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

BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ - CÔNG NGHIỆP  ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH SẠC ẮC QUY TỰ NGẮT 12V GVHD: Th.S Phạm Huỳnh Thế SVTH1: Nguyễn Ngọc Hải A MSSV: 0303201530 SVTH2: Nguyễn Ngọc Hải B MSSV: 0303201530 LỚP: CĐ-ĐĐT 20F Tp.HCM, ngày….tháng… Năm 20 TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT CAO THẮNG CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP -o0o— Tp.HCM, ngày … tháng…năm NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Hải A MSSV :0303201530 Nguyễn Ngọc Hải B MSSV :0303201531 I TÊN ĐỀ TÀI : THIẾT KẾ MẠCH SẠC ẮC QUY TỰ NGẮT 12V II NHIỆM VỤ Nội dung thực :  Nội dung : Tìm hiểu IC LM358  Nội dung : Thiết kế chạy mô protues  Nội dung : Thiết kế thi công mạch  Nội dung : Đánh giá kết thực 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 KĨ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP ĐỘC LẬP-TỰ DO-HẠNH PHÚC -o0o— Tp.HCM, ngày … tháng…năm LỊCH TRÌNH THỰC HIỆNĐỒ ÁN MÔN HỌC Họ tên sinh viên 1: Nguyễn Ngọc Hải A Lớp : CĐ-ĐĐT 20F MSSV: 0303201530 Họ tên sinh viên 2: Nguyễn Ngọc Hải B MSSV:0303201531 Lớp CĐ-ĐĐT 20F MSSV: Tên đề tài : Thiết kế Mạch sạc ắc quy tự ngắt 12V Tuần/ngày Tuần Nội dung Xác nhận GVHD - Gặp GVHD để nghe phổ biến yêu cầu làm đồ án, tiến hành chọn đồ án - GVHD tiến hành xét duyệt đề tài Tuần Viết tóm tắt yêu cầu đề tài chọn: đề tài làm gì, nội dung thiết kế, thông số giới hạn đề tài Tuần Tiến hành thiết kế sơ đồ khối, giải thích chức khối Tuần - Tiến hành tính toán để lựa chọn linh kiện Tuần - Thiết kế sơ đồ mạch, giải thích nguyên lý hoạt động mạch - Mô mạch Tuần - Vẽ mạch in (PCB) - Tiến hành thi công mạch Tuần - Kiểm tra mạch thi công - Viết báo cáo nội dung làm Tuần Hoàn thiện báo cáo gởi cho GVHD để xem xét góp ý lần cuối trước in báo cáo ii Tuần Nộp báo cáo báo cáo đề tài Tuần 10 Làm slide (6-10 cái), báo cáo với GVHD GV HƯỚNG DẪN (Ký ghi rõ họ tên) iii LỜI CAM ĐOAN Đề tài nhóm tự thực dựa vào số tài liệu trước khơng chép từ tài liệu hay cơng trình trước Người Thực đề tài Nguyễn Ngọc Hải A Nguyễn Ngọc Hải B iv LỜI CẢM ƠN Sau thời gian học tập trường Cao đẳng Kỹ thuật Cao Thắng với hướng dẫn tận tình thầy Phạm Huỳnh Thế, nhóm đồ án hồn thành đồ án tốt nghiệp Nhóm xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Phạm Huỳnh Thế tận tình góp ý, hướng dẫn nhiệt tình q trình nhóm thực đề tài Xin gửi lời cảm ơn đến quý Thầy/ Cô nhiều sức khỏe thành công nhiều trình giảng dạy Nhóm xin chân thành cảm ơn quý Thầy/ Cô khoa Điện - Điện tử cho nhóm kiến thức lĩnh vực chuyên ngành, kinh nghiệm q trình làm việc nhóm tạo điều kiện cho nhóm thực đề tài hay này, tạo thêm nhiều hiểu biết cho nhóm trước trường Do trình độ kiến thức cịn hạn chế nên đề tài cịn nhiều sai sót mong Khoa - Bộ mơn q Thầy/ Cơ góp ý để đề tài nhóm thêm hồn thiện Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến gia đình bạn bè tạo điều kiện giúp đỡ nhóm nhiều để có kết hơm 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 trình thực hiện) Quyển báo cáo: (hình thức, nội dung) Những kết đạt ĐAMH Những hạn chế ĐAMH: Đánh giá chung đề tài Xuất sắc  Giỏi  bình  Yếu  Đề nghị: Được phản biện  Khá  Trung Không bảo vệ  Điểm đánh giá: (từng SVTH) TP.HCM, ngày … tháng… năm 2022 Giảng viên hướng dẫn (ký 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 GV VI Mục lục VII Liệt kê hình vẽ IX Lời nói đầu…………… ………………………………………………… X Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Phân tích yêu cầu đề 1.2Mục tiêu đề tài 1.3 Các phương pháp thực ………………………… ….… 1.4 Ý nghĩa đề tài …………………………………….… Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu LM358………………… ………………………… …4 2.1.1 Hình dạng cấu tạo…………….………… ………………… 2.1.2 Đặc điểm …………………………………….………….…… 2.2 Sơ đồ nguyên lý 2.2 Nguyên lý hoạt động mạch .6 2.3 Chức linh kiện mạch 2.4 Sơ đồ khối 2.5 Chức khối Chương 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 10 3.1.Tính tốn mạch 10 3.1.1 Tính tốn máy biến áp 10 1.2 Tính tốn R2 10 vii 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 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 CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI CHƯƠNG1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1: PHÂN TÍCH YÊU CẦU ĐỀ TÀI Ắc - quy hoạt động kết hợp thành phần cấu tạo cực âm dương chất điện phân để sản sinh điện Khi thành phần 02 cực âm dương tham gia hoàn tồn chuyển đổi chất điện phân khơng đủ trì ắc-quy tiến tới trạng thái điện Để tiếp tục trì khả sử dụng ắc-quy, cần thiết phải tiến hành nạp lại điện để chuyển đổi lại thành phần cấu tạo cực chất điện phân Đối với bình Ướt phải tiến hành châm thêm nước cất nạp lại điện tiếp tục sử dụng Vậy để ắc-quy sử dụng lâu dài, mức điện sử dụng việc tái nạp cách đầy đủ lượng điện tiêu thụlà quan trọng Khi nạp ắc quy ta phải ý đến nhiều vấn đề dòng nạp thời gian nạp cho ắc quy Nếu dịng nạp q lớn hay bình đầy điện khơng ngắt dịng nạp cho bình dẫn đến tượng hư hỏng chí cháy nổ ắc quy Do đồ án e đưa giải pháp làm mạch sạc ắc quy tự động ngắt bình đầy điện Mạch đảm bảo dòng nạp hợp lý tự động ngắt bình đầy điện hướng phát triển e mạch sạc ắc quy 12V tự ngắt đầy MẠCH SẠC ẮC-QUY 12V TỰ NGẮT KHI ĐẦY Điện nạp định mức thường 1.2 – 1.25 lần dịng điện áp bình Nạp điện liên tục với chế độ ổn áp U =14.4 – 14.5V (với ắc-quy 12V) Dịng điện nạp khơng q 0.1 – 0.2 lần dung lượng định mức bình (ví dụ: với loại ắc- quy có dung lượng 100AH dòng điện nạp tối đa < 10AH – 20AH) Mạch tự động ngắt khơng cho dịng điện nạp vào bình điên áp đạt ngưỡng 13.7V BỘ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH BAO GỒM: Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI - bình ắc quy 12V Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI - biến áp từ 220V xuống 12V - mạch nguồn ổn áp 5V - mạch sặc ắc quy tự động ngắt đầy 1.2: MỤC TIÊU ĐỀ TÀI Nắm cách tổng quan phần tử bán dẫn công suất Nghiên cứu mạch nghịch lưu, hiểu nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu, phương pháp biến đổi từ lựa chọn phương án tối ưu để có áp dụng đồ án ngồi thực tiễn 1.3: CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN Nhóm thực đề tài sử dụng hai phương pháp chủ yếu: Phương pháp tham khảo tài liệu: Nguồn tài liệu chủ yếu tiếng anh tìm kiếm mạng Internet Phương pháp thực hành: Song song với việc đọc tài liệu nhóm thực đề tài thực hành mơ hình để dễ dàng nắm bắt lý thuyết 1.4: Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Để giúp sinh viên có thể củng cố kiến thức, tổng hợp nâng cao kiến thức Nắm cách tổng quan phần tử bán dẫn công suất Nghiên cứu mạch nghịch lưu, hiểu nguyên lý làm việc mạch nghịch lưu, phương pháp biến đổi lựu chọn phương án tối ưu để có áp dụng đồ án vào thực tiễn Chuyên nghành kiến thức ngồi thực tế Đề tài cịn thiết kế chế tạo thiết bị, mơ hình để sinh viên trường đặc biệt sinh viên khoa Điện-Điện tử tham khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho học sinh, sinh viên khố sau có thêm nguồn Trang CHƯƠNG TỔNG QUAN ĐỀ TÀI tài liệu để nghiên cứu học tập Những kết thu sau hoàn thành đề tài trước tiên giúp chúng em hiểu sâu nghịch lưu, phương pháp biến đổi điện áp Từ tích luỹ kiến thức cho năm học sau thực tế Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT CHƯƠNG 2: CƠ SƠ LÝ THUYẾT 2.1: GIỚI THIỆU IC LM358 2.1.1 Hình dạng cấu tạo -Hình dạng: Hình 1.1 hình dạng thực tế LM 358 -Cấu tạo: Hình 1.2: Cấu tạo LM358 Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Trong : +Chân số 1: đầu 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 gọi chân chung +Chân 5: đầu vào không nghịch đảo B +Chân 6: đầu vào nghịch đảo B +Chân 7: đầu B +Chân 8: chân cung cấp áp dịng cho IC hoạt động Hình 1.3: Sơ đồ chân LM358 Trang CHƯƠNG 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 điện áp nhấp nhô vào ắc quy Điện áp nhấp nhô làm ắc quy mau đẩy -Led đỏ, led báo ắc quy nạp 2.3.2 Khi đầy điện: Bình nạp đầy điện điện áp vào khoảng 13,7V Điện áp ắc quy đưa tới đầu vào so sánh sử dụng Lm358 Cổng thuận ghim giá trị điện áp cố định 12V Tự đóng ngắt ắc quy đẩy điện thơng thường 13,7V (có thể thay đổi cách chỉnh biến trở RV1) Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT Khi ắc quy đẩy giá trị điện áp cổng ngược cao giá trị điện áp cổng thuận Transistor Q1 dẫn Cuộn hút relay cấp điện , ngắt nguồn điện đầu vào Không cho phép nạp ắc quy điện áp bình thấp 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 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 -D3 : Chống điện áp ngược -LED : Báo nguồn -LED : Báo chế độ nạp Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.4 SƠ ĐÒ KHỐI Trang CHƯƠNG CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.5 CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI Khối biến áp: Biến đổi dòng AC 220V thành dịng 12V.Có tác dụng thay đổi điện áp xoay chiều vào thành mức điện áp xoay chiều khác đầu biến áp mà không làm thay đổi tần số pha ban đầu Khối chỉnh lưu:Dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều Khối ổn áp: Sử dụng IC LM7805 có chức ổn định điện áp cung cấp cho tải tiêu thụ điện áp đầu vào có thay đổi Khối điều chỉnh tự động ngắt mạch : Có chức đóng mạch ắc quy sạc chưa đầy ngắt mạch.Khi ắc quy sạc đầy mạch sử dụng IC LM358 transistor để điều chỉnh q trình đóng ngắt sạc Khối nguồn cung cấp cho khối biến áp ,khối chỉnh lưu, khối ổn áp ,khối điều chỉnh tự động ngắt mạch Trang CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.1 TÍNH TỐN 3.1.1 Tính tốn máy biến áp U1=220V,U2=12V,I=10A Udc=0,9*12=10.8(V) Công suất máy P=U*I=10.8*10=108(V) UBA Hiệu suất 80% Cơng suất thực tế MBA PttMBA=108*100/80=135(VA) 3.1.2 Tính tốn R2 Led sử dụng loại 5mm với thông số sau: VLed=3V,ILed=10ma R2=(Vcc-VLed)/ILed=(12-3)/10=0,9KΩ 3.1.3 Tính tốn Q Cho Q hoạt động chế độ bão hịa với thơng số Ic≤100 mA ,Vce≈0 Icc=Vcc/Rc=12/10=1.2 mA Vin=Ib*Rb+Vbe Ib=Ic/β=12/200=0.006 mA Rb1=Vin-Vbe/Ib=12-1.5/0.006=1750Ω Trang 10 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.2 MẠCH MƠ PHỎNG 3.2.1 Mạch in 3.2.2 Bố trí linh kiện: Hình 3.1: Mạch in Hình 3.2: Bố trí linh kiện Trang 11 CHƯƠNG TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 3.2.3 Mạch 3D: Hình 3.3: Mạch Trang 12 CHƯƠNG KẾT LUẬN Chương 4: KẾT LUẬN: Sau khoảng thời gian nghiên cứu , tìm hiểu thiết kế, với hướng dẫn thầy Phạm Huỳnh Thế , đến đồ án nhóm hồn thành Nội dung đồ án nêu lên vấn đề sau: * Giới thiệu chung cơng nghệ nạp ắc quy * Các phương pháp nạp ắc quy * Thiết kế mạch nạp ắc quy tự động Mặc dù nhóm cố gắng, trình độ kiến thức hạn chế, khoảng thời gian làm đồ án ngắn nên q trình thiết kế khơng thể tránh khỏi sai sót Vì nhóm xin tiếp thu ý kiến đóng góp bảo thầy để đồ án hồn thiện Cuối cùng, nhóm xin chân thành cảm ơn thầy Phạm Huỳnh Thế , người trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp, thầy cô môn bạn giúp đỡ nhóm q trình làm đồ án Nhóm xin chân thành cảm ơn ! Trang 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO TÀI LIỆU THAM KHẢO -GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, (2003) - Điện tử cơng suất, Nhà xuất Xây dựng Nguyễn Bính, (2001) - Điện tử công suất, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Trần Văn Thịnh, (2008) -Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử cơng suất, Nhà xuất Giáo dục Phạm Minh Hà, (2008) -Kĩ thuật mạch điện tử, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Lê Văn Doanh (Chủ biên), Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, (2004) -Điện tử công suất : Lý thuyết – Thiết kế - Ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật -http://www.google.com.vn Trang 14