t r ì n h đ ộ đ à o t ạ o
cc

bộ lao động - thơng binh và x hộiã
Tổng cục dạy nghề
Dự án giáo dục kỹ thuật và dạy nghề (VTEP)
Giáo trình
a)
b)
c)
Hà Nội - 2004
Mô đun/môn học : kỹ thuật tự động điều khiển
bằng điện tử
M sốã Har 02 07
Nghề :(điền tên nghề)
Trình độ( lành nghề)
(Chèn một hình minh hoạ biểu tợng cho mô đun/ môn học )
Logo
(Mặt sau trang bìa)
M tàI liệu:.ã
M quốc tế ISBN :.ã .
2
Tuyên bố bản quyền :
Tài liệu này thuộc loại sách giáo trình
Cho nên các nguồn thông tin có thể đợc
phép dùng nguyên bản hoặc trích dùng
cho các mục đích về đào tạo và tham
khảo .
Mọi mục đích khác có ý đồ lệch lạc hoặc
sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu
lành

Mục lục
đề mục Trang
Lời tựa .....................................................................................................................2
Mục ..........................................................................................................................3
Bài 1: sơ đồ khối và các chu trình hoạt động của mạch tự động điều khiển....7
Bài 2: Cảm biến. ................................................................................................... 10
Bài 3 : Mạch điều khiển trạng thái cửa xe............................................................20
Bài 4: mạch tự động điều khiển thời điểm đánh lửa ..........................................29
Bài 5: Mạch điện kiểm soát và khai báo mức nhiên liệu...................................34
Bài 6 :Mạch điều khiển hổn hợp nhiên liệu - không khí ...................................38
Bài 7 :mạch tự động đếm tốc độ...........................................................................44
Bài 8 : mạch tự động điều khiển chuyển mạch đa chức năng...........................60
4
Giới thiệu về mô đun/môn học
Vị trí, ý nghĩa, vai trò mô đun/môn học :
Mô đun /môn học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống
mạch tự động điều khiển ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân tích
đúng mạch điện và lắp đặt, sửa chữa đợc các hệ thống mạch điện đó.
Mục tiêu của mô đun/môn học:

Nhằm đào tạo cho học viên có đày đủ kiến thức:
- Trình bày đúng sơ đồ, chức năng của các khối trong một mạch điện tự động điều
khiển
- Phân tích đúng các chu trình hoạt động cơ bản của một mạch tự đồng điều khiển.
- Trình bày đúng sơ đồ khối và chu trình làm việc của mạch điện (tự động điều
khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không
khí, khai báo nhiên liệu, đo tốc độ và hệ thống chuyển mạch đa chức năng) trong
ôtô .
- Kiểm tra và thay thế đợc các khối bị h hỏng trong các mạch điện (tự động điều
khiển trạng thái cửa, điều khiển thời điểm đánh lửa, điều khiển nhiên liệu không

5
Bµi 8 : m¹ch tù ®éng ®iÒu khiÓn chuyÓn m¹ch ®a chøc n¨ng.
6
26. .s.c Pan động cơ
xăng
Sơ đồ quan hệ theo trình tự học nghề ( sơ đồ này sẽ đợc thay bằng sơ đồ của nghề cụ thể)
( In đậm tên mô đun hoặc môn học đợc đề cập tới trong tài liệu này. Dới đây là ví dụ minh hoạ)Ghi chú:
(Giải thích sơ đồ, đa ra phơng sách thực hiện mô đun/môn học tuỳ thuộc các đối tợng học: công nhân đ qua sản xuất, chỉ dạy phần lý thuyết ...)ã
Kỹ thuật An toàn và bảo hộ lao động là mô đun cơ bản và bắt buộc. Mọi học viên phải học và đạt kết quả chấp nhận đợc đối với các bài kiểm tra đánh
giá và thi kết thúc nh đ đặt ra trong chã ơng trình đào tạo.
Những học viên qua kiểm tra và thi mà không đạt phải thu xếp cho học lại những phần cha đạt ngay và phải đạt điểm chuẩn mới đợc phép học tiếp
các mô đun/ môn học tiếp theo.
Học viên, khi chuyển trờng, chuyển ngành.nếu đ học ở một cơ sở đào tạo khác rồi thì phải xuất trình giấy chứng nhận; Trong một số trã ờng hợp có thể
vẫn phải qua sát hạch lại.
7
1.Hội nhập nghề sửa chữa
máy tàu thủy
Chính trị
Pháp luật
Giáo dục thể chất
Giáo dục
quốc phòng
Tin học
Ngoại ngữ
2. Điện kỹ thuật
3. Cơ kỹ thuật
4. Nguội cơ bản

đánh lửa
13. .s.c Hệ thống
làm mát
14. .s.c Hệ thống
bôi trơn
16. .s.c Cơ cấu phân
phối khí
19. .s.c Hệ thống
nhiên liệu Diesel
bơm cao áp thẳng
22. .s.c Hệ thống
truyền lực thủy
lực
10. .s.c Hệ thống
khởi động bằng điện
15. .s.c Hệ thống
tín hiệu động cơ
17. .s.c Hệ thống
tăng áp
20. .s.c Hệ thống
nhiên liệu Diesel
bơm cao áp phân
23. .s.c Hệ thống
điều khiển tàu
25. Chạy rà và điều
chỉnh động cơ
27. .s.c Pan động cơ
Diesel
7. dung sai và vẽ
kỹ thuật

xác và an toàn.
- Chuẩn bị, bố trí và sắp xếp nơi làm việc vệ sinh,an toàn và hợp lý.
- Qua các bài kiểm tra viết và trắc nghiệm điền khuyết đạt yêu cầu 60%
Cơ sở đánh giá:
- Qua sự nhận xét, tự đánh giá của học viên, của khách hàng và của tập thể giáo viên.
- Kết quả bài thực hành đạt yêu cầu 70% .
Thái độ:
- Chấp hành nghiêm túc các quy định về kỹ thuật, an toàn và tiết kiệm trong bảo dỡng,
sửa chữa.
- Có tinh thần trách nhiệm hoàn thành công việc đảm bảo chất lợng và đúng thời gian .
- Cẩn thận, chu đáo trong công việc luôn quan tâm đúng, đủ không để xảy ra sai sót.
Phơng pháp đánh giá:
- Qua sự quan sát trực tiếp trong qúa trình học tập của học viên.
Cơ sở đánh giá:
- Qua nhận xét của giáo viên, tự đánh giá của học viên, tập thể giáo viên và của khách
hàng
8
Bài 1
sơ đồ khối và các chu trình hoạt động của mạch tự động
điều khiển M bàiã : HAR 02 07 01
Giới thiệu :
Bài học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống mạch tự động
điều khiển ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân tích đúng mạch điện và
lắp đặt, sửa chữa đợc các hệ thống mạch điện đó.
Mục tiêu thực hiện:
- Trình bày đúng sơ đồ khối tổng thể của một mạch tự động điều khiển.
- Trình bày đúng chức năng và nhiệm vụ của các khối trong mạch tự động điều khiển
- Trình bày đúng nguyên lý hoạt động và lĩnh vực sử dụng của các chu trình tự động
điều khiển cơ bản.
Nội dung chính:

Khối xử lý
tín hiệu
điều
khiển
Cơ cấu
chấp
hành
Thông
tin
điều
khiển
Đối tư
ợng
điều
khiển
9
- Tiép nhận thông tin điều khiển ở các dạng vật lý nh ánh sáng, độ ẩm ,nhiệt độ ,áp
suất ,âm thanh..vv.
- Cảm biến những thông tin đièu khiển ở các trạng tháI vật lý thánh tín hiệu điện tơng ứng
.Tín hiệu này có quy luật biến đổi phản ánh đúng trạng tháI của thông tin điều khiển tác động
vào.
2. Khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào
- Sau khi thông tin điều khiển đợc cảm biến thành tín hiệu điện, tín hiệu này có biên độ
rất nhỏ. Bởi vậy,khối đệm và phối hợp trở kháng ngõ vào có nhiệm vụ phối hợp trở kháng giữ
khối giao diện điều khiển với khối xử lý thông tin điều khiển nhằm giảm nhỏ mức suy hao trên đ-
ờng truyền đối với tín hiệu đợccảm biến.
3. Khối xử lý thông tin điều khiển .
-Thông thờng tín hiêu đa đến cho khối này gồm tín hiệu cảm biến thông tin điều khiển, tín
hiệu đặt chuẩn và tín hiệu phản hồi từ đối tợng điều khiển. Khối xử lý thông tin điều khiển có
nhiệm vụ :

lý thông
tin điều
khiển
Khối xử lý
tín hiệu
điều
khiển
Cơ cấu
chấp
hành
Thông
tin
điều
khiển
Đối tư
ợng
điều
khiển
10
- Quá trình chuyển vận của thông tin điều khiển trong mạch điện theo chu trình đờng
vòng đợc mô tả trong sơ đồ khối sau:
Trong sơ đồ trên (-M)là đại lợng khai báo trạng tháI đầu ra của đối tợng điều khiển
3. Chu trình rẻ nhánh.
- Chu trình rẻ nhánh hay có thể gọi là (chu trình điều kiện) . Loại chu trình này mô tả đ-
ờng đI của thông tin điều khiển trong các mạch điện cần có điều kiện rẻ nhánh.
- Quá trình chuyển vận của thông tin điều khiển trong mạch điện theo chu trình rẻ nhánh
đợc mô tả trong sơ đồ khối sau:
Trong sơ đồ khối ta thấy rằng, tạikhối xử lý thông tin điều khiển
Nếu thông tin điều khiển trùng với điều kiện đặt ra thì tín hiệu điều khiển sẽ đợc truyền
theo đờng y

hành
Thông
tin
điều
khiển
Đối tư
ợng
điều
khiển
-M
Khối giao
tiếp thông
tin điều
khiển
Khối đệm
và phối
hợp trở
kháng
ngõ vào
Khối xử
lý thông
tin điều
khiển
Khối xử lý
tín hiệu
điều
khiển
Cơ cấu
chấp
hành

1. Cảm biến quang - điện
2. Cảm biến nhiệt - điện .
3. Cảm biến cơ - điện
4. Cảm biến từ trờng - điện
II- Kiểm tra chất lợng, cực tính và cân chỉnh các phần tử cảm biến
1. Cảm biến quang - điện.
2. Cảm biến nhiệt - điện .
3. Cảm biến cơ - điện
4. Cảm biến từ trờng - điện
Học tại phòng học lý thuyết theo phơng pháp thuyết trình
có thảo luận
I- Cấu tạo ,nguyên lý hoạt động và lĩnh vựic sử dụng của các phần tử cảm biến thờng
dùng trong mạch điện ôtô.
1. Cảm biến quang - điện
Trong kỹ thuật ngời ta có thể dùng nhiều cấu trúc để cảm biến quang điện nh :
Cảm biến vị trí kiểu quang học hay cảm biến lân cận kiểu quang học bao gồm 2 phần .
- Nguồn phát sáng E (hay bộ phát);
- Bộ nhận sáng R.
Bộ phát sáng sẽ phát ra ánh sáng hớng tới bộ nhận .Phần tử chủ yếu của bộ phát là một
bóng đèn nhỏ hay một LED. ánh sáng phát ra có thể là ánh sáng trong thấy hay ánh sáng hồng
ngoại không trông thấy .ánh sáng thờng đợc tập trung và định hớng qua một hệ thấu kính hay ở
ngay đầu LED rồi hớng tới bộ nhận .
Phần tử chủ yếu của bộ nhận là điôt quang,điện trở quang,tranzito quang hoặc thyritsto
quang. Khi các phần tử này bị ánh sáng chiếu vào ,điện trở của chúng thay đổi hoặc chúng làm
thông mạch và từ đó tác động vào mạch điều khiển .
12
Bộ phát E và bộ nhận R trong cảm biến quang học có thể tách rời nhau (hình 3 - 4a)hoặc
ghép trong cùng một khối (hình 3- 4b,c,d).

Có 4 cách bố trí bộ phát và bộ nhận thờng dùng :

13
quang
1
n
lớn qua mặt phân cách sang một môi trờng khác có môi trờng chiết suất n
2
nhỏ hơn
.Hiện tợng phản xạ toàn phần (hình 3 - 5)
Sợi quang thông thờng có dạng trụ với lõi bằng vật liệu thạch anh hoạc thuỷ tin đa thành
phần hoặc bằng nhựa tổng hợp trông suốt với chiết suất lớn hơn rất nhiều so với không khí .Bên
ngoài lõi là một màng vỏ lam fbằng chất có chiết suất nhỏ hơn .Nh trên hình (3 - 6),ánh sáng đi
vào sợi quang qua mặt đầu của sợi quang và phẩn xạ toàn phần liên tục giữa mặt phân cách và
màng vỏ rồi ra ngôẳi mặt đầu kia của sợi .
Những tia sáng không phản xạ toàn phần đợc thì xuyên ra ngoài sợi quang và gây ra
hiện tợng tổn hao năng lợng ánh sáng truyền.
Các sợi quang đợc chế tạo để sợi có uốn thì phần lớn ánh sáng vẫn xuyên đợc dọc sợi
Ưu điểm của loại này là có thể nhận biết đợc những vật có kích thớc nhỏ,chịu đựng đợc
trong các môi trờng rung động mạnh .Do sơi quang có đờng kính nhỏ nên có thể luồn lách và đặt
ở những nơi rất hẹp
2. Cảm biến nhiệt - điện .
Cảm biến nhiệt độ dựa vào hiện tợng các phần tử tham gia cảm biến có điện trở thay đổi
hay xuất điện động khác nhau khi nhiệt độ của chúng thay đổi.
- Cảm biến nhiệt điện trở.
Cảm biến nhiệt điên trở là cảm biến mà khi nhiệt độ thay đổi thì điện trở của nó thay đổi
theo một quy luật (đã biết).
Khúc xạ
Phản xạ toàn phần
Hình 3 - 5
Hình 3 - 6 : Truyền ánh sáng trong sợi quang
14

15
Khi nhiệt độ hai mối hàn giống nhau thì mạch tạo bởi hai thanh kim loại không có dòng
điện .Khi nhiệt độ hai mối hàn khác nhau thì mạch có dòng điện ,gọi là dòng nhiệt điện .Nguyên
nhân là ở mối hàn 2 kim loại có sự khuếch tán điện tử từ kim loại có mật độ điện tử lớn sang kim
loại có mật độ điện tử nhỏ và làm xuất hiện một hiệu điện thế tiếp xúc .Hiệu điện thế tiếp xúc
này phụ thuộc vào bản chất 2 kim loại và vào nhiệt độ tiếp xúc .Nhiệt độ càng cao ,hiệu điện thế
tiếp xúc này càng lớn .khi nhiệt độ 2 mối hàn khác nhau thì các hiệu điện thế tiếp xúc khác nhau
và trong toàn mạch kín sẽ có tổng các hiệu điện thế tiếp xúc khác không và hình thành dòng
điện trong mạch kín (hình 2- 5). Sức điện động tổng trong toàn mạch có thể đo bằng milivôn kế nh hình 2- 4b.
Nếu giữa nhiệt độ t
0
0
không đổi và t
0
là nhiệt độ môi trờng cần xác định thì:
E= At

- At
0
0
= At
0
- B=C(t
0
)
Trong đó :A, B, C là các hằng số.
Vậy,khi biết sức điện đông E (bằng milivôn kế) và nhiệt độ t

rất phổ biến trong đo lờng và trong các hệ thống kiểm soát tự động .Cảm biến áp suất và lực có
nhiều kiểu ,loại khác nhau.
- Cảm biến áp suất : Dới tác dụng của áp suất ,một vật có thể bị biến dạng hoặc chuyển
động .Để cảm nhận áp suất ,ngời ta thờng dùng các cảm biến nh ống ,tấm .
Hình 5-3 biểu thị một số cảm biến áp suất cơ bản thờng đợc sử dụng .Hình 5-3a là ống
Buốc - đông(bourdon)kim loại hình chử C.Khi áp suất khí trong ống tăng lên thì đầu tự do chử C
duỗi ra .Hình 5-3b là ống Buốc - đông lò xo .
Khi áp suất khí trong ống lò xo tăng lên thì đầu tự do của lò xo xoay chuyển một góc.
Hình 5- 3b là cảm biến áp suất loại màng . Màng sẽ căng phồng ra khi áp suất khí trong
buồn tăng lên. Hình 5 - 3d là cảm biến áp suất dùng màng nhăn (lợn sóng).
17 - Cảm biến lực:Cảm biến lực dạng cơ - điện là các phần tử mà dới tác dụng của lực
ngoài sẽ thay đổi tính chất điện của chúng .
Cảm biến điện trở ten- xơ (điện trở lực căng)
Đây là loại cảm biến mà dới tác dụng của lực gây biến dạng thì điện trở của nó thay
đổi .Vật liệu làm cảm biến điện trở ten xơ là một số kim loại ,hợp kim (thờng là constantan,no
crôm)hoặc bán dẩn ( nh silic đơn tinh thể pha tạp chất ).

R=KR
l
l
trong đó :k-hệ số phụ thuộc và biến dạng .
Vật liệu bán dẩn có hệ số k lớn hơn nhiều của kim loại .Dới tác dụng của lực (ngoài ) điện
trở ten xơ bị biến dạng và điện trở của nó thay đổi ,từ đó làm thay đổi mạch mà nó tham gia
vào ..
- Cảm biến áp điện
Cảm biến áp điện dựa vào hiệu ứng điện có ở một số vật liệu nh thạch anh ,muối sê -
nhét Đó là hiện tợng xuất hiện các điện tích trái dấu trên bề mặt đối diên của vật liệu khi chịu tác

Rơle có kích thớt rất nhỏ ,tần số thao tác lớn .Hai tiếp điểm bằng platin 1 gắn ở hai đầu
thanh dẫn bằng thép lò xo 2 kiểu lởi gà đặt trong ống thuỷ tinh 3 đã hút hết không khí hoặc chứa
một lợng nhỏ khí trơ để dập tắt hồ quang .Khi có thanh nam châm NS lớt qua ,từ trờng nam
châm làm 2 thanh dẩn nhiễm từ ,các tiếp điễm một hút nhau và nối kín mạch .Khi không có nam
châm NS,lực đàn hồi của hai thanh dẩn 2 sẻ mở tiếp điểm.
Đo khoảng cách 2 tiếp điểm nhỏ nên thời gian tác động nhanh (0.4 ữ 2,0)ms và tần số
thao tác lớn (400 ữ 2000) lần/s.
Tự nghiên cứu và làm bài tập
Trình bày cấu tạo, nguyên lý hoạt động và lĩnh vựic sử dụng của các phần tử cảm biến th-
ờng dùng trong mạch điện ôtô.
- Cảm biến quang - điện
- Cảm biến nhiệt - điện .
- Cảm biến cơ - điện
- Cảm biến từ trờng - điện
Học tại xởng thực hành
II- Kiểm tra chất lợng, cực tính và cân chỉnh các phần tử cảm biến
Cảm biến quang - điện.
Cảm biến nhiệt - điện .
Cảm biến cơ - điện
Cảm biến từ trờng - điện21
Bài 3

Mạch điều khiển trạng thái cửa xe M bài: HAR 02 07 03ã
Giới thiệu :
Bài học nhằm cung cấp cho học sinh những kiến thức vê các hệ thống mạch điện tự
động điều khiển trạng thái cửa xe ứng dụng trong ngành sửa chữa Ôtô, giúp cho học sinh phân
tích đúng mạch điện và lắp đặt, sửa chữa đợc các hệ thống mạch điện đó.

biến
Khối định
thời
Khối điều
khiển
Khối nguồn
nuôi
22
Khối phát : tạo ra xung vuông có tần số cao đa vào cấp cho Led phát hồng ngoại phát đi
Khối thu : lấy xung điều khiển cảm ứng qua Led thu hồng ngoại khếch đại lên đủ lớn đa
tới khối định thời
Khối định thời: lấy tín hiệu xung điều khiển từ khối thu và khuếch đại đa đến làm trễ trong
một khoảng thời gian sau đó lấy tín hiệu này đa đến khối điều khiển
Khối nguồn nuôi: tạo ra các mức điện áp ổn định cấp cho các khối chức năng va Motor
2. Mạch điện nguyên lý.
Nguyên lý hoạt động của mạch của mạch điện nh sau :
Khi không có ngời Led hồng ngoại nhận đợc tín hiệu hồng ngoại từ Led phát đến , nội trở của
Led thu hồng ngoại giảm thấp , dòng định thiện đầu vào chân 2 lớn điện áp đầu vào chân 2
tăng cao hơn điện áp đầu vào chân 3 do đó , điện áp đầu ra chân 1 IC LM324 ở mức thấp
không có dòng kích đa đến chân 8 của IC AN 6884 điện áp đầu ra chân 1 cao điện áp đầu
ra của chân E của T2 cao UBE của T2 dới ngỡng mở T2 ngắt không có dòng điện chạy
qua cuộn L1 của Rơle1 Role 1 không tác động đóng tiếp điểm cửa đóng
Khi có ngời Led hồng ngoại không nhận đợc tín hiệu hồng ngoại từ Led phát đến, nội trở
của Led thu hồng ngoại tăng cao , dòng định thiện đầu vào chân 2 giảm thấp điện áp đầu vào
chân 2 bằng 0 thấp hơn điện áp đầu vào chân 3 do đó , điện áp đầu ra chân 1 IC LM324 ở
mức cao có dòng kích đa đến chân 8 của IC AN 6884 điện áp đầu ra chân 1 giảm điện áp
đầu ra của chân E của T2 giảm UBE của T2 vợt qua ngỡng mở T2 thông mạnh , có dòng
điện chạy qua cuộn L1 của Rơle1 Role 1 tác động đóng tiếp điểm cửa mở.
23
L6

II- Hình dạng, đặc điểm ,tín hiệu tại ngõ vào và ra của mạch điện các khối
1. Hình dạng, đặc điểm ,tín hiệu tại ngõ vào và ra của mạch điện khối cảm biến tơng
tác.
- Cấu tạo của IC NE 555
Bộ phận áp : do ba điện trở 5k

nối nối tiếp tạo thành mạch phân áp cũng cấp điện áp
chuẩn cho hai bộ so sánh
Bộ so sánh: do bộ khuếch đại thuật toán tạo thành, tác dụng chính của nó là thực hiện
việc so sánh giữa điện áp đầu vào và điện áp gốc chuẩn để đa ra hai mức logic (0) (mức
thấp), hoặc (1) (mức cao) mà không biểu thị trị số điện áp cụ thể.
Bộ Trigơ R-S : là bộ phận chính của IC 555 do hai cổng NAND kết hợp tạo thành
Đầu ra lấy từ đầu Q của bộ Trigơ RS qua bộ đảo pha khuếch đại để naang áp cho phụ
tảI IC 555
Chuyển mạch phóng điện: là mạch dùng Tranzitor T, cực B nối với đầu Q của bộ Trigơ R-
S. Cực C nối với đầu phóng điện, cực E nối mass. Khi Tranzitor T thông ,tụ C phóng điện
về đất
- Sơ đồ cấu tạo IC LM 324
T
Q
3
5K
R
Q
+
-
A
1
R
+