ĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔĐỀ CƯƠNG: CHƯƠNG 1 LINH KIỆN ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ô TÔ
CHƯƠNG 1: CÁC KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÊN Ơ TƠ Sau hồn tất chương này, sinh có khả năng: Hiểu trình bày hệ thống điện ô tô, thành phần chức hệ thống Giải thích lý thuyết định luật dịng điện Định nghĩa thơng số dịng điện Mơ tả cấu tạo giải thích nguyên lý hoạt động linh kiện/bộ phận điện sử dụng phổ biến ô tô Mô tả nguyên lý hoạt động linh kiện điện tử sử dụng ô tô Cách đọc sơ đồ mạch điện ô tô Mô tả cố thường gặp mạch điện Nội dung giảng 1.1 Giới thiệu hệ thống điện điện tử ô tô a Hệ thống khởi động Hệ thống khởi động kết hợp phận khí phận điện để khởi động động Hệ thống khởi động động thiết kế để chuyển lượng điện, cung cấp ắc quy thành thông qua máy khởi động Hệ thống khởi động bao gồm thành phần sau: (1) Ắc quy, (2) dây cáp điện, (3) công tắc đánh lửa, (4) công tắc từ (hoặc rơ le), (5) máy khởi động, (6) dẫn động ăn khớp bánh đà, (7) công tắc bảo vệ khởi động b Hệ thống cung cấp điện Hệ thống cung cấp điện sử dụng để trả lại phần lượng ắc quy bị q trình khởi động Thêm vào đó, hệ thống cung cấp điện phải có khả phản ứng nhanh trước tăng vọt nhu cầu điện hệ thống Khi động hoạt động, hệ thống cung cấp điện chuyển đổi động thành lượng điện để nạp cho ắc quy cung cấp điện cho tất phụ tải Các phận hệ thống cung cấp điện, bao gồm: (1) ắc quy, (2) máy phát điện, (3) tiết chế, (4) đèn báo nạp, (5) công tắc đánh lửa, (6) rờ le khởi động c Hệ thống đánh lửa Mục đích hệ thống đánh lửa cung cấp tia lửa bên xi lanh vào cuối hành trình nén để đốt cháy hỗn hợp hịa khí Các phận hệ thống đánh lửa mơ tả hình 1.3, gồm có: (1) ắc quy, (2), biến áp đánh lửa (bobin), (3) điều khiển đánh lửa, (4) chia điện, (5) bugi, (6) cáp d Hệ thống điều khiển động Hệ thống điều khiển động bao gồm hệ thống điều khiển xăng, lửa, góc phối cam, ga tự động (cruise control) Hệ thống điều khiển động gồm có ba nhóm: cảm biến, ECU động cơ, chấp hành e Hệ thống chiếu sáng, tín hiệu Gồm đèn chiếu sáng, đèn tín hiệu, cịi, cơng tắc relay Đèn sử dụng xe phân loại theo mục đích: chiếu sáng, tín hiệu thơng báo Các đèn sử dụng xe bao gồm: đèn đầu, đèn đỗ, đèn báo rẽ, đèn kích thước, đèn cua, đèn phanh, đèn lùi, đèn nội thất f Hệ thống thơng tin Hệ thống thơng tin giám sát tình trạng hoạt động hệ thống xe, cung cấp cho tài xế thông tin vận hành hệ thống g Các hệ thống khác Bao gồm hệ thống gạt nước, hệ thống nâng hạ kính, hệ thống khóa cửa, hệ thống chống trộm,… 1.2 Dòng điện định luật điện 1.2.1 Định nghĩa dòng điện Dòng điện dịng di chuyển có hướng electron từ nguyên tử sang nguyên tử qua dây dẫn điện Hình 1.1: Sự tạo thành dịng điện dây dẫn Khi đặt điện áp vào đầu dây dẫn, đầu dây thừa electron, đầu lại thừa proton Các electron dây dẫn bị hút phía proton, làm cho chúng di chuyển phía proton Lực hút gọi sức điện động, cố gắng đẩy electron nguyên tử khỏi quỹ đạo, đẩy chúng đến proton dư thừa Khi nguyên tử có electron bị tách khỏi quỹ đạo, trở thành ion dương Ion dương cố gắng trở trạng thái cân điện tích cách thu hút electron nguyên tử cân kế cận Một phản ứng dây chuyền xảy nguyên tử nhận electron, nguyên tử khác giải phóng electron Khi hoạt động xảy liên tục, electron tự di chuyển thành dòng qua dây dẫn, tạo dòng điện Cường độ dòng electron phụ thuộc vào hiệu điện hai đầu dây dẫn 1.2.2 Các thông số dòng điện a Điện áp Điện áp hay gọi áp lực điện lực điện động (sức điện động) gây nên di chuyển electron dây dẫn Áp lực điện tạo thành có khối lượng lớn electron đầu mạch, có thiếu hụt electron đầu mạch cịn lại Hãy tưởng tượng có thác nước chảy từ cao xuống thấp Phía đỉnh thác nơi người ta gọi “địa cao”, ngược lại chân thác gọi “địa thấp”, khoảng cách đỉnh thác chân thác gọi độ chênh lệch địa (hiệu địa thế) Thác nước chảy từ nơi có địa cao xuống nơi có địa thấp Độ chênh lệch địa lớn thác nước chảy xiết Tương tự vậy, đầu mạch điện tập trung khối lượng lớn electron có điện thấp, đầu mạch điện thiếu hụt electron có điện cao Dịng điện chuyển dịch từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp Độ chênh lệch điện áp hai đầu mạch gọi hiệu điện tính vơn (V) Nếu vôn kế nối cực ắc quy, hiển thị 12.6V, điều có nghĩa có chênh lệch điện áp 12.6V cực ắc quy Khi dòng điện qua tải điện trở, sụt áp xảy Sụt áp thể lượng điện chuyển hóa thành dạng lượng khác, chẳng hạn nhiệt Sụt áp đo vôn kế cách mắc song song vôn kế với đối tượng cần đo b Cường độ dòng điện Dòng cường độ dòng electron, đo ampere (A) Dòng thể số lượng electron qua điểm mạch giây Dòng tăng điện áp đặt vào mạch tăng, điện trở mạch không thay đổi c Điện trở kháng Điện trở kháng đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dịng điện, điện trở kháng đo ohm Trong mạch điện, điện trở kháng điều khiển cường độ dòng điện Điện trở kháng dây dẫn phụ thuộc vào tiết diện, chiều dài, nhiệt độ vật liệu làm dây dẫn 1.2.3 Các định luật điện a Định luật Ohm Định luật Ohm xác định mối quan hệ dòng, điện áp, điện trở kháng Định luật Ohm nói hiệu điện thế, V, đầu dây dẫn tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện, I, với số tỷ lệ điện trở kháng R mạch không thay đổi theo V V I �R I: cường độ dòng điện, đơn vị ampere (A) V: điện áp, đơn vị Vôn (V) Định luật Ohm phát biểu theo cách khác, sau: Cường độ dòng điện qua dây dẫn, I, tỷ lệ thuận với hiệu điện hai đầu dây dẫn tỷ lệ nghịch với điện trở dây dẫn, R I V / R b Định luật Watt Công suất cường độ sinh cơng dịng điện, cơng suất biểu thị Watt Một Watt Vôn nhân ampere P I �V c Cảm ứng điện từ Khi dòng điện qua dây dẫn, từ trường tạo thành quanh dây dẫn Số lượng đường sức từ cường độ từ trường tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện qua dây dẫn Chiều đường sức từ xác định quy tắc bàn tay phải (a) nguyên tắc bàn tay phải xác định chiều đường sức từ, (b) từ vòng dây (c) tương tác từ trường vịng dây đặt cạnh Hình 1.2: Hiện tượng tự cảm dây dẫn Khi hai dây dẫn đặt cạnh có dịng điện chạy qua theo chiều, chúng hút Ngược lại, dòng điện chạy dây dẫn ngược chiều nhau, hai dây dẫn đẩy Khi quấn dây thành vịng trịn, từ thơng tăng gấp đơi Sự gia tăng mật độ từ trường xảy tăng số vòng dây cuộn Từ trường cuộn dây có cực bắc cực nam rõ rệt, cực tính chúng xác định nguyên tắc bàn tay phải Nguyên tắc bàn tay phải dùng xác định cực từ cuộn dây: đặt bàn tay phải cho ngón tay theo chiều dịng điện (+ sang -), ngón tay cực bắc Cường độ cuộn dây điện từ phụ thuộc vào cường độ dòng điện qua cuộn dây số vịng cuộn dây (b) (a) Hình 1.3: (a) từ trường tạo cuộn dây (b) Xác định cực tính cuộn dây 1.3 Các linh kiện điện 1.3.1 Công tắc Công tắc thiết bị phổ biến để cung cấp điều khiển dòng điện qua tải Một cơng tắc dùng để đóng/ngắt dịng điện qua nhiều mạch điện khác Hình 1.6 mô tả số dạng công tắc sử dụng tơ Hình 1.5: Các cơng tắc sử dụng ô tô Loại công tắc đơn giản cơng tắc tiếp điểm, dùng để đóng/ngắt mạch đơn Hình 1.6: Cơng tắc tiếp điểm Loại cơng tắc nhiều tiếp điểm: Hình 1.7: Cơng tắc tiếp điểm 1.3.2 Rờ le Một số mạch điện sử dụng cơng tắc dạng điện từ có tên gọi rờ le Hình 1.8 minh họa cấu tạo rờ le Hình 1.8: Cấu tạo relay Cuộn dây rờ le có điện trở cao, dịng cn dây thấp Dịng điện sử dụng để tạo từ trường đóng tiếp điểm Các tiếp điểm thiết kế để tải dòng lớn đến vận hành tải Khi có dịng qua cuộn dây (mạch điều khiển), tiếp điểm đóng lại, cho phép dịng lớn từ ắc quy đến tải Nói cách khác, rờ le cho phép dòng nhỏ qua để điều khiển dòng lớn qua mạch 1.3.3 Solenoid Solenoid công tắc điện từ, vận hành theo nguyên tắc rờ le Tuy nhiên, solenoid sử dụng lõi sắt di chuyển Khi dịng điện qua cuộn dây, từ thơng tạo xung quanh cuộn dây hút lõi sắt vào cuộn dây Khi dòng điện qua cuộn dây bị ngắt, lò xo hồi vị solenoid đẩy lõi sắt vị trí ban đầu Sự di chuyển lõi sắt sử đụng để đóng/ngắt mạch điện (trong motor khởi động), tạo chuyển động khí (ví dụ, đẩy bánh motor khởi động vào ăn khớp với vành bánh đà 1.3.4 Điện trở Điện trở sử dụng để điều khiển dòng điện, dùng thiết bị cảm biến cho hệ thống máy tính Bao gồm: điện trở cố định, điện trở bậc, biến trở a Điện trở cố định Điện trở cố định thường làm hợp chất cacbon kim loại bị ôxy hóa Các điện trở có giá trị điện trở kháng thiết lập, dùng để giới hạn dòng điện qua mạch Giá trị điện trở kháng xác định dãy vịng màu vỏ Thường có vòng màu Màu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Đen Cam Xanh lơ Trắng Nâu Vàng Tím Nhũ vàng -1 Đỏ Xanh Xám Nhũ bạc -2 b Điện trở bậc Điện trở bậc thường dùng để điều khiển tốc độ động điện Bằng cách thay đổi vị trí cơng tắc, điện trở kháng mạch tăng giảm Khi điện trở kháng mạch giảm, dòng gia tăng, tốc độ động tăng Ngược lại, công tắc vị trí tốc độ thấp, trở kháng mạch tăng, làm giảm dòng, kết tốc độ động giảm Hình 1.9: Điện trở bậc c Biến trở Biến trở cung cấp lượng không giới hạn giá trị điện trở kháng dải 1.3.5 Các thiết bị bảo vệ mạch điện a Cầu chì Cầu chì sử dụng để bảo vệ mạch điện Băng kim loại bên cầu chì tan chảy uốn cong dòng điện qua mạch vượt giá trị dịng điện định mức cầu chì Các cầu chì tơ thường có định mức đến 30A Khi cầu chì bị đứt, nguyên nhân gây tải cần tìm khắc phục trước thay cầu chì định mức (A) ống, (B) gốm, (C) lưỡi (auto-fuse), (D) Mini, (E) maxi, (F) loại F Hình 1.10: Các dạng cầu chì ô tô 1.4 Các linh kiện điện tử 1.4.1 Diode bán dẫn Diode linh kiện bán dẫn đơn giản nhất, cho dịng điện qua theo chiều Diode tạo thành cách ghép nối bán dẫn loại N bán dẫn loại P Bên N gọi cathode, bên P gọi anod Vùng anod cathode nối với gọi lớp chuyển tiếp PN (còn gọi vùng tiếp giáp) Bên ngồi lớp vỏ diode có sơn đường vân, đánh dấu cực cathode Hình 1.11: Diode bán dẫn e Một số loại diode sử dụng ô tô i Diode Zener Cấu tạo: Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode, Diode Zener ứng dụng chế độ phân cực ngược Khi phân cực thuận Diode Zener diode thường, phân cực ngược Diode zener giảm mức điện áp cố định giá trị ghi diode Hình 1.12: Đặc tính diode Zener ii Diode phát quang Diode phát quang (Light Emitting Diode – LED) có hoạt động giống diode, ngoại trừ LED có khả phát ánh sáng phân cực thuận Trong cấu tạo LED có thấu kính nhỏ cho phép thấy chùm ánh sáng có dịng điện qua diode Khi LED phân cực thuận, dòng điện qua diode giải phóng dạng ánh sáng Các đèn làm từ LED có tuổi thọ cao đèn sợi đốt, LED phát ánh sáng dạng lượng điện khơng có tính chất sinh nhiệt Các LED phát sáng với màu khác màu đỏ, vàng xanh lục Hình 1.13: Cấu tạo Diode phát quang 1.4.2 Transistor Transistor bán dẫn có lớp, tạo thành cách kết hợp bán dẫn loại N P theo cách bố trí khác Nếu bán dẫn N ghép bán dẫn loại P tạo thành transistor PNP, ngược lại, bán dẫn loại P ghép bán dẫn N tạo thành transistor NPN Ba lớp của transistor gọi vùng B (base), vùng phát E (emitter), vùng góp C (collector) Vùng B chứa tạp chất mỏng, vùng phát có nhiều tạp chất nhất, vùng góp có tạp chất trung bình Để phân biệt PNP hay NPN Transistor ta vào ký hiệu linh kiện dựa vào mũi tên đầu phát Nếu mũi tên hướng transistor NPN, mũi tên hướng vào transistor PNP Hình 1.14: Cấu tạo transistor NPN PNP Chế độ hoạt động Dẫn bão hòa (saturation) Khuếch đại điện thuận – Active Khuếch đại điện nghịch – Reverse active Mối nối BE Phân cực thuận Mối nối BC Phân cực thuận Phân cực thuận Phân cực nghịch Phân cực nghịch Phân cực thuận Ngưng dẫn (cut – off) Phân cực nghịch Phân cực nghịch Căn vào chế độ hoạt động, transistor có hai chức chính: - Chức khuếch đại: chế độ khuếch đại điện thuận, nghịch - Chức chuyển mạch: chế độ dẫn bão hòa, chế độ ngưng dẫn 1.5 Mạch điện ký hiệu quy ước sơ đồ mạch điện 1.5.1 Sơ đồ mạch điện Các loại sơ đồ mạch điện: sơ đồ mạch tiêu chuẩn, sơ đồ nối dây, sơ đồ mạch cuối, sơ đồ đường dòng điện Một vài sơ đồ mạch điện tiêu biểu Hình 1.14: Sơ đồ mạch điện 1.5.2 Các ký hiệu quy ước sơ đồ mạch điện ắc quy diode Tụ điện Cầu chì ground Motor điện Bobine Cầu dao Dây chảy Bóng đèn 1.6 Các lỗi thường gặp mạch điện 1.6.1 Hở mạch Mạch điện gọi gián đoạn (hở mạch) vật dẫn không tạo thành mạch vịng khép kín Đa số hở mạch đứt gãy mạch điện, điện áp nguồn tồn đến điểm hở mạch Khi hở mạch đứt cầu chì, cần khắc phục cố gây q dịng, trước thay cầu chì 1.6.2 Ngắn mạch Ngắn mạch kết dòng điện qua mạch khơng mong muốn Ngắn mạch làm dịng tăng cao bất thường, gây cháy dây thiết bị 1.6.3 Điện trở cao Lỗi điện trở cao xuất có thêm vào mạch điện trở khơng mong muốn Các nguyên nhân gây điện trở cao bao gồm: liên kết mối nối, mối nối bị ăn mòn, dây dẫn bị ăn mòn Điện trở cao làm tăng tải, giảm dòng, giảm hiệu suất ... (D) Mini, (E) maxi, (F) loại F Hình 1. 10: Các dạng cầu chì ô tô 1. 4 Các linh kiện điện tử 1. 4 .1 Diode bán dẫn Diode linh kiện bán dẫn đơn giản nhất, cho dịng điện qua theo chiều Diode tạo thành... dây 1. 3 Các linh kiện điện 1. 3 .1 Công tắc Công tắc thiết bị phổ biến để cung cấp điều khiển dòng điện qua tải Một cơng tắc dùng để đóng/ngắt dịng điện qua nhiều mạch điện khác Hình 1. 6 mô tả... chống trộm,… 1. 2 Dòng điện định luật điện 1. 2 .1 Định nghĩa dòng điện Dòng điện dịng di chuyển có hướng electron từ nguyên tử sang nguyên tử qua dây dẫn điện Hình 1. 1: Sự tạo thành dịng điện dây