CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1.1 Lý do chọn đề tài Hiện nay với sự phát triển toàn cầu hóa của ngành ô tô nhất là ô tô điện, nhu cầu tìm hiểu các mạch điện tử ngày càng cao để đáp ứng nhu cầu này chúng tôi quyết định lựa chọn đề tài: “Nghiên cứu, thi công một số mô đun linh kiện điện tử cơ bản phục vụ cho giảng dạy” giúp sinh viên có nền tảng kiến thức về linh kiện điện tử để nghiên cứu sâu hơn về ngành ô tô điện.2 Mục tiêu đề tài Có kiến thức về nhận biết ký hiệu, hình dạng, xác định giá trị của các linh kiện, phân tích, tra cứu thông số các linh kiện. Có kỹ năng vẽ đúng ký hiệu, hình dạng và cực của linh kiện và ứng dụng vào mạch thực tế. Có khả năng nêu nguyên lý hoạt động của mạch điện tử từ đó hình thành tư duy về mạch điện tử ô tô.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài Dựa vào tài liệu đã được học và một số tài liệu từ bên ngoài liên quan đến điện tử cơ bản, đề tài nghiên cứu một cách tổng quan nhất về các loại linh kiện điện tử, mạch điện cơ bản và tính ứng dụng của chúng, giúp hiểu cơ bản về cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như công dụng mà sơ đồ mang lại cho chúng ta. Phạm vi nghiên cứu của đề tài thuộc điện tử cơ bản và xây dựng mô hình dựa trên lý thuyết đã học.4 Nhiệm vụ của đề tài Tổng quan về linh kiện điện tử cơ bản.
Nghiên cứu, thi công mô đun linh kiện điện tử cơ bản. Kết luận và kiến nghị. 1 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Điện học là một lĩnh vực đa đạng, nó nghiên cứu về các hiện tượng liên quan đến điện tích và dòng điện. Nó bao gồm các khái niệm về điện trường, điện tích, dòng điện, điện áp và công suất.1 Điện trở và cầu phân áp sử dụng điện trở 2.1 Khái niệm của điện trở Điện trở là một linh kiện điện tử có hai tiếp điểm được kết nối một cách thụ động, dùng để điều chỉnh mức độ tín hiệu của mạch điện, đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện trong mạch.
Điện trở dùng để chia điện áp hoặc kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor.2 Ký hiệu và cấu tạo của điện trở Hình 2.1 Ký hiệu của điện trở Ký hiệu điện trở là R. Được đo bằng đơn vị Ohm.2 Cấu tạo của điện trở Điện trở có cấu tạo từ hỗn hợp carbon, một số loại làm bằng gốm hoặc sợi thủy tinh và được tráng men thủy tinh hoặc xi măng. Nó sẽ được gắn trong một lớp vỏ nhôm có thể kẹp vào bộ tản nhiệt. Ngoài ra còn một số loại được làm bằng từ miếng kim loại, miếng 2 carbon… 2.3 Phân loại điện trở Điện trở được chia làm hai loại: - Điện trở theo công suất: điện trở thường, điện trở công suất, điệnt trở sứ, điện trở nhiệt,… - Điển trở theo chất liệu, cấu tạo: điện trở cacbon, điện trở dây quấn, điện trở bề mặt… 2.4 Nguyên lý hoạt động Điện trở đặc trưng cho tính chất giảm lượng dòng điện chảy qua trong mạch.
Theo định luật Ohm: điện áp tỷ lệ thuận với cường độ dòng điện và được tính theo công thức: U=I.5 Ứng dụng Được sử dụng trong hầu hết các thiết bị điện tử đặc biệt trong kỹ thuật điện tử ô tô người ta thường sử dụng điện trở than.2 Mạch cầu phân áp sử dụng điện trở 2.1 Khái niệm cầu phân áp điện trở Cầu phân áp điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn Vcc thành điện áp nhỏ hơn. Là mạch đơn giản mà không cần phải sử dụng transitor hay mosfet. Công thức tính mạch phân áp như sau: 𝑉𝐶𝐶 Dòng điện và điện áp đầu ra trong mạch: 𝐼 = (Ω); 𝑉𝑜𝑢𝑡 = 𝐼.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng điện trở Hình 2.3 Sơ đồ mạch phân áp điện trở 2.3 Nguyên lý hoạt động cầu phân áp sử dụng điện trở Cầu phân áp sử dụng điện áp đầu vào, mắc nối tiếp 2 hay nhiều điện trở để hạ điện áp mong muốn theo cách tính toán riêng biệt.4 Ứng dụng Được ứng dụng nhiều làm công tắc điều chỉnh tốc độ quạt trần, xe hơi hay xe điện,…Ngoài ra các mạch ổn áp cũng thường sử dụng cầu phân áp điện trở.2 Nhiệt điện trở và cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở 2.1 Nhiệt điện trở 2.1 Khái niệm và cấu tạo nhiệt điện trở Nhiệt điện trở là một thiết bị có điện trở phụ thuộc và chịu ảnh hưởng bởi nhiệt độ bên ngoài, tuy vậy nó vẫn có khả năng cản trở dòng điện trong mạch; ta thường gọi nó là một nhiệt kế điện trở.2 Ký hiệu và cấu tạo của nhiệt điện trở Hình 2.4 Ký hiệu nhiệt điện trở dương và âm Nhiệt điện trở có cấu tạo từ oxit kim loại được đúc thành hình hạt, đĩa hoặc hình trụ và sau đó được bao bọc bằng epoxy hoặc thủy tinh.3 Phân loại nhiệt điện trở Nhiệt điện trở được chia ra làm 2 loại: Điện trở nhiệt PTC hay còn gọi là nhiệt điện trở dương, khi nhiệt độ tăng thì điện trở tăng. Điện trở nhiệt NTC hay còn gọi là điện trở nhiệt âm, khi nhiệt độ tăng thì điện trở giảm.4 Nguyên lý hoạt động của nhiệt điện trở Khi ta đặt một nhiệt điện trở vào trong môi trường có nhiệt độ khác nhau sẽ làm tăng hoặc giảm giá trị điện trở bên trong và ta cũng có thể dựa vào giá trị điện trở của nó để suy ra được nhiệt độ môi trường bên ngoài.
Nhiệt điện trở có phạm vi đo trong khoảng âm 50 đến 150 độ C. Khi nhiệt độ bên ngoài vượt quá giá trị mà nhà cung cấp đưa ra sẽ làm hỏng thiết bị.5 Ứng dụng Nhiệt điện trở thường được sử dụng trong kỹ thuật ô tô để đo nhiệt độ dầu, chất làm mát trong động cơ.2 Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở 2.1 Khái niệm cầu phân áp nhiệt điện trở Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn 𝑉𝐶𝐶 thành điện 5 áp nhỏ hơn bằng cách tăng hoặc giảm nhiệt độ.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở Hình 2.5 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp nhiệt điện trở 2.3 Nguyên lý hoạt động Mạch cầu phân áp nhiệt điện trở sử dụng điện áp đầu vào, mắc nối tiếp một điện trở và một điện trở nhiệt để hạ điện áp mong muốn theo cách tính toán riêng biệt.4 Ứng dụng Thường được sử dụng trong các cảm biến nhiệt độ khí nạp, cảm biến nhiệt độ nước làm mát.3 Quang trở và cầu phân áp sử dụng quang trở 2.1 Khái niệm quang trở Quang trở còn được gọi là điện trở quang là linh kiện điện tử nhạy cảm với ánh sáng, có điện trở phụ thuộc ánh sáng chiếu vào. Giá trị điện trở của nó giảm khi mức độ ánh sáng tăng lên và ngược lại. Nó còn được gọi là điện trở phụ thuộc vào ánh sáng, viết tắt là LDR (Light Dependent Resistor).2 Ký hiệu và cấu tạo Hình 2.6 Ký hiệu của quang trở Hình 2.7 Ký hiệu của quang trở Quang trở được cấu tạo từ vật liệu nhạy cảm với ánh sáng, bên trên được phủ một lớp cách điện với hai chân kim loại có thể dễ dàng thay đổi giá trị khi được chiếu sáng.3 Phân loại quang trở Quang trở được phân loại thành hai loại dựa trên vật liệu được sử dụng để chế tạo ra chúng.
Có hai loại quang trở: quang trở thuần khiết và quang trở tạp chất.4 Nguyên lý hoạt động của quang trở Khi cường độ ánh sáng tăng thì số electron tự do bên trong cũng tăng lên, độ dẫn điện của vật liệu quang dẫn tăng và giảm điện trở suất của vật liệu.5 Ứng dụng của quang trở Quang trở thường được dùng làm cảm biến ánh sáng, mạch cảnh báo trộm… 2.2 Cầu phân áp sử dụng quang trở 2.1 Khái niệm cầu phân áp sử dụng quang trở Cầu phân áp sử dụng nhiệt điện trở là mạch biến điện áp lớn từ nguồn Vcc thành điện áp nhỏ hơn bằng cách thay đổi ánh sáng bên ngoài chiếu vào quang trở.2 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng quang trở Hình 2.8 Sơ đồ mạch điện cầu phân áp sử dụng quang trở 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch cầu phân áp sử dụng quang trở Tương tự như mạch cầu phân áp điện trở, mạch cầu phân áp nhiệt quang trở sử dụng điện áp đầu vào, mắc nối tiếp một điện trở và một quang trở để hạ điện áp mong muốn theo 8 cách tính toán riêng biệt.4 Ứng dụng của mạch cầu phân áp sử dụng quang trở Quang điện trở được ứng dụng khá nhiều trong cách mạch tự động đóng cắt đèn, trong camera chống trộm hay các thiết bị báo động… 2.1 Khái niệm của biến trở Biến trở là một loại điện trở có thể thay đổi được giá trị hay trị số, mục đích để thay đổi cường độ dòng điện trong mạch một cách tùy ý.2 Ký hiệu và cấu tạo của biến trở Hình 2.9 Ký hiệu của biến trở Biến trở được cấu tạo từ ba bộ phận chính: - Một con chạy hay chân chạy. Nó có thể chạy dọc cuộn dây và làm thay đổi giá trị của trở kháng. - Cuộn dây: được làm từ hợp kim, điện trở suất của nó lớn. - Chân ngõ ra: Gồm có 3 chân hay là 3 cực.
Các cực đều được làm hoàn toàn bằng kim loại.3 Phân loại biến trở Biến trở được chia làm bốn nhóm: biến trở con chạy, biến trở tay quay, biến trở than và biến trở dây cuốn.4 Nguyên lý hoạt động của biến trở Một biến trở thường sẽ có 3 cực. Trong đó, 2 cực sẽ được cố định ở 1 đầu của điện trở, cực còn lại di chuyển được gọi là cần gạt. Vị trí cần gạt được nằm trên dải điện trở và nó sẽ quyết định giá trị của biến trở này. Thông thường, biến trở sẽ được nối trực tiếp với các linh kiện điện tử khác ở trong một mạch điện.
Nguyên lý hoạt động của biến trở chủ yếu là dựa trên các dây dẫn được tách rời với 9 độ dài ngắn khác nhau. Trên biến trở có núm vặn hoặc vi mạch điều khiển, khi điều khiển núm vặn thì các mạch kín sẽ thay đổi chiều dài dây dẫn, từ đó làm cho điện trở trong mạch bị thay đổi theo ý muốn.5 Sơ đồ mạch điện của biến trở Hình 2.10 Sơ đồ mạch biến trở 2.6 Ứng dụng Điều chỉnh độ sáng của đèn chiếu sáng: Biến trở cho phép người dùng có thể điều chỉnh tăng hoặc giảm độ sáng theo ý muốn. Tăng giảm âm lượng của loa: Biến trở điều chỉnh tăng giảm âm lượng của loa trong các mạch âm thanh.