ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH NẠP ẮC QUY 12

Chia sẻ: Nguyen Bich Ngoc | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:33

Thêm vào BST

Báo xấu

1.051
lượt xem 360
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

I-Số liệu cho trước: Dòng xoay chiều với các thông số: U=220V; I=12A; f=50Hz Xây dựng sơ đồ mạch và chạy thử trên eagle. Sử dụng IC ổn định điện áp LM7812 và IC so sánh điện áp LM358 và các linh kiện điện tử thông thường như điện trở, tụ điện, diod, ….

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH NẠP ẮC QUY 12

TRƯỜNG ĐH SPKT HƯNG YÊN. ĐỒ ÁN MÔN HỌC. KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ. Khóa học : 2009 – 2013 Ngành học :Kỹ thuật điện - điện tử. Lớp: :Đ-ĐT K7.4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH NẠP ẮC QUY 12V Giao viên hướng dân: HOÀNG HẢI HƯNG ́ ̃ Sinh viên thực hiện : NGUYỄN NHƯ TUÂN PHÓ ĐỨC TRƯỜNG NGUYỄN MINH PHỤNG Hưng Yên , ngày tháng 11 năm 2010 1 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH NẠP ẮC QUY 12V I-Số liệu cho trước: Dòng xoay chiều với các thông số: U=220V; I=12A; f=50Hz Xây dựng sơ đồ mạch và chạy thử trên eagle. Sử dụng IC ổn định điện áp LM7812 và IC so sánh điện áp LM358 và các linh kiện điện tử thông thường như điện trở, tụ điện, diod, …. II-Nội dung cần hoàn thành: - Một sản phẩm hoàn chỉnh. - Một bản báo cáo thuyết minh về đề tài. Sinh viên thực hiện: 1: Nguyễn Như Tuân 2: Phó Đức trường Ngày giao đề tài: ………….. 3: Nguyễn Minh Phụng Ngày hoàn thành: …………. ------------------- 2 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
MỤC LUC ̣ Nhận xét của GV hướng dẫn. Lời nói đầu. Kế hoạch tiến độ từng tuần thực hiện đề tài Phân 1: Cơ sở lý thuyêt chung ̀ ́ 1.1: Nguồn điện một chiều 1.2: Sơ đồ khối, cấu tạo , chức năng và nhiệm vụ của từng khối. Phân 2: Giới thiêu chung và lựa chọn cac loại linh kiên điên tử trong mạch ̀ ̣ ́ ̣ ̣ 2.1: Điên trở và biến trở ̣ 2.2: Tụ điện 2.3: Diode , led và transitor 2.4: IC so sánh điện áp LM 358 2.5: IC ổn áp LM 78xx Phân 3: Sơ đồ mach và nguyên lý lam viêc cua mach điên ̀ ̣ ̀ ̉ ̣ ̣ 3.1: Sơ đồ mạch 3.2: Nguyên lý làm việc của mạch điện Phần 4: Phương hướng phát triển của đề tài và lời kết 3 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
̣ ́ ̉ ́ NHÂN XET CUA GIAO VIÊN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 4 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
…………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………… LỜI NÓI ĐẦU Trước môt nên khoa hoc và kỹ thuât ngay cang phat triên như hiên nay với ̣ ̀ ̣ ̣ ̀ ̀ ́ ̉ ̣ nhiêu linh kiên và sự sang tao mới đã giup ich rât nhiêu cho con người ̀ ̣ ́ ̣ ́́ ́ ̀ như:May tinh, xe đap điên,ô tô-xe may,…Nhưng chung ta it biêt răng không ́́ ̣ ̣ ́ ́ ́ ́̀ phai là khi chung ta căm điên 220v vao may tinh thì may có thể chay ngay hay ̉ ́ ́ ̣ ̀ ́́ ́ ̣ điên có trong xe là dong điên được câp trực tiêp từ lưới điên 220V.Mà thực ̣ ̀ ̣ ́ ́ ̣ chât thì dong điên 220V đó đã được biên đôi thanh môt dang khac và dang khac ́ ̀ ̣ ́ ̉ ̀ ̣̣ ́ ̣ ́ được noi ở đây chinh là dong điện môt chiêu và nó đã được tich trữ trong cac ́ ́ ̀ ̣ ̀ ́ ́ loại ăc qui, pin, tụ điên… ́ ̣ Tuy bộ phận cấp nguồn một chiều chỉ là môt phân rât nhỏ cua toan bô ̣ khôi ̣ ̀ ́ ̉ ̀ ́ lam viêc chung của mạch . Nhưng nó lai giữ môt vai trò rât quan trong và nêu ̀ ̣ ̣ ̣ ́ ̣ ́ thiêu nó thì cả khôi đó sẽ khó có thể lam viêc có hiêu quả được . Cho nên nhom ́ ́ ̀ ̣ ́ chung em đã quyêt đinh chon nghiên cứu , lăp rap mach câp nguôn môt chiêu và ́ ̣́ ̣ ́ ́ ̣ ́ ̀ ̣ ̀ một trong những ứng dụng thực tế là dùng để sạc ắc quy. Qua một thời gian nghiên cứu với sự hướng dân tân tinh cua th ầy ̃ ̣ ̀ ̉ Hoàng Hải Hưng , chúng em đã hoàn thành mạch cấp nguồn một chi ều sạc cho loại ăc quy 12V. Đây là đồ an đâu tiên mà chung em thực hiện cho nên vân con măc phai ́ ̀ ́ ̃ ̀ ́ ̉ nhiêu thiếu sot , chung em rât mong được các thây cô trong khoa Điên - Điên tử ̀ ́ ́ ́ ̀ ̣ ̣ hướng dân chỉ bao thêm để chúng em có thể hoan thiên tốt đồ an nay và nh ững ̃ ̉ ̀ ̣ ́ ̀ đồ an về sau . ́ Chung em xin chân thanh cam ơn ! ́ ̀ ̉ 5 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Hưng Yên. ngày tháng 11 năm 2010 PHÂN 1:CƠ SỞ LÝ THUYÊT CHUNG ̀ ́ 1.1: Nguồn điện một chiều 1.1.1: Cấu trúc nguyên tử Nguyên tử gồm hai phần: một hạt nhân gồm proton mang điện tích dương và nortron không mang điện; phần vỏ là các electron mang điện tích âm chuyển động hỗn loạn xung quanh hạt nhân. Ở trạng thái bình thường thì nguyên tử trung hoà về điện, khi bị kích thích nguyên tử có thể mất đi một vài electron trở thành ion dương hoặc nguyên tử có thể nhận thêm một vài electron để trở thành ion âm. 1.1.2: Bản chất dòng điện một chiều Là dòng chuyển dời có hướng của các hạt mang điện khi có điện trường ngoài kích thích vào (hạt mang điện tích dương chuyển động cùng hướng với điện trường ngoài và các hạt điện tích âm chuyển động ngược hướng điện trường ngoài) và qui ước chiều dòng điện là chiều chuyển dời có hướng của các hạt mang điện tích dương. 1.1.3: Các đại lượng đặc trưng a. Cường độ dòng điện: Là đại lượng đặc trưng cho độ mạnh yếu của dòng điện hay đặc trưng cho số lượng các điện tử đi qua tiết diện của một vật dẫn trong đơn vị thời gian Ký hiệu: I Công thức: I = q.t Đơn vị: A (ampe), 1A=1000mA ; 1kA=1000A ; … b.Hiệu điện thế: 6 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Là sự chênh lệch điện áp (V) giữa hai điểm thì gọi là hiệu điện thế: Điện áp tại điểm A: Va Điện áp tại điểm B: Vb Hiệu điện thế giữa hai điểm A , B là: Uab = Va-Vb Đơn vị: V (vol) ; 1V=1000mV ; 1kV=1000V ; … c. Định luật Ôm: Cường độ dòng điện trong một đoạn mạch tỷ lệ thuận với điện áp ở hai đầu đoạn mạch và tỷ lệ nghịch với điện trở của đoạn mạch đó. Công thức: I = U/R I là cường độ dòng điện, đơn vị A Trong đó: U là điện áp hai đầu đoạn mạch, đơn vị V R là điện trở của đoạn mạch, đơn vị Ω (ôm) d. Điện năng và công suất. * Điện năng: Khi dòng điện chạy qua các thiết bị như bóng đèn thì bóng đèn sẽ sáng,chạy qua động cơ làm dộng cơ quay. Như vậy dòng điện đã sinh ra công, công của dòng điện gọi là điện năng, ký hiệu là W, Wh, kWh. Công thức: W= UxIxt W là điện năng tính bằng J (Jun) Trong đó: U là điện áp tính bằng V (vol) I là cường độ dòng điện tính bằng A (ampe) t là thời gian đo bằng s (giây) * Công suất: Công suất của dòng điện là điện năng tiêu năng tiêu thụ trong một giây và được tính bằng công thức: 7 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
P = W/t = U.I Đơn vị: W (oat) ; 1kW = 1000W ; 1MW = 1000000W; … e. Cách mắc nguồn điện: Ghép nối tiếp các nguồn điện cho ta một nguồn điện mới có điện áp bằng tổng các điện áp thành phần: Ghép song song các nguồn điện (có cùng điện áp) sẽ cho ta một nguồn điện mới có điện áp bằng điện áp thành phần. Hình 1.1.Cách mắc nguồn điện 8 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
1.2: Sơ đồ khối, cấu tạo từng khối và chức năng từng khối 1.2.1: Sơ đồ khối Mạch Máy biến chỉnh Mạch Mạch lưu lọ c ổn áp áp ( K1 ) ( K2 ) ( K3 ) ( K4 ) Bộ điều chỉnh tự Ắc quy động ngắt mạch ( K5 ) Hình 1.2.1.Sơ đồ khối của mạch 1.2.2: Cấu tạo ,chức năng và nhiệm vụ của từng khối 1.2.2.1: Máy biến áp (khối 1) 9 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Máy biến áp có tác dụng thay đổi điện áp xoay chiều vào thành các m ức điện áp xoay chiều khác nhau ở đầu ra của biến áp (ch ỉ thay đổi biên đ ộ) mà không làm thay đổi tần số và pha ban đầu. Phương trình điện áp vào, ra khỏi máy biến áp có dạng hình sin: Cấu tạo máy biến áp gồm: Một cuộn dây sơ cấp (để đưa đi ện áp ngoài vào) và cuộn dây thứ cấp gồm một hay nhiều cuộn dây (để đưa điện áp ra) cùng quấn trên cùng một lõi . Lõi này có th ể là cuộn gi ấy (lõi không khí) ho ặc là lõi bằng thép , sắt từ ( ferit). * Các đại lượng trong nguyên lý bíên đổi điện áp của máy biến áp: Máy biến áp hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ và nguyên lý tạo điện áp ra dựa trên công thức: 10 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
U1/U2 = N1/N2 = I2/I1 Trong đó: U1, I1: là điện áp và dòng điện vào cuộn sơ cấp U2, I2: là điện áp và dòng điện ra ở cuộn thứ cấp N1, N2: là số vòng dây của cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp * Các loại biến áp có trên thị trường: Hình 1.2.2.Các loại biến áp. Trong mạch này chúng em đã sử dụng máy biến áp nguồn lõi bằng lá thép có đầu vào 220V AC và đầu ra 15V AC 1.2.2.2: Mạch chỉnh lưu (khối 2) 11 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Mạch chỉnh lưu dùng để biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều tương ứng nhưng vẫn còn mấp mô . Sau đây là hai m ạch ch ỉnh l ưu cơ bản: a. Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ: Hình 1.2.3.Mạch chỉnh lưu nửa chu kì Mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ gồm một diode mắc nối tiếp với tải tiêu thụ. Ở bán kỳ dương (nửa chu kỳ đầu) diode được phân cực thuận , diode thông nên có dòng chảy trong mạch . Ở bán kỳ âm (nửa chu kỳ ngay sau) diode được phân cực ngược nên không có dòng chảy trong mạch. * Ưu điểm: rẻ, dễ lắp ráp * Nhược điểm: cho dòng ra không liên tục và diode phải gánh một điện áp ngược rất lớn nên tuổi thọ của diode không cao. b. Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ (cầu chỉnh lưu). Hình 1.2.4.Mạch chỉnh lưu cả chu kỳ. 12 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
* Ở nửa chu kỳ dương: D1, D4 thông dẫn dòng qua D1 => qua tải R => D4 dẫn tiếp dòng về cực âm * Ở nửa chu kỳ âm: D2, D3 thông dẫn dòng chảy qua tải R. Như vậy mạch chỉnh lưu hình cầu thì đảm bảo trong một chu kỳ thì mạch luôn có dòng điện . Và cũng chính ưu điểm này , cho nên chúng em đã sử dụng mạch chỉnh lưu hình cầu vào mạch của mình , trong mạch ta sử dụng cầu chỉnh lưu tròn 1A ( Vì nó có kích thước nhỏ gọn dễ sử dụng ) thay cho mạch chỉnh lưu cả chu kỳ ( sử dụng diode) . 1.2.2.3: Mạch lọc (khối 3) Dựa vào đặc tính phóng nạp của tụ điện nên mạch lọc (gồm các tụ điện mắc song song với tải) dùng để là phẳng điện áp đầu vào còn mấp mô. Hình 1.2.5.mạch lọc 1.2.2.4: Mạch ổn áp ( khối 4) Mạch ổn áp giúp ổn định điện áp ra cung cấp cho tải tiêu thụ trong khi điện áp đầu vào có thể thay đổi. Sau đây là một số mạch ổn áp thông dụng: a. Mạch ổn áp dùng diode Zenner 13 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Hình 1.2.6.Mạch ổn áp dùng diode zenner * Ưu điểm: rẻ, dễ lắp ráp * Nhược điểm: Cồng kềnh và tốn nhiều diện tích trong mạch. b.Mạch ổn áp dùng IC LM 78xx 14 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Hình 1.2.7.mạch ổn áp dùng ICLM 78xx * Ưu điểm: nhỏ gọn, bền và dễ sử dụng . * Nhược điểm: giá thành cao. 1.2.2.5: Bộ điều chỉnh tự động đóng ngắt mạch khi sạc pin (khối 5). Khối này có chức năng đóng mạch khi ắc quy sạc chưa đầy và ngắt mạch khi ắc quy đã sạc đầy . trong mạch sử dụng IC LM 358 và transistor BC337 để điều chỉnh quá trình đóng ngắt khi sạc . Ngoài ra ta cũng có thể sử dụng IC so sánh khác như: LM 211 , U 741 ,… để điều khiển transitor đóng mở mạch sạc. Phần 2:Giới thiệu chung và lựa chọn các loại linh kiện điện tử trong mạch. 2.1: Điện trở và biến trở 2.1.1: Điện trở a) Khái niệm. 15 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Điện trở là linh kiện thụ động không th ể thiếu trong các m ạch đi ện và điện tử, chúng có tác dụng cản trở dòng điện , tạo s ự s ụt áp đ ể th ực hi ện chức năng theo ý muốn . Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu , ti ết di ện và đ ộ dài c ủa dây dẫn được tính theo công thức: R= . R là điện trở. Đơn vị là Ω Trong đó: ρ là điện trở suất. l là chiều dài dây dẫn. S là tiết diện của dây. b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử. * Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có trị số khác nhau. Hình 2.1.Hình dạng điện trở Hình dạng điện trở trong các sơ đồ mạch điện tử. 16 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ. 1MΩ = 1000 KΩ = 1000000Ω 2.1.2. Biến trở: a .khái niêm: Biến trở là dạng đặc biệt của điện trở có công dụng tương tự như điện trở thong thường . Nhưng nó có thể thay đổi được gía trị điện trở, qua đó thay đổi điện áp hoặc dòng điện ra trên biến trở. Hình 2.2.Biến trở b.Ký hiệu: VR Hình 2.3.Ký hiệu của biến trở. c.Cấu tạo: 17 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Hình 2.4.Cấu tạo và hình dạng của biến trở. Biến trở còn gọi là triết áp được cấu tạo gồm một điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 270 độ . Có một trục xoay ở giữa nối với một con trượt làm bằng than cho biến trở dây quấn (hay làm bằng kim loại cho biến trở than) . Con trượt sẽ ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở khi quay trục. Hình 2.5.biến trở 2.2: Tụ điện Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu trong mạch truyền phát tín hiệu, mạch dao động… 18 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
a. Khái niệm và các đại lượng đặc trưng: * Khái niệm : Tụ điện là linh kiện dùng để cản trở dòng điện xoay chiều và ngăn không cho dòng điện một chiều đi qua , tụ điện còn có khả năng phóng nạp khi cần thiết . * Các đại lượng đặc trưng: Điện dung là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện ,điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức C=ξ.S/d C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) Trong đó: ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện. d : là chiều dày của lớp cách điện. S : là diện tích bản cực của tụ điện. Dung kháng là đại lượng đặc trưng cho kh ả năng cản trở dòng đi ện xoay chiều , đơn vị Ω . b.Ký hiệu và cấu tạo: * Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý : Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF). 19 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng
Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhau được. Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực * Cấu tạo của tụ điện: gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy… Cấu tạo tụ hóa Cấu tạo tụ gốm Tụ xoay Tụ lá 20 Giáo viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Hoàng Hải Hưng 1:Nguyễn Như Tuân 2:Phó Đức Trường 3: Nguyễn Minh Phụng