Giáo trình Điện tử cơ bản Công nghệ Ô tô trình độ Cao đẳng - Trường CĐ Công nghiệp Hải Phòng

• Trường học: Trường Cao Đẳng Nghề Công Nghiệp Thanh Hóa
• Chuyên ngành: Công nghệ ô tô
• Đề tài: Giáo trình điện tử cơ bản ngành công nghệ ô tô
• Loại tài liệu: Giáo trình
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Thanh Hóa

Tóm tắt

I. Tổng quan về giáo trình điện tử cơ bản ngành công nghệ ô tô

Giáo trình điện tử cơ bản ngành công nghệ ô tô là tài liệu đào tạo được biên soạn cho chương trình Cao đẳng nghề. Nội dung bao gồm 5 mô đun chính: khái niệm cơ bản và đồng hồ VOM, linh kiện thụ động, linh kiện bán dẫn, các mạch điện tử cơ bản và mạch điện tử ứng dụng trong ô tô. Thời lượng đào tạo 30 giờ, tích hợp chặt chẽ giữa lý thuyết và thực hành. Giáo trình được xây dựng theo hướng cập nhật kiến thức mới, phù hợp với mục tiêu đào tạo nghề công nghệ ô tô. Người học tiếp cận cấu tạo, ký hiệu, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của từng loại linh kiện. Kiến thức nền tảng này phục vụ cho việc học các mô đun chuyên sâu như kỹ thuật chung về ô tô, bảo dưỡng sửa chữa điện thân xe và chẩn đoán kỹ thuật.

1.1. Vị trí và vai trò của môn học trong chương trình đào tạo

Môn điện tử cơ bản được bố trí dạy sau khi học viên hoàn thành các môn cơ sở như tin học và điện kỹ thuật. Môn học đóng vai trò cầu nối giữa kiến thức nền tảng và các mô đun chuyên sâu về công nghệ ô tô. Học viên nắm vững đặc điểm cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý hoạt động của linh kiện điện tử. Từ đó đánh giá đầy đủ đặc tính kỹ thuật và ứng dụng thực tế. Đây là bước chuẩn bị cần thiết trước khi tiếp cận sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử trên ô tô hiện đại.

1.2. Cấu trúc nội dung và thời lượng đào tạo

Giáo trình gồm 5 mô đun đào tạo với tổng thời lượng 30 giờ học. Mô đun MH08-01 giới thiệu khái niệm cơ bản và cách sử dụng đồng hồ VOM. MH08-02 và MH08-03 trình bày linh kiện thụ động và bán dẫn. MH08-04 tập trung vào các mạch điện tử cơ bản như bộ khuếch đại, mạch dao động. MH08-05 ứng dụng thực tế trong hệ thống điện ô tô. Mỗi mô đun có bài thực tập để củng cố kiến thức và rèn luyện kỹ năng thao tác thực tế.

II. Phân tích nội dung cốt lõi trong giáo trình điện tử ô tô

Nội dung giáo trình điện tử cơ bản tập trung vào ba nhóm kiến thức chính. Nhóm thứ nhất là linh kiện thụ động gồm điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Nhóm thứ hai là linh kiện bán dẫn như diode, transistor và mạch chỉnh lưu. Nhóm thứ ba là các mạch điện tử ứng dụng trong hệ thống đánh lửa, điều khiển động cơ và thân xe ô tô. Điện trở có đơn vị đo Ohm, phân loại theo công suất và cách đọc trị số bằng vòng màu. Tụ điện có đơn vị Farad, chức năng lưu trữ năng lượng điện trường và lọc nhiễu. Linh kiện bán dẫn hoạt động dựa trên nguyên lý dẫn điện của vật liệu bán dẫn như silicon và germanium. Mỗi loại linh kiện có ký hiệu riêng trên sơ đồ mạch và cách kiểm tra bằng đồng hồ đo.

2.1. Linh kiện thụ động và đặc tính kỹ thuật

Linh kiện thụ động gồm điện trở, tụ điện và cuộn cảm. Điện trở hạn chế dòng điện, đo bằng Ohm và phân loại theo công suất từ 1/8W đến nhiều W. Đọc trị số điện trở qua hệ thống vòng màu gồm 4 hoặc 5 vòng. Tụ điện lưu trữ năng lượng điện trường, đơn vị Farad và thường gặp loại tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy. Điện áp làm việc là thông số quan trọng cần tuân thủ. Cuộn cảm tạo từ trường khi có dòng điện chạy qua, ứng dụng trong bộ lọc và cuộn đánh lửa ô tô.

2.2. Linh kiện bán dẫn và nguyên lý hoạt động

Linh kiện bán dẫn chế tạo từ vật liệu như silicon và germanium. Diode cho dòng điện đi qua theo một chiều, gồm diode chỉnh lưu, diode Zener và LED. Transistor có ba cực B-C-E, hoạt động như công tắc hoặc bộ khuếch đại tín hiệu. Trong mạch đánh lửa ô tô, transistor điều khiển dòng điện qua cuộn sơ cấp tạo tia lửa điện. Đặc tính V-A của linh kiện bán dẫn là cơ sở để đánh giá hoạt động. Kiểm tra bằng đồng hồ VOM ở thang đo điện trở giúp xác định linh kiện tốt hay hỏng.

III. Phương pháp học tập và ứng dụng thực hành trong giáo trình

Phương pháp học tập trong giáo trình điện tử cơ bản kết hợp lý thuyết với thực hành liên tục. Học viên đọc trị số linh kiện trên board mạch thực tế để nắm vững quy ước đánh dấu. Sử dụng đồng hồ VOM đo điện trở, kiểm tra thông mạch và xác định cực của transistor. Thực hành lắp ráp mạch chỉnh lưu, mạch khuếch đại trên breadboard để quan sát hoạt động. Bài thực tập cuối mỗi mô đun giúp củng cố kiến thức đã học. Giáo viên hướng dẫn đánh giá kết quả qua báo cáo thực hành. Phương pháp này xây dựng kỹ năng nghề cần thiết cho công việc sửa chữa điện tử ô tô sau này. Học viên chủ động tìm hiểu và vận dụng kiến thức vào tình huống thực tế.

3.1. Kỹ năng sử dụng đồng hồ VOM đo kiểm tra linh kiện

Đồng hồ VOM là công cụ đo đa năng, đo được điện áp, dòng điện và điện trở. Khi đo điện trở, cần chọn thang đo phù hợp và hiệu chỉnh về không trước khi đo. Kiểm tra diode bằng thang đo điện trở: thuận chiều kim chỉ nhỏ, ngược chiều kim chỉ vô cực. Đo transistor kiểm tra tiếp xúc B-E và B-C ở cả hai chiều. Đọc trị số tụ điện qua ký hiệu ghi trên thân hoặc mã số ba chữ số. Kỹ năng sử dụng VOM thành thạo giúp chẩn đoán nhanh hư hỏng mạch điện tử trên ô tô.

3.2. Thực hành lắp ráp và đo kiểm tra mạch điện tử cơ bản

Thực hành lắp ráp mạch trên breadboard giúp hiểu rõ nguyên lý hoạt động. Mạch chỉnh lưu gồm diode và tụ hóa lọc sóng, biến đổi điện áp xoay chiều thành một chiều. Mạch dao động sử dụng hai transistor tạo tín hiệu nhấp nháy đèn LED. Mạch khuếch đại dùng transistor khuếch đại tín hiệu âm thanh hoặc cảm biến. Đo điện áp và dòng điện tại các điểm trên mạch để so sánh với tính toán lý thuyết. Nhận biết hiện tượng thực tế như tụ hóa nổ khi đấu ngược cực, diode cháy khi quá dòng.

IV. Kết luận và tầm quan trọng của giáo trình điện tử ô tô

Giáo trình điện tử cơ bản ngành công nghệ ô tô cung cấp nền tảng kiến thức thiết yếu cho người học nghề. Nội dung được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu và gắn liền với thực tế sản xuất. Sau khi hoàn thành, học viên có khả năng đọc hiểu sơ đồ mạch điện tử, sử dụng thành thạo đồng hồ đo và chẩn đoán hư hỏng cơ bản. Kiến thức về linh kiện thụ động và bán dẫn là tiền đề để học các mô đun chuyên sâu hơn. Giáo trình cập nhật công nghệ mới phù hợp với xu hướng phát triển của ngành ô tô hiện đại. Hệ thống điện tử trên ô tô ngày càng phức tạp đòi hỏi thợ sửa chữa phải nắm vững nguyên lý cơ bản. Tài liệu đào tạo này đóng góp quan trọng vào chất lượng nguồn nhân lực công nghệ ô tô tại Việt Nam.

4.1. Ứng dụng kiến thức điện tử trong hệ thống ô tô hiện đại

Kiến thức điện tử cơ bản được ứng dụng rộng rãi trên ô tô hiện đại. Hệ thống đánh lửa dùng transistor và cuộn cảm tạo tia lửa điện. ECU xử lý tín hiệu từ cảm biến để điều khiển phun nhiên liệu. Hệ thống ABS sử dụng mạch điện tử chống bó cứng phanh. Đèn LED chiếu sáng và màn hình hiển thị áp dụng kiến thức về diode. Hiểu nguyên lý mạch điện tử giúp thợ sửa chữa chẩn đoán chính xác và sửa chữa hiệu quả. Công nghệ hybrid và xe điện càng đòi hỏi kiến thức điện tử sâu hơn.

4.2. Định hướng phát triển và cập nhật nội dung đào tạo

Nội dung giáo trình cần được cập nhật thường xuyên theo sự phát triển công nghệ. Công nghệ xe điện và hybrid đòi hỏi bổ sung kiến thức về mạch công suất cao và quản lý pin. Hệ thống hỗ trợ lái ADAS sử dụng cảm biến và vi xử lý phức tạp. Mạng CAN, LIN truyền thông giữa các ECU cần được đưa vào chương trình đào tạo. Phương pháp mô phỏng mạch bằng phần mềm giúp học viên tiếp cận công nghệ mới. Đào tạo nghề công nghệ ô tô phải thích ứng nhanh với xu hướng số hóa và điện hóa ngành ô tô.

Trích đoạn nội dung tài liệu

NN N N T ÀN P Ố ẢI P ÒNG TRƯỜNG C O ĐẲNG CÔNG NG IỆP ẢI P ÒNG Năm 2018 GIÁO TRÌNH ĐIỆN T C ẢN NG CÔNG NG Ệ Ô TÔ TRÌN ĐỘ C O ĐẲNG ải Phòng, năm 2019 3 TU ÊN Ố ẢN QU N Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình nên các nguồn thông tin có thể được phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng cho các mục đích về đào tạo và tham khảo. Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc hoặc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh sẽ bị nghiêm cấm. 4 LỜI GIỚI T IỆU Để thực hiện biên soạn giáo trình đào tạo nghề Công nghệ ô tô ở trình độ Cao đẳng, giáo trình Điện tử c bản là một trong những giáo trình môn học/môđun đào tạo chuyên ngành. Nội dung biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, tích hợp kiến thức và kỹ năng chặt chẽ với nhau, logíc. Khi biên soạn, nhóm biên soạn đã cố gắng cập nhật những kiến thức mới có liên quan đến nội dung chư ng trình đào tạo và phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung lý thuyết và thực hành được biên soạn gắn với nhu cầu thực tế trong sản xuất đồng thời có tính thực tiển cao. Nội dung giáo trình được biên soạn với dung lượng thời gian đào tạo 30 giờ gồm có: MH08-01: Khái niệm c bản và giới thiệu về đồng hồ VOM MH08-02: Linh kiện thụ động MH08-03: Linh kiện bán dẫn MH08-04: Các mạch điện tử c bản MH08-05: Các mạch điện tử trong ô tô Trong quá trình sử dụng giáo trình, tuỳ theo yêu cầu cũng như khoa học và công nghệ phát triển có thể điều chỉnh thời gian và bổ sung những kiên thức mới cho phù hợp. Trong giáo trình, chúng tôi có đề ra nội dung thực tập của từng bài để người học cũng cố và áp dụng kiến thức phù hợp với kỹ năng. Mặc dù đã cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng được mục tiêu đào tạo nhưng không tránh được những khiếm khuyết. Rất mong nhận được đóng góp ý kiến của các thầy, cô giáo, bạn đọc để nhóm biên soạn sẽ hiệu chỉnh hoàn thiện h n. Các ý kiến đóng góp xin gửi về Khoa Điện tử - Điện lạnh Trường Cao đẳng nghề công nghiệp Thanh Hóa, tỉnh Thanh Hóa. năm 2019 Tổ bộ môn 5 6 MỤC LỤC 7 8 9 10 GIÁO TRÌN MÔN ỌC Tên môn h : Điện tử c bản M môn h : MH 07 Vị trí, tính hất, ý nghĩa và vai trò ủa môn h : + Vị trí ủa môn h : Môn học được bố trí dạy sau khi học xong các môn học c sở như: Tin học, điện kỹ thuật và học trước khi học các mô đun chuyên sâu như: Kỹ thuật chung về ô tô, bảo dưỡng và sửa chữa điện thân xe, chẩn đoán kỹ thuật ô tô. nghĩa và vai trò ủa môn h : Điện tử c bản là môn học nói về tất cả các linh kiện cần thiết để tạo nên các mạch điện tử, bằng cách ghép nối các linh kiện trong một mạch điện tử và làm cho nó hoạt động. Vì thế, việc hiểu đặc điểm cấu tạo, ký hiệu và nguyên lý hoạt động của linh kiện, đánh giá đầy đủ các đặc tính, ứng dụng các giá trị của chúng là việc đầu tiên một người thợ sửa chữa, lắp ráp thiết bị điện tử phải tìm hiểu. Đối với học viên học công nghệ ô tô thì cuốn sách này sẽ giúp tìm hiểu các thông số kỹ thuật, tính năng và ứng dụng của các linh kiện điện tử sử dụng trong các mạch điện c bản, mạch đánh lửa của ô tô. Nếu mục đích của công việc là có kiến thức và kỹ năng để sửa chữa thì việc làm hiệu quả nhất của học viên là hiểu rõ các tính năng, thực hiện được cách đo kiểm tra các thông số các linh kiện, ứng dụng thực tế và thay thế các vật liệu, linh kiện đã bị hỏng. Hy vọng rằng cuốn giáo trình này đề cập được phần lớn những lĩnh vực mà học viên cần biết để sao cho những mạch điện tử trở thành đối tượng dễ hiểu, dễ lắp ráp, sửa chữa và đem lại cho học viên những thông tin cần biết. Tính hất ủa môn h : Là môn học bắt buộc M ti ủa môn h : Về kiến thứ - Phân tích được đặc điểm cấu tạo nguyên lý hoạt động của các linh kiện kiện điện tử thông dụng. - Nhận dạng chính xác ký hiệu của linh kiện, đọc chính xác trị số của chúng. Về kỹ năng - Đo, kiểm tra được hư hỏng của các linh kiện điện tử - Đọc, phân tích được nguyên lý hoạt động của mạch điện tử c bản Về năng t hủ và hị tr h nhi m: - Rèn luyện tính tỷ mỉ chính xác và an toàn vệ sinh công nghiệp - Làm việc độc lập, làm việc theo nhóm, chịu trách nhiệm cá nhân và trách nhiệm đối với nhóm. Nội ng ủa môn h : MH08-01: Khái niệm c bản và giới thiệu về đồng hồ VOM MH08-02: Linh kiện thụ động MH08-03: Linh kiện bán dẫn MH08-04: Các mạch điện tử c bản MH08-05: Các mạch điện tử trong ô tô 11 ÀI 1: ÁI NIỆM C ẢN VÀ GIỚI T IỆU V Đ NG VOM Mã bài: MH08-01 Giới thi Trong bài học này sẽ nêu lên các tính chất, ứng dụng của d ng điện, các vật liệu điện sử dụng trong đời sống dân dụng và công nghiệp. Ngoài ra c n giới thiệu về chức năng của đồng hồ VOM, đây là dụng cụ thường xuyên sử dụng đối với người kỹ thuật viên để kiểm tra và sửa chữa các linh kiện, cách mạch điện - điện tử. M ti - Nêu được khái niệm về d ng điện, d ng điện một chiều - Nêu được các tính chất c bản của vật liệu điện, vật liệu cách điện, vật liệu từ. - Nêu được chức năng của đồng hồ VOM. - Hiểu, vận dụng đồng hồ VOM để kiểm tra linh kiện, mạch điện - điện tử - Rèn luyện tính tư duy, sáng tạo trong học tập. 1 ÁI NIỆM V ÒNG ĐIỆN 1 1 òng i n và òng i n một hiề Khi ta nối vật tích điện với vật không tích điện bằng vật dẫn thì các điện tích sẽ chuyển dời từ qua sang hình 1-1a , tạo thành d ng điện tích qua vật dẫn . Các điện tích chuyển dời được chính là do lực điện trường tác dụng lên chúng theo một hướng nhất định. Trên hình 1-1, hướng điện trường là từ về B. nh 1-1 òng i n tí h h n i tr ng v t n t thành òng i n nh 1-2 Ng n i n tr òng i n a và b m tr òng n ớ b Khi nối hai bản cực của tụ điện hình 1-1) bằng một dây dẫn . Tụ điện sẽ phóng điện, các điện tích dư ng chuyển dời từ bản qua về và các điện âm chuyển dời từ qua về . Như vậy, trong dây dẫn cũng có d ng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường. 12 - Định nghĩa: ng điện tích chuyển dời có hướng dưới tác dụng của lực điện trường gọi là d ng điện. - Điều kiện duy trì d ng điện, nguồn điện Muốn có d ng điện tích chuyển động, trong vật dẫn phải có lực điện trường. hình 1-1a và b, d ng điện chỉ tồn tại trong một thời gian rất ngắn. Khi điện tích quả cầu giảm đi, điện tích quả cầu tăng lên, điện thế ở và trở nên bằng nhau. Hiệu điện thế giữa chúng bằng không, nên không có lực điện trường tác dụng lên điện tích nữa, các điện tích ngừng di chuyển từ về , d ng điện thế cũng mất. Muốn duy trì d ng điện liện tục trong vật dẫn , ta phải đưa các điện tích từ về . Khi đó giữa và vẫn duy trì một điện trường và các điện tích lại tiếp tục di chuyển từ qua về hình 1-2a . Điều đó cũng tư ng tự nước chảy từ bình sang bình hình 1-2b qua ống O. Nếu không có b m b m nước từ lên thì nước chảy qua O. Khi độ chênh mực nước h giữa và c n. au một thời gian, mực nước ở và bằng nhau, nước thôi chảy qua O. Nhờ b m, nước được đưa từ về , duy trì độ chênh mực nước h, và do đó duy trì liên tục d ng nước qua ống O. Như vậy, điều kiện duy trì d ng nước là có độ chênh mức nước h. Tư ng tự điều kiện duy trì d ng điện trong vật dẫn là phải duy trì độ chênh điện thế giữa đầu và cuối vật dẫn, tức phải có một điện áp đặt vào vật dẫn. Thiết bị duy trì độ chênh điện thế để tạo ra d ng điện trong mạch điện gọi là nguồn điện. Nguồn điện trong mạch điện cũng có vai tr như b m trong mạch thủy lực. - Như ta đã biết, trong kim loại có các điện tử tự do, bình thường, các điện tử tự do tham gia vào chuyển động nhiệt h n loại và dao động xung quanh các nút mạng tinh thể hình 1- a , nên kim loại trung h a về điện và trong kim loại không có d ng điện nh 1- Đi n t t tr ng kim i a và òng i n tr ng kim i b và Khi đặt kim loại vào trong một điện trường hình 1- b các điện tử sẽ chịu tác dụng một lực điện trường theo cũng một hướng ngược chiều với chiều điện trường vì điện tử tích điện âm , nên chúng sẽ di chuyển theo hướng ngược với chiều điện trường, tạo thành d ng điện. Vậy, 13 Theo quy ước, chiều d ng điện là chiều chuyển dời của các điện tích dư ng, tức theo chiều của điện trường, trong khi đó, d ng điện tử lại di chuyển ngược với chiều điện trường. Vậy chiều di chuyển của d ng điện tử trong kim loại ngược với chiều quy ước của d ng điện hình 1-3c). - ản chất d ng điện trong dung dịch điện phân ản chất d ng điện trong dung dịch điện phân: Thực nghiệm chứng tỏ rằng các dung dịch điện phân là vật dẫn tốt. Nhúng vào dung dịch điện phân hai thanh kim loại làm điện cực rồi nối tới nguồn điện, ta thấy có d ng điện qua mạch hình 1-4). nh 1- òng i n a ng ị h i n h n Cực nối tới cực dư ng nguồn gọi là anốt, cực nối tới cực âm nguồn gọi là catốt. Ta biết trong dung dịch điện phân, các phân tử muối, axit, ba kiềm đều bị phân tích thành các phần tử mang điện, gọi là ion. Đó là hiện tượng điện ly.