Trình bày khái niệm về điện và điện tử. Hiểu các bộ phận của sơ đổ mạch điện và có thể đọc được những sơ đồ mạch điện. Giải thích các kiểu trao đổi thông tin sử dụng trên xe. Sử dụng dụng cụ kiểm tra và thiết bị chẩn đoán thích hợp
Module Điện điện tử Trình bày khái niệm điện điện tử Hiểu phận sơ đổ mạch điện đọc Mục tiêu sơ đồ mạch điện Giải thích kiểu trao đổi thơng tin sử dụng xe Sử dụng dụng cụ kiểm tra thiết bị chẩn đốn thích hợp Điện từ 1.1 Điện 1.2 Dòng điện 1.3 Điện áp điện trở 1.4 Lý thuyết mạch điện 1.5 Công suất cơng suất tiêu thụ 1.6 Từ tính 1.7 Dịng điện xoay chiều 1.8 Chất bán dẫn 1.9 Diode Transistor 1.10 Cảm biến Mạch điện 2.1 Kiến thức mạch điện 2.2 Phân tích mạch điện Sự giao tiếp trao đổi thông tin 3.1 Cơ giao tiếp trao đổi thông tin 3.2 Sự giao tiếp trao đổi thông tin xe ô tô Dụng cụ & thiết bị 4.1 Các nhãn cảnh báo an toàn lời khuyên 4.2 Sử dụng đồng hồ đo điện 4.3 Sử dụng máy chẩn đoán GDS Điện từ 1.1 Điện Điện loại lượng có xuất phát từ hạt mang điện tích dương hạt mang điện tích âm hạt nhân nguyên tử, nguyên tử đơn vị cấu thành nên dạng vật chất Giống loại lượng khác, điện tuyển tải từ nơi đến nơi khác Nói cách đơn giản, điện định nghĩa loại “năng lượng khơng thể nhìn thấy” 1) Electron gì? Tất kim loại điều có chứa electron Nó loại hạt hình thành nên ngun tử Giống mặt trăng quay quanh trái đất electron quay quanh tâm nguyên tử Tâm nguyên tử gọi “lõi“ “hạt nhân nguyên tử” Trong hạt nhân nguyên tử có chứa hạt proton neutron Electron mang điện tích âm, proton mang điện tích dương neutron khơng mang điện Trong kim loại, vài electron liên kết với hạt nhân nguyên tử Những electron gọi “electron tự do“ Những electron tự có khả di chuyên từ nguyên tử đến nguyên tử khác Sự di chuyển electron tự tạo nên dòng electron Nhiệt độ tăng lên cảng trở di chuyển electron Sự di chuyển dịng electron định nghĩa “dòng điện“ 2) Sự di chuyển điện tích Một vật thừa electron gọi “mang điện tích âm (-)” vật thiếu electron gọi “mang điện tích dương (+)” Khi đối tượng mang điện tích âm kết nối với đối tượng mang điện tích dương dây dẫn điện, electron thừa đối tượng mang điện tích âm di chuyên sang đối tượng mang điện tích dương giảm thiếu hụt electron Như sơ đồ bên trái, electron từ pin va chạm với electron dây dẫn Sự va chạm đẩy electron tự khỏi nguyên tử dây dẫn hình thành lỗ trống lỗ trống nguyên tử dây dẫn điền vào electron pin Những electron đến cuối dây dẫn vào cực dương pin “Điện tích" đơn vị di chuyển dòng điện Dòng điện tiếp tục di chuyển khơng có khác biệt điện tích dương (+) âm (-) 1.2 Dịng điện 1) Dịng điện gì? Như giải thích trên, nối vật mang điện tích âm với vật điện tích dương làm electron di chuyển từ (-) sang (+) Khi đó, người ta nói có “dịng điện" dây điện Như vậy, dòng điện dòng di chuyển electron tự Lượng điện tích di chuyển xem “dòng điện” Tuy nhiên, chiều dòng điện khơng giống chiều dịng electron Chiều dòng điện quy ước chiều điện dương (+), có chiều ngược với chiều di chuyển dịng electron 2) Tác động dòng điện Sự sinh nhiệt Khi có dịng điện qua dây điện, dây điện chịu đựng giới hạn cường độ dòng điện định Nếu vượt giới hạn này, nhiệt sinh dây điện Điều xảy có dịng điện lớn dòng điện cho phép qua dây điện Những bóng đèn, mồi thuốc dây sấy xe sử dụng tượng sinh nhiệt dòng điện Hiệu ứng hóa học Đặt đồng kẽm dung dịch axit sulfuric (H2SO4) loãng tạo nên tượng ion hóa kim loại Ở đây, đồng nhường electron trở thành điện tích dương, kẽm nhận electron trở thành điện tích âm Nối dây dẫn điện vào cực electron di chuyển từ kẽm sang đồng tạo thành dòng điện Ắc quy xe chế tạo dựa tượng hóa học Tác động từ tính Mạt sắt Giấy mỏng (+) (-) Đục lỗ nhỏ mảnh giấy dày, xuyên dây điện qua cấp dòng điện chạy qua dây dẫn trước phủ mạt sắt lên giấy Bột sắt tạo thành vòng tròn đồng tâm quanh dây dẫn, kết thúc bề mặt vng góc với dây dẫn Đây đường sức từ tạo nên từ tường dòng điện Cũng vậy, cuộn dây quấn dây dẫn điện có dịng điện qua tạo nên từ trường Đây cấu tạo động điện Kim phun, cuộn dây đánh lửa, động khởi động, mô-tơ gạt nước máy phát điện xe ứng dụng tượng từ tính dịng điện 1.3 Điện áp điện trở 1) Điện áp gì? Khi có dịng điện qua mạch điện sơ đồ bên đèn sáng lên Lượng lượng tiêu hao cho dòng điện qua mạch điện gọi “điện áp” Một dòng điện liên tục phát chênh lệch điện hai đầu dây dẫn trở Các thiết bị chế tạo để trì hiệu điện như: ắc quy thiết bị nguồn Như điện áp định nghĩa “hiệu điện dòng điện chạy qua mạch điện” 2) Pin mắc nối tiếp song song Mạch nối tiếp : Những viên pin đươc mắc thẳng hàng Tổng điện áp tổng điện áp viên pin Mạch song song: Những viên pin mắc song song Tổng điện áp điện áp 3) Điện trở gì? viên pin Xe khơng thể đạt tốc độ cao mặt đường gồ ghề bùn lầy Mặt đường cản trở chuyển động xe Tương tự, thuộc tính cản trở di chuyển dòng điện định nghĩa “điện trở” Dây điện chế tạo cho dòng điện qua dễ dàng đồng thời thân dây điện có điện trở cản trở lại dịng điện Vì điện trở dây dẫn thấp tăng hiệu suất dẫn điện Trong số trường hợp, dòng điện qua phải có điện trở để hoạt động, ví dụ: dây tóc bóng đèn Điện trở dây dẫn điện R R= ρ·S/l l: Chiều dài dây dẫn điện (m) S: Tiết diện dây dẫn điện (m²) ρ: Điện trở suất dây dẫn điện (Ω·m) Điên trở làm cacbon kim loại, thân bọc lớp vỏ cách điện sơn vịng màu thân điện trở Điện trở hình phía sử dụng cho dịng điện nhỏ 1A Nếu u cầu dịng điện lớn kích thước điện trở phải tăng lên để chịu đựng nhiệt sinh từ điện trở 1.4 Lý thuyết mạch điện Hình (a) bóng đèn mắc vào viên pin 1) Định luật Ohm hình (b) bóng đèn mắc vào hai viên pin Bóng đèn hình (b) sáng Theo định luật Ohm, dịng điện qua dây dẫn tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu dây dẫn tỉ lệ nghịch với điện trở (bóng đèn) I(Dịng điện) = V(điện áp)/R(điện trở) V(Điện áp)=I(dòng điện)·R(điện trở) (a) (b) 2) Mạch điện trở mắc song song nối tiếp Mạch mắc nối tiếp Tổng điện trở mạch mắc nối tiếp tính tổng tất điện trở mạch R = R1 + R2 + R3, theo định luật Ohm, dịng điện tính I = V/R = V/(R1 + R2 + R3) Mạch mắc song song Trong mạch mắc song song, tổng điện trở tính theo cơng thức sau 1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3, theo định luật Ohm, dòng điện I = V·(1/R1 + 1/R2 + 1/R3) So sánh Mạch nối tiếp Mạch song song Điện áp Điện áp điện trở thay đổi theo giá trị điện trở điện trở đó, tổng điện áp tất điện trở điện áp mạch điện Khi tất điện trở nối vào hai điểm mạch điện, điện áp điện trở điện áp mạch điện Dòng điện qua điện trở mạch có giá trị dịng điện mạch Dịng điện tổng mạch chia điểm nút thay đổi theo giá trị điện trở Tổng dòng điện tất điện trở dịng điện mạch Nếu có bóng đèn bị đứt mạch điện mạch điện trở nên hở mạch khơng có dịng điện qua Nếu có bóng đèn bị đứt khơng làm ảnh hưởng đến bóng cịn lại mạch điện Nối bóng đèn vào mạch mắc nối tiếp làm tăng tổng trở mạch độ sáng bóng đèn bị giảm xuống Mắc bóng đèn vào mạch mắc song song khơng làm ảnh hưởng đến dịng điện chạy qua bóng đèn Vì khơng làm thay đổi độ sáng bóng đèn Dịng điện Mối quan hệ điện trở với điện áp dòng điện 3) Định luật Kirchhoff Định luật Kirchhoff lý thuyết mô tả đầy đủ đặc điểm mạch điện mắc song song nối tiếp giải thích Định luật Kirchhoff dòng điện kirchhoff điện áp Định luật Kirchhoff Tổng cường độ dòng điện chạy đến nút phải tổng cường dòng điện từ nút Đặt điện áp vào mạch mắc song song nguồn điện có dịng điện vào điện trở hình Tuy nhiên, dòng điện tổng mạch chia nút mắc song song độ lớn dòng điện tỉ lệ nghich với điện trở Tổng dòng điện mạch I = (1/R1 + 1/R2)·V = (1/2 + 1/5)·10 = 7A I1 = V/R1 = 10/2 = 5A, I2 = V/R2 = 10/5 = 2A → I = I1 + I2 Nếu có dịng 7A mạch dịng 5A qua điện trở ohm, dòng 2A qua điện trở ohm tổng dòng lại 7A Định luật Kirchhoff Trong mạch kín tổng độ rơi áp tải lực điện động (tổng điện áp nguồn) Cho dòng điện vào mạch điện có điện trở kết điện áp mạch điện giảm mức điện áp hai đầu điện trở Điều gọi rơi áp Điện áp nguồn điện mạch mắc nối tiếp chia cho điện trở tỉ lệ với giá trị điện trở Nói tóm lại, có độ rơi áp điện trở Tổng điện áp mạch V = I·R1 + I·R2 + I·R3, I = V/R = V/(R1 + R2 + R3) = 10/(2 + + 5) = 1A V = + + = 10 → V = V1 + V2 + V3 Độ rơi áp 2V điện trở ohm, 3V điện trở ohm 5V điện trở ohm Tổng tất sụt áp điện trở tổng sức điện động (điện áp nguồn) 10V 1.5 Công suất công suất tiêu thụ 1) Công suất gì? Sự di chuyển điện tích làm sinh nhiệt mạch điện chạy mơ-tơ điện Dịng điện chạy trọng mạch biến đổi điện thành môt lượng khác; tỉ lệ biến đổi gọi “cơng suất“ Cơng suất tính tích điện áp dịng điện Cơng suất dịng điện (P) = Điện áp ( V) X dòng điện (I) , đơn vị tính W(watt) 2) Cơng suất tiêu thụ? Cơng suất tiêu thụ tính tích cơng suất thời gian Công suất tiêu thụ tăng theo thời gian cơng suất khơng đổi Cơng suất tiêu thụ (Wh) = Công suất (P) X thời gian (t) = Điện áp (V) X Dòng điện (I) X Thời gian (t) , đơn vị tính Wh(watt-giờ) 3) Sử dụng cầu chì Là thiết bị tự động ngắt dịng điện qua dây dẫn dòng điện qua vượt giới hạn cho phép Quá dòng sinh nhiệt làm chảy đứt cầu chì Trong sơ đồ bên trái, điểm (a) chịu dòng điện lớn Một cầu chì lắp (a) (c) 220V-50W lý Nếu tất thiết bị điện sơ đồ hoạt động dịng điện qua cầu chì bao nhiêu? P = V·I , I = P/V (b) 220V-100W I = 500/220 + 100/200 + 50/220 = ~ 2.95A Như vậy, giá trị cầu chì lắp vị trí (a) phải 2.95A cao Thơng thường, cần lựa chọn cầu chì có dịng điện cho (a) 220V-500W phép gấp 1.2 đến 1.5 lần dòng điện sử dụng 1.6 Từ tính 1) Từ tính gì? Từ tính lực từ nam châm có khả hút số vật liệu tạo tương tác hai nam châm (hút, đẩy) nam châm dòng điện Xung quanh dịng điện ln có từ trường Định luật Ampère Mạt sắt Giấy dày (+) (-) Khi có dòng điện chạy qua dây dẫn, nắm bàn tay phải lại cho ngón chiều dịng điện có từ trường hình thành có hướng theo chiều ngón tay cịn lại Khi mạt sắt đặt xung quanh dây điện có dòng điện qua, chúng xếp thành hàng theo hướng giống với từ trường hình thành qua dây điện Đây định luật Ampère Nam châm Nam châm vật mang từ tính Nam châm phân loại theo nam châm vĩnh cửu nam châm điện Cuộn dây rotor motor, cuộn dây rotor máy phát cuộn dây van solenoid nam châm điện, từ tính xuất có dịng điện chạy qua Bơm nhiên liệu, motor gạt mưa sử dung nam châm vĩnh cữu nam châm điện Từ trường gì? Một khu vực có lực từ tác dụng gọi từ trường Ví dụ, khu vực xung quanh nam châm nơi mà kim loại bị hút phía nam châm gọi từ trường Quy tắc đinh ốc (ren phải) ngón tay: chiều dịng điện Vịng dây Hướng dịng điện Ngón tay cái: chiều từ trường Hướng dòng điện Dòng điện(I) Bàn tay phải Dòng điện(I) Quấn dây điện thành hình trịn cho dịng điện chạy qua tạo lực từ xuyên qua mặt phẳng chứa vòng dây Ở đây, xoay đinh ốc theo chiều dòng điện, chiều tiến đinh ốc chiều từ trường Cách xác định từ trường hình thành cuộn dây sau Cuộn dây solenoid dây điện quấn thành hình trụ Áp dụng quy tắc đinh ốc, xoay đinh ốc theo chiều dòng điện, chiều tiến đinh ốc chiều từ trường từ phải sang trái Một cách khác để hiểu khái niệm nắm cuộn dây tay phải với ngón tay theo chiều dịng điện, ngón tay chiều từ tường Cấu tạo rơle Rơle thiết bị điện tử sử dụng cho điều khiển truyền tín hiệu sản phẩm điện/điện tử sử dụng nhiều nơi xe Dòng điện chạy qua cuộn dây quấn lõi sắt làm cho lõi sắt trở thành nam châm điện, hút thép đóng tiếp điểm cơng tắc lại Rơle sử dụng để đóng mở mạch điện 1.7 Dịng điện xoay chiều 1) Dịng điện xoay chiều gì? (a) Dòng điện chiều Chiều dòng điện Dòng điện Dòng điện Chièu dòng điện (b) Dòng điện xoay chiều Thời gian Thời gian Dòng điện chiều ký hiệu "DC“ Nó theo chiều, ví dụ từ (+) đến (-) Dòng điện theo chiều mạch điện cực ắc quy ln khơng đổi Trong đó, dịng điện xoay chiều ký hiệu "AC“, dịng điện xoay chiều khơng có chiều cố định Đây lý điện áp liên tục thay đổi 2) Máy phát điện xoay chiều Từ trường ln ln xuất nơi có điện Từ trường tạo cho dòng điện chạy qua dây dẫn Ngược lại, từ trường sinh điện Faraday Henry khám phá ra, di chuyển nam châm vào rangồi cuộn dây tạo dịng điện dây dẫn Điện áp cảm ứng cuộn dây Thay đổi từ thơng qua cuộn dây • Di chuyển cuộn dây đến gần nam châm • Di chuyển nam châm đến gần cuộn dây • Thay đổi dịng điện cuộn dây khác gần cuộn dây kín Điện áp cảm ứng tăng lên số vòng dây quấn di chuyển từ trường tăng lên tốc độ biến thiên từ thông qua cuộn dây tăng lên 3) Quy tắc bàn tay phải Chiều chuyển động dây dẫn Quy tắc bàn tay phải dùng để xác định chiều dòng điện cảm ứng chuyển động từ trường Đặt ngón tay cái, ngón trỏ ngón cho Chiều từ trường vị trí chúng vng góc với đơi Nếu ngón tay chiều chuyển động dây dẫn ngón trỏ chiều từ trường ngón chiều dịng điện cảm ứng Chiều dịng điện 4) Sóng hình sine AC Đặt vịng dây từ trường, vng góc với từ trường quay vịng dây tạo sức điện động vòng dây A B hình bên dưới, tương ứng với quy tắc bàn tay phải Đây gọi “sức điện động xoay chiều" chiều ngược lại vịng dây quay vòng Khi vòng dây quay vịng sức điện động cảm ứng có tần số 1[Hz] : Biểu thi: dòng điện di vào cuộn dây Cực N Biểu thị: dòng điện di cuộn dây Cực N Cực S 90 Tại thời điểm cạnh vòng dây Cực S Điện áp cảm ứng cao xa nam châm nhất, điện áp cảm cạnh vòng dây gần nam ứng nhỏ (0V) châm Cực N Cực N 0 90 180 90 180 270 Cực S Tại thời điểm cạnh vòng dây Cực S Điện áp cảm ứng đổi chiều đạt xa nam châm nhất, điện áp cảm giá trị lớn cạnh vòng dây ứng nhỏ (0V) gần cực nam Khoảng, tần số pha • Khoảng: thời gian cần thiết lặp lại i chu kỳ [T] t Khoảng (T), chu kỳ • Tần số: số chu kỳ lặp lại giây [Hz] • Pha: độ chênh lệch thời gian hay nhiều dòng điện tần số Ví dụ: pha V2 trễ pha V1 ... dẫn tỉ lệ thuận với điện áp hai đầu dây dẫn tỉ lệ nghịch với điện trở (bóng đèn) I(Dòng điện) = V (? ?iện áp)/R (? ?iện tr? ?) V (? ?iện áp)=I(dòng điện) ·R (? ?iện tr? ?) (a) (b) 2) Mạch điện trở mắc song... gian Cơng suất tiêu thụ tăng theo thời gian cơng suất khơng đổi Công suất tiêu thụ (Wh) = Công suất (P) X thời gian (t) = Điện áp (V) X Dòng điện (I) X Thời gian (t) , đơn vị tính Wh(watt-gi? ?) 3). .. đổi gọi “cơng suất“ Cơng suất tính tích điện áp dịng điện Cơng suất dòng điện (P) = Điện áp ( V) X dịng điện (I) , đơn vị tính W(watt) 2) Cơng suất tiêu thụ? Cơng suất tiêu thụ tính tích cơng suất