hình 1.5 Điện trở của mạch nối tiếp Tổng điện trở của cả mạch bằng tổng các điện trở trong mạch này

R0= R1 + R2 + R3

+ Cường độ dòng điện của mạch nối tiếp

Hình 1 6 Cường độ dòng điện của mạch nối tiếp Cường độ dòng điện chạy qua mỗi thiết bị điện trong mạch này như nhau đối với mỗi thiết bị điện khác trong toàn mạch

I 0 = I 1 = I 2 =I 3

+ Điện áp của mạch nối tiếp

Tổng độ sụt điện áp xảy ra với các thiết bị điện trong mạch này bằng điện áp của nguồn điện

V0 = V1 + V2 + V3

Hình 1.7 Điện áp của mạch nối tiếp

b Mạch song song

13

Khi ăc quy của cùng một điện áp được

mắc song song thì tổng điện áp đầu ra sẽ bằng

điện áp của một ắc quy

U = U1 =U3

U = I R

Hình 1.8 Mạch song song Cách bố trí mạch mắc song song

+ Điện trở của mạch song song

Tổng điện trở của cả mạch này có thể tính theo công thức sau:

R0 = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)

R0 nhỏ hơn một điện trở nhỏ nhất của R1, R2, R3

+ Cường độ dòng điện của mạch song song

Tổng cường độ dòng điện chạy qua các thiết bị điện trong mạch này bằng cường độ của nguồn điện

I0 = I1+ I2 + I3

+ Điện áp của mạch điện song song

Độ sụt điện áp xảy ra ở mỗi thiết bị điện trong mạch điện này giống như bất kỳ thiết bị điện nào

V0 = V1 = V2 = V3

14

1.2 Định luật Ohm

1.2.1 Định luật Ohm

Mối quan hệ sau đây tồn tại giữa dòng điện, điện áp và điện trở:

- Khi tăng điện áp sẽ tăng dòng điện

- Khi giảm điện trở sẽ làm tăng dòng điện

Mối quan hệ này có thể được tóm tắt như sau: Dòng điện sẽ tăng lên theo

tỷ lệ thuận với điện áp, và sẽ giảm theo tỷ lệ nghịch với điện trở

Mối quan hệ này giữa điện áp, dòng điện và điện trở được xác định theo định luật Ohm, được trình bày bằng công thức sau đây:

15

Bằng cách thể hiện định luật Ohm bằng hình trong sơ đồ, bạn có thể nhớ

ra ngay mối quan hệ này

Trong sơ đồ, mối quan hệ theo chiều đứng thể hiện phép chia và mối quan hệ theo chiều ngang thể hiện phép nhân

Tổng điện áp bị mất phải bằng điện áp đặt

Lượng mất mát này có thể được tính toán bằng cách sử dụng công thức:

V = I x R

Để hiểu điện áp rơi trong mạch điện sau

- Trong mạch trên, khi công tắc bật "ON", dòng chảy qua R1 và R2 Tại thời điểm này, V3 là 12 volt trước khi S/W bật "ON" Tuy nhiên, V3 là 0 volt, khi S/W bật "ON"

- Nếu điện áp V1 là 8 volt, nó là điện áp thả 8 volt trong R1

Tại thời điểm này, điện áp V2 của trở thành "12-8 = 4 volt", bởi vì điện

áp Ăc quy là 12volt

Ngoài ra, vì "V1 (điện áp rơi của R1) = I (Tổng số dòng điện của mạch) x R1 (điện trở R1)" điện áp rơi R1 và điện áp rơi R2 là tỷ lệ nghịch với nhau

1.3 Công suất

Công suất điện được thể hiện bằng lượng công do một thiết bị điện thực hiện trong một giây

16

Công suất được đo bằng Watt (W), và 1W là lượng công nhận được khi một điện áp là 1 V đặt vào một điện trở của phụ tải tạo ra dòng điện là 1A trong một giây

Công suất được tính theo công thức sau:

Nếu đặt 5A của một dòng điện trong thời gian một giây, bằng một điện

áp là 12V, thì thiết bị điện này thực hiện được công là 60W (5 x 12 = 60)

2 Điện tử cơ bản

2.1 Tổng quát cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử

Các ký hiệu của linh kiện trong mạch điện ô tô

17

5 DLC3 Giắc chẩn đoán

6 ECT Hộp số điều khiển điện tử

7 ECU Bộ điều khiển điện tử

8 EFI Phun nhiên liệu điện tử

9 EMPS Hệ thống lái trợ lực bằng mô tơ điện 1

19

+ Cách đọc số chân của giắc nối

Các chân cắm gồm có các chân đực và chân cái,

trong đó các chân đực được cắm vào các chân cái

Các giắc nối có các chân đực được gọi là các

giắc đực, và các giắc nối có các chân cái được gọi là

Hình dáng của điện trở than và các vòng màu như Hình 4

Trong trường hợp đặc biệt, nếu không có vòng số 4 (loại điện trở có 3 vòng màu) thì sai số là 20%

Lưu ý khi mua điện trở:

Người ta không thể chế tạo điện trở có đủ tất cả trị số từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà chỉ chế tạo các điện trở có trị số theo tiêu chuẩn với vòng màu số một và vòng màu số hai có giá trị như sau:

Bảng qui ước về các vạch màu của điện trở:

Hình 1.4 Vạch màu của điện trở

Màu

Vòng số 1 (số thứ nhất)

Vòng số 2 (số thứ hai)

Vòng số 3 (số bội)

Vòng số 4 (sai số)

Bảng 2 Giá trị của các vạch màu

Đối với điện trở có 5 vòng màu, cách đọc tương tự như điện trở 4 vòng màu, chỉ khác là 3 vòng màu đầu tiên chỉ 3 số, vòng 4 chỉ số bội, vòng 5 là sai

Trong loại nhiệt điện trở phổ biến nhất, một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt

độ âm, điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ tăng Cũng có loại nhiệt điện trở dương, trong đó điện trở sẽ tăng lên khi nhiệt độ tăng

22

Hình 1.5: Nhiệt điện trở

Có hai loại nhiệt trở:

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở âm là loại nhiệt điện trở khi nhận nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại

- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở

dương là loại nhiệt điện trở khi nhận được

nhiệt độ cao hơn thì trị số điện trở tăng lên

Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm là

một loại bán dẫn có điện trở thay đổi theo

các biến đổi về nhiệt độ Nói khác đi, nhiệt

điện trở có thể xác định nhiệt độ bằng cách

dò điện trở

Ví dụ về ứng dụng:

Trong các xe ô tô, các nhiệt điện trở được sử dụng trong cảm biến nhiệt

độ nước và cảm biến nhiệt độ không khí nạp, v.v

Phần tử áp điện: Điện trở của một phần tử áp điện sẽ thay đổi khi nó

chịu áp suất hoặc lực căng

Hình 1.6: Cảm biến nhiệt độ nước làm mát

23

Cũng như vậy, có một số phần tử áp điện sản ra điện áp

Phần tử từ trở:

Điện trở của một phần tử từ trở sẽ thay đổi khi từ trường đặt vào nó

Vì các thay đổi về điện trở trong các phần tử này nhỏ, các IC (các mạch tích hợp) được khuyếch đại Sau đó điện trở này được biến đổi thành xung hoặc các tín hiệu tương tự để sử dụng chúng như các tín hiệu cảm biến

Hình 1.7: Phần tử áp điện GỢI Ý:

Vì các thay đổi về điện trở trong các phần tử này nhỏ, các IC (các mạch tích hợp) được khuyếch đại Sau đó điện trở này được biến đổi thành xung hoặc các tín hiệu tương tự để sử dụng chúng như các tín hiệu cảm biến

Tụ điện

24

Một tụ điện có các điện cực, gồm có 2 tấm

kim loại hoặc các màng kim loại đối diện với nhau

Chất cách điện (hoặc chất điện môi), có thể làm

bằng các chất cách điện khác nhau, được đặt giữa

các điện cực Trong sơ đồ này, không khí có tác

dụng như chất cách điện

Khi đặt điện áp vào cả 2 điện cực bằng cách

nối các cực âm và dương của một ắc quy, các điện

cực sẽ tích điện dương và âm Khi các điện cực của

một tụ điện tích điện bị đoản mạch, sẽ có một dòng

điện tức thời chạy từ bản cực (+) đến bản cực (-)

làm trung hòa tụ điện Vì vậy tụ điện này được

phóng điện Ngoài chức năng tích điện mô tả trên

đây, một đặc điểm đáng kể của một tụ điện là nó

ngăn không cho dòng điện một chiều chạy qua

Một số mạch điện sử dụng chức năng tích điện của tụ điện như:

Mạch điều chỉnh đối với nguồn điện, một dòng điện dự phòng cho bộ vi

xử lí, một mạch định thời sử dụng lượng thời gian cần thiết để nạp và phóng điện cho tụ điện, mạch dùng tụ để ngăn dòng điện một chiều, các bộ lọc để trích hoặc loại bỏ các thành phần cụ thể của tần số Bằng cách dùng các đặc điểm này, các tụ điện được sử dụng trong các mạch điện của ô tô cho nhiều mục đích, chẳng hạn như để loại trừ nhiễu hoặc thay thế cho nguồn điện hoặc một công tắc

Các đặc điểm tích điện của tụ điện

Khi đặt một điện áp của dòng điện

một chiều vào tụ điện đã phóng điện hoàn

toàn, dòng điện sẽ bắt đầu chạy ở một tốc

độ nhanh Sau khi tụ điện bắt đầu tích

điện, dòng điện sẽ giảm xuống Cuối

cùng, khi dung lượng tĩnh điện (khả năng

tích điện của tụ điện) của tụ điện đã đạt

được, dòng điện sẽ dừng chạy Điện áp

của tụ điện ở thời điểm này bằng điện áp

Hình 1.8: Tụ điện

25

pha với chất phụ gia, đó là một lượng nhỏ của các tạp chất phải thêm vào để nâng cao công dụng thực tế của chúng

Các đặc tính của chất bán dẫn:

- Khi nhiệt độ của nó tăng lên, điện trở của nó giảm xuống

- Tính dẫn điện của nó tăng lên khi được trộn với các chất khác

- Điện trở của nó thay đổi khi có tác dụng của ánh sáng, từ tính hoặc các ứng suất cơ học

- Nó phát sáng khi đặt điện áp vào, v.v

Có thể chia các chất bán dẫn thành hai loại: Loại N và loại P

Hình 1.10: Chất bán dẫn loại N và loại P

- Các chất bán dẫn loại N: Một chất bán dẫn loại N gồm có một chất nền là silic (Si) hoặc germani

(Ge), đã được pha trộn với một lượng nhỏ asen (As) hoặc phốtpho (P) để cung cấp cho nó nhiều điện tử tự

do, có thể chuyển động dễ dàng qua silic hoặc germani để tạo ra dòng điện Chữ "n" của chất bán dẫn loại n

có nghĩa là "âm"

- Các chất bán dẫn loại P: Mặt khác, một chất bán dẫn loại p gồm có một chất nền là silic (Si) hoặc

germani (Ge) đã được pha trộn với gali (Ga) hoặc Indi (In) để tạo ra "các lỗ", có thể coi là các điện tử

"khuyết" và vì các tích điện dương chạy theo chiều ngược với các điện tử tự do Chữ "p" của chất bán dẫn loại P có nghĩa là "dương"

Diode

26

Các diode bán dẫn bao gồm chất bán dẫn loại N

và loại P nối với nhau

- Khi cực dương (+) của ắc quy được nối với phía

P và cực âm (-) nối với phía N, các lỗ dương của chất

bán dẫn loại P và cực dương của ắc quy đẩy lẫn nhau Và

các điện tử tự do của chất bán dẫn loại N và cực âm của

ắcquy đẩy lẫn nhau, vì vậy đẩy chúng về khu vực nối

p-n Do đó các điện tử tự do và các lỗ dương này hút lẫn

nhau, như vậy làm cho dòng điện chạy qua khu vực nối

p-n

- Khi đảo ngược các cực ở ắcquy, các lỗ dương

của chất bán dẫn loại p và cực âm của ắcquy hút lẫn

nhau, và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại n và cực dương của ắc quy hút lẫn nhau, vì thế kéo xa khỏi khu vực nối p-n Kết quả là, một lớp không chứa các điện tử tự do hoặc các lỗ dương được tạo nên ở khu vực nối p-n, vì vậy ngăn chặn dòng điện chạy qua

Diode thường

Diode thường làm cho dòng điện chỉ chạy theo một chiều: từ phía p sang phía n Cần có một điện áp tối thiểu để dòng điện chạy từ phía p sang phía n

- Diode silic (A) : khoảng 0,7V

- Diode germani (B) : khoảng 0,3V

Hình 1.12: Diode thường Dòng điện này sẽ không chạy nếu một điện áp được đặt vào chiều ngược lại (từ phía N sang phía P) Mặc dù một dòng điện cực nhỏ chạy thực tế, gọi là dòng điện rò ngược chiều, nó được xử lý như không chạy vì nó không tác động đến hoạt động của mạch thực Tuy nhiên nếu điện áp rò ngược chiều này được tăng lên đầy đủ, cường độ của dòng điện cho phép đi qua bởi diode sẽ tăng lên đột ngột Hiện tượng này được gọi là đánh thủng diode, và điện áp này được gọi là điện áp đánh thủng

Chức năng chỉnh lưu:

Hình 1.11: Hoạt động của diode

27

- Điện áp chỉnh lưu bán kỳ:

Vì điện áp được ở đoạn (a), (b) được đặt vào diode theo chiều thuận, dòng điện sẽ chạy qua diode này Tuy nhiên, điện áp được đọan (b), (c) được đặt vào diode này theo chiều ngược, nên dòng điện không được phép đi qua diode này Vì chỉ có một nửa

dòng điện do máy phát sinh ra được phép

đi qua diode này

Hình 1.12: Hoạt động chỉnh lưu

- Chỉnh lưu toàn kỳ:

Khi cực A của máy phát là dương, cực B là âm, và dòng điện chạy như thể hiện ở sơ đồ trên của hình minh họa (2) Khi sự phân cực của các đầu này ngược lại, dòng điện chạy như thể hiện ở sơ đồ dưới của hình minh họa (2) Điều này có nghĩa là dòng điện ra luôn luôn chỉ chạy về một chiều qua điện trở R

28

Hình 1.13: Diode Zenner Diode Zenner cho phép dòng điện chạy qua theo chiều thuận giống như diode thường Tuy nhiên, nó cũng có thể cho dòng điện ngược đi qua trong một số trường hợp

Các đặc điểm

Hình 1.14: Hoạt động của diode Zenner Dòng điện chạy theo chiều thuận từ phía p sang phía n qua một diode Zener như một diode thường Một dòng điện chạy theo chiều ngược lại khi điện áp đặt vào hai đầu Zenner lớn hơn điện áp hoạt động của nó Điều này được gọi là điện áp Zener, nó giữ nguyên không thay đổi trong thực tế, bất kể cường độ của dòng điện như thế nào Một diode Zener có thể ấn định với các điện áp hoạt động khác nhau tuỳ theo sự áp dụng hoặc mục đích của nó

29

Ví dụ về ứng dụng

Các diode Zener được sử dụng cho các

mục đích khác nhau, quan trọng nhất là được

sử dụng trong bộ tiết chế cho máy phát điện

xoay chiều Điện áp ra được điều chỉnh thường

xuyên, bằng cách gắn diode Zener vào một

Các đặc điểm: Các LED có các đặc điểm sau:

- Phát nhiệt ít hơn và có tuổi thọ dài hơn các bóng điện thường

- Phát ánh sáng tốt với mức tiêu thụ điện thấp

- Phản ứng với điện áp thấp (tốc độ phản ứng nhanh)

30

Mô tả

Diode quang là diode liên kết p-n gồm có một chất bán dẫn và một thấu kính Nếu đặt một điện áp ngược chiều vào diode quang được chiếu ánh sáng, thì một dòng điện ngược chiều sẽ chạy qua Cường độ của dòng điện này sẽ thay đổi theo tỷ lệ thuận với lượng ánh sáng rơi trên diode quang này Nói khác đi, diode quang có thể xác định cường độ ánh sáng bằng cách phát hiện cường độ của dòng điện ngược khi đặt điện áp ngược

31

Các transistor thường

- Mô tả

Hình 1.19: Transistor Một transistor chứa ba lớp gồm có một chất bán dẫn loại P kẹp giữa hai bán dẫn loại N, hoặc một bán dẫn loại N kẹp giữa hai bán dẫn loại P Một điện cực được gắn vào mỗi lớp nền: B (cực gốc), E (cực phát) và

C (cực góp) Các transistor thường chia làm hai loại, NPN và PNP, tuỳ theo cách bố trí các chất bán dẫn Một transistor thực hiện các chức năng sau đây:

+ Khuyếch đại

+ Chuyển mạch

- Hoạt động cơ bản

Trong một transistor NPN khi dòng điện I B chạy từ B tới E, dòng điện Ic chạy từ C đến E

Trong transistor PNP khi dòng điện IB chạy từ E (cực phát) đến B (cực gốc), dòng điện Ic chạy từ E đến

C Dòng điện IB được gọi là dòng cực gốc, và dòng điện Ic được gọi là dòng cực góp Do đó, dòng điện Ic sẽ chạy khi có dòng điện I B

- Các đặc tính

32

Hình 1.20: Hoạt động Transistor Trong một transistor thường dòng điện cực góp (Ic) và dòng điện cực gốc (I B ) có mối quan hệ được thể hiện trong sơ đồ này Các transistor thường có hai chức năng theo công dụng cơ bản: Như được thể hiện trong Hình 41, phần "A" có thể được sử dụng như một bộ khuyếch đại tín hiệu và phần "B" có thể được sử dụng như

một công tắc

- Khuyếch đại tín hiệu

Trong phạm vi "A" của đồ thị này, dòng cực góp lớn gấp 10 đến 1000 lần dòng cực gốc Do đó, sử dụng cực nền làm tín hiệu vào (I B ) thì tín hiệu ra ở cực góp (I C ) được khuếch đại lên

- Chức năng chuyển mạch

Trong một transistor, dòng cực góp (Ic) sẽ chạy khi có dòng điện cực gốc (IB) Do đó dòng điện cực gốc có thể bật mở ―ON‖ và ngắt ―OFF‖ bằng cách bật mở và ngắt dòng điện cực gốc (I B ) Đặc điểm này của transistor có thể được sử dụng như một công tắc

- Ví dụ về ứng dụng

Các transistor được sử dụng trong rất

nhiều mạch Không có sự khác nhau về chức

năng giữa các transistor NPN và PNP

Transistor quang

- Các đặc điểm

Khi transistor quang nhận ánh sáng

trong khi điện (+) được đặt vào cực góp và

cực phát của nó được nối mát, một dòng điện

sẽ chạy qua mạch này Cường độ của dòng

chạy qua mạch sẽ thay đổi theo lượng ánh

sáng chiếu trên transistor quang này Do đó,

ánh sáng chiếu trên transistor này có cùng

chức năng của dòng điện cực gốc của một

- Vì nhiều yếu tố có thể được gắn lên một chíp silic đơn, các đầu nối tiếp xúc có thể được giảm đi đáng kể, dẫn đến giảm các hư hỏng

- Chúng nhỏ hơn và nhẹ hơn nhiều

- Chi phí sản xuất thấp hơn nhiều

Một IC chứa rất nhiều các phần tử, từ 1000 đến 100.000, được gọi là một LSI (Tích hợp quy mô lớn) Một IC chứa hơn 100.000 phần tử được gọi là VLSI (Tích hợp quy mô rất lớn)

34

Hình 1.24: Cấu tạo IC

Các tín hiệu tương tự và số hóa

Các tín hiệu điện có thể chia thành 2 loại: tương tự và số

Tín hiệu tương tự

Hình 1.25: Tín hiệu tương tự Các tín hiệu tương tự thay đổi liên tục và thông suốt theo thời gian

Vì vậy, đặc điểm chung của tín hiệu tương tự là ở chỗ đầu ra của nó thay đổi theo tỷ lệ với đầu vào của nó

35

Tín hiệu số

Các tín hiệu số thay đổi (Mở ―ON‖ và

Ngắt ―OFF‖) từng lúc theo thời gian Đặc tính

chung của một mạch số là ở chỗ đầu ra

của nó thay đổi đột ngột khi đầu vào của nó

tăng lên tới mức nào đó Chẳng hạn như, khi

đầu vào tăng từ 0V đến 5V, đầu ra vẫn ở 0V

cho đến khi đầu vào đạt tới 5V Tuy nhiên đầu

ra này đột ngột nhảy lên 5V ngay khi đầu vào

đạt tới 5V Mở và Ngắt chỉ ra một tín hiệu

đang được chuyển đi hay không Bình thường,

Mở được thể hiện là 1 và Ngắt là 0 Khi một

điện áp được sử dụng như một tín hiệu đầu

vào thì cần phải lấy một điện áp nào đó làm

chuẩn Sau đó, mọi điện áp trên điện áp chuẩn

này là các tín hiệu 1, và dưới điện áp chuẩn là

các tín hiệu 0 Chẳng hạn như, nếu đạt điện áp

chuẩn là 5V, thì máy tính sẽ xác định rằng các

tín hiệu 9V, 7V và 6V là 1, và các tín hiệu này

thể hiện một tín hiệu đầu vào Mặt khác các tín

hiệu 2V và 0V sẽ được coi là "0" và không có

tín hiệu đầu vào nào sẽ được coi là tồn tại

Đồng hồ van năng

Hướng dẫn sử dụng đồng hồ số

Đồng hồ số vạn năng được sử dụng rất rộng rãi hiện nay Với giá cả tương đương với đồng hồ kim nhưng đồng hồ số có rất nhiều ưu điềm hơn đồng hồ kim:

- Dễ sử dụng: Với chức năng tự động thay đổi phạm vi đo tùy thuộc vào giá trị được đo nó đặt biệt tiện dụng khi đo điện trở

Hình 1.26: Tín hiệu số

36

- Chính xác: Được trang bị điện trở trong rất lớn (nhỏ

nhất là 10 MΩ) nên độ chính xác của đồng hồ số cao hơn

đồng hồ kim Với một nguồn điện điều khiển rất nhỏ được

đưa ra từ các mô đun điều khiển (ECM, TCM…) hoặc một

điện áp rất thấp được tạo thành trong cảm biến ô xy bị ảnh

hưởng rất nhiều bởi tải bên trong đồng hồ Nếu điện trở

trong của đồng hồ thấp, dòng điện qua tải lớn, độ sụt áp bên

trong đồ hồ lớn khiến cho kết quả đo không chính xác

- Bền: đa số các đồng hồ số chịu tác động va chạm

tốt

- Pin sử dụng lâu dài: Có thể lên đến 200 giờ làm việc

liên tục, có chức năng tự tắt nguồn khi không sử dụng

- Min-Max: Lưu trong bộ nhớ điện áp hoặc dòng điện

lớn nhất hoặc nhỏ nhất trong một khoảng thời gian

- Analog Bar Graph: Các số hiển thị thường được cạp

nhật sau mỗi 0.5s, tuy nhiên, với các mô đun điều khiển, tín

hiệu có thể thay đổi trong một thời gian rất ngắn (100mili

giây) nên không kịp hiển thị số Với chức năng Analog Bar

Graph, đồng hồ số có thể chỉ ra sự thay đổi điện áp đến 50

lần trong 1s Bởi vì hiện nay có rất nhiều loại đồng hồ số

được bán trên thì trường, cần đọc kỹ hướng dẫn sử dụng để

có thể sử dụng đúng và khai thác hết các chức năng của nó

a Vôn kế

Kiểm tra điện áp rơi: Được đo khi mạch đang hoạt động Đây là biện pháp kiểm tra rất hữu hiệu đối với các mạch có sự cố về điện trở mà có dòng điện lớn Trong các loại mạch này chỉ cần có một điện trở khoảng 1Ω hoặc nhỏ hơn cũng có ảnh hưởng lớn đến các tải còn lại Mắc vôn kế song song với thiết bị cần kiểm tra bằng cách cắm các cựa vào cốt từ phía đuôi giắc cắm, nếu mạch không có sự cố thì điện áp rơi phải bằng điện áp ắc quy Nếu vôn kế chỉ 0 thì có thể do điện trở bằng không (không có tải) hoặc mạch hở (không

37

có dòng điện)

b Ôm kế (Kiểm tra điện áp rơi)

Ôm kế dùng để đo điện trở giữa hai điểm Khi đo điện trở thì mạch điện phải được tắt nguồn Đa số các loại đồng hồ số tốt có thể không việc gì khi vô tình nối vào nguồn điện, tuy nhiên các loại đồng hồ rẻ tiền thì có thể bị ảnh hưởng Khi đọc giá trị đo được cần chú ý đến đơn vị đo bên cạnh Không sử dụng ôm

kế để kiểm tra các mô đun điều khiển (ECM, PCM, TCM, BCM…) vì kết quả đo thường không chính xác và đôi khi lại gây hư hại cho chính các thiết bị này

c Vôn kế (Kiểm tra hở mạch)

Vôn kế là một chức năng được sử dụng nhiều nhất Dùng vôn kế rất tiện lợi để kiểm tra sự có điện tại một vị trí nào đó để xác định có bị hở mạch hay không Sử dụng nguyên lý đấu nối tiếp của dòng điện để xác định vị trí đang có điện trở cao một cách bất thường

Kiểm tra hở mạch hoặc điện áp của cốt: Một cực âm tiếp mát, cực dương được cắm vào cốt cần kiểm tra từ phía đuôi giắc cắm hoặc rút giắc cắm và tiếp xúc vào cốt đực Không bao giờ được cắm vào cốt cái

Với đồng hồ không có chức năng thay đổi phạm vi tự động hãy đặt phạm vi trong khoảng từ 0 đến 20V

Kiểm tra bằng cách này chỉ có thể kiểm tra xem cốt có được nối đến B+ hay không chứ không cho biết điện trở của mạch

38

d Ampe kế

Ampe kế ít được sử dụng nhưng trong nhiều trường hợp nó là công cụ rất hữu hiệu để kiểm tra những mạch điện của các chi tiết khó tiếp cận như bơm nhiên liệu, kết quả đo có thể chỉ ra tình trạng của mạch Ampe kế được mắc nối tiếp với mạch và cho biết dòng điện chạy qua tải Ampe kế thường dùng để kiểm tra hệ thống nạp và hệ thống khởi động, kiểm tra nguyên nhân ắc quy bị hết điện khi xe đỗ qua đêm

Có hai loại ampe kế Loại mắc nối tiếp được trang bị cho tất cả các đồng hồ số, phạm vi đo thường dưới 10A, đa số các ampe kế có 2 thang đo là AMPS (A) và miliAMPS (mA) Ampe kế nối tiếp thường được

sử dụng để đo dòng dưới 1A

Ampe kế loại cặp: Là một trang bị bổ xung và tùy chọn cho đồng hồ số, nó thường dùng để đo dòng điện lớn hơn và thường để kiểm tra hệ thống nạp và khởi động

e Kiểm tra Diod

Trước đây thường sử dụng ôm kế để kiểm tra tình trạng của diode, tuy nhiên, với các đồng hồ số, điện áp sử dụng để đo điện trở khoảng 0,2V không đủ để thông mạch diode nên không thể đo được Với các đồng hồ số hiện nay có thêm chức năng kiểm tra diode Nguyên lý là để diode thông mạch là cần một điện áp nào đó, đồng hồ sẽ đo điện áp rơi này để bào hiệu diode còn hoạt động hay không Với diode Silicon (thường dùng trên ô tô) điện áp này vào khoảng 0,5V

f Đo điện áp của dòng điện xoay chiều

39

a Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) Đồng hồ vạn năng ( VOM ) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở, đo điện áp DC,

đo điện áp AC và đo dòng điện

Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện , tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp

b Hướng dẫn đo điện áp xoay chiều

Sử dụng đồng hồ vạn năng đo áp AC

Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nấc, Ví dụ nếu đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thanh quá cao thì kim báo thiếu chính xác

Chú ý:

Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay lập tức !

40

Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng đồng hồ

Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng các điện trở trong đồng hồ

* Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo , nhưng đồng hồ không ảnh hưởng

Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim tuy nhiên đồng hồ không hỏng

c Hướng dẫn đo điện áp một chiều

- Hướng dẫn đo điện áp một chiều DC bằng đồng hồ vạn năng