Chương 1 THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ doc

Chương 1 THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ I. CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 1. Khái quát về điện Các thiết bị điện được sử dụng trong nhiều hệ thống của ô tô và có các chức năng khác nhau. Hình 1. Các thiết bị điện 1.1 Các chức năng của điện - Chức năng phát nhiệt Nhiệt được tạo ra khi điện đi qua một điện trở, như cái châm thuốc lá, cầu chì. - Chức năng phát sáng Ánh sáng được phát ra khi điện đi qua một điện trở, như một bóng đèn phát sáng. - Chức năng từ tính Một lực từ được tạo ra khi điện đi qua một dây dẫn hoặc cuộn dây, như cuộn dây đánh lửa, máy phát điện, kim phun. Mọi chất đều có các nguyên tử, các nguyên tử gồm có hạt nhân và các điện tử. Một nguyên tử kim loại có các điện tử tự do. Các điện tử tự do là các điện tử có thể chuyển động tự do từ các nguyên tử. Hình 2. Dòng điện trong dây dẫn 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 sự di chuyển của các điện tử 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. 1.2 Ba yếu tố của điện Điện bao gồm ba yếu tố cơ bản: - Dòng điện Đây là dòng chảy qua một mạch điện. Đơn vị : A (Ampe) - 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) - Điện trở Đây là phần đối lập với dòng điện, thể hiện sự cản trở dòng điện trong mạch. Đơn vị : Ω (Ohm) Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở có thể biểu diễn bằng định luật Ohm. 1.3 Công suất Công suất điện được thể hiện bằng lượng công do một thiết bị điện thực hiện trong một giây. 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: P = U.I - P: Công suất, đơn vị : W - I: Dòng điện, đơn vị : A - U: Điện áp, đơn vị : V Ví dụ: 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) 1.4 Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều Một dòng điện có chiều không thay đổi với một biên độ không thay đổi được gọi là dòng điện một chiều. Mặt khác, một dòng điện thay đổi chiều và có biên độ thay đổi được gọi là dòng điện xoay chiều. Hình 3. Dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều - Dòng điện một chiều (DC) Đây là loại dòng điện chạy theo chiều không thay đổi, từ cực dương đến cực âm, như trong ắc quy của ô tô hoặc pin khô. - Dòng điện xoay chiều (AC) Đây là loại dòng điện đổi chiều theo các chu kỳ đều đặn. Điện tại các ổ cắm trong nhà hoặc nguồn điện 3 pha công nghiệp được sử dụng trong các nhà máy là một số ví dụ. 2. Điện trở Điện trở sử dụng trên ô tô có nhiều dạng khác nhau. Một điện trở khá thông dụng trong kỹ thuật điện tử cũng như trong ô tô là điện trở than. Điện trở than gồm hỗn hợp bột than và các chất khác được pha trộn theo tỉ lệ khác nhau nên có trị số điện trở khác nhau. Bên ngoài điện trở được bọc bằng lớp cách điện. Trị số của điện trở được ký hiệu bằng các vòng màu. 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%. Cách đọc: Đọc từ trái sang phải. Vạch đầu tiên và vạch thứ hai biểu thị giá trị thực của điện trở, vạch thứ ba biểu thị thang nhân 10 x (với x là giá trị tương ứng với giá trị của màu), vạch thứ tư là dung sai của điện trở. Ví dụ: Điện trở có các vạch màu lần lượt từ trái sang là: Đỏ - tím - cam - bạc. Thì giá trị của điện trở sẽ là: Đỏ = 2, tím = 7, cam =10 3 , bạc = 10%. Vậy: R = 27 . 10 3 10% R = 27 K 10% 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: 10 12 15 18 22 27 33 39 43 47 51 56 68 75 82 91 Bảng 1. Các giá trị điện trở Ví dụ: Có các điện trở: 1 ; 10 ; 100 ; 1K 1,5 ; 15 ; 150 ; 1,5K 4,7 ; 47 ; 470 ; 4,7K Bảng qui ước về các vạch màu của điện trở: Hình 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) Đen 0 0 x 10 0 Nâu 1 1 x 10 1 1% Đỏ 2 2 x 10 2 2% Cam 3 3 x 10 3 Vàng 4 4 x 10 4 Xanh lá 5 5 x 10 5 Xanh dương 6 6 x 10 6 Tím 7 7 x 10 7 Xám 8 8 x 10 8 Trắng 9 9 x 10 9 Vàng kim x 10 -1 5% Bạc kim x 10 -2 10% 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 số. Điện trở nhiệt:(Thermistor) Là loại điện trở nhiệt có trị số thay đổi theo nhiệt độ. Nhiệt trở thường dùng để ổn định nhiệt cho các tầng khuyếch đại công suất hay làm linh kiện cảm biến trong các hệ thống điều khiển tự động theo nhiệt độ. Hình 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. Hình 6. Cảm biến nhiệt độ nước làm mát 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. 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 7. Phần tử áp điện Hình 8. Tụ điện 3. Tụ điện 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 đặt. Hình 9. Hoạt động phóng nạp của tụ điện 4. Công tắc, cầu chì và relay 4.1 Công tắc Công tắc là một thiết bị đóng ngắt dòng điện do con người tác động. Do yêu cầu về thẩm mỹ và không gian lắp đặt nên kích thước công tắc ngày càng nhỏ gọn hơn. Công tắc cũng có nhiều loại khác nhau tùy thuộc vào công dụng của nó. - Công tắc xoay Hình 10. Công tắc xoay - Công tắc ấn, công tắc bập bênh Hình 8. Công tắc ấn Hình 11. Công tắc bập bênh - Công tắc cần, công tắc phát hiện nhiệt độ Hình 12. Công tắc cần Hình 13. Công tắc phát hiện nhiệt độ - Công tắc phát hiện dòng điện, công tắc vận hành bằng sự thay đổi mức dầu Hình 14. Công tắc phát hiện dòng điện Hình 14. Công tắc phát hiện mức dầu 4.2 Cầu chì Một dải kim loại mỏng sẽ bị cháy khi dòng điện quá lớn chạy qua nó, bằng cách này sẽ ngắt dòng điện và bảo vệ mạch điện khỏi bị hư hỏng. Cầu chì dòng cao là một dây có chiều dày lớn được đặt trong các mạch điện cường độ dòng điện cao có thể cháy khi quá tải, bằng cách này sẽ bảo vệ mạch điện. Hình 16. Các loại cầu chì 4.2 Relay Nếu mạch điện của các thiết bị đòi hỏi cường độ dòng điện cao gồm có một nguồn điện, một công tắc và một bóng đèn được mắc nối tiếp, công tắc và bộ dây điện phải có công suất cao để có thể chịu được cường độ dòng điện cao. Tuy nhiên, chúng ta có thể sử dụng một relay để giảm dòng qua công tắc. Công tắc điều khiển relay, còn relay thì điều khiển dòng lớn qua thiết bị điện. [...]... dụ về các ứng dụng) Các IC và các bộ vi xử lý gồm các transistor và các diode Các thiết bị điện tử này đã thay thế nhiều thiết bị cơ khí trong quá khứ Các thiết bị điện tử được thiết kế có nhiều chức năng hơn và nhỏ gọn hơn các thiết bị cơ khí Hình 29 Các thiết bị điện tử Hình 30 Điện trở của vật liệu 1 Chất bán dẫn Chất bán dẫn là một loại vật liệu có điện trở cao hơn điện trở của các dây dẫn tốt... tương hỗ Một bô bin sử dụng hiệu ứng này Bô bin có chứa cuộn dây đánh lửa của ô tô để tạo ra điện áp cao đặt vào bugi Khi duy trì một dòng điện không đổi qua cuộn dây sơ cấp thì không có sức điện động nào được tạo ra trên cuộn thứ cấp Khi dòng điện sơ cấp bị ngắt bằng cách xoay công tắc từ vị trí ON (mở) đến OFF (ngắt), từ thông được tạo ra bởi dòng điện sơ cấp ngắt đột ngột Do đó một sức điện động sẽ... các thiết bị làm việc với dòng điện một chiều Phương pháp đo: Đặt công tắc chọn chức năng vào phạm vi đo cường độ dòng điện Để đo cường độ của một dòng điện, phải mắc ampe kế nối tiếp với mạch điện này Do đó, hãy tách một khu vực trong mạch điện để nối các đầu thử này Nối đầu thử dương vào phía có điện thế cao hơn và đầu thử âm vào phía có điện thế thấp hơn, và đọc giá trị đo II CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ...Sơ đồ ở Hình 15 mô tả cơ chế làm việc của một relay Khi đóng công tắc, dòng điện chạy giữa các điểm 1 và 2, do đó từ hóa cuộn dây Lực từ của cuộn dây hút tiếp điểm di động giữa các điểm 3 và 4 Do đó, các điểm 3 và 4 đóng lại và để dòng điện chạy vào bóng đèn Vì vậy qua việc sử dụng một relay, công tắc và dây dẫn đến công tắc có thể có công suất thấp Hình 17 Mạch điện điều khiển Các loại... đo điện trở/thông mạch (Nếu màn hình thể hiện “ “ vào thời điểm này, đồng hồ đo đang ở chế độ thử thông mạch Do đó bấm công tắc chọn chế độ để chuyển đồng hồ đo vào chế độ kiểm tra điện trở) Sau đó đặt đầu thử vào mỗi đầu của một điện trở hoặc một cuộn dây để đo điện trở Phải bảo đảm rằng không đặt điện áp vào điện trở ở thời điểm này Không thể đo được diode trong phạm vi này, vì điện áp được sử dụng. .. chiều sẽ ngăn từ thông không bị khử đi Một bô bin sẽ cho phép dòng điện chạy vào cuộn sơ cấp, và khi dòng điện này bị ngắt, điện áp cao được tạo ra trên cuộn thứ cấp thông qua hiệu ứng tự cảm tương hỗ Sức điện động tự cảm được tạo ra bởi thiết bị này sẽ thay đổi theo các điều kiện sau đây: - Thay đổi tốc độ của từ thông: Một thay đổi xuất hiện trong một thời gian ngắn sẽ tạo ra một sức điện động lớn hơn... các mạch điện có điện áp xoay chiều, và các điện áp đầu ra của máy biến áp công suất Phương pháp đo: Đặt công tắc chọn chức năng vào phạm vi đo điện áp của dòng xoay chiều và nối các đầu dây thử Các cực của đầu dò có thể thay thế lẫn nhau Hình 25 Đo điện áp xoay chiều chiều Hình 26 Đo điện áp dòng một 6.3 Đo điện áp của dòng một chiều Mục đích: Để đo điện áp của các loại ắc quy, thiết bị điện, và các... Các điện tử cực kỳ nhỏ, là các hạt tích điện âm chuyển động quanh một hạt nhân Các proton trong hạt nhân này tích điện dương Điện tử học là khoa học hoặc công nghệ đề cập đến các chức năng của điện tử, cũng như việc phát triển và ứng dụng của các bộ phận, các mạch, và các thiết bị liên quan đến công nghệ này (Các transistor, diode, IC (các mạch tích hợp) và các bộ vi xử lý là một số ví dụ về các ứng dụng) ... transistor, và các điện áp và mức sụt điện áp trong các mạch Phương pháp đo: Đặt công tắc chọn chức năng vào phạm vi đo điện áp của dòng điện một chiều Đặt đầu đo âm, màu đen vào mát, đầu đo dương, màu đỏ vào khu vực được thử, và đọc giá trị đo 6.4 Đo điện trở Mục đích: Để đo điện trở của một biến trở, thông mạch của một mạch điện, đoản mạch (0 ), mạch hở (∞) Phương pháp đo: Đặt công tắc chọn chức năng vào... 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 . Chương 1 THIẾT BỊ ĐIỆN VÀ ĐIỆN TỬ SỬ DỤNG TRÊN Ô TÔ I. CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN 1. Khái quát về điện Các thiết bị điện được sử dụng trong nhiều hệ thống của ô tô và có các chức năng. 2. Điện trở Điện trở sử dụng trên ô tô có nhiều dạng khác nhau. Một điện trở khá thông dụng trong kỹ thuật điện tử cũng như trong ô tô là điện trở than. Điện trở than gồm hỗn hợp bột than và. x 10 0 Nâu 1 1 x 10 1 1% Đỏ 2 2 x 10 2 2% Cam 3 3 x 10 3 Vàng 4 4 x 10 4 Xanh lá 5 5 x 10 5 Xanh dương 6 6 x 10 6 Tím 7 7 x 10 7 Xám 8 8 x 10 8 Trắng 9 9 x 10 9 Vàng kim x 10 -1 5% Bạc