Đề tài: Thiết kế và thi công máy sạc xung cho ắc quy

1 LỜI NÓI ĐẦU 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, nguồn xung được sử dụng ngày càng rộng rãi. Người ta biết đến nguồn xung như một thiết bị biến đổi điện áp AC sang DC với hiệu suất cao. Đó là lý do mà nguồn xung được sử dụng trong các thiết bị tiết kiệm điện, bóng đèn tiết kiệm điện là một ví dụ cụ thể nhất. Do đó, sẽ là một thiếu sót lớn nếu ta không sử dụng nguồn xung trong những ứng dụng khác, như dùng để sạc ắc-quy chẳng hạn. Vì nhiều lý do khác nhau, ắc-quy ngày nay vẫn còn được sử dụng và chiếm vị trí không thể thay thế. Một ứng dụng cụ thể của ắc-quy là sử dụng trong các robot của trường học Lạc Hồng. Trên thực tế, đa phần các máy sạc ắc-quy đang được sử dụng chỉ đơn thuần là một biến áp sắt từ và diode cầu. Các máy sạc này không hề có bộ phận điều khiển nạp cũng như đề phòng sự cố. Nếu người sử dụng không để ý khi sử dụng, họ rất dễ làm hư máy sạc và ắc-quy khi để xảy ra sự cố: ngắn mạch ngõ ra máy sạc hoặc kết nối ngược cực ắc-quy với máy sạc. Do đó, một máy sạc ắc-quy được thiết kế để khắc phục các nhược điểm trên là điều cần thiết. Nhận thấy yêu cầu do thực tế cuộc sống đặt ra như kể trên đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY SẠC XUNG CHO ẮC-QUY” do nhóm thực hiện ra đời từ đó. 2. TẦM QUAN TRỌNG Ở nước ta, thói quen tiêu dùng của người dân đang có những chuyển biến tích cực. Nếu lúc trước, đa số người dân thường chọn những mặt hàng rẻ, vừa với túi tiền là tiêu chí khi tiêu dùng nói chung và khi mua sắm các sản phẩm điện tử nói riêng. Những năm gần đây, vấn đề chất lượng của mặt hàng càng được quan tâm. Người dân sẵn sàng bỏ ra một số tiền cao hơn một chút, nhưng mua được sản phẩm dễ sử dụng, hơn là sản phẩm rẻ tiền và hay hư hỏng. Khi hoàn thành đề tài, nhóm thực hiện sẽ giới thiệu một máy sạc ắc-quy đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của người sử dụng kể trên. Người sử dụng hoàn toàn 2 yên tâm khi sử dụng thiết bị này, bởi nó hoàn toàn dễ sử dụng. Người sử dụng không cần lo lắng khi vô tình thao tác sai, máy đã được thiết kế để đề phòng các sự cố này. Người sử dụng cũng không cần ngồi sát bên máy sạc để chờ ắc-quy đầy như xưa nữa. Khi ắc-quy đầy, nó sẽ sáng đèn để báo và phát ra một đoạn nhạc, ắc-quy cũng được tự động ngắt khỏi nguồn điện sạc. Với máy sạc do nhóm thiết kế, nó được kì vọng sẽ thay thế được các máy sạc kém chất lượng hiện có bởi tính tiện lợi của nó. 3. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Mục đích của đề tài là tìm ra hướng thiết kế máy sạc ắc-quy mới, qua đó sẽ kéo dài tuổi thọ ắc-quy mà vẫn đảm bảo sạc nhanh. Một mục đích không kém phần quan trọng là tạo ra sự thay đổi nhận thức trong việc thiết kế mạch điện tử của sinh viên. Lâu nay, khi muốn điều khiển một chu trình một cách tự động thì sinh viên hay sử dụng vi điều khiển. Hoàn thành đề tài này như một hành động chứng minh là: không nhất thiết ta phải dùng vi điều khiển trong mọi trường hợp. 4. GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Để có thể giải quyết được những vấn đề đã đặt ra như trên, nhóm nghiên cứu đã đặt ra những chỉ tiêu sau cho máy sạc được thiết kế: − Vận hành đơn giản. − Có đèn báo chế độ làm việc. − Có khả năng điều chỉnh vô cấp dòng nạp. Dòng nạp hiển thị qua ampere kế. − Tự động ngắt nguồn nạp khi không sạc ắc-quy. Khi ắc-quy đầy, máy sạc sẽ ngắt nguồn nạp và phát một đoạn nhạc dài 30s. − Có tính năng bảo vệ ngắn mạch ngõ ra. − Phải có cơ chế phòng ngừa và cảnh báo sự cố đấu ngược cực ắc-quy. 3 Dựa trên những chỉ tiêu trên, nhóm nghiên cứu đã phác thảo sơ đồ khối máy sạc như sau: 220VAC NGUỒN XUNG ẮC-QUY DÒNG NẠP MẠCH ĐIỀU KHIỂN HỒI TIẾP Hình 1: Tổng quan về mạch sạc ắc-quy. Máy sạc ắc-quy do nhóm thực hiện thiết kế sẽ sử dụng một nguồn xung để cung cấp năng lượng nạp cho ắc-quy. Bên cạnh đó, máy còn có mạch điều khiển việc nạp ắc-quy và phòng ngừa sự cố xảy ra. Việc thực hiện đề tài “THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÁY SẠC XUNG CHO ẮC-QUY” có thể chia ra làm ba giai đoạn chính: − Giai đoạn đầu tiên là thiết kế nguồn xung để nạp ắc-quy. Đây là giai đoạn có thể nói là quan trọng nhất trong quá trình thực hiện đề tài. Với việc thiết kế nguồn xung không được giảng dạy trong Khoa Cơ Điện, nhóm sinh viên thực hiện đề tài đã phải đọc tài liệu để tự nghiên cứu. Việc áp dụng lý thuyết vào thực tế cũng đòi hỏi sự linh hoạt trọng việc vận dụng, bất cứ một sai sót nào cũng có thể dẫn đến thất bại. Bên cạnh đó là sự nguy hiểm cho người thiết kế do phải sử dụng trực tiếp nguồn điện 220VAC. − Giai đoạn thứ hai là thiết kế mạch điều khiển nạp ắc-quy. Để có thể dễ dàng chuyển giao công nghệ, nhóm thực hiện đã phải nghiên cứu, tìm hiểu sao cho chỉ dùng các IC thông dụng mà vẫn đảm bảo tính tự động hoá cho mạch. Cộng thêm đó là sự tích hợp thêm các tính năng bảo vệ ngắn mạch, ngược cực ắc-quy. Đây là các tính năng cần thiết nhưng lại không hề có sơ mạch ở bất cứ đâu để tham khảo. Do đó, nhóm thực hiện đã phải thể hiện hết sức tính sáng tạo trong việc vận dụng kiến thức đã học vào thực tế. − Giai đoạn cuối cùng cũng không kém phần quan trọng là thiết kế vỏ hộp cho máy sạc. Trong giai đoạn này, nhóm thực hiện phải vận dụng các kiến thức 4 về gia công trên máy CNC, qua đó vỏ hộp được thiết kế mới có độ chính xác và thẩm mỹ đạt yêu cầu. Hoàn thành ba giai đoạn trên, nhóm thực hiện cũng đã hoàn thành việc thực hiện đề tài ở mức tốt nhất có thể. Bước đầu, qua thực tế sử dụng máy đã cho kết quả đạt được như đã đề ra. Đây có thể xem là thành quả rất đáng khích lệ sau những cố gắng không biết mệt mỏi của nhóm sinh viên thực hiện. 5 CHƯƠNG I CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ĐỀ TÀI Máy sạc xung do nhóm thực hiện thiết kế gồm có hai bộ phận chính: nguồn xung công suất và mạch điều khiển. 1.1. Nguồn xung công suất Nhiệm vụ của nguồn xung là cung cấp công suất để nạp cho ắc-quy. 1.1.1. Tổng quan về nguồn xung [1] Khi nói đến nguồn xung, người ta có thể kể một số mạch biến đổi thông dụng như: − Mạch biến đổi đẩy kéo (push-pull converter). − Mạch biến đổi cầu toàn phần (full-bridge converter). − Mạch biến đổi cầu bán phần (half-bridge converter). − Mạch biến đổi thuận (forward converter). − Mạch biến đổi hồi tiếp (flyback converter). − Mạch biến đổi chuyển mạch (buck converter). − Mạch biến đổi khuếch đại (boost converter). Nguồn xung được lựa chọn để thực hiện đề tài này là: mạch biến đổi đẩy kéo. Mạch biến đổi đẩy kéo có những ưu nhược điểm sau: 1.1.1.1. Ưu điểm − Công suất ngõ ra lớn gấp đôi so với mạch biến đổi thuận với cùng kích thước lõi ferrite (lõi từ dùng để chế tạo biến áp xung được biết với tên lõi ferrite). − Cách ly giữa điện áp ngõ vào và điện áp ngõ ra (trái ngược với mạch biến đổi chuyển mạch hoặc khuếch đại). ... - tailieumienphi.vn