Đề cương bài giảng thực tập lắp ráp và chế tạo thiết bị cơ điện tử ô tô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: THỰC TẬP LẮP RÁP, CHẾ TẠO THIẾT BỊ CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 02 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên - 2015 TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: THỰC TẬP LẮP RÁP, CHẾ TẠO THIẾT BỊ CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng Yên, năm 2015 Bài 1: Thiết kế mạch nguyên lý 1.1 Cảm biến tốc độ động loại quang Cảm biến quang gồm hai loại, khác chủ yếu phần tử cảm quang : - Loại sử dụng cặp LED - photo transistor - Loại sử dụng cặp LED – photo diode Phần tử phát quang (LED – lighting emission diode) phần tử cảm quang (photo transistor photo diode ) đặt cụm bao kín (có thể lắp chia điện lắp trục cam) Đĩa cảm biến (đĩa tạo xung) gắn vào trục có số rãnh xẻ tùy theo loại động Điểm đặc biệt hai loại phần tử cảm quang có dòng ánh sáng chiếu vào, trở nên dẫn điện ngược lại Độ dẫn điện chúng phụ thuộc vào cường độ ánh sáng Hình 1.1 : Nguyên lý làm việc cảm biến quang Khi đĩa cảm biến quay, dòng ánh sáng từ LED (phần tử phát quang) chiếu rọi phía phần tử cảm quang bị ngắt quãng tạo tượng dẫn - ngắt điện phận chuẩn xung tạo xung vuông Hình dạng vị trí rãnh xẻ đĩa cảm biến định biên dạng xung Tùy hệ thống đánh lửa mà người ta thiết kế đĩa có kiểu xẻ rãnh khác Hình 1.2: Hình dạng đĩa cảm biến xung tín hiệu a : Đĩa cảm biến hai xung đơn NE G b : Đĩa cảm biến xung kép NE TDC Mạch cảm biến tốc độ động loại quang Hình 3.3: Mạch cảm biến tốc độ động loại quang Phương pháp điều xung PWM (Pulse Width Modulation) phương pháp điều chỉnh điện áp tải, hay nói cách khác, phương pháp điều chế dựa thay đổi độ rộng chuỗi xung vuông, dẫn đến thay đổi điện áp Ứng dụng PWM điều khiển PWM ứng dụng nhiều điều khiển Điển hình mà thường hay gặp điều khiển động xung áp, điều áp Sử dụng PWM điều khiển độ nhanh chậm động hay cao nữa, dùng để điều khiển ổn định tốc độ động PWM gặp nhiều thực tế mạch điện điều khiển Điều đặc biệt PWM chuyên dùng để điều khiển phần tử điện tử công suất có đường đặc tính tuyến tính có sẵn nguồn chiều cố định Như PWM ứng dụng nhiều thiết bị điện-điện tử PWM nhân tố mà đội Robocon sử dụng để điều khiển động hay ổn định tốc độ động Trên đồ thị dạng xung điều khiển PWM Với độ rộng xung đầu tương ứng tính % Tùy thích điều khiển Nguyên lý hoạt động PWM Đây phương pháp thực theo nguyên tắc đóng ngắt nguồn tải cách có chu kì theo luật điều chỉnh thời gian đóng cắt Phần tử thực nhiện vụ mạch van bán dẫn Mạch nguyên lý điều khiển tải PWM Xét hoạt động đóng cắt van bán dẫn Dùng van đóng cắt Mosfet (Mosfet Transistor hiệu ứng trường - Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Nguyên lý: Trong khoảng thời gian - t0, ta cho van G mở, toàn điện áp nguồn Ud đưa tải Còn khoảng thời gian t0 - T, cho van G khóa, cắt nguồn cung cấp cho tải Vì với t0 thay đổi từ cho đếnT, ta cung cấp toàn , phần hay khóa hoàn toàn điện áp cung cấp cho tải Công thức tính giá trị trung bình điện áp tải: Gọi t1 thời gian xung sườn dương (khóa mở) T thời gian sườn âm dương, Umax điện áp nguồn cung cấp cho tải Ta có: Ud = Umax.( t1/T) (V) hay Ud = Umax.D (Với D = t1/T hệ số điều chỉnh tính % tức PWM) Như ta nhìn hình đồ thị dạng điều chế xung ta có: Điện áp trung bình tải là: Ud = 12.20% = 2.4V ( với D = 20%) Ud = 12.40% = 4.8V (Vói D = 40%) Ud = 12.90% = 10.8V (Với D = 90%) Các cách để tạo PWM để điều khiển Để tạo PWM có hai cách thông dụng: Bằng phần cứng phần mềm Trong phần cứng tạo phương pháp so sánh từ trực tiếp từ IC dao động tạo xung vuông như: 555, LM556 Trong phần mền tạo chip lập trình Tạo phần mền độ xác cao tạo phần cứng Nên người ta hay sử dụng phần mền để tạo PWM Ở ta tham khảo cách điều chế PWM phổ biến: phương pháp so sánh tạo xung vuông phần mềm 1- Tạo xung vuông phương pháp so sánh Để tạo phương pháp so sánh ta cần điều kiện sau đây: + Tín hiệu cưa: Xác định tần số PWM + Tín hiệu tựa (Ref) tín hiệu xác định mức công suất điều chế (Tín hiệu DC) Xét sơ đồ mạch sau : Với tần số xác định f = 1/(ln.C1.(R1+2R2) nên cần điều chỉnh R2 thay đổi độ rộng xung dễ dàng Ngoài 555 nhiều IC tạo xung vuông khác 2- Tạo xung vuông phần mềm Đây cách tối ưu cách để tạo xung vuông Việc tạo phần mền cho độ xác cao tần số PWM Và mạch đơn giản nhiều Xung tạo dựa xung CPU Lấy đoạn ví dụ tạo PWM chip 8501 : PWM điều khiển động biến đổi xung áp 1-Trong động : Điều mà dễ nhận thấy PWM hay sử dụng động để điều khiển động hoạt động nhanh , chậm, thuận ,nghịch ổn định tốc độ cho Cái ứng dụng nhiều điều khiển động chiều Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển động DC Đây mạch đơn giản điều khiển động Nếu muốn điều khiển động quay thuận quay ngược phải dùng đến cầu H 2- Trong biến đổi xung áp: Trong biến đổi xung áp PWM đặc biệt quan trọng việc điều chỉnh dòng điện điện áp tải Bộ biến đổi xung áp có nhiều loại biến đổi xung áp nối tiếp biến đổi xung áp song song Lấy ví dụ mạch nguyên lý đơn giản nguồn Boot đơn giản Đây nguyên lý mạch nguồn Boot Dùng xung điều khiển để tạo tích lũy lượng từ trường, từ tạo điện áp tải lớn điện áp vào Ngoài ra, PWM sử dụng chuyển đổi DC - AC, hay biến tần, nghịch lưu Mạch nguyên lý điều khiển tốc độ động chiều GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com - Ngâm mạch vào nước pha bột sắt, với lượng nước + bịch bột sắt 3k/gói ngâm 5-6 board 6cmx8cm - Nhớ úp mặt board đồng xuống lắc nhẹ, lắc liên tục tầm 10p ta mạch Còn 3p lắc lần thời gian lâu Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 13 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com Lưu ý: Dung dịch ngâm mạch độc, không nên để dây vào tay/mắt, bạn khoan lỗ nhỏ board xuyên sợi dây qua để cầm, tránh tiếp xúc với nước ngâm mạch - Dùng giấy nhám/miếng rửa chén chà mực ra, việc chà nhanh dùng thêm axeton (16k/chai) - Và thành phẩm đây: Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 14 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com Chú ý phần này: - Các dụng cụ hóa chất mua kế tiệm Ngọc / Nhật Tảo, chỗ chuyên bán đồ làm mạch tay - Các lỗ nhỏ chân linh kiện dùng để khoan không bị trượt, cần ý rửa giấy ngâm cho hết lỗ - Dung dịch sắt dùng đậy lại lần sau dùng tiếp - Với mạch đường nét lớn không cần dùng axeton ( độc tiếp xúc nhiều ), ngược lại với nét nhỏ 12-15mils dùng giấy nhám dễ bay đường đồng Bước 5: Khoan - Kê mạch lên cao để khoan cho dễ Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 15 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com - Đưa mũi khoan sát vào lỗ bấm nút, tự tin dùng khoan khỏi cần nút nhấn - Cần ý tránh run tay, mũi khoan phá hỏng pad đồng, giữ tay khoan dứt khoát - Qua thử nghiệm riêng người viết , khoan mua kế tiệm Ngọc (55k/cái) dùng với diode 1N4007 mắc cầu + biến áp 12V/1A + tụ 100uF ( 1000uF ) khoan vô tư Khoan mua chỗ khác với điều kiện tương tự yếu Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 16 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com không khoan - Mũi khoan có loại 0.8, 0.9, 1, 1.1 … 1k/mũi - Có thể dùng nguồn cầu diode mắc test board dùng kẹp cá sấu kẹp vào khoan - Board sau khoan xong: Bước 6: Hàn - Hàn từ linh kiện thấp đến cao Mạch có jump, ta hàn jump Jum lấy chân linh kiện cắt ra, người viết xài chân led Sau hàn tiếp điện trở, tụ 22p,47p; 104p; dip, nút nhấn… Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 17 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com - Chi tiết hướng dẫn hàn nằm phạm vi viết Nhưng bạn bắt đầu bạn ý này: để phần mũi hàn tiếp xúc với pad đồng chân linh kiện, chờ tí cho pad nóng lên, vừa đưa chì hàn vừa xoay mũi hàn gạt dứt khoát mũi hàn Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 18 GV: Võ Quang Lộc Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Email: quanglocbp@gmail.com Trang 19 GV: Võ Quang Lộc Email: quanglocbp@gmail.com - Sau hàn xong, bạn nên quét lớp nhựa thông pha xăng thơm lên mạch để bảo vệ mạch, không sau vài ngày đường đồng bị oxy hoá đen thui, dẫn điện nhìn board xấu (nhựa thông mua đập nhỏ, pha với xăng thơm + với nhựa thông lỏng dùng phần trước) Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Trang 20 GV: Võ Quang Lộc Tài liệu sưu tầm chỉnh sửa bổ sung Email: quanglocbp@gmail.com Trang 21 Bài 5: Lắp ráp linh kiện lên mạch 25 26 27 28 29 30 ... YÊN KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC ĐỀ CƯƠNG BÀI GIẢNG HỌC PHẦN: THỰC TẬP LẮP RÁP, CHẾ TẠO THIẾT BỊ CƠ ĐIỆN TỬ Ô TÔ SỐ TÍN CHỈ: 03 LOẠI HÌNH ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY NGÀNH: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT Ô TÔ Hưng... nhiều thực tế mạch điện điều khiển Điều đặc biệt PWM chuyên dùng để điều khiển phần tử điện tử công suất có đường đặc tính tuyến tính có sẵn nguồn chiều cố định Như PWM ứng dụng nhiều thiết bị điện- điện... cao tạo phần cứng Nên người ta hay sử dụng phần mền để tạo PWM Ở ta tham khảo cách điều chế PWM phổ biến: phương pháp so sánh tạo xung vuông phần mềm 1- Tạo xung vuông phương pháp so sánh Để tạo