Đang tải... (xem toàn văn)
Chúng tôi đang sử dụng một IC khuếch đại hoạt động LM358 có hai op-amps tích hợp. Hai op-amps này đang hoạt động như một bộ so sánh để phát hiện điện áp của pin. Cả hai đều được kết nối với biến trở VR1 và VR2. Chúng được sử dụng để đặt điện áp bắt đầu và dừng cho quá trình sạc của pin. Khi sạc đầy pin, đèn LED1 sẽ phát sáng. Đèn LED4 sẽ cho biết rằng pin đang được sạc. Bạn có thể kết nối rơ le với phích cắm chính của nguồn điện. Bằng cách này, nó sẽ BẬT toàn bộ mạch sạc từ nguồn điện khi cần sạc pin và tắt khi pin đã được sạc đầy. Điều này sẽ tiết kiệm rất nhiều điện năng
1 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Chương Tổng quan mạch sạc ắc quy 1.1 đặt vấn đề nay, thiết bi,động điện ln có phần quan trọng cần thiết ắc quy tích điện.để cho động hoạt động tốt dịi hỏi cần có ắc quy ổn định , lâu bền thời gian sử dụng Mặc khác ắc quy làm từ chất liệu độc nhiễm với môi trường giá để sản phẩm ắc quy non trình vận hành ắc quy cung cấp lượng cho thiết bị , để trách việc cần phải thay thể ắc quy ta tái sử dụng việc cấp lại lượng ta cần điện thoại cho ắc quy 1.2 Mạch Sạc Acquy Tự Ngắt XY-L30A có chức đóng ngắt ngõ sạc acuy với hình hiển thị LCD giao diện dễ nhìn đẹp Mạch thiết kế với relay chịu tải sạc lên đến 30A, ngồi mạch tích hợp thêm tính kiểm sốt thời gian sạc kiểm sốt đóng mở ngõ sạc giúp thuận tiện sử dụng 2 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Các chức điều chỉnh nút nhấn tích hợp mạch Sạc loại pin, acquy từ 6-60V Màn hình tinh thể lỏng, điện áp pin, tỷ lệ phần trăm sạc thời gian sạc hiển thị rõ ràng Rất nhiều chức tốt, tự động kiểm sốt, kiểm sốt thời gian sạc, thiết lập tải lên thông số tương ứng thông qua cổng nối tiếp; 1.3 Chức điều khiển mạch sạc acquy tự ngắt: Bằng cách thiết lập giới hạn điện áp UP, giới hạn điện áp DN; Khi điện áp pin, acquy ≤ DN, relay bật trình sạc pin bắt đầu; giới hạn điện áp điện áp pin ≥ UP, relay bị ngắt kết nối, tự động hoàn thành lần sạc; * Chức điều khiển thời gian sạc: Sau nhập thiết lập thông số, thiết lập thông số OP khác 0, turn-on thời gian chức kiểm sốt, OP thơng số mặc định là:- :–h, chức kiểm sốt thời gian khơng bật theo mặc định; Trường hợp kết thúc chu kỳ đếm điện áp Pin thấp giá trị UP, relay tiếp tục dẫn tự động đóng chức quản lý thời gian, lúc hình hiển thị nhấp nháy “H:ER” để báo hiệu cho người dùng giá trị cài đặt không hợp lý, nhấn phím để ngừng nhấp nháy Lưu ý: Định dạng thời gian: 00:59 (00 giờ, 59 phút) Thời gian tối đa 99:59, 100 * Tải lên liệu nối tiếp chức cài đặt tham số: Hệ thống hỗ trợ tải lên liệu UART chức cài đặt tham số (mức TTL); UART: 115200, 8, Đặt thời gian sạc, tắt chức điều khiển thời gian sạc lúc 00:00 Định dạng tin nhắn tải lên liệu: Điện áp pin + tỷ lệ phần trăm pin + thời gian sạc + trạng thái sạc 12,0V, 020%, 00:10, OP ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Cài đặt tham số Nhấn SET để vào hình cài đặt thơng số Sau vào giao diện cài đặt tham số, chuyển đổi thông số cài đặt cách nhấn nhanh nút SET; Sau chọn tham số, bạn sử dụng nút LÊN / XUỐNG để cài đặt, bấm giữ (tăng giảm nhanh); Lặp lại bước 2,3 bạn muốn thiết lập thông số khác; Sau tất thông số thiết lập, nhấn giữ nút SET để thoát lưu; Trong giao diện chạy (giao diện chính) Nhấn nhanh nút SET để hiển thị thông số thiết lập; Nhấn nhanh nút TẮT để chuyển đổi phần trăm sạc hình thời gian sạc; Nhấn nút DOWN để chọn bật / tắt relay Nếu relay kích hoạt để tắt, hiển thị ‘OFF’ để nhắc bạn relay bị tắt Nhấn giữ nút LÊN để đặt trạng thái đèn LCD (LP), TẮT: Đèn sáng, bật: Đèn tự động tắt sau 5-10 phút; Nhấn giữ nút SET để vào cài đặt tham số ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH CHƯƠNG GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1.1.Điện trở a) khái niệm ,cấu tạo ,kí hiệu Khái niệm: Điện trở linh kiện điện tử thụ động, dùng để cản trở dòng điện Ký hiệu hình dạng: Ký hiệu hình dạng Hình 1.1: ký hiệu hình dạng điện trở Cấu tạo : Điện trở cấu tạo từ vật liệu có điển trở suất cao làm than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn 6 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH b)Phân loại Điện trở thường: điện trở thường loại điện trở có cơng suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W Điện trở cơng suất: điện trở có cơng suất lớn từ 1W, 2W, 5W, 10W Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác điện trở cơng suất, điện trở có vỏ bọc sứ, hoạt động chúng tỏa nhiệt Điện trở dây cuốn: Loại điện trở dùng dây điện trở quấn lõi than có lớp cách điện thường sứ nhựa tổng hợp để tạo điện trở có giá trị nhỏ chịu cơng suất tiêu tán lớn Thường sử dụng mạch cung cấp điện thiết bị điện Điện trở điều chỉnh: hay gọi biến trở, giá trị điện trở thay đổi tùy ý 1.2 Tụ điện a) Khái niệm Tụ điện linh kiện điện tử thụ động có khả tích giải phóng lương lượng dạng điện trường Khái niệm hình dạng: Ký hiệu Hình dạng Hình 1.2: ký hiệu hình dạng tụ điện ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động b) Cấu tạo Cẩu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá 1.3 IC 7805 Với mạch điện khơng địi hỏi độ ổn định điện áp cao, sử dụng IC ổn áp thường người thiết kế sử dụng mạch điện đơn giản Các loại ổn áp thường sử dụng IC 78xx,79xx, với xx điện áp cần ổn áp VD: 7805 ổn áp 5V,7812 ổn áp 12V Việc dùng loại IC ổn áp họ 78xx tương tự Hình 1.3: sơ đồ chân ic7805 Sơ đồ chân IC 7805: ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Chân số chân IN (hình vẽ trên) Chân số chân GND (hình vẽ trên) Chân số chân OUT (hình vẽ trên) Một số thơng số kĩ thuật: Dịng cực đại trì 1A Dịng đỉnh 2.2A Công suất tiêu tán cực đại không dùng tản nhiệt: 2W Công suất tiêu tán dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W Nếu vượt ngưỡng ý 7805 bị cháy Thực tế ta nên dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị Các giá trị không nên dùng gần giá trị max thông số Tốt nên dùng ≤ 2/3 max Hơn thống số áp dụng cho điều kiện chuẩn nhiệt độ 25 độ C 1.4 Biến áp Cấu tao: Bộ phận máy biến áp khung sắt non (có pha silic) gồm nhiều sắt mỏng ghép cách điện lại với để hạn chế dịng điện Fu-cơ (Foucalt) Hai đầu có hai cuộn dây Cuộn thứ có N1 vịng dây nối với nguồn phát điện gọi cuộn sơ cấp, cuộn thứ có N2 vịng dây nối với thiết bị tiêu thụ điện gọi cuộn thứ cấp Hình 1.4: Mơ hình khung sắt,cuộn sơ cấp máy biến áp với cấp, cuộn thứ ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Hình 1.5: Ký hiệu máy biến áp mạch điện Nguyên lý biến áp: Một điện áp hàm sin tạo dòng điện hàm sin cuộn dây sơ cấp, dòng điện tạo từ trường biến đổi luân phiên theo quy luật hàm sin Trong biến áp, từ trường biến thiên cảm ứng tới cuộn dây thứ hai qua lõi sắt từ Điện áp hàm sin tạo cuộn dây thứ hai thay đổi từ thông ΔΦ Tùy theo số vòng dây cuộn sơ cấp thứ cấp mà định biến áp tăng áp hay hạ áp 1.5 Diode Diode loại linh kiện bán dẫn cho phép dịng điện qua theo chiều mà không theo chiều ngược lại Cấu tạo: Hình 1.6: Cấu tạo diode Diode cấu tạo từ khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N Diode có hai cực Anot (A) Katot (K), cho dịng chiều từ A sang K coi van chiều mạch điện ứng dụng rộng rãi máy thu thu hình, mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp Phân loại: 10 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Có nhiều loại diode,như diode chỉnh lưu thông thường,điode Zener, diode phát quang (LED)… 1.6 Transistor Cấu tạo Transitor: Transitor hay cịn gọi bóng dẫn gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Cấu trúc gọi Bipolar Junction Transitor (BJT) dịng điện chạy cấu trúc bao gồm hai loại điện tích âm dương (Bipolar nghĩa hai cực tính) Hình 1.7: Cấu tạo transistor Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N 11 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Ngun tắc hoạt động Transitor: Trong chế độ tuyến tính hay cịn gọi chế độ khuyếch đại, Transitor phần tử khuyếch đại dòng điện với dòng Ic β lần dịng bazo (dịng điều khiển ) Trong β hệ số khuyếch đại dòng điện Ic = βIB Xét hoạt động Transistor NPN: Hình 1.8: Sơ đồ phân cực cho Transistor Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) nguồn vào cực C (-) nguồn vào cực E Cấp nguồn chiều UBE qua công tắc trở hạn dòng vào hai cực B E , cực (+) vào chân B, cực (-) vào chân E Khi công tắc mở , ta thấy rằng, hai cực C E cấp điện khơng có dịng điện chạy qua C - E ( lúc dòng IC = ) Khi cơng tắc đóng, tiếp giáp P-N phân cực thuận có dịng điện chạy từ (+) nguồn UBE qua cơng tắc => qua R hạn dịng => qua tiếp giáp BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IB xuất => có dịng IC chạy qua tiếp giáp CE làm bóng đèn phát sáng, dịng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB 12 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Như rõ ràng dịng IChồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo công thức IC = β.IB Trong đó: IC dịng chạy qua tiếp giáp C-E IB dòng chạy qua tiếp giáp B-E β hệ số khuyếch đại Transistor Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor Trasistor cịn làm việc chế độ đóng cắt khóa điện tử Ta cần cấp điện áp dương (+) vào chân B (đối với loại NPN) Transistor dẫn thơng tùy vào điện áp cực B mà điện áp UCE nhỏ hay đạt giá trị max 1.7 Relay Rơ-le cơng tắc (khóa K) Nhưng khác với cơng tắc chỗ bản, rơ-le kích hoạt điện thay dùng tay người Chính lẽ đó, rơ-le dùng làm cơng tắc điện tử! Vì rơ-le cơng tắc nên có trạng thái: đóng mở Hình 1.9: Cấu tạo cách nối chân cho Relay 13 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Cấu tạo Relay gồm phần: Cuộn hút: Tạo lượng từ trường để hút tiếp điểm phía Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay DC: 5V, 12V, 24V - AC: 110V, 220V Cặp tiếp điểm: Khi khơng có từ trường ( ko cấp điện cho cuộn dây) Tiếp điểm tiếp xúc với nhờ lực lị xo (Tiếp điểm thường đóng) Khi có lượng từ trường tiếp điểm bị hút chuyển sang - Trong Relay có cặp tiếp điểm, cặp tiếp điểm nhiều 1.8 lm358 LM358 LM358 IC chân opamp có nhiều gói khác Một gói sử dụng nhiều gói nhúng chân IC gồm hai opamp riêng biệt gói Cả hai opamp bên có độ lợi cao sử dụng nguồn điện đơn kép Một tính vi mạch mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý tưởng để sử dụng với mạch thiết bị hoạt động pin Nó hoạt động với nhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC sử dụng với thiết bị logic điện áp thấp vi điều khiển Các tính / Thông số kỹ thuật IC LM358 Hai opamp có độ lợi cao gói Độ lợi DC IC 100dB 14 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Cả hai opamp bên vận hành từ nguồn điện Dễ dàng vận hành với nguồn điện rộng từ 3V đến 30V Nó hoạt động với nguồn điện kép, từ ± 1,5V đến ± 15V Dòng hoạt động thấp khoảng 500uA Băng thông 1MHz đủ rộng cho loại vi mạch Nó dễ dàng sử dụng với vi điều khiển thiết bị logic Nhờ cấu trúc sơ đồ chân theo tiêu chuẩn, nên dễ dàng thay opamp khác Bảo vệ ngắn mạch bên Sơ đồ chân Số chân Tên chân Mô tả chân Output A Đầu phần thứ (phần A) IC hay opamp Inverting Input A Đầu vào đảo ngược phần thứ (phần A) IC hay opam Non Inverting Input A Đầu vào không đảo ngược phần thứ (phần A) IC GND Nối mass / chân âm cho opamp Inverting Input B Đầu vào đảo ngược phần thứ hai (phần B) IC hay opamp Non Inverting Input B Đầu vào không đảo ngược phần thứ hai (phần B) IC hay Output B Đầu phần thứ hai (phần B) IC hay opamp Vcc Chân dương phần hay opamp IC 15 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Các ứng dụng Mạch cảm biến Khuếch đại tín hiệu nhỏ Mạch Op Amp Chung Bộ tiền khuếch đại âm 1.9 pc817 PC817 opto sử dụng phổ biến, chứa LED hồng ngoại transistor quang gói Opto hay cịn gọi cách ly quang linh kiện dạng IC có từ chân đến nhiều chân, chủ yếu sử dụng để cách ly hai mạch với Hoạt động đơn giản, điện áp đặt vào LED hồng ngoại nối chân 2, LED kích hoạt ánh sáng nhận transistor quang bên làm cho trạng thái bão hịa từ nối chân với PC817 opto sử dụng rộng rãi hoạt động mạch điện tử với nhiệm vụ cách ly Nếu 16 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH bạn cần nhiều tác vụ cách ly lúc bạn sử dụng opto khác có chứa vài LED hồng ngoại transistor quang gói Tính / Thơng số kỹ thuật PC817 Loại gói: Dip chân SMT Loại transistor: NPN Dịng cực góp tối đa (IC): 50mA Điện áp cực góp - cực phát tối đa (VCEO): 80V Điện áp bão hịa cực góp - cực phát: 0,1 đến 0,2 Điện áp cực phát - cực gốc tối đa (VEBO): 6V Cơng suất tiêu tán cực góp tối đa (Pc): 200 mW Nhiệt độ lưu trữ hoạt động phải là: -55 đến +120 độ C để lưu trữ -30 đến +100 để hoạt động Sơ đồ chân PC817 Hình bên sơ đồ chân opto Chúng ta dựa vào chấm tròn opto điểm bắt đầu Đó điểm đánh dấu chân dương LED hồng ngoại từ xác định chân khác theo thứ tự hình 17 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Các ứng dụng Cách ly hai mạch Đầu vi điều khiển để điều khiển thiết bị Mạch cảm biến Bộ cấp điện sạc Thiết bị văn phòng đồ gia dụng Mạch kỹ thuật số Thay tương đương Thay tương đương opto PC817 PC816, PC123, TLP621, TLP321, TLP421, PC17K1, H11A817, SFH615A, PS2501-1, PS2561-1, PS2571-1, LTV-816, LTV-817 (V), LTV123, LTV-610 K1010, K817P, SFH615A Công dụng cách ly quang PC817 Nếu bạn định thiết kế mạch điện tử có khả xảy đột biến điện áp tăng điện áp làm yếu phá hủy linh kiện mạch bạn sử dụng cách ly quang PC817 để cách ly mạch Hơn nữa, sử dụng để loại bỏ nhiễu từ tín hiệu điện tử, cách ly mạch điện chiều điện áp thấp khỏi mạch điện xoay chiều điện áp cao Bạn sử dụng bạn muốn kiểm sốt điện áp lớn điện áp AC từ tín hiệu nhỏ tín hiệu kỹ thuật số tín hiệu analog Cách sử dụng opto PC817 18 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Sử dụng opto PC817 dễ dàng, có bốn chân thể chi tiết sơ đồ chân Chân cực dương chân dương LED hồng ngoại phải nối từ tín hiệu đầu mạch chân phải nối với đất Phần khác mạch mà bạn muốn cách ly điều khiển phải nối với chân (cực phát transistor quang) chân (cực góp transistor quang) Chân chân hoạt động giống transistor bình thường, giống cực phát cực góp transistor BJT Cách chạy lâu dài an toàn mạch Để chạy lâu dài cách an tồn linh kiện mạch ln giữ định mức tối đa tuyệt đối Khơng tải 50mA, LED hồng ngoại bên giống bạn điều khiển LED thông thường với điện trở giới hạn dịng điện, ln sử dụng điện trở giới hạn dòng điện chân opto cực dương chân dương LED hồng ngoại Không vận hành thiết bị nhiệt độ -30 độ C 100 độ C bảo quản nhiệt độ -55 độ C 125 độ C CHƯƠNG THIẾT KẾ MẠCH SẠC ẮC QUY BÌNH 12V 25AH 3.1 Sơ đồ khối Khối nguồn Khối điều khiển Khối tín hiệu 19 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH 3.1.1 khối nguồn Nguồn cấp cho toàn mạch nguồn chiều Nguồn ta dùng có tính ổn định cao , nên dùng TỤ để lọc phẳng điện áp Điện áp đầu vào sau qua biến áp áp xuống từ 220V AC-50Hz xuống 12v AC.Tiếp theo qua cầu diode để chuyển từ điện áp xoay chiều thành chiều Điện áp 12V DC Sau chỉnh lưu ổn áp điện áp cịn nhấp nhơ ta cho qua tụ để san phẳng điện áp Tụ điện có điện dùng lơn điện áp đầu phẳng với tụ phân cực ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần 3.1.2 khối điều khiển 20 ĐỀ TÀI : THIẾT KÉ MẠCH SẠC ẮC QUY 12V 25AH Khối điều khiển , tạo điện áp điều chỉnh từ 0v đến 1vdc với cường độ dòng điện nhỏ dùng để điều khiển cho ắc quy 25ah 3.13 khối tín hiệu