mạch nạp acquy cho bình 100ah sử dụng các linh kiện điện tử mua để lắp rắp.mạch hoạt động tự động khi bình vơi thì nạp ,khi bình đầy thì ngắt.với công suất cho bình lớn lên cần các linh kiện phải có công suất lớn . hãy lưu ý việc này nếu ko các linh kiện sẽ cháy
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐIỆN TỬ CƠNG SUẤT VÀ TRUYỀN ĐỘNG ĐIỆN ĐỀ TÀI: TÍNH TỐN VÀ CHẾ TẠO BỘ NẠP ACQUY TỰ ĐỘNG DỊNG 100Ah Giáo viên hướng dẫn: Đào Văn Đã Sinh viên thực hiện: Trần Văn Kiên Nguyễn Thị Lan Lớp: 112182.1 Page HƯNG YÊN – 2020 Page NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………… Giáo Viên Hướng Dẫn Đào Văn Đã Page Kế hoạch thực đồ án stt Tuần Tuần 2,3 Nội dung thực Tìm hiểu chung về lý thuyết Tìm hiểu chung về linh kiện điện Thời gian tuần Thực Ghi Cả nhóm Cả nhóm tuần tử mach Tuần 3,4 Tuần Thiết kế mạch tuần Chế tạo tuần 5,6,7 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Cả nhóm Cả nhóm SINH VIÊN THỰC HIỆN Đào Văn Đã Trần văn kiên Nguyễn Thị Lan Page LỜI CẢM ƠN Qua thời gian thực hiện, đến đề tài: “Tính tốn chế tạo nạp acquy tự động dịng 100Ah” hồn thành Trong thời gian thực hiện, em nhận nhiều giúp đỡ quý báu cá nhân, tập thể Em xin chân thành cảm ơn tới thầy Đào Văn Đã hướng dẫn, giúp đỡ em tận tình trình thực đồ án Em xin cảm ơn thầy, cô giáo, lãnh đạo Khoa Điện – Điện tử, Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho em trình học tập, nghiên cứu hoàn thành đồ án Cuối em xin bày tỏ lịng biết ơn đến gia đình, động viên giúp đỡ tơi suốt q trình học tập, nghiên cứu hoàn thành nội dung đồ án Hưng Yên, ngày tháng năm 2020 Page MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tính cấp thiết đề tài 1.2 Nội dung nghiên cứu 1.3 Phương pháp nghiên cứu 10 1.4 Ứng dụng mạch 10 CHƯƠNG 2.CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ĐỀ TÀI 2.1: Tìm hiểu chung về acquy 11 2.1.1: Cấu tạo acquy 11 2.1.2: Các thông số acquy 16 2.2: Các phương pháp nạp acquy 24 2.3: Lựa chọn cách nạp phù hợp cho đề tài 27 2.4: Các linh kiện thụ động, tích cực mạch 27 2.4.1: Điện trở 27 2.4.2: Biến trở 28 2.4.3: Tụ điện 30 2.4.4: Relay 32 2.4.5: Diode 34 2.4.6: Led 38 Page 2.4.7: Transistor 39 2.4.8: Mosfet 42 CHƯƠNG 3.Thiết kế tính toán lắp ráp nạp acquy 3.1: Sơ đồ khối toàn mạch 44 3.1.1: Sơ đồ khối 44 3.1.2: Chức khối 44 3.2: Tính tốn mạch nạp acquy 45 3.3: Sơ đồ nguyên lý đầy đủ 46 3.4: Nguyên lý hoạt động 46 3.5: Sơ đồ mạch in 49 3.6: Hình ảnh mạch thực tế 49 KẾT LUẬN 50 TÀI LIỆU THAM KHẢO 51 Page LỜI NÓI ĐẦU Cùng với phát triển kinh tế khoa học kỹ thuật đường công nghiệp hóa đại đất nước,ngành điện tử nói chung có bước tiến vượt bậc mang lại thành đáng kể.Để thúc đẩy kinh tế đất nước ngày phát triển đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo giáo dục.Trường ĐHSPKT Hưng Yên số trường trú trọng đến việc đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu giảng dạy giúp sinh viên có khả thực tế cao.Để sinh viên tăng khả tư làm quen với công việc thiết kế,chế tạo chúng em giao cho thực đồ án: “Mạch nạp acquy tự động dòng 100Ah” nhằm củng cố mặt kiến thức thực tế, tổng hợp nâng cao kiến thức chuyên ngành Sau nhận đề tài, nhờ giúp đỡ, hướng dẫn tận tình nhiệt huyết thầy giáo, giảng viên: Đào Văn Đã với nỗ lực cố gắng nhóm, tìm tịi, nghiên cứu tài liệu, đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù cố gắng trình độ cịn hạn chế, kinh nghiệm cịn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy cô giáo khoa để đồ án chúng em ngày hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Page CHƯƠNG1 TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tầm quan trọng ,ý nghãi đề tài Đất nước ta bước đường công nghiệp hố đại hóa đất nước Trên đường đổi Đảng Nhà nước lãnh đạo, đất nước ta đạt thành tựu quan trọng lĩnh vực Nước ta nước phát triển dần tiếp cận với khoa học kỹ thuật đại Nhiều khu công nghiệp đại, khu chế xuất, nhà máy, công ty sản xuất đời phục vụ cho nhu cầu người Đi phát triển ngành điện, điện tử , kỹ thuật số… giúp cho ngành cơng nghiệp nước ta đại hố với việc tiếp cận sử dụng đồng loạt thiết bị tự động Nếu thời kỳ đầu đổi mới, khí hố cho nhà máy, xí nghiệp nhằm giảm nhẹ sức lao động chân tay người thì ngày tự động hố khơng giải phóng sức lao động chân tay mà cịn giảm nhẹ phần sức lao động trí óc người Chính điều làm cho tự động hố trở thành đặc trưng nền sản xuất công nghiệp đại Trong phát triển mạnh mẽ khoa học kỹ thuật, ngành tự động hố có bước phát triển nhảy vọt Tự động hoá áp dụng cho máy, đến dây truyền công nghệ nhà máy tiến tới tự động hoá ngành sản xuất Ngành tự động hóa dang tự khẳng định mình vai trò nâng cao chất lượng sản phẩm, tăng suất lao động, hạ giá thành sản phẩm, sử dụng hợp lý tiết kiệm nguyên nhiên liệu cách tối đa… từ có thể giảm chi phí sản xuất, giảm vốn đầu tư, sở nâng cao sức cạnh tranh cho sản phẩm làm áp dụng tự động hoá sản xuất Để đáp ứng nhu cầu thị hiếu người tiêu dùng, hầu hết nhà máy lớn đều áp dụng mơ hình tự động hố nhà máy xi măng, nhà máy thuỷ điện,nhà máy giấy, nhà máy bánh kẹo, nhà máy dệt… Page Ngày công nghiệp, mạch điều khiển người ta thường dùng kỹ thuật số với chương trình phần mềm đơn giản, linh hoạt dễ dàng thay đổi cấu trúc tham số luật điều khiển Nó làm tăng tốc độ tác động nhanh có độ xác cao cho hệ thống Như làm chuẩn hoá hệ thống truyền động điện điều khiển tự động đại có đặc tính làm việc khác Trong ứng dụng thì việc áp dụng vào mạch nạp ắc quy tự động sử dụng rộng rãi có đặc tính ưu việt Bởi ắc quy nguồn cấp điện chiều cho thiết bị điện công nghiệp đời sống hàng ngày, cung cấp nguồn điện chiều cho nơi chƣa có nguồn điện lưới chiếu sáng, tivi, thơng tin liên lạc … điều khiển đo lƣờng, cung cấp cho thiết bị giàn khoan ngồi biển … Chính vì việc nghiên cứu, chế tạo ăcquy nguồn nạp ắc quy hết sức cần thiết 1.2.Nội dung nghiên cứu Trong thời đại nay, bùng nổ phát triển công nghệ Đặc biệt ngành công nghệ điện tử kỹ thuật số thì mạch ứng dụng vào thực tế nhiều Các thiết bị điện tử số dù đơn giản đại đến đâu thì đều hướng tới tiện lợi cho người sử dụng Trước yêu cầu địi hỏi cấp thiết sống Nhóm đồ án chúng em bắt tay vào tìm hiểu thiết kế “Mạch nạp acquy tự động dòng 100Ah” Dưới hướng dẫn thầy Đào Văn Đã thầy cô giáo khoa giúp đỡ chúng em thực ý tưởng Page 10 Tốc độ: Phục hồi nhanh = 200mA (Io) Thời gian khôi phục ngược (trr): 60ns 2.4.6: LED LED viết tắt Light Emitting Diode , (có nghĩa điốt phát quang) diode có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N *Tính chất Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (tức màu sắc LED khác nhau) Mức lượng (và màu sắc LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc lượng nguyên tử chất bán dẫn LED thường có điện thế phân cực thuận cao điốt thông thường, khoảng 1,5 đến V Nhưng điện thế phân cực nghịch LED thì khơng cao Do đó, LED dễ bị hư hỏng điện thế ngược gây Chúng có tác dụng hiển thị điện áp DC hoac AC(tức báo có dịng ra) *Hình dáng , cấu tạo ký hiệu: Hình 2.4.16 Hình dạng cấu tạo led Loại led Điện thế phân cực Đỏ 1,4 – 1,8 V Vàng – 2,5 V Xanh – 2,8 V Page 39 2.4.7: Transistor a Cấu tạo: Gồm ba phiến bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N Nếu ghép theo thứ tự PNP thì ta có transistor thuận Ngược lại nếu ghép theo thứ tự NPN ta có transistor nghịch Về phương diện cấu tạo thì transistor tương đương với hai diode có dấu ngược chiều lớp nối thành cực: Lớp gọi cực gốc kí hiệu B (Base), cịn hai lớp bên ngồi nối thành cực phát E (Emitter) cực thu C (Collector) Cực B mỏng có nồng độ tạp chất thấp, cịn vùng bán dẫn E C có bán dẫn loại (N hay P) có nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn đổi Hình 2.4.17.Transistor ngược thuận b.Nguyên tắc hoạt động Transistor Đối với PNP ta xét hoạt động theo hình vẽ sau Page 40 Điều kiện làm việc: VE >VB>VC Trong trường hợp hai vùng bán dẫn P-N cực E B giống điode phân cực thuận nên dẫn điện,lỗ trống từ vùng bán dẫn P cực E sang vùng bán dẫn N cực B để tái hợp với eletron Khi vùng bán dẫn N cực B có thêm lỗ trống nên có điện tích dương Cực B lối vào điện áp âm nguồn nên hút số lỗ trống vùng bán dẫn N xuống tạo thành dòng điện IB Cực C nối vào điện áp âm cao nên hút hầu hết lỗ trống vùng bán dẫn N sang vùng bán dẫn P cực C tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào điện áp dương nên vùng bán dẫn P bị lỗ trống hút lỗ trống từ nguồn dương lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE Số lượng lỗ trống bị hút từ cực E đều chạy qua cực B cực C nên dòng điện IC đều từ cực E chạy qua: Ta có: IE = IB + IC Còn transistor NPN ngược thì ta làm ngược lại phải đổi cực tính *Hình ảnh thực tế loại transistor: Page 41 IB Hình 2.4.18 Transistor thực tế Transistor C2383 Hình 2.4.19.transistor C2383 Thông số: Transistor trường Transistor C2383 transistor thuộc loại transistor NPN C2383 có Uc cực đại = 160V dòng Ic cực đại = 1A Hệ số khuếch đại hFE C2383 khoảng 60 đến 32 Page 42 2.4.8.Mosfet Hình 2.4.20.IRF3205 Thông số kỹ thuật: Điện áp đánh thủng 55V Điện áp VGS = +/-20V Dòng chịu đựng trung bình 110A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 175oC Công suất: 200W Mosfet IRF3205 mosfet kênh N hay mosfet ngược Mosfet IRF3205 Transistor hiệu ứng trường (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) Transistor đặc biệt có cấu tạo hoạt động khác với Transistor thơng thường Mosfet thường có cơng suất lớn nhiều so Page 43 với BJT, Mosfet IRF3205 có cơng suất 220W Đối với tín hiệu chiều thì coi khóa đóng mở 2.4.21 cấu tạo Mosfet IRF3205 G: Gate gọi cực cổng D: Drain gọi cực máng S: Source gọi cực nguồn Mosfet IRF3205 có nguyên tắc hoạt động dựa hiệu ứng từ trường để tạo dịng điện, linh kiện có trở kháng đầu vào lớn thích hợp cho khuyếch đại nguồn tín hiệu ́u Mosft có khả đóng nhanh với dịng điện điện áp lớn nên sử dụng nhiều dao động tạo từ trường thường thấy nguồn xung, mạch điều khiển điện áp cao Page 44 Chương Thiết kế tính tốn lắp ráp mạch nạp acquy 3.1 Sơ đồ khối toàn mạch 3.1.1 Sơ đồ khối BIẾN ÁP CHỈNH LƯU MẠCH ĐIỀU KHIỂN TỰ NẠP,TỰ NGẮT CỒNG SUẤT ACQUY 3.1.2 Chức khối - Biến áp: Hạ điện áp xoay chiều 220(V)AC xuống 12V(AC) - Chỉnh lưu : Biến đổi xoay chiều thành chiều - Khối điều khiển tự nạp, tự ngắt: nhận biết điện áp bình đầy ngắt điện áp bình yếu tự nạp lại - Khối công suất: (IRF 3205) đóng cắt điện áp thơng qua mạch điều khiển - Acquy : Tải đầu với dòng 100Ah Page 45 3.2.Tính tốn mạch nạp acquy - Với u cầu đề tài thiết kế mạch nạp cho acquy dòng 100Ah : Dịng nạp cho bình =1/10=>100/10=10Ah Cơng suất biến áp cần nạp P=U.I=14V.10A P=140W Tiết diện biến áp S=1,2 =>S=14 Cơ dây theo lý thuyết ɸ=0,72.=2,2mm (trên lý thuyết cịn thực tế có 1.5 1,8) Số vịng dây 1v n=k/s=55/144 =>n=4 vịng/1v (k cao để khơng bị nóng) cơng thức phân áp: I=vcc/(R1+R2) Uout=I.R2 =>Uout=(Vcc.R2)/ (R1+R2) 3.3.Sơ Đồ Nguyên Lí Hình 3.2.1.Sơ đồ nguyên lí mạch 3.4 Nguyên lí hoạt động +) Khối ngắt Page 46 Hình 3.2.2 Sơ đồ Khối ngắt ắc quy đầy - Tụ C1 giúp cho relay trì thời gian ngắn, đủ để relay hoạt động, tiếp điểm thường hở đóng lại Mục đích tránh tượng relay đóng ngắt liên tục khơng tiếp xúc kịp ' Gần tạo trễ ' - Diode D1 có tác dụng dập xung bảo vệ transistor cuộn dây relay tạo ra, mạch đóng cắt liên tục - Điện trở R1 Biến trở RV1 có tác dụng phân áp cho chân B transistor, - Khi điện áp đặt tại chân B Q1 lớn 0.6v thì Transistor đóng lại, làm cho relay hoạt động theo - Khi điện trở tại RV1 thấp, điện áp từ Dương nguồn qua R1 về âm nhiều, đồng nghĩa với việc điện áp tại chân B Q1 bị giảm theo, Page 47 ngưỡng áp ngắt tăng cao, tăng đến áp tại chân B lớn 0,6v thì mạch chịu hoạt động tiếp - Khi điện trở tại RV1 lớn, thì điện áp từ Dương nguồn qua R1 về âm bị cản lại nhiều, điện áp tại chân B Q1 lớn, ngưỡng ngắt lại thấp) +) Khối tự nạp lại Hình 3.2.3 Sơ đồ khối tự nạp lại - Khối hoat động khối tự ngắt hoạt động - Khi điện trở tại RV2 thấp, điện áp từ Dương nguồn qua R2 về âm nhiều, đồng nghĩa với việc điện áp tại chân B Q2 bị giảm theo, ngưỡng nạp lại tăng cao, tăng đến áp tại chân B lớn 0,6v thì mạch chịu hoạt động tiếp Khi điện trở tại RV2 lớn, thì điện áp từ Dương nguồn qua R2 về âm bị cản lại nhiều, điện áp tại chân B Q2 lớn, ngưỡng nạp lại tụt sâu - Khi mà relay trả lại tiếp điểm thường đóng chân G IRF 3205 nhận điện áp dương IRF 3205 dẫn mass nối với tới acquy, acquy sạc Page 48 - Và khối hoạt động ổn định tạo thành vòng tuần hoàn tự động nạp, ngắt 3.5 Sơ đồ PCB Hình 3.2.4 Sơ đồ PCB mạch bảo vệ ắc quy 3.6 hình ảnh mạch thực tế Page 49 Hình 3.2.5.Hình ảnh mạch thực tế KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian nghiên cứu , tìm hiểu thiết kế, với hướng dẫn thầy giáo Đào Văn Đã , đến đồ án em hoàn thành Nội dung đồ án nêu lên vấn đề sau: Page 50 * Giới thiệu chung về công nghệ nạp ắc quy * Các phương pháp nạp ắc quy * Thiết kế mạch nạp ắc quy tự động Mặc dù thân em hết sức cố gắng, trình độ kiến thức hạn chế, khoảng thời gian làm đồ án ngắn nên trình thiết kế không thể tránh khỏi sai sót Vì em xin tiếp thu ý kiến đóng góp bảo thầy để đồ án hoàn thiện Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn thầy Đào Văn Đã, người trực tiếp hướng dẫn tốt nghiệp, thầy cô môn bạn giúp đỡ em trình làm đồ án Em xin chân thành cảm ơn ! Hưng Yên, ngày tháng năm Sinh viên thực Trần Văn Kiên Nguyễn Thị Lan TÀI LIỆU THAM KHẢO GS.TSKH Thân Ngọc Hoàn, (2003), Điện tử công suất, Nhà xuất Xây dựng Nguyễn Bính, (2001), Điện tử cơng suất, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Page 51 Trần Văn Thịnh, (2008), Tính tốn thiết kế thiết bị điện tử cơng suất, Nhà xuất Giáo dục Phạm Minh Hà, (2008), Kĩ thuật mạch điện tử, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật Lê Văn Doanh (Chủ biên), Nguyễn Thế Công, Trần Văn Thịnh, (2004), Điện tử công suất : Lý thuyết – Thiết kế - Ứng dụng, Nhà xuất Khoa học Kĩ thuật :Trang tìm kiếm tài liệu : http://www.google.com.vn \ Page 52 Page 53