TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Chun nghành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ

Đề tài:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH QUẢN LÝ
NĂNG LƯỢNG TRÊN XE DÙNG ĐIỆN THOẠI

GVHD:
SVTH :
MSSV:
SVTH :
MSSV:

ThS. NGUYỄN TRỌNG THỨC
ĐẶNG VĂN CƯƠNG
13145040
PHẠM THÁI DUY
13145062

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 07 năm 2017


CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

TRƯỜNG ĐH SƯ PHẠM KỸ

VIỆT NAM

THUẬT TP. HCM

Độc Lập - Tự Do - Hạnh Phúc

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TP. Hồ Chí Minh, ngày

tháng năm 2017

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên sinh viên: ĐẶNG VĂN CƯƠNG

- MSSV: 13145040

Họ và tên sinh viên: PHẠM THÁI DUY

- MSSV: 13145062

Chun ngành: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ

- Mã ngành đào tạo: 52510205

Tên tiếng Anh: Automotive Engineering Technology
Hệ đào tạo: ĐẠI HỌC CHÍNH QUY
Khóa: 2013

- Mã hệ đào tạo: K13145

Lớp: 131454B

1. Tên đề tài:

THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG
TRÊN XE DÙNG ĐIỆN THOẠI
2. Nhiệm vụ đề tài:
1. Nghiên cứu về các nguồn điện chính trên ơtơ bao gồm máy phát điện và ắc quy.
2. Nghiên cứu các module, các linh kiện điện tử sử dụng trong mạch.
3. Nghiên cứu lập trình Arduino, lập trình App Inventor2 hiển thị lên điện thoại
Android.
4. Thiết kế mạch.
5. Xây dựng các thuật tốn dùng để lập trình Arduino và lập trình App Inventor2.
6. Viết thuyết minh cho đề tài.
3. Ngày giao nhiệm vụ đề tài: 31/03/2017
4. Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 22/07/2017
TRƯỞNG BỘ MÔN

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

THUẬT TP. HCM

VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC


Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Điện – Điện tử Ôtô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên hướng dẫn)
Họ và tên sinh viên: Đặng Văn Cương

MSSV: 13145040

Hội đồng:…………

Họ và tên sinh viên: Phạm Thái Duy

MSSV: 13145062

Hội đồng:…………

Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRÊN XE
DÙNG ĐIỆN THOẠI.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ.
Họ và tên GV hướng dẫn: ThS. Nguyễn Trọng Thức.
Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Nhận xét về tinh thần, thái độ làm việc của sinh viên (không đánh máy)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2. Nhận xét về kết quả thực hiện của ĐATN (không đánh máy)

2.1.Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2.2 Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu
có thể tiếp tục phát triển)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................


..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2.3.Kết quả đạt được:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2.4. Những tồn tại (nếu có):
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................



3. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm

Điểm

tối đa

đạt được

30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung

10

của các mục

2.

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10


Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và

5

kỹ thuật, khoa học xã hợi…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10

Khả năng thiết kế chế tạo một hệ thống, thành phần,

15

hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm

5


chuyên ngành…
3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm

100

4. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017
Giảng viên hướng dẫn
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ


CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA

THUẬT TP. HCM

VIỆT NAM

KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

Độc lập - Tự do – Hạnh phúc

Bộ môn: Điện – Điện tử Ôtô

PHIẾU NHẬN XÉT ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
(Dành cho giảng viên phản biện)
Họ và tên sinh viên: Đặng Văn Cương

MSSV: 13145040

Hội đồng…………

Họ và tên sinh viên: Phạm Thái Duy

MSSV: 13145062

Hội đồng…………

Tên đề tài: THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRÊN XE
DÙNG ĐIỆN THOẠI.
Ngành đào tạo: Công nghệ Kỹ thuật Ơtơ.
Họ và tên GV phản biện: (Mã GV) ThS. Vũ Đình Huấn.


Mã GV:

Ý KIẾN NHẬN XÉT
1. Kết cấu, cách thức trình bày ĐATN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
2. Nội dung đồ án:
(Cơ sở lý luận, tính thực tiễn và khả năng ứng dụng của đồ án, các hướng nghiên cứu
có thể tiếp tục phát triển)
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
3. Kết quả đạt được:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................


4. Những thiếu sót và tồn tại của ĐATN:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
5. Câu hỏi:
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................

..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................
..........................................................................................................................................


6. Đánh giá:
Mục đánh giá

TT
1.

Hình thức và kết cấu ĐATN

Điểm

Điểm

tối đa

đạt được


30

Đúng format với đầ y đủ cả hình thức và nội dung của

10

các mục

2.

Mục tiêu, nhiệm vụ, tổng quan của đề tài

10

Tính cấp thiết của đề tài

10

Nội dung ĐATN

50

Khả năng ứng dụng kiến thức toán học, khoa học và

5

kỹ thuật, khoa học xã hợi…
Khả năng thực hiện/phân tích/tổng hợp/đánh giá

10


Khả năng thiết kế, chế tạo một hệ thống, thành phần,

15

hoặc quy trình đáp ứng yêu cầu đưa ra với những ràng
buộc thực tế.
Khả năng cải tiến và phát triển

15

Khả năng sử dụng công cụ kỹ thuật, phần mềm

5

chuyên ngành…
3.

Đánh giá về khả năng ứng dụng của đề tài

10

4.

Sản phẩm cụ thể của ĐATN

10

Tổng điểm


100

7. Kết luận:
 Được phép bảo vệ
 Không được phép bảo vệ
TP.HCM, ngày

tháng 07 năm 2017

Giảng viên phản biện
((Ký, ghi rõ họ tên)


TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

XÁC NHẬN HỒN THÀNH ĐỒ ÁN
Tên đề tài:
THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH
QUẢN LÝ NĂNG LƯỢNG TRÊN XE DÙNG ĐIỆN THOẠI
Họ và tên sinh viên: ĐẶNG VĂN CƯƠNG

MSSV: 13145040

Họ và tên sinh viên: PHẠM THÁI DUY

MSSV: 13145062

Ngành đào tạo: Cơng nghệ Kỹ thuật Ơtơ.

Sau khi tiếp thu và điều chỉnh theo góp ý của Giảng viên hướng dẫn. Đồ án tốt nghiệp
đã được hoàn chỉnh đúng theo yêu cầu về nội dung và hình thức.
Chủ tịch Hội đồng: .............................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Giảng viên hướng dẫn: .......................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Giảng viên phản biện: ........................................................................................
.............................................................................................................................
.............................................................................................................................
Tp. HCM, ngày tháng năm 2017


LỜI CẢM ƠN
Xuyên suốt quá trình nghiên cứu đồ án, kể từ lúc mới nhận tên đề tài cho đến những
lúc sắp hồn thành, nhóm chúng em đã gặp khơng biết bao nhiêu là khó khăn, bao nhiêu là
thử thách. Để hồn thành đồ án này một cách thành cơng, chúng em đã nhận được nhiều
sự giúp đỡ, đóng góp ý kiến và chỉ bảo nhiệt tình của thầy cơ, gia đình và bạn bè.
Trước hết em xin gởi tới các thầy cơ khoa Cơ khí Động lực trường Đại học Sư phạm
Kỹ thuật TP.HCM lời chào trân trọng, lời chúc sức khỏe và lời cảm ơn sâu sắc. Với sự
quan tâm, tận tình chỉ dạy của thầy cơ đến nay em đã hồn thành được đồ án.
Với tình cảm sâu sắc, chân thành, cho phép em được bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến
thầy giáo – ThS.Nguyễn Trọng Thức đã quan tâm giúp đỡ, hướng dẫn em hoàn thành đồ
án tốt nghiệp trong thời gian qua.
Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường Đại học Sư phạm Kỹ
thuật TP.HCM nói chung, các thầy cơ trong Bộ mơn Điện - điện tử ơtơ nói riêng đã dạy dỗ
cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được
cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập và làm
đồ án.

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè đã ln tạo điều kiện, quan
tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp.
Với điều kiện về thời gian cũng như kinh nghiệm còn hạn chế của sinh viên nên không
thể tránh được những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự chỉ bảo, đóng góp ý kiến của
các thầy cơ để em có điều kiện bổ sung, nâng cao kiến thức của mình để được hoàn thiện
hơn.
Chân thành cảm ơn!

i


TÓM TẮT
“Thiết kế chế tạo mạch quản lý năng lượng trên xe dùng điện thoại” dùng để
nghiên cứu các thông số tính tốn cơ bản của ắc quy và tạo ra bộ tiết chế thông minh với
nền tảng kiến thức về máy phát điện và ắc quy trên ô tô.
Để thực hiện được đề tài này, nhóm đã tham khảo các tài liệu trên mạng, tham khảo
các thông số trên ắc quy do nhà sản xuất qui định. Với bộ tiết chế, nhóm đã tiến hành đo
đạc các giản đồ xung trên tiết chế cũ gắn trên máy phát để từ đó đưa ra được giải pháp để
xây dựng 1 bộ tiết chế mới.
Sau thời gian nghiên cứu đề tài thì nhóm đã đạt được các kết quả:
 Đo được các thơng số của bình ắc quy và hiển thị trên điện thoại, giúp người dùng
có thể dễ dàng theo dõi tình trạng ắc quy như thế nào.
 Thiết kế được phần mềm trên điện thoại Android.
 Thiết kế được bộ tiết chế mới có thể điều khiển sạc theo 3 chế độ High, Medium,
Low.

ii


MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN .......................................................................................................................i
TÓM TẮT ........................................................................................................................... ii
MỤC LỤC ......................................................................................................................... iii
DANH MỤC HÌNH ẢNH ................................................................................................ vii
DANH MỤC CÁC BẢNG .................................................................................................xi
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ........................................................................................... xii
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI ...........................................................................1
1.1 Đặt vấn đề. ...........................................................................................................1
1.2 Lý do chọn đề tài. ................................................................................................1
1.3 Mục tiêu đề tài. ....................................................................................................2
1.4 Phương pháp nghiên cứu. ....................................................................................2
1.5 Ý nghĩa thực hiện. ...............................................................................................2
1.6 Giới hạn đề tài. ....................................................................................................2
CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC NGUỒN ĐIỆN CHÍNH TRÊN XE ...............................3
2.1 Giới thiệu về máy phát điện (Alternator). ...........................................................3
2.1.1 Chức năng. ....................................................................................................3
2.1.2 Phân loại. .......................................................................................................4
2.1.3 Cấu tạo máy phát điện. ..................................................................................5
2.1.3.1 Rotor. ......................................................................................................5
2.1.3.2 Stator. ......................................................................................................6
2.1.3.3 Bộ chỉnh lưu. ..........................................................................................7
2.1.3.4 Tiết chế vi mạch......................................................................................9
2.2 Giới thiệu về ắc quy (Battery). ..........................................................................14
2.2.1 Tổng quát về ắc quy (gọi tắt là accu). .........................................................14
2.2.2 Ắc quy trong hệ thống khởi động. ..............................................................22
2.2.3 Phân tích kỹ thuật ắc quy để biết cách sử dụng ắc quy bền nhất. ...............23
CHƯƠNG 3: GIỚI THIỆU CÁC MODULE VÀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ......................27
3.1 Board Arduino Nano. ........................................................................................27
3.2 Mạch hạ nguồn 5V LM2596. ............................................................................28
3.2.1 Giới thiệu.....................................................................................................28


iii


3.2.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................28
3.2.3 Cách sử dụng LM256. .................................................................................29
3.3 Mạch tạo nguồn đôi ±12V. ................................................................................29
3.3.1 Giới thiệu.....................................................................................................29
3.3.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................29
3.3.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................29
3.4 Opto Quang 4N35..............................................................................................30
3.4.1 Giới thiệu.....................................................................................................30
3.4.2 Nguyên lý hoạt động. ..................................................................................30
3.4.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................31
3.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20. ............................................................................31
3.5.1 Giới thiệu.....................................................................................................31
3.5.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................31
3.5.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................31
3.6 Module Bluetooth HC 06. .................................................................................32
3.6.1 Giới thiệu.....................................................................................................32
3.6.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................32
3.6.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................33
3.7 Cảm biến đo dòng Hall HST21 200A/4V. ........................................................33
3.7.1 Giới thiệu về cảm biến. ...............................................................................33
3.7.2 Lý thuyết về hiệu ứng Hall. ........................................................................33
3.7.3 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................34
3.7.4 Cách sử dụng. ..............................................................................................34
3.8 Cảm biến đo dòng Hall TKC 100BS5 1V/100A. ..............................................34
3.8.1 Giới thiệu.....................................................................................................34
3.8.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................35

3.8.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................35
3.9 IC IR2184. .........................................................................................................36
3.9.1 Giới thiệu.....................................................................................................36
3.9.2 Thông số kỹ thuật. .......................................................................................36
3.9.3 Cách sử dụng. ..............................................................................................36

iv


3.10 Mosfet IRF540.................................................................................................37
3.10.1 Giới thiệu. .................................................................................................37
3.10.2 Thông số kỹ thuật. .....................................................................................38
3.10.3 Cách sử dụng. ............................................................................................38
3.11 OpAmp LM358. ..............................................................................................38
3.11.1 Giới thiệu....................................................................................................38
3.11.2 Thông số kỹ thuật:.....................................................................................38
3.11.3 Cách sử dụng. ............................................................................................39
3.12 IC MCP4921. ...................................................................................................39
3.12.1 Giới thiệu. .................................................................................................39
3.12.2 Thông số kỹ thuật. .....................................................................................39
3.12.3 Cách sử dụng: ............................................................................................40
3.13 Transitor BD139. .............................................................................................40
CHƯƠNG 4: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM APP INVENTOR2 .........................................41
4.1 Giới thiệu. ..........................................................................................................41
4.2 Cách sử dụng. ....................................................................................................41
4.2.1 Khởi chạy App Inventor..............................................................................41
4.2.2 Tạo project mới. ..........................................................................................42
4.2.3 Giới thiệu các vùng làm việc. .....................................................................43
4.2.4 Sử dụng các đối tượng. ...............................................................................45
CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ MẠCH VÀ THI CÔNG. ..........................................................49

5.1 Sơ đồ khối. .........................................................................................................49
5.2 Nhiệm vụ của từng khối. ...................................................................................49
5.2.1 Khối module hạ nguồn LM2596. ................................................................49
5.2.2 Khối tạo nguồn đôi ±12V............................................................................50
5.2.3 Khối các cảm biến. ......................................................................................50
5.2.4 Khối module Bluetooth HC 06. ..................................................................51
5.2.5 Khối Opto 4N35. .........................................................................................51
5.2.6 Khối Tiết chế. ..............................................................................................52
5.2.7 Khối máy phát điện. ....................................................................................52
5.2.8 Khối công tắc máy. .....................................................................................53

v


5.3 Hoạt động. .........................................................................................................53
5.4 Thiết kế và thi công mạch. .................................................................................56
5.4.1 Thiết kế mạch. .............................................................................................56
5.4.2 Thiết kế lưu đồ thuật tốn chương trình......................................................61
5.4.3 Thi cơng mạch. ............................................................................................65
5.4.4 Kết nối mạch thử nghiệm trên mơ hình. ......................................................66
5.5 Hướng dẫn sử dụng phần mềm quản lý năng lượng trên điện thoại. ................67
5.5.1 Giao diện phần mềm khi mới khởi động. ...................................................67
5.5.2 Hoạt động của giao diện..............................................................................68
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN. .................................................70
6.1 Kết luận. ............................................................................................................70
6.1.1 Hiển thị các thông số. ..................................................................................70
6.1.2 Thiết kế tiết chế. ..........................................................................................70
6.2 Hướng phát triển. ...............................................................................................70
TÀI LIỆU THAM KHẢO .................................................................................................72


vi


DANH MỤC HÌNH ẢNH
Hình 2.1: Máy phát điện trên hệ thống cung cấp điện trên xe. ...........................................4
Hình 2.2: Các bộ phận đảm nhiệm chức năng quan trọng trên máy phát. ..........................4
Hình 2.3: Cấu tạo máy phát điện. .......................................................................................5
Hình 2.4: Rotor và Stator của máy phát điện. .....................................................................5
Hình 2.5: Rotor. ..................................................................................................................5
Hình 2.6: Stator. ..................................................................................................................6
Hình 2.7: Tín hiệu điện AC dạng sóng sin..........................................................................6
Hình 2.8: Cách đấu dây Stator ............................................................................................6
Hình 2.9: Bộ chỉnh lưu. .......................................................................................................7
Hình 2.10: Sơ đồ của bộ chỉnh lưu. ....................................................................................7
Hình 2.11: Sơ đồ nguyên lý chỉnh lưu. ...............................................................................8
Hình 2.12: Sơ đồ mạch máy phát điện chỉnh lưu dùng 8 diode. .........................................9
Hình 2.13: Tự điều khiển dịng điện. ..................................................................................9
Hình 2.14: Ngun tắc tiết chế. .........................................................................................9
Hình 2.15: 2 loại tiết chế vi mạch. ....................................................................................10
Hình 2.16: Tiết chế loại D.................................................................................................11
Hình 2.17: Tiết chế loại M. ...............................................................................................11
Hình 2.18: Tiết chế ngồi thực tế và các chân. .................................................................12
Hình 2.19: Đầu ra trên tiết chế vi mạch. ...........................................................................12
Hình 2.20: Đặc tính của tiết chế vi mạch. .........................................................................13
Hình 2.21: Cấu trúc của accu. ...........................................................................................14
Hình 2.22: Bên trong một accu. ........................................................................................15
Hình 2.23: Các phản ứng hóa học diễn ra bên trong accu. ...............................................16
Hình 2.24: Biểu đồ thể hiện dung lượng của accu. ...........................................................16
Hình 2.25: Dung lượng accu phụ thuộc vào nhiệt độ. ......................................................18
Hình 2.26: Tổng trở trong của accu. .................................................................................19

Hình 2.27: Đặc tính phóng của accu. ................................................................................20
Hình 2.28: Đặc tính sạc của accu. .....................................................................................21
Hình 2.29: Đồ thị điện áp trong q trình khởi động........................................................22
Hình 2.30: Thơng số kỹ thuật của 1 accu..........................................................................24

vii


Hình 2.31: Dịng xả theo số giờ và điện áp ngắt ở mỗi cell..............................................24
Hình 2.32: Cơng suất xả theo số giờ và điện áp ngắt ở mỗi cell. .....................................24
Hình 2.33: Biểu đồ thể hiện sự tương quan giữa tuổi thọ ắc quy và mức điện áp xả. ......25
Hình 2.34: Tuổi thọ Accu phụ thuộc vào nhiệt độ............................................................26
Hình 2.35: Hiện tượng tự phóng dịng của accu. ..............................................................26
Hình 3.1: Board Arduino Nano thực tế. ............................................................................27
Hình 3.2: Module hạ nguồn LM2596. ..............................................................................28
Hình 3.3: Cấp và nhận nguồn trên Module LM2596. .......................................................29
Hình 3.4: Cấp và nhận nguồn trên Module tạo nguồn đơi. ...............................................30
Hình 3.5: Opto 4N35. ........................................................................................................30
Hình 3.6: Sơ đồ nguyên lý hoạt động của Opto. ...............................................................30
Hình 3.7: Cảm biến và cách sử dụng. ...............................................................................32
Hình 3.8: Module HC 06...................................................................................................32
Hình 3.9: Cảm biến đo dịng HST21. ...............................................................................33
Hình 3.10: Mơ tả hiệu ứng Hall. .......................................................................................34
Hình 3.11: Kích thước và cách nối chân vào cảm biến. ...................................................34
Hình 3.12: Cảm biến đo dịng TKS100BS5......................................................................35
Hình 3.13: Các chân của cảm biến....................................................................................35
Hình 3.14: Các chân của IC. .............................................................................................36
Hình 3.15: Giản đồ xung điều khiển của IC. ....................................................................36
Hình 3.16: IRF540 và các chân. ........................................................................................37
Hình 3.17: IC LM358........................................................................................................38

Hình 3.18: Sơ đồ mạch khuếch đại khơng đảo. ................................................................39
Hình 3.19: IC MCP4921. ..................................................................................................39
Hình 3.20: Cách sử dụng của IC MCP4921. ....................................................................40
Hình 3.21: Transistor BD139. ...........................................................................................40
Hình 4.1: Giao diện và kết nối với điện thoại. ..................................................................41
Hình 4.2: Giao diện của App Inventor 2. ..........................................................................42
Hình 4.3: Cách tạo 1 project. ............................................................................................42

viii


Hình 4.4: Đặt tên cho project. ...........................................................................................43
Hình 4.5: Giao diện làm việc của App. .............................................................................43
Hình 4.6: Vùng làm việc Palete. .......................................................................................44
Hình 4.7: Vùng làm việc Viewer. .....................................................................................44
Hình 4.8: Vùng làm việc Components. .............................................................................45
Hình 4.9: Vùng làm việc Properties. .................................................................................45
Hình 4.10: Sử dụng đối tượng...........................................................................................46
Hình 4.11: Giao diện Blocks. ............................................................................................46
Hình 4.12: Cách chọn để xuất file APK. ..........................................................................47
Hình 4.13: Cách chọn kết nối khơng cần xuất file APK...................................................47
Hình 4.14: Mã QR. ............................................................................................................47
Hình 4.15: Quét mã QR. ...................................................................................................48
Hình 4.16: Ứng dụng được thiết kế bằng App Inventor2. ................................................48
Hình 5.1: Sơ đồ khối tổng quát. ........................................................................................49
Hình 5.2: Chuyển đổi nguồn 12V sang 5V. ......................................................................50
Hình 5.3: Chuyển đổi nguồn 5V sang ±12V.....................................................................50
Hình 5.4: Các tín hiệu đầu vào..........................................................................................51
Hình 5.5: Khối Bluetooth. .................................................................................................51
Hình 5.6: Khối Opto 4N35. ...............................................................................................52

Hình 5.7: Khối xử lý. ........................................................................................................52
Hình 5.8: Khối máy phát điện. ..........................................................................................53
Hình 5.9: Khối cơng tắc máy. ...........................................................................................53
Hình 5.10: Cầu phân áp.....................................................................................................54
Hình 5.11: Sơ đồ mạch tồn bộ hệ thống. .........................................................................56
Hình 5.12: Sơ đồ mạch nguồn. .........................................................................................56
Hình 5.13: Mạch giao tiếp Bluetooth. ...............................................................................57
Hình 5.14: Mạch đo nhiệt độ. ...........................................................................................57
Hình 5.15: Sơ đồ mạch đo dịng khởi động. .....................................................................58
Hình 5.16: Sơ đồ đo dịng tải. ...........................................................................................58
Hình 5.17: Sơ đồ mạch đo điện áp. ...................................................................................59

ix


Hình 5.18: Sơ đồ mạch đo tốc độ máy phát điện. .............................................................59
Hình 5.19: Sơ đồ mạch điều khiển kích từ. ......................................................................60
Hình 5.20: Sơ đồ mạch đèn báo sạc. .................................................................................60
Hình 5.21: Lưu đồ đo SOC. ..............................................................................................61
Hình 5.22: Lưu đồ xác định trạng thái đề. ........................................................................62
Hình 5.23: Lưu đồ chương trình tiết chế...........................................................................63
Hình 5.24: Lưu đồ gởi dữ liệu. .........................................................................................64
Hình 5.25: Sơ đồ mạch in. ................................................................................................65
Hình 5.26: Mạch thực tế. ..................................................................................................65
Hình 5.27: Kết nối mạch với mơ hình. .............................................................................66
Hình 5.28: Hiển thị các thơng số trên màn hình điện thoại. .............................................67
Hình 5.29: Hiển thị đồ thị vẽ được trên màn hình điện thoại. ..........................................67
Hình 5.30: Giao diện phần mềm. ......................................................................................67
Hình 5.31: Giao diện kết nối Bluetooth. ...........................................................................68
Hình 5.32: Nút nhấn thay đổi khi được chọn. ...................................................................69

Hình 5.33: Giao diện vẽ đồ thị. .........................................................................................69

x


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1: Bảng số liệu dung lượng accu phụ thuộc vào dịng điện phóng ra. ..................17
Bảng 2.2: Bảng giá trị SOC theo nhà sản xuất. .................................................................19
Bảng 3.1: Bảng thông số Arduino Nano. ..........................................................................28
Bảng 3.2: Kết nối chân với HC-06. ...................................................................................33

xi


DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
SOC

State Of Charge

CCA

Cold Cranking Amps

HCA

Hot Cranking Amps

RPM

Revolutions Per Minute


SPI

Serial Peripheral Bus

xii


CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
1.1 Đặt vấn đề.
Toàn cầu hóa, hội nhập sẽ kéo theo sự phát triển mạnh mẽ của các ngành, lĩnh vực trên
toàn thế giới. Trong xu thế đang bước vào cuộc cách mạng công nghiệp 4.0 - kỷ nguyên
của kết nối vạn vật, đòi hỏi sự lớn lên mạnh mẽ của các ngành liên quan và các khối ngành
công nghiệp kỹ thuật cũng chịu ảnh hưởng rất sâu sắc. Ngày nay, rất nhiều những công
nghệ hiện đại ứng dụng hiệu quả trong cuộc sống, góp phần làm cho đời sống con người
trở nên tiện nghi hơn.
Trong những năm gần đây, con người đã khai thác rất nhiều các ứng dụng liên quan
đến công nghệ số. Smartphone đã thành công trong việc bước vào đời sống như là một
thiết bị khơng thể thiếu. Bởi vì sự tiện nghi của nó, người dùng có thể kết nối, theo dõi các
thông tin một cách dễ dàng, nhanh chóng.
Ở nước ta, lượng ơtơ sử dụng ngày càng gia tăng, và sẽ là phương tiện di chuyển chính
của người dân Việt Nam trong tương lai. Nhưng càng phát triển thì người dùng càng địi
hỏi nhiều tính năng, nhiều thơng tin hơn về chiếc xe mà họ đang sử dụng. Việc biết được
các thông tin này giúp họ chủ động hơn trong việc sử dụng, sẽ hạn chế được những rắc rối
có thể xảy ra trên mỗi chuyến đi.
Và việc được biết thông tin về nguồn điện - sự sống của mỗi chiếc xe sẽ giúp người
dùng an tâm hơn về tình trạng của xe mọi lúc mọi nơi.
1.2 Lý do chọn đề tài.
Công nghệ ngày càng phát triển, đời sống con người ngày càng cao vì thế yêu cầu làm
sao để mọi thơng tin chính xác nhất đến được tay người tiêu dùng. Hoặc cải tiến các thiết

bị làm cho các thiết bị đó thơng minh hơn. Điều này sẽ giúp đảm bảo cho cuộc sống con
người trở nên giá trị hơn.
Ơtơ là ngành cơng nghiệp ln ln địi hỏi phải có sự đổi mới, nghiên cứu ra những
cơng nghệ mới, gắn liền với điều đó thì việc nâng cao hiệu quả của các hệ thống trên xe là
điều thiết yếu. Một trong những hệ thống rất cần để khai thác tối đa đó là hệ thống điện
(chú trọng đến nguồn điện) trên xe. Một hệ thống mà phải đảm bảo được việc cung cấp
điện cho toàn bộ điện trên xe, một hệ thống mà phải hiển thị được các thơng tin một cách
chính xác nhất sẽ giúp người dùng tránh được những sự cố ngoài ý muốn.

1


Với những vấn đề cùng với những ý tưởng liên quan thì đề tài tốt nghiệp: “Thiết kế
chế tạo mạch quản lý năng lượng trên xe dùng điện thoại” sẽ giải quyết được bài toán
nêu trên. Đây là một đề tài nếu nghiên cứu thành cơng thì sẽ rất giúp ích trong việc theo
dõi được hết thông tin về nguồn điện trên xe, với lí do đó chúng em đã quyết định đi theo
nghiên cứu đề tài này với mục đích cuối cùng là có thể chủ động kiểm sốt được tình trạng
hoạt động của nguồn điện trên ơtơ.
1.3 Mục tiêu đề tài.
Mục tiêu của đề tài này là thiết kế ra một bộ tiết chế thông minh hơn, đo được các dòng
điện từ máy phát điện đến ắc quy, sử dụng phần mềm lập trình Arduino. Mọi thơng tin đo
đạc, tính tốn được sẽ được hiển thị lên điện thoại sử dụng hệ điều hành Android nhờ lập
trình App Inventor2. Từ các thông tin trên người dùng sẽ điều khiển được việc sạc điện
cho ắc quy cũng như theo dõi được tình trạng sức khỏe của ắc quy.
1.4 Phương pháp nghiên cứu.
Để hồn thành được đồ án này thì rất nhiều phương pháp nghiên cứu đã được sử dụng
đến như phương pháp thu thập dữ liệu, phương pháp thử nghiệm ……thơng qua việc tìm
hiểu nghiên cứu các tài liệu trên các trang mạng, các diễn đàn.
1.5 Ý nghĩa thực hiện.
Đề tài đã giúp giải quyết được vấn đề theo dõi tình trạng nguồn điện trên xe mà cụ thể

là theo dõi được tình trạng sức khỏe của ắc quy. Và đây cũng là nền tảng tốt cho những ai
muốn nghiên cứu khai thác hết các ứng dụng về máy phát điện và ắc quy.
1.6 Giới hạn đề tài.
 Chỉ có thể biết được dung lượng SOC mà khơng tính tốn được tình trạng sức khỏe
của accu.
 Đề tài mới chỉ thử nghiệm trên mơ hình, chưa kiểm tra hoạt động khi gắn trực tiếp
trên xe để thử trong thời gian dài.

2


CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU CÁC NGUỒN ĐIỆN CHÍNH TRÊN XE
Hệ thống điện là một hệ thống quan trọng trên các loại phương tiện ngày nay, chúng
được sử dụng trong ngành ôtô. Hệ thống điện bao gồm thiết bị chứa năng lượng điện (ắc
quy), thiết bị sản xuất ra nguồn năng lượng điện (máy phát điện) và các tải tiêu thụ điện
(bóng đèn, ECU, máy khởi động, hệ thống thơng tin….).
Để duy trì hoạt động cho các phụ tải điện trên ôtô, cần phải có bộ phận tạo ra nguồn
năng lượng điện cung cấp cho chúng. Nguồn năng lượng này được lấy từ đâu? Để biết
được câu trả lời này thì chúng ta cần phải hiểu thêm một ít về nguồn điện trên ơtơ.
Trên ơtơ có 2 nguồn năng lượng tạo ra điện chính đó là ắc quy (accu) và máy phát điện:
 Accu có nhiệm vụ cực kì quan trọng mà hiện nay chưa có nguồn nào có thể thay thế
được đó là cung cấp năng lượng cực lớn để khởi động xe (dòng đề hay dòng khởi động).
Ngày nay trên xe ơtơ, accu cịn có nhiệm vụ cung cấp điện cho một số thiết bị công suất
nhỏ khi động cơ khơng hoạt động như radio, đèn tín hiệu, kèn….
 Đối với máy phát điện thì nhiệm vụ chính là tạo ra năng lượng điện và dùng để cung
cấp điện cho hầu hết các thiết bị điện trên xe, nhiệm vụ thứ hai cũng rất quan trọng đó là
sạc điện cho accu mỗi khi động cơ hoạt động (bởi vì mỗi lần động cơ khởi động, accu mất
một phần năng lượng rất lớn mà không thể tự sinh ra được).
2.1 Giới thiệu về máy phát điện (Alternator).
2.1.1 Chức năng.

Như đã nói ở trên, ơtơ được trang bị một số hệ thống điện và thiết bị điện để đảm bảo
an toàn và tiện nghi. Chúng cần điện năng trong suốt quá trình hoạt động cũng như cả khi
động cơ đã dừng. Máy phát điện ra đời để thực hiện chức năng này, sử dụng sự quay của
động cơ để tạo ra điện. Nguồn điện đó chỉ cho phép máy phát điện khi hoạt động phát ra
với nguồn điện áp tiêu chuẩn là từ 13.8V đến 14.2V đối với hệ thống cung cấp điện áp là
12V.

3


Hình 2.1: Máy phát điện trên hệ thống cung cấp điện trên xe.
Máy phát điện giữ vai trò then chốt và thực hiện 3 chức năng sau đây: phát điện,
chỉnh lưu, hiệu chỉnh điện áp (tiết chế).

Hình 2.2: Các bộ phận đảm nhiệm chức năng quan trọng trên máy phát.
 Phát điện: Rotor của máy phát điện là nam châm điện, stator là các cuộn dây. Khi
rotor quay sẽ tạo ra từ trường tương tác lên dây quấn stator làm phát sinh ra điện.
 Chỉnh lưu: Dòng điện sinh ra là dịng điện xoay chiều khơng thể sử dụng trực tiếp
cho các thiết bị điện mà phải được chỉnh lưu thành dòng điện một chiều (linh kiện điện tử
diode sẽ thực hiện chức năng này).
 Tiết chế vi mạch: Đảm bảo điện áp đầu ra luôn là một hằng số (14.2V) kể cả khi tốc
độ máy phát có thay đổi.
2.1.2 Phân loại.
Hiện nay, người ta thường sử dụng các loại máy phát điện sau:
 Máy phát điện xoay chiều kích thích bằng nam châm vĩnh cửu.
 Máy phát điện kích thích bằng điện từ có vịng tiếp điện (sử dụng phổ biến trên ơtơ).
 Máy phát điện kích thích bằng điện từ khơng có vịng tiếp điện.

4