P1 điện, điện tử căn bản

BÀI 1: KIẾN THỨC CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ƠTƠ
Mục tiêu: Học xong bài này người học có khả năng
- Giải thích được các khái niệm cơ bản về điện điện tử trên ô tô
- Đọc được các ký hiệu trên các sơ đồ mạch điện của một số hãng xe (Toyota, Hyundai,
…)
- Trình bày được các chức năng của các linh kiện điện tử cơ bản
- Sử dụng thành thạo các tài liệu và chỉ dẫn kỹ thuật có liên quan.
- Thực hành lắp đặt các mạch điện cơ bản
- Rèn luyện tính kỷ luật, cẩn thận, an tồn lao động và vệ sinh cơng nghiệp.

Nội dung:
1. Khái niệm cơ bản về điện
1.1. Mạch điện
Mọi chất đều có các nguyên tử, các nguyên tử gồm có hạt nhân và các điện tử. Một
nguyên tử kim loại có các điện tử tự do.
Các điện tử tự do là các điện tử có thể chuyển động tự do từ các nguyên tử.
Việc truyền các nguyên tử tự do này trong các nguyên tử kim loại sẽ tạo ra điện.
Do đó điện chạy qua một mạch điện là các điện tử chuyển động trong một dây dẫn.
Khi đặt một điện áp vào cả 2 đầu của một (dây dẫn) kim loại, các điện tử chạy từ
cực âm đến cực dương. Chiều chuyển động của dòng điện tử ngược chiều với chiều
của dòng điện.
Điện bao gồm ba yếu tố cơ bản:

1


1.1.1. Dòng điện
Dòng điện là lượng hoặc dung
lượng điện. Điện chỉ chạy theo
dịng khi có hiệu điện thế và có một
mạch điện hoàn chinh cho điện di

chuyển đi hoặc về ắc quy
Đơn vị: A (Ampe)
1 A = 1000mA
1 kA = 1000A
1.1.2. Điện áp
Đây là lực điện động làm dòng điện
chạy qua một mạch điện. Điện áp
càng cao thì lượng dịng điện càng
lớn sẽ chảy qua mạch điện này.
Đơn vị : V (Vơn)
1.1.3. Điện trở
Đây là phần đối lập với dịng điện,
thể hiện sự cản trở dòng điện trong
mạch.
Đơn vị : Ω (Ohm)
1.1.4. Mối quan hệ giữa dòng điện, điện áp và điện trở
- Điện áp và dòng điện

Thiết bị trong hình minh họa này cho thấy tốc độ của guồng nước thay đổi như thế

2


nào bằng cách thay đổi khối lượng nước trong bể chứa bên trái. Điều này có nghĩa
là tốc độ của nước chảy đến guồng nước thay đổi theo sự thay đổi về áp suất nước
trong bể chứa này.
Khi hiện tượng này của nước được thay thế bằng điện, khối lượng nước (áp suất
nước) là điện áp và dòng nước là dòng điện.
- Dòng điện và điện trở

Lực của dòng nước thay đổi theo chiều cao của cửa van đặt giữa bể chứa và guồng
nước. Vì thế, tốc độ của guồng nước sẽ thay đổi.
Cửa van này tương đương với điện trở trong một mạch điện.
- Dòng điện, điện áp và dòng điện

Khi tăng khối lượng nước trong bể chứa sẽ làm tăng tốc độ của guồng nước. Mặt
khác, hạ thấp cửa van đối diện với dòng nước sẽ làm giảm tốc độ của guồng nước.
Như vậy có thể điều khiển guồng nước ở một tốc độ mong muốn bằng cách điều
chỉnh áp suất nước và chiều cao của cửa van.
Tương tự như vậy, trong một mạch điện, lượng công cần thiết được cấp cho các
thiết bị khác nhau bằng cách thay đổi giá trị của điện trở hoặc điện áp.

3


1.1.5. Mạch nối tiếp và song song
Về cơ bản, trên ô tô sử dụng nguồn điện DC nhưng mạch có thể mắc nối tiếp, mạch
song song và mạch nối tiếp/ song song
a. Mạch nối tiếp
- Một mạch điện hoàn chỉnh thường chứa một
nguồn điện, mạch bảo vệ, một tải và một số
loại điều khiển
- Khi Ăc quy được mắc nối tiếp, tổng điện áp
đầu ra bằng tổng của tất cả các điện áp của
chúng cộng lại.
- Phương pháp này cụ thể là, mắc nối tiếp điện
trở hoặc nguồn điện
+ Điện trở của mạch nối tiếp

Tổng điện trở của cả mạch bằng tổng các điện trở trong mạch này.

R0= R1 + R2 + R3
+ Cường độ dòng điện của mạch nối tiếp

Cường độ dòng điện chạy qua mỗi thiết bị điện trong mạch này như nhau đối với mỗi
thiết bị điện khác trong toàn mạch.
I0 = I1 = I2 =I3

4


+ Điện áp của mạch nối tiếp
Tổng độ sụt điện áp xảy ra với các thiết bị điện trong mạch này bằng điện áp của nguồn
điện.
V0 = V1 + V2 + V3

b. Mạch song song
Khi ăc quy của cùng một điện áp
được mắc song song thì tổng điện áp
đầu ra sẽ bằng điện áp của một ắc
quy.
U = U1 =U3
U=IR
Cách bố trí mạch mắc song song
+ Điện trở của mạch song song
Tổng điện trở của cả mạch này có thể tính theo cơng thức sau:
R0 = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3)
R0 nhỏ hơn một điện trở nhỏ nhất của R1, R2, R3.

5

+ Cường độ dòng điện của mạch song song

Tổng cường độ dòng điện chạy qua các thiết bị điện trong mạch này bằng cường độ
của nguồn điện.
I0 = I1+ I2 + I3
+ Điện áp của mạch điện song song
Độ sụt điện áp xảy ra ở mỗi thiết bị điện trong mạch điện này giống như bất kỳ thiết
bị điện nào khác, cũng như điện áp của toàn mạch.
V0 = V1 = V2 = V3

6


1.2. Định luật Ohm
1.2.1. Định luật Ohm

Mối quan hệ sau đây tồn tại giữa dòng điện, điện áp và điện trở:
- Khi tăng điện áp sẽ tăng dòng điện
- Khi giảm điện trở sẽ làm tăng dòng điện
Mối quan hệ này có thể được tóm tắt như sau: Dịng điện sẽ tăng lên theo tỷ lệ thuận
với điện áp, và sẽ giảm theo tỷ lệ nghịch với điện trở.
Mối quan hệ này giữa điện áp, dòng điện và điện trở được xác định theo định luật
Ohm, được trình bày bằng công thức sau đây:
E=RxI

E: Điện áp (V)
R: Điện trở (Ω)
I: Dòng điện (A)

7


GỢI Ý:
Bằng cách thể hiện định luật Ohm bằng hình trong sơ đồ, bạn có thể nhớ ra ngay
mối quan hệ này.
Trong sơ đồ, mối quan hệ theo chiều đứng thể hiện phép chia và mối quan hệ theo
chiều ngang thể hiện phép nhân.
Để có E, "R x I"
Để có R, "E / I"
Để có I, "E / R"
1.2.2. Điện áp rơi
- Điện áp ra khỏi mạch bằng tải (Bóng đèn, động cơ, kích thước dây khơng chính
xác,vv) được gọi là điện áp rơi.
Tổng điện áp bị mất phải bằng điện áp đặt
Lượng mất mát này có thể được tính tốn bằng cách sử dụng cơng thức:
V = I x R.
Để hiểu điện áp rơi trong mạch điện sau

- Trong mạch trên, khi cơng tắc bật "ON", dịng chảy qua R1 và R2.
Tại thời điểm này, V3 là 12 volt trước khi S/W bật "ON". Tuy nhiên, V3 là 0
volt, khi S/W bật "ON".
- Nếu điện áp V1 là 8 volt, nó là điện áp thả 8 volt trong R1.
Tại thời điểm này, điện áp V2 của trở thành "12-8 = 4 volt", bởi vì điện áp Ăc quy
là 12volt.
Ngồi ra, vì "V1 (điện áp rơi của R1) = I (Tổng số dòng điện của mạch) x R1
(điện trở R1)" điện áp rơi R1 và điện áp rơi R2 là tỷ lệ nghịch với nhau.
1.3. Công suất
Công suất điện được thể hiện bằng lượng công do một thiết bị điện thực hiện trong
một giây.

Công suất được đo bằng Watt (W), và 1W là lượng công nhận được khi một điện áp
là 1 V đặt vào một điện trở của phụ tải tạo ra dòng điện là 1A trong một giây.

8


Cơng suất được tính theo cơng thức sau:
P = U.I
- P: Cơng suất, đơn vị : W
- I: Dịng điện, đơn vị : A
- U: Điện áp, đơn vị : V
Ví dụ:
Nếu đặt 5A của một dịng điện trong thời gian một giây, bằng một điện áp là 12V,
thì thiết bị điện này thực hiện được công là 60W (5 x 12 = 60)
2. Điện tử cơ bản
2.1. Tổng quát cơ bản về vật liệu và linh kiện điện tử
2.1.1. Các ký hiệu của linh kiện trong mạch điện ô tơ
Kí hiệu

Ý nghĩa

Kí hiệu

Ý nghĩa

Cầu chì

Điểm nối dây

Cầu chì dịng lớn

Điện trở

Cầu nối

Cơng tắc

Cịi

Mơ tơ

Van chân khơng

Cuộn dây
Solenoid van điện
từ

Cơng tắc lưỡi gà

Rơ le

2.1.2. Các chữ viết tắt thông dụng
1

A/C

Điều hồ khơng khí

2

A/T

Hộp số tự động

3

ABS

Hệ thống phanh chống hãm cứng

9


4

COMB

Kết hợp, tổ hợp

5

DLC3

Giắc chẩn đoán

6

ECT

Hộp số điều khiển điện tử

7

ECU

Bộ điều khiển điện tử

8

EFI

Phun nhiên liệu điện tử

9

EMPS

Hệ thống lái trợ lực bằng mô tơ điện

10

ESA

Đánh lửa sớm điện tử

11

EVAP

Kiểm soát hơi nhiên liệu

12

LED

Đi ốt phát quang

13

LH

Bên trái

14

LHD

Tay lái thuận, tay lái bên trái

15

M/T

Hộp số thường

16

O/D

Số truyền tăng

17

R/B

Hộp rơ le

18

R/H

Bên phải

19

RHD

Tay lái nghịch, tay lái bên phải

20

S/D

Loại xe Sedan

21

SRS

Hệ thống hạn chế va đập bổ xung

22

SW

Công tắc

10


23

TEMP

Nhiệt độ

24

TVSS

Hệ thống bảo bệ xe TOYOTA

25

VSV

Van chuyển chân không

26

VVT-i

Hệ thống van nạp biến thiên thơng minh

27

W/C

Loại xe Wagon

28

W/

Với, có

29

W/O

Khơng có

30

ISC

Van khơng tải

31

MAP

Cảm biến áp suất trên đường ống nạp

32

CKP

Cảm biến vị trí trục khuỷu

2.1.3. Một số linh kiện trong mạch điện
-

Giắc nối
+ Cấu tạo giắc nối

11


+ Cách đọc số chân của giắc nối
Các chân cắm gồm có các chân đực và
chân cái, trong đó các chân đực được cắm
vào các chân cái.
Các giắc nối có các chân đực được gọi là
các giắc đực, và các giắc nối có các chân
cái được gọi là các giắc cái.

2.2. Kiến thức cơ bản về điện tử
2.2.1. Điện trở
Điện trở sử dụng trên ơ tơ có nhiều dạng khác nhau. Một điện trở khá thông dụng

trong kỹ thuật điện tử cũng như trong ô tô là điện trở than. Điện trở than gồm hỗn
hợp bột than và các chất khác được pha trộn theo tỉ lệ khác nhau nên có trị số điện
trở khác nhau. Bên ngồi điện trở được bọc bằng lớp cách điện. Trị số của điện trở
được ký hiệu bằng các vịng màu.
Hình dáng của điện trở than và các vịng màu như Hình 4.
Trong trường hợp đặc biệt, nếu khơng có vịng số 4 (loại điện trở có 3 vịng màu)
thì sai số là 20%.
Cách đọc:
Đọc từ trái sang phải. Vạch đầu tiên và vạch thứ hai biểu thị giá trị thực của điện
trở, vạch thứ ba biểu thị thang nhân 10x (với x là giá trị tương ứng với giá trị của
màu), vạch thứ tư là dung sai của điện trở.

12


Ví dụ:
Điện trở có các vạch màu lần lượt từ trái sang là: Đỏ - tím - cam - bạc. Thì giá trị
của điện trở sẽ là:
Đỏ = 2, tím = 7, cam =103, bạc = 10%.
Vậy: R = 27 . 103 ± 10%
R = 27 K Ω

± 10%

Lưu ý khi mua điện trở:
Người ta không thể chế tạo điện trở có đủ tất cả trị số từ nhỏ nhất đến lớn nhất mà
chỉ chế tạo các điện trở có trị số theo tiêu chuẩn với vòng màu số một và vịng màu
số hai có giá trị như sau:
10

12

15

18

22

27

33

39

43

47

51

56

68

75

82

91

Bảng 1. Các giá trị điện trở

Ví dụ: Có các điện trở: 1 Ω ; 10 Ω ; 100 Ω ; 1K Ω ...
1,5 Ω ; 15 ; 150 ; 1,5K Ω ...
4,7 Ω ; 47 Ω ; 470 Ω ; 4,7K Ω
Bảng qui ước về các vạch màu của điện trở:

Hình 1.4. Vạch màu của điện trở

Vòng số 1

Vòng số 2

Vòng số 3

(số thứ nhất)

(số thứ hai)

(số bội)

Đen

0

0

x 100

Nâu

1

1

x 101

± 1%

Đỏ

2

2

x 102

± 2%

Màu

13

Vòng số 4
(sai số)


Cam

3

3

x 103

Vàng

4

4

x 104

Xanh lá

5

5

x 105

Xanh dương

6

6

x 106

Tím

7

7

x 107

Xám

8

8

x 108

Trắng

9

9

x 109

Vàng kim

x 10-1

± 5%

Bạc kim

x 10-2

± 10%

Bảng 2. Giá trị của các vạch màu

Đối với điện trở có 5 vịng màu, cách đọc tương tự như điện trở 4 vòng màu, chỉ
khác là 3 vòng màu đầu tiên chỉ 3 số, vòng 4 chỉ số bội, vòng 5 là sai số.
Điện trở nhiệt:(Thermistor)
Nhiệt điện trở là một loại bán dẫn có điện trở thay đổi theo các biến đổi về nhiệt độ.
Nói khác đi, nhiệt điện trở có thể xác định nhiệt độ bằng cách dò điện trở.
Trong loại nhiệt điện trở phổ biến nhất, một nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm,
điện trở sẽ giảm khi nhiệt độ tăng. Cũng có loại nhiệt điện trở dương, trong đó điện
trở sẽ tăng lên khi nhiệt độ tăng.

14


Hình 1.5: Nhiệt điện trở

Có hai loại nhiệt trở:
- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở âm là loại nhiệt điện trở khi nhận nhiệt độ
cao hơn thì trị số điện trở giảm xuống và ngược lại.
- Điện trở nhiệt có hệ số nhiệt điện trở dương là
loại nhiệt điện trở khi nhận được nhiệt độ cao
hơn thì trị số điện trở tăng lên.
Nhiệt điện trở có hệ số nhiệt âm là một loại
bán dẫn có điện trở thay đổi theo các biến đổi
về nhiệt độ. Nói khác đi, nhiệt điện trở có thể

xác định nhiệt độ bằng cách dị điện trở.
Ví dụ về ứng dụng:

Hình 1.6: Cảm biến nhiệt độ
nước làm mát

Trong các xe ô tô, các nhiệt điện trở được sử dụng trong cảm biến nhiệt độ nước và
cảm biến nhiệt độ khơng khí nạp, v.v...
Phần tử áp điện: Điện trở của một phần tử áp điện sẽ thay đổi khi nó chịu áp suất
hoặc lực căng
Cũng như vậy, có một số phần tử áp điện sản ra điện áp.

15


Phần tử từ trở:
Điện trở của một phần tử từ trở sẽ thay đổi khi từ trường đặt vào nó.
Vì các thay đổi về điện trở trong các phần tử này nhỏ, các IC (các mạch tích hợp)
được khuyếch đại. Sau đó điện trở này được biến đổi thành xung hoặc các tín hiệu
tương tự để sử dụng chúng như các tín hiệu cảm biến.

Hình 1.7: Phần tử áp điện

GỢI Ý:
Vì các thay đổi về điện trở trong các phần tử này nhỏ, các IC (các mạch tích hợp)
được khuyếch đại. Sau đó điện trở này được biến đổi thành xung hoặc các tín hiệu
tương tự để sử dụng chúng như các tín hiệu cảm biến.
2.2.2. Tụ điện
Một tụ điện có các điện cực, gồm có 2
tấm kim loại hoặc các màng kim loại

đối diện với nhau. Chất cách điện (hoặc
chất điện mơi), có thể làm bằng các
chất cách điện khác nhau, được đặt giữa
các điện cực. Trong sơ đồ này, không

16


khí có tác dụng như chất cách điện.
Khi đặt điện áp vào cả 2 điện cực bằng
cách nối các cực âm và dương của một
ắc quy, các điện cực sẽ tích điện dương
và âm. Khi các điện cực của một tụ
điện tích điện bị đoản mạch, sẽ có một
dịng điện tức thời chạy từ bản cực (+)
đến bản cực (-) làm trung hịa tụ điện.
Vì vậy tụ điện này được phóng điện.
Ngồi chức năng tích điện mơ tả trên
đây, một đặc điểm đáng kể của một tụ
điện là nó ngăn khơng cho dịng điện
một chiều chạy qua.
Một số mạch điện sử dụng chức năng tích điện của tụ điện như:
Mạch điều chỉnh đối với nguồn điện, một dòng điện dự phịng cho bộ vi xử lí, một
mạch định thời sử dụng lượng thời gian cần thiết để nạp và phóng điện cho tụ điện,
mạch dùng tụ để ngăn dòng điện một chiều, các bộ lọc để trích hoặc loại bỏ các
thành phần cụ thể của tần số. Bằng cách dùng các đặc điểm này, các tụ điện được
sử dụng trong các mạch điện của ơ tơ cho nhiều mục đích, chẳng hạn như để loại trừ
nhiễu hoặc thay thế cho nguồn điện hoặc một cơng tắc.
Các đặc điểm tích điện của tụ điện
Khi đặt một điện áp của dòng

điện một chiều vào tụ điện đã
phóng điện hồn tồn, dịng
điện sẽ bắt đầu chạy ở một tốc
độ nhanh . Sau khi tụ điện bắt
đầu tích điện, dịng điện sẽ
giảm xuống. Cuối cùng, khi
dung lượng tĩnh điện (khả
năng tích điện của tụ điện) của
tụ điện đã đạt được, dòng điện
sẽ dừng chạy. Điện áp của tụ
điện ở thời điểm này bằng
điện áp đặt.

Hình 1.9. Hoạt động phóng nạp của tụ điện

2.2.3. Chất bán dẫn
Chất bán dẫn là một loại vật liệu có điện trở cao hơn điện trở của các dây dẫn
tốt như đồng hoặc sắt, nhưng thấp hơn điện trở của các chất cách điện như cao su

17


hoặc thuỷ tinh. Hai loại vật liệu bán dẫn được sử dụng phổ biến nhất là Germani
(Ge) và Silic (Si).Tuy nhiên trong trạng thái tinh khiết của chúng, các chất này
khơng thích hợp với việc sử dụng thực tế của các chất bán dẫn. Vì lý do này
chúng phải được pha với chất phụ gia, đó là một lượng nhỏ của các tạp chất phải
thêm vào để nâng cao công dụng thực tế của chúng.

Các đặc tính của chất bán dẫn:
- Khi nhiệt độ của nó tăng lên, điện trở của nó giảm xuống.

- Tính dẫn điện của nó tăng lên khi được trộn với các chất khác.
- Điện trở của nó thay đổi khi có tác dụng của ánh sáng, từ tính hoặc các ứng
suất cơ học.
- Nó phát sáng khi đặt điện áp vào, v.v...
Có thể chia các chất bán dẫn thành hai loại: Loại N và loại P.

18


Hình 1.10: Chất bán dẫn loại N và loại P

- Các chất bán dẫn loại N: Một chất bán dẫn loại N gồm có một chất nền là silic
(Si) hoặc germani (Ge), đã được pha trộn với một lượng nhỏ asen (As) hoặc
phốtpho (P) để cung cấp cho nó nhiều điện tử tự do, có thể chuyển động dễ dàng
qua silic hoặc germani để tạo ra dòng điện. Chữ "n" của chất bán dẫn loại n có
nghĩa là "âm"
- Các chất bán dẫn loại P: Mặt khác, một chất bán dẫn loại p gồm có một chất
nền là silic (Si) hoặc germani (Ge) đã được pha trộn với gali (Ga) hoặc Indi (In)
để tạo ra "các lỗ", có thể coi là các điện tử "khuyết" và vì các tích điện dương
chạy theo chiều ngược với các điện tử tự do. Chữ "p" của chất bán dẫn loại P có
nghĩa là "dương".
2.2.4. Diode
Các diode bán dẫn bao gồm chất bán dẫn loại N
và loại P nối với nhau.
Một số loại diode:
- Diode chỉnh lưu thường
- Diode Zener
- LED (diode phát sáng)
- Photo Diode
Hình 23 cho thấy dịng điện chạy qua một diode

như thế nào.
- Khi cực dương (+) của ắc quy được nối với phía
P và cực âm (-) nối với phía N, các lỗ dương của Hình 1.11: Hoạt động của diode
chất bán dẫn loại P và cực dương của ắc quy đẩy
lẫn nhau. Và các điện tử tự do của chất bán dẫn
loại N và cực âm của ắcquy đẩy lẫn nhau, vì vậy đẩy chúng về khu vực nối p-n. Do
đó các điện tử tự do và các lỗ dương này hút lẫn nhau, như vậy làm cho dòng điện

19


chạy qua khu vực nối p-n.
- Khi đảo ngược các cực ở ắcquy, các lỗ dương của chất bán dẫn loại p và cực âm
của ắcquy hút lẫn nhau, và các điện tử tự do của chất bán dẫn loại n và cực dương
của ắc quy hút lẫn nhau, vì thế kéo xa khỏi khu vực nối p-n. Kết quả là, một lớp
không chứa các điện tử tự do hoặc các lỗ dương được tạo nên ở khu vực nối p-n, vì
vậy ngăn chặn dịng điện chạy qua.
a. Diode thường
Diode thường làm cho dòng điện chỉ chạy theo một chiều: từ phía p sang phía n.
Cần có một điện áp tối thiểu để dịng điện chạy từ phía p sang phía n.
- Diode silic (A) : khoảng 0,7V
- Diode germani (B) : khoảng 0,3V

Hình 1.12: Diode thường

Dịng điện này sẽ không chạy nếu một điện áp được đặt vào chiều ngược lại (từ phía
N sang phía P). Mặc dù một dòng điện cực nhỏ chạy thực tế, gọi là dòng điện rị ngược
chiều, nó được xử lý như khơng chạy vì nó khơng tác động đến hoạt động của mạch
thực. Tuy nhiên nếu điện áp rò ngược chiều này được tăng lên đầy đủ, cường độ của
dòng điện cho phép đi qua bởi diode sẽ tăng lên đột ngột. Hiện tượng này được gọi là

đánh thủng diode, và điện áp này được gọi là điện áp đánh thủng.
Chức năng chỉnh lưu:
- Điện áp chỉnh lưu bán kỳ:
Điện áp từ máy phát AC được đặt vào một diode.
Vì điện áp được ở đoạn (a), (b) được đặt vào diode theo chiều thuận, dòng điện sẽ chạy
qua diode này. Tuy nhiên, điện áp được đọan (b), (c) được đặt vào diode này theo chiều
ngược, nên dịng điện khơng được phép đi qua diode này. Vì chỉ có một nửa dịng điện
do máy phát sinh ra được phép đi qua diode này.

20