Bên mình chuyên nhận thiết kế các đồ án, dự án cơ điện tử, tự động hóa Luôn đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm và giá cả Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ
Bên chuyên nhận thiết kế đồ án, dự án điện tử, tự động hóa Ln đảm bảo thời gian hoàn thành, chất lượng sản phẩm giá -Các bạn có nhu cầu hỗ trợ đồ án ,đặt đồ án, liên hệ : � https://www.facebook.com/doangiaresv � Số điện thoại & zalo : 0565271668 � Kênh YouTube, list đồ án : https://www.youtube.com/c/doansinhviengiare/videos #DienTuNGON TRƯỜNG XXX ¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ LOGO ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO MẠCH NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG Ngành: xxxx Mã số: xxx Sinh viên thực hiện: xxx Lớp: xx Hà Nội, 2022 MỤC LỤC Mục lục i Danh mục hình vẽ ii Lời cảm ơn iv Lời nói đầu .v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Cấu tạo acquy 2.1.1 Acquy kiềm 2.1.2 Acquy chì-axit 1.2 Các đặc tính acquy .8 1.3 Mục tiêu đề tài 13 CHƯƠNG 2: CÁC PHƯƠNG PHÁP NẠP ACCQUY .14 2.1 Các phương pháp nạp accquy 14 2.1.1 Nạp với dịng điện khơng đổi .15 2.1.2 Nạp với điện áp không đổi 16 2.1.3 Nạp dòng áp .16 2.2 Tuổi thọ accquy 17 2.3 Giới thiệu arduino môi trường lập trình .20 2.3.1 Phần cứng 20 2.3.2 Phần mềm 21 2.3.3 Arduino Nano .23 2.3.4 Vi điều khiển ATMEGA 328P 25 2.4 Bộ biến đổi ADC 28 2.5 Relay 32 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ BỘ NẠP ACCQUY TỰ ĐỘNG 35 3.1 Sơ đồ khối .35 3.1.1 Khối nguồn 35 3.1.2 Khối điện áp accquy 37 3.1.3 Khối xử lý trung tâm 38 3.1.4 Khối relay 39 3.1.5 Khối led 39 3.2 Thiết kế phần cứng 40 3.3 Lưu đồ thuật toán .44 3.4 Kết luận 44 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN .45 4.1 Mơ hình thực tế .45 4.2 Nhận xét ưu nhược điểm 45 4.3 Hướng phát triển đề 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO 46 PHỤ LỤC .47 DANH MỤC HÌNH Hình 1 Cấu tạo acquy(1) .2 Hình Cấu trúc bình acquy(2) Hình Acquy kiềm Hình Đặc tính điện - thời gian acquy kiềm Hình Acquy chì axit Hình Đặc tính điện thời gian acquy chì axit .7 Hình Dung lượng bình accquy Hình Đặc tính phóng accquy 11 Hình Đặc tính nạp accquy 12 Y Hình Các chế độ nạp accquy 14 Hình 2 Đặc tính nạp với dịng điện khơng đổi 15 Hình Đặc tính nạp với điện áp khơng đổi .16 Hình Board mạch arduino cứng .21 Hình Phần mềm arduino IDE 22 Hình Vi điều khiển Arduino 23 Hình Vi điều khiển arduino nano 23 Hình sơ đồ chân arduino nano 24 Hình Vi điều khiển Atmega328p chân dán .25 Hình 10 Vi điều khiển Atmega328p chân cắm 26 Hình 11 Sơ đồ chân vi điều khiển ATMEGA 328P 28 Hình 12 Bộ ADC 29 Hình 13 Hoạt động ADC 30 Hình 14 Relay module relay 32 Hình 15 loại relay 33 Hình 16 Ví dụ minh hoạ 34 Hình Sơ đồ khối hệ thống .35 Hình Module LM2596 36 Hình 3 Kích thước mạch LM2596 37 Hình Mạch chia áp 38 Hình Khối relay 39 Hình Altium designer .40 Hình Sơ đồ mạch nguyên lý 42 Hình Sơ đồ mạch in PCB .42 Hình Hình minh hoạ 3d mặt trước 43 Hình 10 Hình minh hoạ 3d mặt sau 43 Hình 11 Lưu đồ thuật tốn 44 No table of figures entries found LỜI CẢM ƠN Trong trình thực đồ án tốt nghiệp này, tơi nhận giúp đỡ tận tình cán hướng dẫn xxx, thầy cô giáo Khoa xxx, thầy cô trường xxx Sự quan tâm sâu sát cán Hệ quản lý học viên, sinh viên, động viên người thân bạn bè Xin cảm ơn tất Thầy, Cô giáo, cán quản lý giáo dục tạo điều kiện tốt để tơi hồn thành đồ án tốt nghiệp này! SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN xxx LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta bước đường cơng nghiệp hố đại hóa đất nước Nước ta nước phát triển dần tiếp cận với khoa học kỹ thuật đại Ngày công nghiệp, mạch điều khiển người ta thường dùng kỹ thuật số với chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số luật điều khiển Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh có độ xác cao cho hệ thống Như làm chuẩn hoá hệ thống truyền động điện điều khiển tự động đại có đặc tính làm việc khác Hiện việc chuyển đổi sử dụng nguồn lượng hoá thạch sang nguồn lượng khác thân thiện với môi trường ngày ý Các ô tô điện, xe máy xe đạp điện người sử dụng ngày nhiều thay cho phương tiện chạy xăng dầu trước Việc đỏi hỏi phải có cách khai thác nguồn lượng pin cho phù hợp để áp dụng tốt vào trình chuyển đổi lượng điện thành cho động Như để sử dụng acquy trước tiên ta cần quan tâm đến việc nạp acquy Việc áp dụng vào mạch nạp ắc quy tự động sử dụng rộng rãi có đặc tính ưu việt Chính việc nghiên cứu, chế tạo ắc quy nguồn nạp ắc quy cần thiết, ảnh hưởng lớn tới dung lượng độ bền ắc quy Với lý đề tài “nghiên cứu chế tạo mạch nạp ắc quy tự động” em lựa chọn để thực Đồ án gồm nội dung: Chương 1: Tổng quan để tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương 3: Thiết kế nạp ắc quy tự động Chương 4: Kết luận phương hướng phát triển Em xin chân thành cảm ơn thầy cô môn, bạn lớp giáo viên hướng dẫn nhiều trình làm đồ án ! SINH VIÊN THỰC HIỆN ĐỒ ÁN xxx CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Đất nước ta bước đường cơng nghiệp hố đại hóa đất nước Dưới lãnh đạo Đảng nhà nước, đứng hội lớn để phát triển nhiều lĩnh vực Như tổng bí thư Nguyễn Phú Trọng nói:” Đất nước ta chưa có tiềm lực, vị uy tín quốc tế ngày nay” Nước ta nước phát triển dần tiếp cận làm chủ công nghệ, khoa học kỹ thuật đại Nhiều khu công nghiệp đại, khu chế xuất, nhà máy, công ty sản xuất đời phục vụ cho nhu cầu người Đi phát triển ngành điện , điện tử , kỹ thuật số… giúp cho ngành công nghiệp nước ta đại hoá với việc tiếp cận sử dụng đồng loạt thiết bị tự động Trong phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, ngành tự động hố có bước phát triển nhảy vọt Tự động hoá áp dụng cho máy, đến dây truyền công nghệ nhà máy tiến tới tự động hoá ngành sản xuất Ngành tự động hóa dang tự khẳng định vai trò nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, sử dụng hợp lý tiết kiệm nguyên nhiên liệu cách tối đa… từ giảm chi phí sản xuất, giảm vốn đầu tư, sở nâng cao sức cạnh tranh cho sản phẩm làm áp dụng tự động hoá sản xuất Ngày công nghiệp , mạch điều khiển người ta thường dùng kỹ thuật số với chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số luật điều khiển dễ dàng việc trì làm việc, bảo trì nâng cấp hệ thống Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh có độ xác cao cho hệ thống Như làm chuẩn hố hệ thống truyền động điện điều khiển tự động đại có đặc tính làm việc khác Trong giai đoạn gần việc giá xăng dầu tăng cao vấn đề vô nhức nhối cần giải quyêt Nhiều người đưa phương pháp việc sử dụng nguồn lượng thay điện Ví dụ điển hình xu hướng sử dụng phương tiện giao thông sử dụng lượng điện ngày tăng cao Theo Autocar, loại xe chạy pin - điện phát triển mạnh mẽ chiếm dần thị phần toàn cầu, 6% thị trường tơ tồn giới vào cuối năm 2021 Đây mức tăng 3,1% so với số 12 tháng trước đó, trích 3.1.4 Khối relay Khối relay có vai trị đóng cắt dịng điện nạp cho accquy Hình Khối relay Mạch relay sử dụng opto có mức tín hiệu kích mức thấp( sử dụng mức cao) Ưu điểm mạch cách ly hoàn toàn điện vi điều khiển với relay tải Điều giúp vi điều khiển loại số nhiễu không mong muốn hoạt động, dẫn mạch đến hoạt động ổn định Sơ đồ nguyên lý mạch trình bày hình bên +) Khi tín hiệu điều khiển VIN mức thấp đèn led đỏ sáng, Led opto sáng nên kích transistor phía bên opto dẫn điện, kéo điện áp cực B xuống 0V Khi transistor Q3 phân cực nên dẫn điện, dòng điện chạy qua cuộn dây relay, relay đóng +) Khi tín hiệu điều khiển VIN mức cao, led đỏ tắt, Led bên opto khơng sáng transistor phía bên opto khơng dẫn điện Khi chân B transistor Q3 kéo lên nguồn, nên Q3 không dẫn Cuộn dây relay không cấp điện, relay mở +) Diot D1 mạch có tác dụng chống lại dòng điện cảm ứng cuộn sinh làm hỏng transistor 3.1.5 Khối led Khối led có vai trị nhận tín hiệu điều khiển từ vi điều khiển phản ánh mức pin accquy mà vi điều khiển đo 39 3.2Thiết kế phần cứng Giới thiệu phần mềm Altium Designer Altium Designer trước có tên gọi quen thuộc Protel DXP, công cụ vẽ mạch điện tử mạnh Được phát triển hãng Altium Limited Altium designer phần mềm chuyên nghành sử dụng thiết kế mạch điện tử Nó phần mềm mạnh với nhiều tính thú vị, nhiên phần mềm cịn người biết đến so với phần mềm thiết kế mạch khác orcad hay proteus Hình Altium designer Altium Designer có số đặc trưng sau: - Giao diện thiết kế, quản lý chỉnh sửa thân thiện, dễ dàng biên dịch, quản lý file, quản lý phiên cho tài liệu thiết kế - Hỗ trợ mạnh mẽ cho việc thiết kế tự động, dây tự động theo thuật tốn tối ưu, phân tích lắp ráp linh kiện Hỗ trợ việc tìm giải pháp thiết kế chỉnh sửa mạch, linh kiện, netlist có sẵn từ trước theo tham số - Mở, xem in file thiết kế mạch dễ dàng với đầy đủ thông tin linh kiện, netlist, liệu vẽ, kích thước, số lượng… - Hệ thống thư viện linh kiện phong phú, chi tiết hoàn chỉnh bao gồm tất linh kiện nhúng, số, tương tự… 40 - Đặt sửa đối tượng lớp khí, định nghĩa luật thiết kế, tùy chỉnh lớp mạch in, chuyển từ schematic sang PCB, đặt vị trí linh kiện PCB - Mơ mạch PCB 3D, đem lại hình ảnh mạch điện trung thực không gian chiều, hỗ trợ MCAD-ECAD, liên kết trực tiếp với mơ hình STEP, kiểm tra khoảng cách cách điện, cấu hình cho 2D 3D - Hỗ trợ thiết kế PCB sang FPGA ngược lại Ưu điểm: - Altium thiết kế chuyên dụng dành cho vẽ Schematic PCB nên công cụ Altium mạnh thông minh, phù hợp với đa số yêu cầu thị trường - Mô 3D, Altium hỗ trợ việc sử dụng file 3D phần mềm khác để mô 3D, khiến việc thiết kế trở nên trực quan nhiều - Cộng đồng lớn: Alitum phần mềm đầu lĩnh vực thiết kế mạch in PCB, nên cộng đồng Altium đơng đảo, thư viện đầy đủ Mạch lực cho accquy Để nạp điện cho accquy 12V có ngăn theo phương pháp nạp với dịng điện khơng đổi Un = (2,3 -2,5).N Với N =6 Un = 13.8 -15V Sử dụng adapter có tác dụng chuyển đổi điện áp xoay chiều sang điện áp chiều có điện áp 15V Mạch lực cho vi điều khiển Vi điều khiển sủ dụng nguồn 5V mà nguồn cấp vào mạch 15V nên ta cần phải điều chỉnh hạ áp xuống cho phù hợp với điện áp hoạt động vi điều khiển Để làm điều ta sử dụng mạch buck converter Mạch Buck gọi mạch Buck hạ áp tên tiếng Anh đầy đủ Buck Converter Đây chuyển đổi DC-Dc phổ biến nay, thực nhiệm vụ chuyển đổi điện áp cao sang điện áp thấp cực hiệu nhé! Buck giúp chuyển đổi lượng cách hiệu thơng qua mà nói kéo dài tuổi thọ pin, giảm sinh nhiệt trình vận hành cho phép xây dựng tiện ích nhỏ 41 Hình Sơ đồ nguyên lý buck converter LM2596 biết đến với định mức dịng điện cao 3A Nó có nhiều phiên với điện áp đầu cố định 3.3V, 5V 12V Nhưng, tiếng LM2596-ADJ có điện áp đầu thay đổi Về bản, IC chuyển đổi buck hoạt động tần số chuyển mạch 150KHz, nhận điện áp đầu vào sử dụng mạch chuyển mạch bên để điều chỉnh điện áp đầu mong muốn Nó có hiệu suất cao tích hợp chức ngắt nhiệt giới hạn dịng điện Vì vậy, tìm kiếm IC chuyển đổi dòng điện cao nhỏ gọn, dễ sử dụng LM2596 lựa chọn phù hợp LM2596 dễ sử dụng u cầu linh kiện Điện áp khơng điều chỉnh cấp cho chân (Vin) qua tụ lọc để giảm nhiễu đầu vào Chân ON / OFF chân kích hoạt (chân 5) phải nối với đất để kích hoạt IC Nếu đặt mức cao, IC chuyển sang chế độ tắt ngăn chặn dòng điện rị rỉ Tính hữu ích để tiết kiệm điện đầu vào hoạt động qua pin Chân feedback chân quan trọng thiết lập điện áp đầu Nó cảm nhận điện áp đầu dựa giá trị điện áp đầu này, tần số chuyển mạch công tắc bên điều chỉnh để cung cấp điện áp đầu mong muốn Cuối điện áp đầu thu thông qua chân thông qua lọc LC 42 Hình Mạch nguyên lý LM2596 Hình Mạch nguyên lý mạch Mạch điều khiển Mạch điều khiển dùng arduino để điều khiển hoạt động xảy mạch Các điện trở led mắc nối tiếp với nên giá trị điện trở tính theo cơng thức sau R = (Ung-Uled)/I Mà Ung = 5V ( điện áp xuất mức high chân vi điều khiển) Uled =1.8-2.2V(điện áp led đỏ - 5mm) I < 40 ma(dòng điện xuất chân vi điều khiển) Chọn R =330 (ohm) Tương tự điện áp đọc ADC arduino nano nhỏ 5V mà điện áp accquy >12V nên ta hạ mức điện áp accquy xuống nhỏ 5v mạch phân áp để arduino nano đọc Chọn R14 =10K, R15 = 1,2K Vout =Vin(R15/(R14+R15))=1.3-1.6(V) < 5V( thoả mãn điều kiện) Điều khiển relay kích mức thấp trình bày phần khối relay ta có mạch điều khiển hệ thống 43 Hình 10 Mạch điều khiển Thiết kế mạch phần mềm Altium Designer 44 Hình 11 Sơ đồ mạch nguyên lý Hình 12 Sơ đồ mạch in PCB 45 Hình 13 Hình minh hoạ 3d mặt trước Hình 14 Hình minh hoạ 3d mặt sau 46 3.3 Lưu đồ thuật toán Hình 15 Lưu đồ thuật tốn 3.4 Kết luận Sơ đồ khối hệ thống nói lên nguyên lý hoạt động tổng quát hệ thống để từ đố ta dễ dàng xây dựng lên lưu đồ thuật toán cho hệ thống việc thiết kế mạch diễn cách dễ dàng Việc xây dựng lưu đồ thuật tốn xác bước quan trọng trình code sửa lỗi chương trình 47 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ PHƯƠNG HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Mơ hình thực tế 4.2Nhận xét ưu nhược điểm Ưu điểm Hệ thống hoạt động ổn định ngắt điện accquy đủ điện hiển thị mức điện áp accquy xác Mạch hoạt động tốt khơng có dấu hiệu chập điện hay dị điện Tính ứng dụng thực tế cao Nhược điểm Mạch cồng kềnh lớn sử dụng nhiều module, linh kiện cắm 4.3Hướng phát triển đề Tối ưu hố code để sạc pin theo chu kì Sử dụng mạch cơng nghiệp Sử dụng linh kiện điện tử thay module để mạch nhỏ gọn … 48 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] sách “giáo trình điện tử cơng suất”, Trần Trọng Minh [2] Sách “Lập trình điều khiển với Arduino”, Phạm Quang Huy – Lê Cảnh Trung [3] http://arduino.vn/ [4] https://machdientu.org/binh-ac-quy-co-the-nap-bang-bao-nhieu-phuongphap#gsc.tab=0 [5] wikipedia.org 49 PHỤ LỤC Code Arduino: /*************smart ***********************/ arduino battery charge // include library // khai bao cac chan duoc su dung cua arduino #define v_bat A0 // chan doc gia tri dien ap ac quy #define control A5 // chan dieu khien relay #define V_MAX 12.8 // điện áp max #define V_MIN 12.2 // điện áp #define V_ref 4.85 // điện áp tham chiếu #define R1 10 #define R2 1.2 byte ledPin[] = {7,6,5,4}; // cac chan noi voi led // khai bao cac bien duoc su dung int count=0; int value=0; float vout=0; float vin=0; int muc_pin=0; char pinCount; unsigned long time_get_voltage; // nguyên mẫu hàm void get_voltage(void); void led_control(void); void tat_led(void); void bat_led(void); void setup(void) { pinCount = sizeof(ledPin); //lấy số lượng chân led OUTPUT for (byte i=0; i 900000) // sau 15p đọc lại giá trị voltage bình accquy { get_voltage(); time_get_voltage = millis(); // set lại giá trị cho biến time_get_voltage } led_control(); delay(100); } void get_voltage(void) // đọc giá trị voltage accquy { digitalWrite(control,HIGH); delay(10000); // delay 10s value = analogRead(A0); // đọc giá trị adc từ chân A0 Serial.println(value); vout = (value * V_ref) / 1023; //tính giá trị điện áp vào dựa vào giá trị ADC đọc Serial.println(vout); vin = vout / (R2/(R1+R2)); // tính giá trị điện áp accquy Serial.println("Input Voltage = "); Serial.println(vin); 51 if ( vin >=V_MAX) //kiểm tra giá trị accquy = Vmax mở relay { digitalWrite(control,HIGH); } else // ngược lại đóng relay { digitalWrite(control,LOW); } } void led_control(void) { tat_led(); muc_pin = (vin V_MIN)/((V_MAXV_MIN)/pinCount) + 1;// tạo biến trung gian //Serial.println(muc_pin); if (muc_pin ==1 ) // mức pin =1 đèn đỏ nháy đóng relay để dẫn điện nạp accquy { digitalWrite(control,LOW); delay(100); } bat_led(); delay(100); } void tat_led(void) // chương trình tắt led { for (byte j = 0;j < pinCount; j++) { digitalWrite(ledPin[j],LOW); } } void bat_led(void) //chương trình bật led { for (byte j=0; j < muc_pin; j++) { digitalWrite(ledPin[j],HIGH); //Bật đèn } } 52 ... để sử dụng acquy trước tiên ta cần quan tâm đến việc nạp acquy Việc áp dụng vào mạch nạp ắc quy tự động sử dụng rộng rãi có đặc tính ưu việt Chính việc nghiên cứu, chế tạo ắc quy nguồn nạp ắc quy. .. sau tự xả 10% / tháng Tuy nhiên, thiết kế ắc quy lithium đại giảm khả tự xả xuống mức thấp chưa ắc quy sơ cấp Hầu hết ắc quy niken tự xả phần phải nạp lại trước sử dụng 17 Mặc dù ắc quy nạp nạp... điện nạp In= 0,2 C10 * Ắc quy kiềm dòng nạp In= 0,2 C10 Nạp cưỡng In= 0,5 C10 2.1 Tuổi thọ accquy Ắc quy nạp tự xả nhanh so với ắc quy dùng lần loại kiềm, đặc biệt loại ắc quy nicken Ắc quy NiCd