Link xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem phim mới 2023 hay nhất xem phim chiếu rạp mới nhất phim chiếu rạp mới xem phim chiếu rạp xem phim lẻ hay 2022, 2023 xem phim lẻ hay xem phim hay nhất trang xem phim hay xem phim hay nhất phim mới hay xem phim mới link phim mới

Link xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem tivi trực tuyến nhanh nhất xem phim mới 2023 hay nhất xem phim chiếu rạp mới nhất phim chiếu rạp mới xem phim chiếu rạp xem phim lẻ hay 2022, 2023 xem phim lẻ hay xem phim hay nhất trang xem phim hay xem phim hay nhất phim mới hay xem phim mới link phim mới

intTypePromotion=1
ADSENSE

Điện tử công nghiệp: Phần 2

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:65

14
lượt xem
0
download
 
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Nối tiếp phần 1, phần 2 của tài liệu "Điện tử công nghiệp" tiếp tục trình bày các nội dung chính sau: Linh kiện nhiệt điện; Vi mạch định thì 555; Mạch nắn điện một pha, ba pha; Mạch lọc điện; Nguồn cấp điện ổn định; Mạch Inverter; Mạch nạp ắc qui tự động - Chiếu sáng an toàn. Mời các bạn cùng tham khảo để nắm nội dung chi tiết.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Điện tử công nghiệp: Phần 2

  1. chương 6 * NHIỆT LINH KIỆN • ĐIỆN • § 6.1. ĐẠI CƯƠNG Trong các hệ thông tự động điều khiển, bảo vệ không chế theo nhiệt độ các linh kiện nhiệt điện được dùng làm bộ cảm biến để đổi từ năng lượng nhiệt ra tín hiệu điện đưa vào các mạch khuếch đại điện tử. các linh kiện nhiệt điện thông dụng là nhiệt trở, varistor điốt ... Đặc biệt khi dùng ở nhiệt độ cao người ta thường sử dụng cặp nhiệt (Thermo-Couple). § 6.2. NHIỆT TRỎ (THERMISTOR) 1. Cấu tạo - Phân loại : Nhiệt trở thường được chế tạo từ các chất bán dẫn vì chất bán dẫn rất nhạy cảm với nhiệt độ. Hình 6.1 là ký hiệu và hình dáng của nhiệt trở. Tuỳ theo đặc tính thay đổi theo nhiệt độ, nhiệt trở được chia ra làm hai loại là nhiệt trở có hệ số nhiệt dương và nhiệt trở có hệ số nhiệt âm. Hình 6.1 — Th Nhiệt trở có hệ số nhiệt dương có trị số điện trở tăng lên nếu nhiệt độ môi trường tăng lên, loại nhiệt trở này thường được dùng trong lĩnh vực điện tử công nghiệp trong các hệ thống bảo vệ, quá nhiệt hay ổn định nhiệt. Nhiệt trở có hệ số nhiệt âm - có trị số điện trở giảm xuống nếu nhiệt độ môi trường tăng lên. Loại nhiệt trở này thường được sử dụng trong các thiết bị điện dân dụng như ampli, radio... 2. Nhiệt trở có các đặc trưmg kỹ thuật : - Khoảng nhiệt độ sử dụng - Dòng điện đỉnh cực đại Ipmax - Dòng điện chịu đựng cực đại Imax - Điện áp đỉnh cực đại Vpmax - Khoảng trị số điện trở tương ứng với khoảng nhiệt độ sử dụng - Hệ số nhiệt là trị số chỉ mức biến thiên điện trở tính theo phần trăm khi nhiệt độ môi trường tăng lên l°c. Bảng tra dưới đây là các thông sô kỹ thuật đặc trưng của loại nhiệt trở có hệ số nhiệt âm thường dùng trong máy điện tử dân dụng. 45
  2. Tên Nhiệt độ sử dụng Ipmax Imax v max Khoảng điện trở Hệ sô' nhiệt D-1A -20°C đến +60°C 30mA 10mA IV 90Q đến 18Q -3% đến - 3,5% D-1E -20°C đến +60°C 20mA 4 mA 0,3V 90Q đến 18Q -3% đên — 3,5% 3. ứng dụng của nhiệt trở : a) Ôn định nhiệt cho các linh kiện điện tử : Trong mạch điện hình 6.2, transisto dược phân cực bằng cầu phân áp với điện trở nhiệt có hệ số nhiệt âm Th’. Khi nhiệt độ môi trường tăng hay khi transisto công suất bị nóng do chạy bão hòa thì nhiệt trở có trị số giảm xuống làm giảm điện áp phân cực cho cực B, transisto bị giảm phân cực nên chạy yếu lại và không bị nóng. Hình 6.2 Hình 6.3 b) Bảo vệ quá nhiệt cho thiết bị điện : Trong mạch điện hình 6.3 điện trở nhiệt loại có hệ sô nhiệt dương dùng làm bộ cảm biến nhưng để nhận nhiệt độ của thiết bị điện cần bảo vệ đổi thành tín hiệu điện phân cực cho transisto T1. Hai transisto T1 và T2 là mạch Schmitt - Trigger nên sẽ hoạt động ở hai trạng thái tuỳ thuộc điện áp phân cực cho T1 tức là tùy thuộc vào nhiệt độ của thiết bị. Nếu thiết bị nhiệt độ thấp thì nhiệt trở có trị số nhỏ nên Vbi tháp làm T1 ngưng và T1 dẫn bão hoà, rơ-le RY có điện sẽ đóng tiếp điểm cấp nguồn cho tải. Khi nhiệt độ của thiết bị tăng quá mức cho phép làm nhiệt trở tăng trị số nên tăng phân cực cho T1 làm T1 dẫn bão hòa, lúc đó T2 mất phân cực nên T2 ngưng dẫn, rơ-le mất điện sẽ làm hở tiếp điểm để ngắt tải ra khỏi nguồn. g 6.3. VARISTO - ĐIỐT (VD) 1. Cấu tạo - Phân loại : Varisto - điốt là từ ghép bởi Variable - Resistor Diod (điốt có điện trở thay đổi được) do đây là điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Thật ra các linh kiện bán dẫn đều bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ nhưng VD được chế tạo có độ nhạy theo nhiệt độ cao hơn các loại điốt thường. VD cũng thường dùng trong các thiết bị điện tử dân dụng để ổn định nhiệt cho các transisto công suất hay được dùng trong hệ thống điện tử công nghiệp để giới hạn nhiệt độ, bảo vệ quá nhiệt... 46
  3. 2. Đặc trưng kỹ thuật của VD : - Khoảng nhiệt độ sử dụng - Dòng điện thuận cực đại IFmax - Hệ số nhiệt của VD là mức điện áp phân cực thuận giữa anốt và catốt bị giảm xuống khi nhiệt độ tăng lên l°c. Bảng tra dưới đây là các thông số kỹ thuật của hai loại VD được sử dụng trong các mạch ổn định nhiệt. Tên Nhiệt độ sử dụng If max Ip max Điều kiện lúc đo VF If mV/°C HV15 -20°C đến +60°C 20mA 10mA 145mV 1,5mA -2,26 HV18 -20°C đến +60°C 10mA 4mA 445mV 3,5mA _ -2,26 Cột cuối cùng là hệ số nhiệt của VD có nghĩa khi nhiệt độ tăng l°c thì điện áp phân cực thuận trên điốt sẽ bị giảm xuống 2,26mV. 3. ứng dụng : Hình 6.4: Mạch khuếch đại công suất bổ phụ Mạch điện hình 6.4 là trích trong sơ đồ khôi khuếch đại công suất của ampli kiểu OTL trong đó T1 - T2 là hai transisto công suất ráp kiểu bổ phụ, T3 là transisto thúc. Trong mạch này điốt VĐ là bộ cảm biến nhiệt có tác dụng ổn định nhiệt cho hai transisto công suât T1 -T2 . Khi hai transisto công suất bị nóng sẽ làm tăng nhiệt độ và VD nóng theo, lúc đó điôt VD bị giảm điện áp phân cực sẽ làm cho điện áp giữa hai chân T1 và T2 nên hai transisto sẽ chạy yếu lại và không bị cháy, nhiệt độ của hai transisto công suất sẽ được ổn định. 47
  4. § 6.4 CẶP NHIỆT (Thermo-Couple) Trong công nghệ chê tạo thiết bị nhiệt điện người ta dùng hai kim loại khác nhau để ghép lại, ở những nhiệt độ khác nhau sẽ cho ra các điện áp khác nhau giữa hai đầu ở mức rất nhỏ khoảng vài ki lô vôn. Tùy theo kim loại nguyên chất hay hợp với tỉ lệ pha trộn khác nhau sẽ cho ra nhiều loại cặp nhiệt có khoảng nhiệt độ sử sụng và hệ sô nhiệt khác nhau. Hiện nay có các loại cặp nhiệt thông dụng là : 1. Cặp nhiệt đồng + Constantan : (gọi là Type T Thermo Couple) Nhiệt độ sử dụng từ -310°F đến +750°F Dưới đây là bảng tra đổi từ nhiệt độ tại mối nối của Thermo-Couple ra điện áp ở một vài trị sô Nhiệt độ (F°) -300 -250 -200 -150 -100 -50 0 +50 Điện áp (mV) -5,284 -4,747 -4,111 -3,380 -2,559 -1,654 -0,670 0,389 Nhiệt độ (F°) +100 +150 +200 +250 +300 +350 +400 +450 +500 Điện áp (mV) 1,517 2,711 3,967 5,280 6,647 8,064 9,525 11,03 12,575 2. Cặp nhiệt sắt + Constantan: (gọi là Type J Thermo - Couple) Nhiệt độ sử dụng từ -200 đến +870°C Nhiệt độ (°C) -200 -150 -100 -50 0 +50 +100 +150 +200 Điện áp (mV) -7.89 -6,50 -4,63 -2,43 0,00 2,58 5,27 8,00 10,78 Nhiệt độ (°C) +250 +300 +350 +400 +450 +500 +550 +600 +650 Điện áp (mV) 13,56 16,33 19,09 21,85 24,61 27,39 30,22 33,11 36,05 3. Cặp nhiệt Chromel + Alumel : (gọi là Type K Thermo Couple) Nhiệt độ sử d ụng t ưo°c đến -1 1350 °C Nhiệt độ (°C) 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 Điện áp (mV) 0,00 2,02 4,10 6,13 8,13 10,16 12,21 14,29 1.40 18,52 Nhiệt độ (°C) 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 Điện áp (mV) 20,65 22,78 24,91 27,03 29,14 31,23 33,30 35,34 37,36 39,35 4. Cặp nhiệt Platinum + Platinum có 13% Rhodium : (Gọi là Type R Thermo - Couple) Nhiệt độ sử dụng từ 0°C đến 1700°C Nhiệt độ (°C) ■ 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 Điện áp (mV) 0,00 0,298 0,645 1,039 1,465 1,918 2,395 2,89 3,399 3,923 4,455 48
  5. Nhiệt Độ co 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 Điện áp (mV) 5,004 5,563 5,137 6,72 7,315 7,924 8,544 9,175 9,816 10,471 11,138 Các loại cặp nhiệt trên được gọi là cặp nhiệt loại dây có hình dạng như hình 6.5a loại dây và hình 6.5b loại thanh Hình 6.5a :Loại dây Hình 6.5a :Loại thanh 5. Cặp nhiệt loại thanh (cây) dùng chất Platinum Loại cặp nhiệt loại thanh là loại cảm biến nhiệt có điện trở thay đổi theo nhiệt độ của môi nối, điện trở của cặp nhiệt táng lên khi nhiệt độ tăng (đặc tính như Thermistor có hệ số nhiệt dương). Thí du : cặp nhiệt loại thanh PT 100 có nghĩa là khi ở nhiệt độ o°c thì điện trở của cặp nhiệt là 100Q. Các loại cặp nhiệt trên có hệ sỏz nhiệt mV/°C không tuyến tính nhưng nếu sử dụng trong một khoảng nhiệt độ không rộng thì có thể coi như tuyến tính. Do hệ số nhiệt mVJC rất nhỏ thường khoảng vài chục pV/°C nên điện áp do Thermo Couple cho ra phải qua mạch khuếch đại DC trước khi đưa vào mạch điều khiển, chỉ thị hay bảo vệ. 6. ững dụng của Thermo - Couple Mạch điện hình 6.6 dùng cặp nhiệt làm bộ cảm biến nhiệt cho ra tín hiệu điện để điều khiển OP-AMP và transisto đóng ngắt điện câp cho rơ-le RY. Trong mạch này OP-AMP là mạch khuếch đại so sánh có tác dụng so điện áp do cặp nhiệt cho ra với điện áp chuẩn được chỉnh định bằng biến trở R2. Khi nhiệt độ tăng lên trị số giới hạn thì điện áp ngõ Vi' lớn hơn điện áp ngõ Vi+ , lúc đó OP-AMP có Vo = ov tạo dòng qua cầu phân áp R5 - Re để phân cực cho transisto. Khi transisto dẫn sẽ cấp điện cho rơ-le làm đóng hay ngắt tiếp điểm mạch công suất. 49
  6. chương 7 VI MẠCH ĐỊNH THÌ 555 § 7.1. ĐẠI CƯƠNG Vi mạch định thì 555 và họ của nó được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điện tử dân dụng cũng như điện tử công nghiệp, vì nếu kết hợp với các linh kiện RC rời bên ngoài một cách thích hợp thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng như định thì, tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển các linh kiện bán dẫn công suất như transisto, SCR, Triac ... Trong chương này sẽ giới thiệu cấu trúc, nguyên lý của IC 555 và các ứng dụng cơ bản của nó, đồng thời giới thiệu các kiểu giao tiếp với tải ở ngõ ra. § 7.2. Sơ ĐỒ CHÂN VÀ CẤU TRÚC Vi mạch 555 dược chế tạo thông dụng nhất là dạng vỏ plastic như hình vẽ 7.1. Chân 1 : GND (nối đất) Chân 2 : Trigger Input (ngõ vào xung nảy) Chân 3 : Output (ngõ ra) Chân 4 : Reset (hồi phục) Chân 5 : Control Voltage(điện áp điều khiển) 1 2 3 A Chân 6 : Threshold (thềm - ngưỡng) Chân 7 : Discharge (xả điện) Hình 7.1 Chân 8 : +Vcc (nguồn dương) Bên trong vi mạch 555 có hơn 20 transisto và nhiều điện trở thực hiện các chức năng như trong hình 7.2 gồm có: 1) Cầu phân áp gồm ba điện trở 5kQ nối từ nguồn +Vcc xuống mass cho ra hai điện áp chuẩn là 1/3 Vcc và 2/3 Vcc. 2) OP-AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ In’ nhận điện áp chuẩn 2/3 Vcc còn ngõ In+ thì nối ra ngoài chân 6. Tùy thuộc điện áp của chân 6 so với diện áp chuẩn 2/3 Vcc mà OP-AMP (1) có điện áp ra mức cao hay thâ^p để làm tín hiệu R (Reset) điều khiển Flip-Flop (F/F). 3) OP-AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh ngõ Ib+ nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc còn ngõ rn thì nối ra ngoài chân 2. Tùy thuộc điện áp chân 2 so với điện áp chuẩn l/3Vcc mà OP-AMP (2) có điện áp ra mức cao hay thấp để làm tín hiệu s (Set) điều khiển Flip-Flop (F/F). 50
  7. 4) Mạch Flip -Flop (F/F) là loại mạch lưỡng ổn kích một bên. Khi chân Set (S) có điện áp cao thì điện áp này kích dổi trạng thái F/F làm ngõ Q lên mức cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Set đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái. Khi chân Reset (R) có điện áp cao thì điện áp này kích đổi trạng thái của F/F làm ngõ Q lên múc cao và ngõ Q xuống mức thấp. Khi ngõ Reset đang ở mức cao xuống thấp thì mạch F/F không đổi trạng thái. 5) Mạch OUTPUT là mạch khuếch đại ngõ ra để tăng độ khuếch đại dòng cấp_cho tải. Đây là mạch khuếch đại đảo có ngõ vào là chân Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp thấp (« OV) và ngược lại khi Q ở mức thấp thì ngõ ra chân 3 của IC sẽ có điện áp cao («Vcc ). 6) Transisto T] có chân E nôi vào một điện áp chuẩn khoảng 1,4V và loại Tr. PNP nên khi cực B nối ra ngoài bởi chân 4 có điện áp cao hơn 1,4V thì T1 ngưng dẫn nên T] không có ảnh hưởng đến hoạt động của mạch, khi chân 4 có điện trở có trị số nhỏ thích hợp nôi mass thì T1 dẫn bão hòa đồng thời làm mạch OUTPUT cũng dẫn bão hòa và ngõ ra xuống thấp. Chân 4 được gọi là chân Reset có nghĩa là nó Reset IC 555 bất chấp tình trạng ở các ngõ vào khác, do đó chân Reset dùng để kết thúc xung ra sớm khi cần. Nếu không dùng chức nàng Reset thì nối chân 4 lên Vcc để tránh mạch bị Reset do nhiễu. Vcc(J) (ó) Threshold Trigger Input @ @ Reset Hình 7.2 : Cấu trúc của IC 555 51
  8. 7) Transisto T2 là transisto có cực c để hở_nối ra chân 7(Discharge = xả). Do cực B được phân cực bởi mức điện áp ra Q của F/F nên khi Q ở mức cao thì T2 bão hòa và cực c của T2 coi như nối mass, lúc đó ngõ ra chân 3 cũng ở mức thấp; khi Q ở mức thấp thì T2 ngưng dẫn cực c của T2 bị hở. Lúc đó ngõ ra chân 3 có điện áp cao. Theo nguyên lý trên cực c của T2 ra chân 7 có thể làm ngõ ra phụ có mức điện áp giống mức điện áp của ngõ ra chân 3. § 7.3. MẠCH ĐA HÀI PHI Ổn DÙNG 555 1. Mạch phi ổn cơ bản: Sơ đồ mạch hình 7.3 là ứng dụng của IC 555 làm mạch đa hài phi Ổn để tạo xung vuông. Trong mạch chân ngưỡng (Threshold) sô' 6 được nối với chân nảy (Trigger) số 2 nên hai chân này có chung điện áp là điện áp trên tụ c để so với điện áp chuẩn 2/3 Vcc và 1/3 Vcc bởi OP-AMP (1) và OP-AMP (2). chân 5 có tụ nhỏ .01 nối mass để lọc nhiễu tần sô' cao có thể làm ảnh hưởng điện áp chuẩn 2/3 Vcc . Chân 4 nối nguồn +Vcc nên không dùng chức năng Reset, chân 7 xả điện được nối vào giữa hai điện trở Ra và Rb tạo đường xả điện cho tụ. Ngõ ra chân 3 có điện trở giới hạn dòng l,2kfì và LED để biểu thị mức điện áp ra - chỉ có thể dùng trong trường hợp tần số dao động có trị số thấp từ 20Hz trở xuống vì ở tần số cao hơn 40Hz trạng thái sáng và tắt của LED khó có thể nhận biết bằng mắt thường. Để phân tích nguyên lý của mạch cần kết hợp mạch ứng dụng hình 7.3 và sơ đồ cấu trúc hình 7.2. Khi mới đóng điện tụ c bắt đầu nạp từ ov lên nên: - OP-AMP (1) có Vi+ < Vị’ nên ngõ ra có Voi = mức thấp, ngõ R = 0 (mức thấp). 52
  9. - OP.-AMP (2) có Vi+ > Vi’ nên ngõ ra có V02 = mức cao, ngõ S=1 (mức cao). - Mạch F/F có ngõ s = 1 nên Q = 1 và Q = 0. Lúc đó ngõ ra chân 3 có Vo ~Vcc (do qua mạch đảo) làm LED sáng. - Transisto T2 có Vb2 = 0 do Q = 0 nên T2 ngưng dẫn và để tụ c được nạp điện. Tụ c nạp điện qua Ra và Rb với hằng số thời gian khi nạp là: ^nạp = (Ra + Rb)C Khi điện áp trên tụ tăng đến mức 1/3 Vcc thì OP-AMP (2) đổi trạng thái, ngõ ra có V02 = mức tháp, ngõ s= 0 (mức thấp). Khi s xuống mức thâ'p thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn ở mức cao, LED vẫn sáng. Khi điện áp trên tụ tăng đến mức 2/3 Vcc thì OP-AMP (1) đổi trạng thái, ngõ ra có Voi = mức cao, ngõ R=l. - Mạch F/F co ngõ R=1 nên Q =1. Lúc ngõ ra chân 3 có Vo ~ ov làm LED tắt. Khi ngõ Q = 1 sẽ làm T2 dẫn bão hòa và chân 7 nô'i mass làm tụ c không nạp tiếp điện áp được mà phải xả điện qua Rb và transisto T2 xuống mass. Tụ c xả điện qua Rb với hằng số thời gian là: Txã = Rb.C Khi điện áp trên tụ - tức là điện áp chân 2 và chân 6 - giảm xuống dưới 2/3 Vcc thì OP-AMP (1) đổi trở lại trạng thái cũ là Voi = mức thấp, ngõ R = 0. Khi R xuống mức tháp thì F/F không đổi trạng thái nên điện áp ngõ ra vẫn ở mức thấp, LED vẫn tắt. Khi điện áp trên tụ giảm xuống đến mức 1/3 Vcc thì OP-AMP (2) lại có Vi+ > V nên ngõ ra có Vo2 = mức cao, ngõ s = 1. Mạch F/F có ngõ s = 1 nên Q = 1 và Q = 0, ngõ ra chân 3 qua mạch đảo có Vo «+Vcc làm LED lại sáng, đồng thời lúc đó T2 mất phân cực do Q = 0 nên ngưng dẫn đồng thới chấm dứt giai đoạn xả điện của tụ. Như vậy mạch đã trở lại trạng thái ban đầu và tụ lại nạp điện từ mức 1/3 Vcc lên mức 2/3 Vcc , hiện tượng này sẽ tiếp diễn liên tục và tuần hoàn. Lưu ý : Khi mới mở điện tụ c sẽ nạp điện từ ov lên 2/3 Vcc rồi sau đó tụ xả điện từ 2/3 vce xuống 1/3 vcc chứ không xả xuống ov. Những chu kỳ sau tụ sè nạp từ 1/3 Vcc lên 2/3 Vcc chứ không nạp từ ov nữa. Thời gian tụ nạp là thới gian Vo ~ +Vcc , LED sáng, thời gian tụ xả là thời gian Vo * ov, LED tắt. Thời gian nạp và xả của tụ được tính theo công thức: * Thời gian nạp : tnạp = 0,69. Tnạp tnạp = 0,69 . (Ra + Rb ) • c 53
  10. * Thời gian xả : txà = 0,69 . Txả txả = 0,69 . Rb .c Điện áp ở ngõ ra chân 3 có dạng hình vuông với chu kỳ là: T = tnạp + txđ T = 0,69(Ra + 2Rb). c Do thời gian nạp và thời gian xả không bằng nhau (tnap > txà) nên tín hiệu hình vuông ra không đối xứng. Tần số của tín hiệu hình vuông là: 1 1 f =------ =---------------------------- T 0,69(Ra + 2Rb) . c 2. Dạng sóng ra tại các chân: Hình 7.4 là dạng điện áp tại các chân 2-6, chân 7 và chân 3 trong đó khoảng thời gian điện áp tăng là thời gian tụ nạp, khoảng thời gian điện áp giảm là thời gian tụ xả. Khi khảo sát dạng điện áp tại các chân cần lưu ý khi mới mở điện thì tụ c sẽ nạp điện từ ov lên đến 2/3 Vcc nhưng khi xả chỉ xả đến 1/3 Vcc , do đó những lần nạp sau tụ chỉ nạp từ 1/3 đến 2/3 Vcc. Để tính chu kỳ của tín hiệu người ta chỉ tính các lần nạp sau chứ không xét lần nạp đầu tiên. 54
  11. Khi tụ nạp thì chân 7 có điện áp cao hơn chân 2-6, nhưng khi tụ xả thì chân 7 giảm nhanh xuống ov - do I2 trong IC chạy bão hòa - chứ không giảm theo hàm sô mũ trên tụ c. 3. Mạch phi ổn đôi xứng: Hình 7.5h Hình 7.5a Trong mạch phi ổn do thời gian nạp và thời gian xả của tụ không bằng nhau nên dạng điện áp vuông ở ngõ ra không đối xứng. Ta có: tnạp = 0,69(Ra + Rb)C txà = 0,69 Rb .c Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối xứng người ta có thể thực hiện bằng nhiều cách. Cách thứ 1: Chọn điện trở Ra có trị sô' rất nhỏ so với Rb thì lúc đó sai số giữa tnạp và txà coi như không đáng kê. Điều này khó thực hiện nếu làm việc ở tần sô cao. Điện trở Ra có trị số tối thiểu khoảng vài ki lô ôm thì Rfị phải có trị số rât lớn khoảng vài trăm kí lô ôm. Với các trị số điện trở này thì tần số dao động không thể cao được. Cách thứ 2: Dùng điốt D ghép song song Rb theo chiều hướng xuống như hình 7.5a khi có điốt D, thời gian tụ c nạp làm điốt D được phân cực thuận có điện trở rất nhỏ nên coi như nôi tắt Rb . Thời gian nạp điện của tụ c được tính theo công thức: tnạp* 0,69 Ra .c Khi tụ c xả điện thì điốt được phân cực ngược nên tụ vẫn xả điện qua Rb . Thời gian xả điện của tụ được tính theo công thức : txà ** 0,69 Rb .c 55
  12. Nếu chọn trị số Ra = Rb thì mạch tạo ra tín hiệu hình vuông đối xứng. Thật ra trong mạch điện hình 7.5a khi tụ nạp dòng điện phải qua Ra và điện trở thuận của điốt nên thời gian nạp vẫn lớn hơn thời gian xả một ít. Để cho tín hiệu thật đối xứng thì ghép thêm điốt nối tiếp với điện trở Rb như hình 7.5b, như vậy cả hai trường hợp nạp và xả đều có điốt. Điều kiện của hai mạch trên là Rb phải có trị sô" khá lớn so với điện trở thuận của điốt. 4. Mạch phi ổn điều chỉnh tần sô và chu trình làm việc: Hai yêu cầu thường có trong thiết kế mạch đa hài phi ổn là: - Thay đổi tần số f mà vẫn giữ nguyên chu trình làm việc (đối xứng) - Thay đổi chu trình làm việc mà vẫn giừ nguyên tần số f Để có thể thay đổi tín hiệu hình vuông ra mà vẫn có tín hiệu đối xứng thì hai điện trở Ra và Rb phải được điều chỉnh sao cho cùng tăng hay giảm trị số. Lúc đó trong mạch điện có hai điện trở VRa và VRb ghép nôi tiếp như trong sơ đồ hình 7.6a. Để thay đổi chu trình làm việc - tức là thay đổi tỉ lệ thới gian tín hiệu có điện áp cao và thời gian tín hiệu có điện áp thấp hay là thời gian nạp và thời gian xả của tụ - nhưng vẫn giữ nguyên tần sô" nghĩa là chu kỳ T bằng hằng sô", hai điện trở Ra và Rb phải được điều chỉnh sao cho khi Ra tăng thì Rb giảm cùng một giá trị thay đổi. Lúc đó trong mạch có hai biến trở VRa và VRb ghép nối tiếp như sơ đồ 7.6b nhưng hai biến trở được điều chỉnh ngược hướng. Hình 7.6b : VRa - VRb chung trục, Hình 7.6a VRa - VRb chung trục, chỉnh ngược hướng chỉnh đồng hướng Mạch thay đổi chu trình Mạch thay đổi tần sô" 56
  13. Khi tụ nạp thì chân 7 có điện áp cao hơn chân 2-6, nhưng khi tụ xả thì chân 7 giảm nhanh xuống ov - do Ỉ2 trong IC chạy bão hòa - chứ không giảm theo hàm số mũ trên tụ c. 3. Mạch phi ổn đối xứng: Trong mạch phi ổn do thời gian nạp và thời gian xả của tụ không bằng nhau nên dạng điện áp vuông ở ngõ ra không đối xứng. Ta có: tnạp = 0,69(Ra + Rb)C txà — 0,69 Rb -C Để cho dạng sóng vuông ở ngõ ra đối xứng người ta có thể thực hiện bằng nhiều cách. Cách thứ 1: Chọn điện trở Ra có trị số rất nhỏ so với Rb thì lúc đó sai số giữa tnạp và txả coi như không đáng kể. Điều này khó thực hiện nếu làm việc ở tần số cao. Điện trở Ra có trị số tối thiểu khoảng vài ki lô ôm thì Rb phải có trị sô rất lớn khoảng vài trăm kí lô ôm. Với các trị sô điện trở này thì tần số dao động không thể cao được. Cách thứ 2: Dùng điốt D ghép song song Rb theo chiều hướng xuống như hình 7.5a khi có điốt D, thời gian tụ c nạp làm điốt D được phân cực thuận có điện trở rất nhỏ nên coi như nối tắt Rb . Thời gian nạp điện của tụ c được tính theo công thức: tnap' 0,69 Ra .c Khi tụ c xả điện thì điốt được phân cực ngược nên tụ vẫn xả điện qua Rb . Thời gian xả điện của tụ được tính theo công thức : txá ~ 0,69 Rb .c 55
  14. § 7.4. MẠCH ĐA HÀI ĐƠN Ổn DÙNG 555 1. Mạch đa hài đơn ốn cơ bản: Mạch đơn ổn dùng IC 555 Mạch đơn ÔÌ1 và sơ đồ cấu trúc của IC 555 Để có thể phân tích nguyên lý của mạch đơn ổn một cách rõ ràng, dễ hiểu chúng ta sử dụng hai sơ đồ hình 7.7 và 7.8. Sơ đồ hình 7.7 vẽ mạch áp dụng IC 555 làm mạch đơn ổn, sơ đồ hình 7.8 kết hợp với sơ đồ cấu trúc bên trong IC. Trong mạch này chân ngưỡng số 6 và chân xả điện số 7 được nối vào điểm chung của mạch định thì Rt.C. Chân nhận xung kích số 2 được nối lên nguồn +Vcc qua điện trở lOkíl sao cho chân này có điện áp lớn hơn 1/3 Vcc. Đặc điểm của mạch đơn ổn là khi có xung âm hẹp tác động tức thời ở ngõ vào Trigger chân 2 mạch sẽ đổi trạng thái và tại ngõ ra chân 3 sẽ có xung dương ra. Độ rộng xung ở ngõ ra có thời gian ngắn tùy thuộc mạch định thì RtC, sau đó mạch sẽ trở lại trạng thái ban đầu. Nguyên lý mạch đơn ổn được giải thích như sau: Khi mở điện tụ c nối chân 7 và chân 7 xuống mass làm OP-AMP (1) có ngõ I+n nhỏ hơn ngõ rn nên ngõ ra Voi = ov, ngõ R ở mức thấp. Lúc đó OP-AMP (2) có ngõ I+n cũng nhỏ hơn ngõ rn nên ngõ ra V02 = ov, ngõ s cũng ở mức thấp. Mạch F/F có hai ngõ R và s đều ở mức thấp và nhờ cấu trúc của mạch chi tiết nên F/F có ngõ ra Q ở mức cao, qua mạch đảo ngõ ra chân 3 sẽ có mức thâp gần ov. Khi Q ở mức cao tạo phân cực bão hòa cho T2 là T2 dẫn nốì chân 7 xuống mass chân 6 cũng bị nối mass nên tụ c không nạp điện được mạch sẽ ổn định ở trạng thái này nếu không có tác động khác từ bên ngoài. 57
  15. Khi đóng khóa K sẽ có xung âm kích vào chân Trigger số 2 làm OP­ AMP (2) đổi trạng thái của ngõ s lên mức cao. Mức cao ngõ s điều khiển làm F/F đổi trạng thái làm ngõ Q xuống mức thấp, ngõ ra qua mạch đảo sẽ tăng lên mức cao và xung dương ra. Lúc đó Q ở múc thấp nên T2 ngưng dẫn để tụ c nạp điện qua Rt . Trong thời gian tụ c nạp điện mạnh vẫ giữ trạng thái này nên ngõ ra tiếp tục ở mức cao . Điện áp nạp trên tụ có trị sô tăng theo làm số mũ và khi điện áp đạt gía trị 2/3 Vcc thì OP-AMP (1) đổi trạng thái, ngõ R tăng lên mức cao. Ngõ R có mức cao sẽ điều khiển F/F trở lại trạng thái cũ, ngõ Q lên mức cao sẽ làm ngõ ra mạch đảo sè xuống mức tháp châm dứt xung dương ra. Đồng thời lúc đó T2 được phân cực bão hoà nên chân 7 nôi mass làm tụ c xả điện. Mạch sẽ ổn định ở trạng thái này cho đến khi nó có xung âm khác tác động vào chân Trigger (số 2). Thời gian xung dương ra tức là thời gian nạp điện từ ov lên 2/3Vcc được tính như sau: Điện áp nạp trên tụ tâng theo hàm sô' mũ là: - tx Vc = Vcc ( 1 - eT ) trong đó T = Rt.C Thời gian tụ nạp điện áp từ ov nên 2/3 Vcc là tx được tính bởi: ~ tx Vc = Vcc( 1-e ) = 2/3 Vcc Suy ra : . tx - tx 1- e T = -2- hav là 1 = eT 3 3 ~ tx 1 => 4- - eT - 3 eT Cuối cùng ta có hàm số ngược của hàm số mũ là In Như vậy: tx = ĩ . In3 (ln3 = 1,1) tx = 1,1 Rr • c 2. Dạng sóng ra tại các chân: Hình 7.9 là dạng sóng tại các chân 2 (Trigger), chân 3 (output) và chân 6-7 (Threshold - Discharge). 58
  16. (Chân 2) Vi —-—Vcc.... 3 (Chân 3)V (Chân 6-71V ...2.-Veo 3 Hình 7.9: Dạng sóng ra Bình thường chân 2 phải có điện áp lớn hơn 1/3 Vcc, khi có xung âm thì biên độ xung phải làm điện áp chân 2 nhỏ hơn 1/3 Vcc . Khi vừa có xung âm ở chân 2 thì ngõ ra bắt đầu có xung dương và tụ c bắt đầu nạp điện. Thời gian xung dương ra tx không tùy thuộc độ rộng xung âm ở ngõ vào mà chỉ phụ thuộc hằng số thời gian T của mạch định thì. Nếu dùng biến trở VR thay cho Rt ta có thể thay đổi độ rộng xung ra, cách khác thay đổi tụ c bằng các điện dung có trị số khác nhau. 3. Mạch trì hoãn dùng kiểu đơn ổn: + Vcc Hình 7.10 :Mạch trì hoãn đơn ổn Mạch đơn ổn được ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực tự động điều khiển và đặc biệt là mạch trì hoãn. Trong thực tế người ta không cần tạo xung điều khiển cho vào chân số 2 (Trgger) mà mạch tự tạo xung khi có điện. Như vậy khi mới .mở điện ở ngõ ra cũng bắt đầu có xung ra. 59
  17. Mạch điện hình 7.10 là sơ đồ mạch tự tạo xung khi mở điện. Trong sơ đồ chân sô 2 (trigger) được nối đến chân sô 6 (Threshold = thềm) nên sẽ có chung điện áp giữa các mạch nạp Rt.C để so với hai điện áp chuẩn trong IC là 1/3 vẻc và 2/3 Vcc Khi mở điện tụ c bắt đầu nạp từ ov lên nên OP-AMP (2) có ngõ In+ lớn hơn ngõ In’ nên ngõ ra V02 ỏ mức cao, ngõ s cũng ở mức cao, mạch F/F có ngõ Q ở mức thấp và ngõ ra của IC có Vo ~ Vcc có nghĩa là tức thời có xung ra. Lúc đó OP-AMP (1) có ngõ In+ nhỏ hơn ngõ In’ nên ngõ ra Voi ở mức tháp, ngõ R cũng ở mức thấp. Khi tụ điện nạp điện áp đến mức 1/3 Vcc thì OP-AMP (2) đổi trạng thái, ngõ s xuống mức thấp nhưng mạch F/F vẫn giữ nguyên trạng thái và xung vẫn đang còn ở ngõ ra. Khi tụ điện nạp điện áp đến mức 2/3 Vcc thì OP-AMP (1) đổi trạng thái, ngõ R lên mức cao làm mạch F/F cũng đổi trạng thái ngõ Q tăng lên mức cao làm ngõ ra của IC giảm xuống mức thấp Vo = ov và chấm dứt xung ở ngõ ra. Thời gian có xung ra hay độ rộng xung chính là tụ c nạp từ ov lên đến 2/3 Vcc và cũng được tính theo công thức: tx = 1,1Rt.C Trong mạch này chân 7 (Discharge = xả điện) để trống không nối vào mạch nạp Rt.C nên tụ không xả điện và mạch sẽ giữ mãi trạng thái này. Muốn có xung ra tiếp thì phải tắt điện rồi mở lại. Trị số điện trở Rt và tụ c được giới hạn trong khoảng: Rt = lOkQ 4- 14MQ c = 100 pF 4- 1000pF Với các trị số trên của Rt và tụ c, mạch đơn ổn có thể cho ra các xung có độ rộng ngắn nhất khoảng vài micro giây đến vài giờ. Như vậy khi mở điện rơ-le RY không có điện do Vo ~ Vcc, sau khi chấm dứt xung tức là sau thời gian tx thì rơ-le RY có điện vì Vo « ov. Khi rơ-le có điện sẽ đóng hay mở các tiếp điểm đế điều khiển mạch khác thường là mạch công suất. Thật ra IC 555 và họ IC định thì của nó có ứng dụng rất đa dạng, trong chương này chỉ giới thiệu hai ứng dụng cơ bản nhất của nó là mạch đa hài phi ổn và đa hài đơn ổn. § 7.5 IC 555 GIAO TIẾP VỚI CÁC LOẠI TẢI IC 555 có thể giao tiếp với nhiều loại tải khác nhau và tùy trường hợp mỗi loại tải đều có thể mắc theo hai cách: 60
  18. - Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp thấp. Lúc đó IC sẽ nhận dòng điện tải theo chiều từ nguồn qua tải rồi vào IC. Dòng điện tải trường hợp này gọi là I nhận. - Tải được cấp điện khi ngõ ra có điện áp cao. Lúc đó IC sẽ cấp dòng điện cho tải theo chiều từ nguồn qua IC rồi qua tải. Dòng điện tải trường hợp này gọi là I nguồn. Hình 7.1 la : Điện áp ra mức thấp Hình 7.11b : Điện áp ra mức cao Khả năng cung cấp dòng điện và điện áp của IC 555 như sau : 1) Điện áp ra ở mức thấp: Với Vcc = 15V. Điện áp Vo chính là VcE2 khi T2 bão hòa Il = 10mA => Vo = 0,1V Il = 50mA => Vo = 0,4V Il = 100mA => Vo = 2V Il = 200mA => Vo = 2,5V 2) Điện áp ra ở mức cao: Với Vcc = 15V. Điện áp Vo chính là Vcc - VcEi khi T1 bão hòa II = lOOmA => Vo = 13,3V => VcEl = 1,7V Il = 200mA => Vo = 12,5V => Vcei = 2,5V 3) Tải là LED: Nếu tải là LED thì phải dùng điện trở ghép nối tiếp với LED để giới hạn dòng qua LED. Tùy theo cách mắt tải mà dòng điện qua LED có công thức tính khác nhau. 4) Tải là rơ-le: 61
  19. IC 555 có thể giao tiếp với các loại rơ-le điều khiển. Các loại rơ-le này có dòng thường nhỏ dưới 100mA và điện áp cũng thường ở mức thấp như 6V - 12V - 24V. Trong mạch tải rơ-le có điốt D ghép song song để nối tắt điện áp ngược cho dòng dây của rơ-le tạo ra khi bị mất điện đột ngột. Tiếp điểm OA hay OB của rơ-le dùng để điều khiển các mạch công suất lớn. Vcc • (Vled + VcE2) Vcc ■ (Vled + Vcei) IL= --------------------- Il= --------------------- R R Hình 7.12a : Điện áp ra mức thấp Hình 7.12b :Điện áp ra mức cao Hình 7.13a: Điện áp Hình 7.13b: Điện áp ra mức thấp ra mức cao 62
  20. chương 8 MACH NẮN ĐIỆN MỘT PHA, BA PHA i 8.1. MẠCH NẮN ĐIỆN BÁNG ĐIỐT 1. Mạch nắn điện bán kỳ một pha : Điện áp ngõ vào Vi có giá trị hiệu dụng là VAC. Do mạch nắn điện bán kỳ nên điện áp ngõ ra là những bán kỳ dương gián đoạn. Hỉnh 8.1 : Nắn bán kỳ một pha Điện áp một chiều trung bình ở ngõ ra là : Vo = = 0,318Vp (Vp :Điện áp đỉnh) hay V V Vo = Vac = 0,45Vac 71 Hình 8.1 là sơ đồ mạch và dạng sóng ở ngõ vào, ngõ ra của mạch nắn điện bán kỳ. Trong mạch này tải thuần trở và không có mạch lọc điện. Điốt D được chọn sao cho các thông số giới hạn là Imax — 4Il Vpmax 2. V 2 .Vac Hình 8.2 : Nắn toàn kỳ một pha 2. Mạch nắn điện toàn kỳ một pha: Mạch nắn điện toàn kỳ một pha dùng cầu đi ốt từ D1 đến D4 như sơ đồ hình 8.2 Khi điểm A có bán kỳ dương so với điểm B thì điốt D1 dẫn điện qua tải Rl rồi trỏ về nguồn qua điốt D3 (dòng điện có đường liền nét). Khi điểm B có bán kỳ dương so với điểm A thì điốt D2 dẫn điện qua tải Rl rồi trở về nguồn qua điôt D4 (dòng điện có đường rời nét). Như vậy bôn điốt sẽ 63
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2