Mh 08 kỹ thuật điện tử (ngành công nghệ ô tô)

ỦY BAN NHÂN DÂN TỈNH BẮC NINH TRƯỜNG CAO ĐẲNG CƠNG NGHIỆP BẮC NINH GIÁO TRÌNH MƠN HỌC: MH08 - KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGÀNH: CƠNG NGHỆ Ơ TƠ TRÌNH ĐỘ: CAO ĐẲNG (Ban hành kèm theo Quyết định số 433a /QĐ-CĐCN, ngày 12 tháng 10 năm 2022 Hiệu trưởng trường Cao đẳng Công nghiệp Bắc Ninh) Bắc Ninh, năm 2022 -0- TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng ngun trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Giáo trình Kỹ thuật điện tử, biên soạn theo chương trình giảng dạy nhà trường năm 2019 Nội dung giáo trình biên soạn sở kế thừa nội dung giảng dạy trường, kết hợp với nội dung nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo Giáo trình biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu Các kiến thức toàn giáo trình có mối quan hệ lơgíc chặt chẽ Giáo trình tập chung chủ yếu nội dung lin kiện điện tử mạch điện tử ứng dụng chuyên ngành đào tạo người dạy, người học cần tham khảo thêm giáo trình có liên quan Mơn học để việc sử dụng giáo trình có hiệu Nội dung giáo trình biên soạn gồm bài: Chương 1: Khái niệm vật liệu linh kiện điện tử Chương 2: Các mạch điện tử tơ Giáo trình biên soạn cho đối tượng học viên hệ cao đẳng quy liên thơng ngành Cơng nghệ tơ Ngồi tài liệu tham khảo cho học viên ngành nghề khác có liên quan Mặc dù đội ngũ biên soạn cố gắng không tránh khỏi sai sót Rất mong nhận ý kiến đóng góp chia sẻ để giáo trình hồn thiện Xin chân thành cảm ơn đồng nghiệp, đơn vị liên kết, tác giả nhà xuất sách tham khảo giúp đỡ chúng tơi hồn thành giáo trình Bắc Ninh, ngày……tháng……năm 2022 Tham gia biên soạn Nguyễn Văn Hạnh – Chủ biên Lê Đức Tùng – Thành viên Võ Văn Hùng - Thành viên MỤC LỤC -1- LỜI GIỚI THIỆU Chương 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Vật liệu bán dẫn Linh kiện điện tử 2.1 Cấu tạo, ký hiệu, quy ước cách đọc điện trở, tập 2.2 Cấu tạo, ký hiệu, quy ước cách đọc tụ điện, tập 2.3 Cấu tạo, ký hiệu, quy ước cách đọc cuộn điện cảm, tập 12 Điốt 14 3.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động điốt tiếp mặt 14 3.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Điốt ổn áp (điốt zener) 16 3.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động điốt có cực điều khiển SCR 16 3.4 Bài tập: Xác định cực tính chất lượng điốt 18 Transistor 19 4.1 Cấu tạo nguyên lý hoạt động transitor lưỡng cực 19 4.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động transitor Trường 22 CHƯƠNG CÁC MẠCH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN 27 Mạch chỉnh lưu 27 1.1 Mạch chỉnh lưu pha 27 1.2 Mạch chỉnh lưu pha 29 1.3 Bài tập 31 Mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện ô tô 31 2.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 31 2.2 Các mạch điều chỉnh điện áp máy phát điện 33 2.3 Bài tập 41 Mạch điều khiển đánh lửa điện tử ô tô 42 3.1 Sơ đồ nguyên lý hoạt động 42 3.2 Các loại mạch điều khiển đánh lửa điện tử 42 CHƯƠNG TRÌNH MƠN HỌC -2- Tên mơn học: KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ Mã môn học: MH 08 Thời gian thực môn học: 30 ( Lý thuyết: 22 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 06 giờ; Kiểm tra: 02 giờ) I Vị trí, tính chất mơn học: - Vị trí: Mơn học bố trí giảng dạy song song với môn học/ mô đun sau: môn chung môn sở ngành khác - Tính chất: Là mơn học kỹ thuật sở ngành bắt buộc II Mục tiêu môn học: - Về kiến thức: + Nêu đặc điểm vật liệu bán dẫn + Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc linh kiện điện tử + Trình bày sơ đồ nguyên lý làm việc mạch điện tử sử dụng ô tô - Về kỹ năng: + Hiểu sơ đồ tác dụng linh kiện điện tử mạch điều chỉnh điện áp máy phát mạch điều khiển đánh lửa điện tử + Nhận dạng linh kiện mạch điện tử ô tô + Tra cứu sổ tay lựa chọn linh kiện điện tử thay phù hợp - Về lực tự chủ chịu trách nhiệm: + Tuân thủ quy định an toàn sử dụng thiết bị điện tử + Rèn luyện tác phong làm việc nghiêm túc, tỉ mỉ Nội dung môn học: -3- Chương 1: KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ VẬT LIỆU VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ Mục tiêu - Nêu đặc điểm vật liệu bán dẫn - Trình bày cấu tạo nguyên lý làm việc linh kiện điện tử - Tra cứu sổ tay lựa chọn linh kiện điện tử thay phù hợp - Tuân thủ quy định, quy phạm vật liệu linh kiện điện tử Nội dung chương Vật liệu bán dẫn a Khái niệm Vật liệu bán dẫn vật liệu có độ dẫn điện mức trung gian chất dẫn điện chất cách điện Gọi "bán dẫn" (chữ "bán" theo nghĩa Hán Việt có nghĩa nửa), chất dẫn điện điều kiện đó, điều kiện khác khơng dẫn điện Tính bán dẫn thay đổi có tạp chất, tạp chất khác tạo tính bán dẫn khác Trường hợp hai chất bán dẫn khác gắn với nhau, tạo lớp tiếp xúc Các tính chất hạt mang điện electron, ion lỗ trống điện tử lớp tiếp xúc sở để tạo nên diot, bóng bán dẫn thiết bị điện tử đại ngày b Ứng dụng - Dùng làm chỉnh lưu công suất lớn, khuếch đại phát sóng - Dùng để biến đổi dạng lượng khác thành lượng điện trở với hiệu suất tương đương, cao loại biến đổi khác - Có thể làm lạnh môi trường xuống vài chụcđộ - Lám sợi nung nóng (thanh silic), dùng để kích thích điểm catốt đèn inhitron để đo cường độ từ trường làm báo phóng xạ.v.v… c Phân loại Gồm bán dẫn đơn giản, bán dẫn hợp chất hoá học bán dẫn phức tạp (bán dẫn gốm) Hiện nghiên cứu bán dẫn từ trường bán dẫn lỏng d Ưu điểm Các dụng cụ chế tạo vật liệu bán dẫn có ưu điểm: - Thời gian làm việc lâu dài - Kích thước trọng lượng nhỏ - Cấu trúc đơn giản chắn, độ bền tốt - Chỉnh lưu bán dẫn thay đèn điện tử, không cần máy biến áp đốt, cơng suất tiêu thụ có qn tínhnhỏ - Có thể sản xuất hàng loạt theo dây truyền tự động đem lại hiệu kinh tế cao e Chất bán dẫn loại P -4- Để tạo thành vật liệu kiểu p, tạp chất, thường Gali, Indi Bore bổ sung vào tinh thể Si Ge Các tạp chất có hóa trị 3, nghĩa có điện tử lớp ngồi Khi Gali B, Indi đưa vào tinh thể Si Ge (hóa trị 4), thiếu điện tử hóa trị, tạo thành lỗ có điện tích dương, tạp chất tạo lỗ gọi tập chất nhận Chất bán dẫn P f Chất bán dẫn loại N Để tạo thành vật liệu kiểu n, tạp chất, thường Arsen Antimony bổ sung vào tinh thể Si Ge, tạp chất có hóa trị 5, đưa vào thừa điện tử tự do, điện tử tạo điện tích âm nguyên tử, gọi tập chất cho Chất bán dẫn N Linh kiện điện tử 2.1 Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc điện trở, tập a Cấu tạo: Gồm - Dây kim loại có điện trở cao - Dùng bột than phun lên lõi sứ Cấu trúc điện trở có nhiều dạng khác Một cách tổng quát ta có cấu trúc tiêu biểu điện trở mơ tả hình vẽ Kết cấu đơn giản điện trở - Điện trở có nhiều loại Có thể phân chia -5- * Phân loại theo công suất: - Điện trở có cơng suất nhỏ :có thể có công suất từ 0,125W đến 0,5W - Điện trở công suất lớn :có cơng suất từ 1W, 2W, 5W, 10W Tuy nhiên, ứng dụng thực tế cấu tạo riêng vật chất tạo nên điện trở nên thông thường, điện trở chia thành loại: - Điện trở: loại điện trở có cơng suất trung bình nhỏ điện trở cho phép dòng điện nhỏ qua - Điện trở công suất: điện trở dùng mạch điện tử có dịng điện lớn qua hay nói cách khác, điện trở mạch hoạt động tạo lượng nhiệt lớn Chính thế, chúng cấu tạo nên từ vật liệu chịu nhiệt * Phân loại theo trị số: Gồm loại cố định biến đổi (biến trở chiết áp) - Biến trở: Là điện trở chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu VR chúng có hình dạng sau - Chiết áp: Chiết áp tương tự biến trở có thêm cần chỉnh thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh Ví dụ – Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa triết phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh * Khi đại lượng vật lý tác động lên điện trở làm trị số điện trở thay đổi phân loại theo tên gọi sau: - Điện trở nhiệt (thermixto) có loại: - Điện trở biến đổi theo điện áp: Khi điện áp tăng giá trị điện trở giảm - Quang điện trở: Khi ánh sáng rọi vào giá trị điện trở giảm b Ký hiệu Trong sơ đồ mạch điện, điện trở thường mô tả theo qui ước tiêu chuẩn sau: c Quy ước cách đọc giá trị điện trở Các điện trở có kích thước lớn từ 2W trở lên thường ghi trị số trực tiếp thân Ví dụ điện trở cơng xuất, điện trở sứ Ví dụ: 15/ 7W; 150/10W; 22/2W -6- R22 2R2 Các điện trở có kích thước nhỏ ghi trị số vạch mầu theo quy ước chung giới * Quy ước mã màu Mầu Vạch Vạch Vạch Hệ số(Ω) Dung sai Đen 0 100 Nâu 1 101 ±1% (F) Đỏ 2 102 ±2% (G) Cam 3 103 Vàng 4 104 Lục (Xanh lá) 5 105 ± 0,5 % (D) Lam (Xanh lơ) 6 106 ± 0,25 % (C) Tím 7 107 ± 0,1% (B) Xám 8 ± 0,05 % (D) Trắng 9 Nhũ vàng 10-1 ±5% (J) Nhũ bạc 10-2 ±10% (K) Ví dụ: -7- Đối với điện trở có giá trị định nghĩa theo vạch màu có loại điện trở: Điện trở vạch màu điện trở vạch màu vạch màu Loại điện trở vạch màu vạch màu hình vẽ Khi đọc giá trị điện trở vạch màu vạch màu cần phải để ý chút có khác chút giá trị Để tránh lẫn lộn đọc giá trị điện trở, điện trở có tổng số vịng màu từ trở xuống khơng bị nhầm lẫn vị trí bị trống khơng có vịng màu đặt phía tay phải trước đọc giá trị Cịn điện trở có độ xác cao có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ vịng màu tham số nhiệt nhìn thấy có chiều rộng lớn phải xếp bên tay phải trước đọc giá trị Đối với điện trở vạch màu - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Hệ số - Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số điện trở Trị số = (vòng 1)(vòng 2) x (hệ số vòng 3) Đối với điện trở vạch màu - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ 4: hệ số - Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số điện trở Trị số = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x (hệ số vòng 4) d Bài tập Bài tập Xác định giá trị điện trở có ký hiệu: - 220K 1W: Điện trở có trị số 220Ω, dung sai 10%, cơng suất tiêu tán cho phép 1W - 6R8 = 6,8 Ω; R3 = 0,3 Ω ; K47= 0,47K Ω - 150 = 150 Ω; 2M2 = 2,2M Ω - 4R7 = 4E7 = 4,7 Ω ; 332R = 3300 Ω Bài tập Xác định giá trị điện trở có ký hiệu: -8- 681J = 680Ω 5% ; 153K = 15000Ω 10% ; 4703G = 470 KΩ 2% Bài tập Xác định giá trị điện trở có mã màu sau: Nhũ bạc: 10% Vàng: 104Ω Trắng: Cam: Nâu: 1% Đen: 100 Trắng: Cam: Cam: Giá trị: 39.104Ω ± 10% = 390 kΩ ± 10% Giá trị: 339 100Ω ± 1% = 339Ω ± 1% Đỏ Tím Đen Xanh lơ Vàng Xanh lá: Cam: Đen: Nâu: * Chú ý: + Vòng vòng gần đầu điện trở vòng cuối Tuy nhiên, có nhiều điện trở có kích thước nhỏ nên khó phân biệt đầu gần đầu điện trở hơn, ta xem vịng tráng nhũ vịng vịng cuối Nên để điện trở xa quan sát mắt, ta khơng nhìn thấy vịng tráng nhũ, nghĩa dễ dàng nhận vòng vòng + Với điện trở vịng mầu mầu sai số có nhiều mầu, gây khó khăn cho ta xác định đâu vòng cuối cùng, nhiên vịng cuối ln có khoảng cách xa chút + Trường hợp có vịng màu sai số ± 20% + Người ta không chế tạo điện trở có đủ trị số từ nhỏ đến lớn mà chế tạo điện trở có trị số theo tiêu chuẩn Do cần giá trị đặc biệt phải chọn giá trị gần bảng phải đấu nối kết hợp nhiều điện trở với để có giá trị thích hợp 2.2 Cấu tạo, ký hiệu, quy ước và cách đọc tụ điện, tập a Cấu tạo Tụ điện hiểu đơn giản linh kiện có chức tích tụ lượng điện Chúng thường dùng kết hợp với điện trở mạch định thời khả tích tụ -9- + Cọc vỏ máy “M” tiết chế đấu với cọc vỏ máy máy phát điện “M” Trong cấu tạo khơng dùng rơle dịng điện ngược thân cầu chỉnh lưu ba pha máy phát điện ngăn chặn dòng điện ngược phòng từ ắc quy sang cuộn dây máy phát Rơle hạn chế dịng điện khơng dùng thân máy phát xoay chiều tự hạn chế dịng điện Như cơng dụng tiết chế điện tử điều chỉnh điện áp điện áp phát máy phát điện ổn định Bộ điều chỉnh điện áp máy phát dùng thiết bị bán dẫn PP - 350 a Hình dáng bên ngồi; b Cấu tạo bên trong; c Sơ đồ nguyên lý Đ1 - Điốt ổn áp CK - Cuộn kháng CT - Công tắc mồi Đ2, Đ3, Đ4 - Điốt A - Ắc quy R1 R10 - Điện trở T1, T2, T3 - tranzistor Rt - Điện trở bù nhiệt F - Máy phát điện Rft – Điện trở đặc trưng cho tải b Nguyên lý làm việc * Chế độ 1: Khi điện áp phát máy phát điện nhỏ điện áp định mức (UF  UFđm) Đóng cơng tắc mồi CT, điốt ổn áp khơng cho dịng điện chạy qua transistor T1 -34- khóa dịng cực gốc transistor T1 khơng Trạng thái khóa transistor T1 đảm bảo: - Dòng chạy qua tiếp giáp E – B transistor T2 từ (+F) →điện trở R7 → điốt Đ2 tiếp giáp E – B transistor T2 → R5 → vỏ máy “M” - Dòng điện chạy qua tiếp giáp E – B transistor T3 từ (+F) → điốt Đ3 → tiếp giáp E – B transistor T3 → điốt Đ2 → tiếp giáp E – C transistor T2 → R5 → vỏ máy “M” Transistor T2 thông dẫn đến transistor T3 thông Như UF  UFđm, transistor T1 khóa, transistor T2 T3 thơng Trong cuộn kích từ máy phát điện CKTF có dịng chạy qua với giá trị lớn (vì T3 thơng, điện trở tiếp giáp E – C T3 không) Theo mạch (+F) → điốt Đ3 → tiếp giáp E – C T3 → cuộn kích từ máy phát điện → vỏ máy “M” Từ thơng kích từ máy phát tăng, điện áp phát máy phát điện tăng theo * Chế độ 2: Khi điện áp máy phát điện lớn trị số định mức (UF > UFđm) Trong trường hợp điốt ổn áp Đ1 thơng; dịng IEB T1 khác khơng, dịng chạy theo mạch: (+F) → tiếp giáp E – B T1 → điốt ổn áp Đ1 → điện trở R3 → cuộn kháng lọc CK → vỏ máy “M” Transistor T1 thông, T1 thông cực B T2 dương cực E T2 dẫn đến T2 khóa Khi T2 khóa, cực B T3 dương cực E T3 dẫn đến T3 khóa Lúc dịng chạy cuộn kích từ không qua tiếp giáp E – C T3 mà theo mạch: (+F) → điốt Đ3 → điện trở R9 → cuộn kích từ máy phát điện CKTF → vỏ máy “M” Dịng kích từ qua điện trở R9 giảm nhanh Điện áp phát máy phát giảm xuống, điốt Đ1 lại khóa, T1 khóa, T2 T3 thơng Q trình lặp lặp lại vậy, làm cho dịng kích từ máy phát tăng, giảm dao động xung quanh giá trị trung bình điện áp máy phát ổn định Để nâng cao độ ổn áp điện áp máy phát, mạch phân áp gồm điện trở R1, R3, cuộn kháng lọc CK có mắc điện trở bù nhiệt Rt (có hệ số nhiệt điện trở âm) Vì nhiệt độ tăng làm tăng điện áp đánh thủng điốt ổn áp Đ1 2.2.2 Bộ tiết chế dùng thiết bị bán dẫn PP 362 có tiếp điểm a Cấu tạo Bộ điều chỉnh điện PP 362 gồm phận chủ yếu sau: Rơle điều chỉnh điện áp kiểu bán dẫn có tiếp điểm RĐA rơle bảo vệ RBV Hai rơle có cấu tạo hồn tồn giống có cặp tiếp điểm thường mở, tiếp điểm động hai rơle nối với mạch từ rơle Ở khoang bên cạch riêng biệt có transistor T hai điốt Đ1 Đ2 lắp tản nhiệt đồng Phía đế (bằng gỗ phíp) bắt rơle điện tử lắp điện trở cịn lại Bộ tiết chế có ba cọc đấu dây: cực K để nối đến công tắc đánh lửa khoá điện cực B máy phát điện, CKT nối với cực dương cuộn kích từ máy phát cực M nối mát (vỏ máy) -35- Trong tiết chế loại khơng có rơle ngăn dịng điện ngược Chức điốt chỉnh lưu đảm nhận Bộ điều chỉnh điện bán dẫn có tiếp điểm PP 362 RĐA-Rơle điện áp K- Cọc dấu dây nối với công tắc khởi động RBV - Rơle bảo vệ KT - Cọc dấu dây nối đến cuộn kích từ máy phát Đ3 - Điơt cách ly M - Cọc đấu dây vào vỏ mát (vỏ máy T – Tranzito công suất b Nguyên lý hoạt động Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện bán dẫn có tiếp điểm PP 362 RĐA-Rơle điện áp; RBV - Rơle bảo vệ; Đ3 - Điôt cách ly; Đ2 - Điôt dập sức điện động tự cảm; T – Tranzito công suất; R1 – Điện trở gia tốc; -36- R2 – Điện trở phụ; R3 – Điện trở bù nhiệt; R4 – Điện trở phân cực cho T; WRĐA – Cuộn dây Rơle điện áp; WRBV1 – Cuộn dây Rơle bảo vệ; WRBV2 – Cuộn dây ngược Rơle bảo vệ; WRBV3– Cuộn dây giữ trạng thái Rơle bảo vệ Khi số vòng quay động thấp điện áp máy phát điện chưa đạt trị số định mức, lực từ hoá cuộn dây WRĐA sinh chưa đủ lớn rơle điện áp chưa tác động tiếp điểm RĐA vị trí mở Điện áp điều khiển qua điện trở R4 đưa đến cực gốc B Transistor làm Transistor mở có dịng điện lớn qua cuộn dây kích thích theo chiều : Từ cực dương nguồn → công tắc K → Điốt Đ1 → tiếp giáp EC Tranzito → cuộn dây rơle bảo vệ →cuộn kích từ CKTF → mát Dịng điện kích thích lớn làm tăng điện áp máy phát điện Khi động tăng số vòng quay điện áp máy phát điện tăng trị số định mức, rơle điện áp tác động tiếp điểm RĐA đóng làm Transistor đóng điện trở phụ R1 , R2 đưa vào mạch kích thích làm giảm dịng điện kích thích điện áp máy phát điện không tăng cao trị số định mức Dịng điện kích thích lúc theo chiều: Từ cực dương nguồn → công tắc K → Điốt Đ1 → điện trở R1 → điện trở R2 → Cuộn dây WRBV1 Rơle bảo vệ → cuộn kích từ CKTF → mát Do qua hai điện trở R1 R2 nên tạo sụt áp, trị số dịng kích thích giảm Điện áp máy phát điện lại giảm xuống trị số định mức rơle điện áp PA lại thơi tác động qúa trình lại lặp lại giữ cho điện áp điện áp máy phát điện không đổi trị số định mức Trong trình làm việc máy phát điện máy điều chỉnh điện áp hoạt động bình thường rơle bảo vệ khơng tác động, tiếp điểm RBV mở Trường hợp lý cực kích từ máy phát điện điều chỉnh điện áp bị chạm mát, dịng điện qua cuộn cuộn dây WRBV1 Rơle bảo vệ tăng, dòng điện qua cuộn WRBV2 giảm xuống khơng làm rơle bảo vệ tác động đóng tiếp điểm RBV lại Tiếp điểm RBV đóng làm cực B Tranzito nối với cực dương nguồn qua điốt D3 tranzito đóng hai điện trở R1, R2 đưa vào mạch kích thích làm giảm dịng điện qua cuộn dây WRBV1 bảo vệ cho tranzito khỏi hỏng dòng điện lớn Đồng thời tiếp điểm RBV đóng làm kín mạch cuộn dây giữ WRBV2 Rơle bảo vệ, dịng điện cuộn WRBV1 lúc giảm xuống tiếp điểm RBV giữ đóng Tiếp điểm RBV giữ đóng khắc phục xong hư hỏng 2.2.3 Bộ điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD a Cấu tạo Bộ điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD có cấu tạo gồm có: - Máy phát điện xoay chiều ba pha - Bộ chỉnh lưu gồm sáu điốt - Khố điện: KĐ -37- - Cuộn kích từ Wkt - Một khung từ khung từ có hai lõi thép lõi thép có quấn cuộn dây từ hố WI Wgt bố trí cặp tiếp điểm K1 K2’ K2 tiếp điểm thường đóng, K2 K2” tiếp điểm thường mở Trong K2”được nối trực tiếp mát - Đèn kiểm tra Đkt mắc song song với điện trở 15  Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp hai rơle hiệu FORD b Nguyên lý làm việc Khi đóng khoá điện( KĐ), máy phát bắt đầu làm việc cịn tốc độ thấp tiếp điểm K1 mở, K2K2’ đóng, K2K2” mở Lúc dịng điện kích thích lấy từ nguồn ắc quy theo mạch: (+Aq) → KĐ → (Đkt // 15  ) →1 → a → b → c → Wgt → K2K2’→ e → d → F → Wkt → mát→ (-Aq) Lúc đèn kiểm tra Đkt sáng Cuộn WI Rơle đóng mạch chịu dịng điện chỉnh lưu nửa chu kì điơt có cực âm nối mát: D4, D5, D6 Khi máy phát phát điện áp đủ khả cung cấp điện mạch ngồi lực từ hố cuộn WI đủ thắng lực lị xo để đóng tiếp diểm K1, lúc đèn kiểm tra Đkt không sáng nữa, báo hiệu cho biết lúc máy phát bắt đầu nạp cho ắc quy cung cấp cho tải Đèn kiểm tra tắt hai đầu dương, đầu dương ắc quy, đầu dương máy phát Dòng điện từ máy phát cung cấp theo mạch: (+ MF) → q → Phụ tải → Mát (+ MF) → q → Ắc quy → Mát (+ MF) → B → K1 → a → b → c → Rfo → Wu → Mát (Mạch điều chỉnh điện áp) (+ MF) → B → K1 → a → b → c → Wgt → K2K2’ → E →D → F → Wkt → Mát (Mạch kích từ) Khi đạt điện áp định mức, tiếp điểm K2K2’ đóng mở liên tục để trì điện áp cố định (Umf =const ) Khi tiếp điểm K2K2’ mở dịng kích thích mạch sau: (+) → B → K1 → a → b →Rf → d→ F → Wkt → Mát -38- Nếu điện áp máy phát tiếp tục tăng lực từ hố cuộn Wgt cuộn Wu sinh mạnh hơn, hút tiếp điểm K2 tách hẳn K2’ chập vào K2” Lúc dịng kích từ qua điện trở Rf mát qua K2” Điện áp máy phát phát giảm Điện trở R làm nhiệm vụ tụ điện dập tắt tia lửa tiếp điểm 2.2.4 Bộ điều chỉnh điện áp bán dẫn kiểu lucar 14TR a Cấu tạo Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện áp bán dẫn kiểu 14TR Bộ điều chỉnh điện áp; Cầu chì; Cơng tắc khởi động; ắc quy; Máy phát điện; Cuộn kích từ; Đèn báo nạp T1: Transistor điều khiển dịng kích từ T2: Transistor điều khiển bóng T1 ĐZ: Đi ôt ổn áp Cọc D+ tiết chế nối với cọc Đ+(cọc phát điện) máy phát Cọc DF từ tiết chế nối với cọc DF máy phát để đưa dịng kích từ vào cuộn kích từ Cọc D- nối mát Dịng phụ tải từ cực dương máy phát b Nguyên lý làm việc Khi máy phát chưa làm việc (khóa điện đóng) máy phát phát điện điện áp, máy phát phát nhỏ điện áp định mức, điốt ổn áp ĐZ chưa bị đánh thủng Khơng có dịng điều khiển IB bóng T2 nên bóng T2 đóng Do cực B Tranzito T1 nối với âm thông qua R3 nên hiệu điện UEB bóng T1 lớn khơng Có dịng điều khiển IB bóng T2 sau: (D+) → lớp tiếp giáp EBT1 → R3 → (D-) → mát Bóng T1 mở có dịng kích từ từ cực dương ắc quy (máy phát) → đèn báo nạp → cọc D+ tiết chế → tiếp giáp ECT1 → DF tiết chế → DF máy phát → cuộn kích từ -39- Wkt → mát Dịng kích từ lớn nên điện áp máy phát tăng lên nhanh chóng Lúc đèn báo nạp sáng Khi điện áp máy phát tăng cao nhỏ điện áp định mức dịng kích từ cho mát phát có chiều từ cọc D+ máy phát → cọc D+ tiết chế → T1 → DF tiết chế → DF máy phát →cuộn kích từ → mát Lúc đèn báo nạp tắt hiệu điện hai đầu đèn báo Khi điện áp máy phát lớn điện áp định mức, điốt ổn áp Đ Z bị đánh thủng Xuất dòng điện điều khiển IB Tranzito T2: Từ D+ máy phát → D+ tiết chế → EBT2 → điốt ổn áp → điện trở R2 → D- tiết chế → mát Có dịng điều khiển nên bóng T2 mở có dịng IC2: Từ D+ máy phát → D+ tiết chế → T2 → R3 → D- → mát Hiệu điện cực B Tranzito T1 hiệu điện cực E nên Tranzito T1 đóng Dịng kích từ Ikt có chiều: Từ D+ máy phát → D+ tiết chế → R1, R2 → D- tiết chế → D- máy phát → mát Dịng kích từ mất, điện áp máy phát phát giảm trinh lai lúc ban đầu 2.2.5 Bộ điều chỉnh điện xe Toyota a Cấu tạo Sơ đồ nguyên lý điều chỉnh điện số xe Toyota Bộ điều chỉnh gồm có: - Máy phát điện xoay chiều ba pha - Hai Transistor T1, T2 loại N-P-N - Cuộn kích từ G - Điốt ổn áp Dz - Các điện trở R1, R2, R3, R4, R5 - Đèn báo nạp Dn, điều khiển Rơle đèn báo nạp - Mát phát điện có cọc B, IG, L S, S nối với B b Nguyên lý làm việc -40- Khi máy phát làm việc (khoá điện đóng) máy phát làm việc, điện áp máy phát phát nhỏ, nhỏ điện áp định mức Điốt ổn áp Dz chưa bị đánh thủng Transistor T1 đóng điện trở T1 q lớn , cực B T2 thông qua T2 nối với dương nguồn, T2 mở Dịng điện sau: (+Aq) → K → a →IG → D1 → R1 → C Và (+Aq) → K → a → b → Cuộn hút rơ le → L → Gkt → F → ECT2 → E → M → (-Aq) Khi cuộn hút Rơle có điện tác động đóng tiếp điểm Rơle đèn báo nạp, đèn báo nạp sáng Lúc có dịng điện qua đèn báo nạp sau: (+Aq) → K → a → b → Đn → tiếp điểm rơ le → Mát Khi máy phát làm việc điểm C dương máy phát máy phát cấp điện cho cuộn kích từ, đồng thời nạp điện cho ắc quy Do điểm C dương máy phát thông qua L đầu cuộn hút rơle nối với dương máy phát đầu dương ắc quy Do cuộn hút rơle không làm việc, tiếp điểm rơle mở Đèn báo nạp tắt Khi máy phát làm việc điện áp máy phát lớn điện áp định mức: Thì điốt ổn áp Dz bị đánh thủng thông qua R4 S, cực B Transistor T1 nối với dương ắc quy nên T1 mở, T2 đóng Khi T2 đóng thơng qua điốt D2, cọc L, điện trở R2 T1 tạo nên sụt áp dịng kích từ làm cho dịng điện dịng kích từ giảm Vì điện áp máy phát giảm, thấp điện áp định mức Và trình lại lặp lại cũ 2.3 Bài tập Yêu cầu: Xác định cực tiết chế cực máy phát điện xoay chiều tơ (loại lắp số dịng xe toyota) Chân than âm Chân dương trung tính Mát sườn Chân than dương Tiết chế Lỗ bắt ốc giữ Cọc dương -41- Mạch điều khiển đánh lửa điện tử ô tô 3.1 Sơ đồ và nguyên lý hoạt động a Sơ đồ nguyên lý : Hệ thống đánh lửa tơ có nhiệm vụ biến dịng điện chiều hạ áp 12V thành xung điện cao áp từ 12KV – 24KV tạo tia lửa điện bugi để đốt cháy hỗn hợp khí – xăng xi lanh cuối kỳ nén Nhiệm vụ đòi hỏi hệ thống đánh lửa (HTĐL) phải đảm bảo yêu cầu sau: - Tạo điện áp đủ lớn (12KV – 24KV) từ nguồn hạ áp chiều 12V - Tia lửa điện phóng qua khe hở hai cực bugi điều kiện áp suất lớn, nhiệt độ cao phải đủ mạnh để đốt cháy hỗn hợp khí – xăng chế độ - Thời điểm phát tia lửa bugi xi lanh phải theo góc đánh lửa thứ tự đánh lửa quy định Hệ thống đánh lửa nhìn chung có phận sơ đồ sau: Điện trở phụ Bơ bin Bugi Cơng tắc Ắc quy Bộ chia điện Bộ tạo xung đánh lửa IC Sơ đồ cấu trúc hệ thống đánh lửa Bộ tạo xung hệ thống đánh lửa tiếp điểm cảm biến b Nguyên lý hoạt động : Dòng sơ cấp (điện áp thấp) hệ thống đánh lửa bị đóng mở đột ngột nhờ tạo xung đánh lửa IC (nếu có) Do đóng mở đột ngột nên xuất dòng thứ cấp (điện áp cao) Dòng cao áp đưa tới bugi phóng qua khe hở để tạo thành tia lửa điện đốt cháy hịa khí buồng đốt 3.2 Các loại mạch điều khiển đánh lửa điện tử 3.2 Hệ thống đánh lửa với cảm biến điện từ a Sơ đồ nguyên lý -42- Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến điện từ Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến điện từ Ắc quy; 2.Khoá điện; 3, Điện trở phụ; Công tắc nối tắt điện trở phụ ; Bôbin ; Hộp đánh lửa ; Cảm biến điện từ ; Bộ chia điện b Nguyên lý làm việc Khi động làm việc, trục chia điện quay làm cho rôto cảm biến điện từ quay theo Khi rôto quay cánh rôto quét qua lõi thép cánh rôto trùng với đầu lõi thép làm cho mạch từ, từ nam châm vĩnh cửu qua lõi thép Khi khe hở từ vấu rơto nam cham điện mạch từ đứt qng từ thơng móc vịng bị thay đổi làm xuất cuộn dây cảm biến suất điện động cảm ứng xoay chiều (xung điện áp) Tín hiệu cung cấp cho hộp đánh lửa, suất điện động điều khiển mở bóng Transistor để mở mạch sơ cấp dịng sơ cấp chạy sau: Từ (+) ắc quy→ Khoá điện → Điện trở phụ → (15) → L1→ (6e) hộp đánh lửa→ (31)→(-) ắc quy -43- Khi vấu rôto quay khỏi đầu lõi thép làm mạch từ bị đứt quãng làm suất điện động xoay chiều bị nên mạch sơ cấp bị đóng lại Theo định luật cảm ứng điện từ làm từ thơng mắc vịng qua hai cuộn sơ cấp thứ cấp bôbin đánh lửa biến thiên làm xuất cuộn thứ cấp (l2) suất điện động cảm ứng có giá trị đủ lớn phóng qua khe hở chấu bugi thực trình đánh lửa cho xi lanh theo thứ tự động Nhờ có quay mà suất điện động cảm ứng cuộn thứ cấp phân chia đến bu gi để tạo tia lửa cao áp nhằm đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu động theo thứ tự nổ 3.2.2 Hệ thống đánh lửa điện tử với cảm biến Hall a Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ đấu dây hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến Hall Hộp đánh lửa ; Điện trở phụ; Bôbin; Bộ chia điện; Ắc quy Khoá điện; Máy khởi động; Rơ le; Dòng sơ cấp Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện tử dùng cảm biến Hall Ắc quy; Khoá điện; Điên trở ; Bô bin; Công tắc phanh ly hợp Hộp điều khiển đánh lửa; Cảm biến Hall; Bộ chia điện -44- b Nguyên lý làm việc Khi động làm việc trục chia điện quay làm rôto cảm biến Hall quay theo Khi hộp điều khiển đánh lửa, cuộn sơ cấp có điện Đồng thời cực (+) cảm biến Hall nhận điện áp khoảng 12v từ khoá điện (2) → (15) → (6a) → (8h) hộp điều khiển đánh lửa → (+) cảm biến để nuôi cảm biến Khi cánh cản rôto quay trùng với nam châm vĩnh cửu, từ trường nam châm xuất mở điện áp Hall Khi cảm biến gửi xung điện áp Hall có điện áp 5V từ cảm biến tới (6b) hộp điều khiển đánh lửa để mở bóng Transistor (6c) để mở mạch sơ cấp Khi dịng sơ cấp chạy sau: (+) ắc quy → khoá điện (2)→ điện trở phụ (3) → cuộn sơ cấp bôbin → (6a)→ 6b → (31) → (-) ắc quy Công tắc Khi cánh cản rôto quay qua nam châm vĩnh cửu từ trường nam châm bị làm tắt điện áp Hall (điện áp khơng) Khi cảm biến hộp với tín hiệu điều khiển đánh lửa để đóng mạch sơ cấp Do dịng sơ cấp bị đóng/mở liên tục làm cho từ thơng mắc vịng quay cuộn sơ cấp thứ cấp biến thiên làm xuất cuộn thứ cấp suất điện động cảm ứng đủ lớn để phóng qua khe hở chấu bugi thực trình đánh lửa cho xi lanh theo thứ tự nổ động Nhờ có quay mà suất điện động cuộn thứ cấp phân chia tới bu gi để tạo tia lửa cao áp nhằm đốt cháy hỗn hợp nhiên liệu động theo thứ tự nổ 3.2.3 Hệ thống đánh lửa điện tử khơng có chia điện a Hệ thống đánh lửa điện tử khơng có chia điện sử dụng biến áp chung * Sơ đồ nguyên lý Sơ đồ nguyên lý hệ thống đánh lửa điện tử sử dụng biến áp chung ECU điều khiển đánh lửa ; Mạch tín hiệu điều khiển; Cuộn sơ cấp của; Cuộn thứ cấp; Điôt cao áp ; Bugi; Bộ biến áp đánh lửa -45- * Nguyên lý làm việc Các tín hiệu cảm biến nhận chuyển ECU gồm có tín hiệu: số vịng quay, vị trí trục khuỷu, nhiệt độ nước làm mát, nồng độ ơxy ECU nhận tín hiệu sau xử lý tín hiệu so sánh với điều kiện tiêu chuẩn lập trình nhớ máy tính Máy tính định gửi tín hiệu điều khiển đánh lửa qua hai cổng IG1, IG2 điều khiển transistor Tại thời điểm có tín hiệu điều khiển đưa cổng thứ (IG1) làm cho transistor T1 mở T2 khố, xuất dịng sơ cấp I11 từ cực (+) cuộn sơ cấp W11 dẫn qua Điôt ĐB tiếp giáp CE transistor mát, transistor T1 mở khoá khoảng thời gian ngắn, T1 mở dòng sơ cấp tăng nhanh sau T1 đóng lại (do IG1 mất), dịng sơ cấp I11 biến thiên nhanh Từ thơng sinh biến thiên với tốc độ lớn, cảm ứng sang cuộn thứ cấp sức điện động tự cảm có trị số lớn hàng chục KV Giả sử dương đặt A âm đặt B, xuất dòng cao áp sau: A D1  Bugi 1 mát Bugi  B (-) Như hai bugi thực đánh lửa có bugi số thực phóng điện đốt cháy nhiên liệu, thực sinh cơng Cịn bugi (4) vào thời điểm cuối xả đầu hút nên khơng thực công việc đốt cháy nhiên liệu Tại thời điểm có tín hiệu IG2, transistor T2 T1 khố dịng sơ cấp I12 từ cuộn W2  Điơt ĐB  IG2  mát, dòng sơ cấp ngược chiều với dịng I11, tín hiệu IG2 T1 khố, dịng I12 đột ngột, lúc sức điện động cảm ứng sinh cuộn thứ cấp đổi chiều cực (+) B, cực âm A Tại thời điểm T2 đóng có dịng cao áp: (+)B D3 bugi  mát  Bugi  (-)A Dòng cao áp cung cấp lượng cho bugi 3, thứ tự động 1- 3- 4- Như vậy, với hệ thống đánh lửa kiểu cuộn dây cho hai bugi, kiểu thực chất có bugi làm việc cho lần xung cao áp xuất bugi đánh lửa khơng phục vụ sinh cơng Nó có nhiệm đốt cháy nốt thành phần khí xả tăng nhiệt độ trình nạp - nén (đối với xilanh song hành ) b Hệ thống đánh lửa điện tử khơng có chia điện sử dụng biến áp đánh lửa cho hai bugi * Sơ đồ nguyên lý Hệ thống đánh lửa điện tử biến áp cho hai bugi -46- ECU đánh lửa ; Mạch điều khiển biến áp đánh lửa thứ cung cấp điện cho xilanh 1và ; Biến áp đánh lửa thứ hai cung cấp điện cho xi lanh * Nguyên lý làm việc Khi có tín hiệu từ ECU gửi đến mạch điều khiển, giả sử transistor T1 mở trước dòng sơ cấp chạy qua cuộn sơ cấp biến áp đánh lửa thứ Dòng tồn gia tăng đến transistor T1 khoá lại sau thời gian tồn ngắn Khi dòng sơ cấp cảm ứng sang cuộn thứ cấp sức điện động cảm ứng có trị số lớn phóng qua khe hở bugi (1) (4) Xi lanh (1) cuối kỳ nén nên tia lửa coi lãng phí Tuy nhiên giá trị cường độ đánh lửa cho bugi (4) nhỏ nhiều so với bugi (1) nên lãng phí khơng đáng kể Q trình lặp lại cho xilanh thứ (2) (3) transistor T2 mở T1 khoá -47- TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Giáo trình mơn học Điện tử Tổng cục giáo dục nghề nghiệp – Bộ LĐTBXH ban hành [2] Giáo trình Kỹ thuật Điện tử, NXB GD – 2003 [3] Giáo trình Linh kiện bán dẫn, NXB ĐHQG TPHCM - 2006 [4] Giáo trình Trang bị điện tô – NXB Giáo dục – 2004 -48-