intTypePromotion=1

Giáo trình Điện tử ứng dụng trong điều khiển tự động - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

Chia sẻ: Cuahuynhde Cuahuynhde | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:235

0
73
lượt xem
14
download

Giáo trình Điện tử ứng dụng trong điều khiển tự động - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

Mô tả tài liệu
  Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

(NB) Giáo trình Điện tử ứng dụng trong điều khiển tự động với mục tiêu là giúp các bạn Nắm bắt được kiến thức về điện tử để ứng dụng điều khiển các thiết bị dân dụng. Nắm bắt được đặc tính và bản chất các mạch điều khiển dùng quang trở. Nắm bắt được nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển tự động mở đèn đường. Phân tích được các mạch điều khiển bằng ánh sáng. Xác định được các chân của linh kiện điều khiển mạch tự mở đèn đường. Lắp được các mạch điều khiển tự động đóng mở đèn bằng quang trở.

Chủ đề:
Lưu

Nội dung Text: Giáo trình Điện tử ứng dụng trong điều khiển tự động - CĐ Nghề Công Nghiệp Hà Nội

  1. 1 TRƯỜNG CAO ĐẲNG NGHỀ CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Chủ biên: NGUYỄN ANH TÚ -------***--------- GIÁO TRÌNH ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG ( Lưu hành nội bộ) HÀ NỘI 2012
  2. 2 LỜI NÓI ĐẦU Trong chương trình đào tạo của các trường trung cấp nghề, cao đẳng nghề Điện tử dân dụng thực hành nghề giữ một vị trí rất quan trọng: rèn luyện tay nghề cho học sinh. Việc dạy thực hành đòi hỏi nhiều yếu tố: vật tư thiết bị đầy đủ đồng thời cần một giáo trình nội bộ, mang tính khoa học và đáp ứng với yêu cầu thực tế. Nội dung của giáo trình “ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG ĐIỀU KHIỂN TỰ ĐỘNG” đã được xây dựng trên cơ sở kế thừa những nội dung giảng dạy của các trường, kết hợp với những nội dung mới nhằm đáp ứng yêu cầu nâng cao chất lượng đào tạo phục vụ sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước,. Giáo trình được biên soạn ngắn gọn, dễ hiểu, bổ sung nhiều kiến thức mới và biên soạn theo quan điểm mở, nghĩa là, đề cập những nội dung cơ bản, cốt yếu để tùy theo tính chất của các ngành nghề đào tạo mà nhà trường tự điều chỉnh cho thích hợp và không trái với quy định của chương trình khung đào tạo cao đẳng nghề. Tuy các tác giả đã có nhiều cố gắng khi biên soạn, nhưng giáo trình chắc chắn không tránh khỏi những thiếu sót, rất mong nhận được sự tham gia đóng góp ý kiến của các bạn đồng nghiệp và các chuyên gia kỹ thuật đầu ngành. Xin trân trọng cảm ơn!
  3. 3 Tuyên bố bản quyền Tài liệu này là loại giáo trình nội bộ dùng trong nhà trường với mục đích làm tài liệu giảng dạy cho giáo viên và học sinh, sinh viên nên các nguồn thông tin có thể được tham khảo. Tài liệu phải do trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội in ấn và phát hành. Việc sử dụng tài liệu này với mục đích thương mại hoặc khác với mục đích trên đều bị nghiêm cấm và bị coi là vi phạm bản quyền. Trường Cao đẳng nghề Công nghiệp Hà Nội xin chân thành cảm ơn các thông tin giúp cho nhà trường bảo vệ bản quyền của mình.
  4. 4 MỤC LỤC TRANG Bài 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG .................................14 1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 14 1.1.1. Giới thiệu các loại thiết bị cảm nhận ánh sáng ...................................... 14 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của các mạch điều khiển bằng ánh sáng .............. 15 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................... 16 1.2.1. Khảo sát các linh kiện thụ động ............................................................ 16 1.2.2. Khảo sát linh kiện quang ...................................................................... 17 1.2.3. Khảo sát sơ đồ chân IC ......................................................................... 18 1.3. Phân tích hoạt động mạch ..................................................................... 26 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................... 26 1.3.2. Mạch cảm nhận ánh sáng...................................................................... 26 1.3.3. Mạch điều khiển thiết bị ....................................................................... 27 1.4. Chức năng linh kiện.............................................................................. 27 1.4.1. Linh kiện thụ động ............................................................................... 27 1.4.2. Linh kiện bán dẫn ................................................................................. 28 1.5. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................... 28 1.5.1. Mạch cảm nhận ánh sáng...................................................................... 28 1.5.2. Mạch điều khiển đèn ............................................................................ 29 1.6. Các bước thực hiện mạch tự động mở đèn đường ................................. 29 1.6.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................... 29 1.6.2. Các bước thực hiện ............................................................................... 31 1.6.3. Cân chỉnh sửa mạch.............................................................................. 33 1.6.4. Đánh giá kết quả ................................................................................... 33 1.7. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ......................................... 34 1.7.1. Đèn không sáng .................................................................................... 34 1.7.2. Đèn đường nhấp nháy ........................................................................... 34 1.7.3. Mạch không hoạt động ......................................................................... 34 1.8. Câu hỏi và bài tập thảo luận.................................................................. 34
  5. 5 Bài 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ .................................... 36 1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 36 1.1.1. Giới thiệu các loại thiết bị cảm biết nhiệt độ ......................................... 36 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của các mạch điều khiển bằng nhiệt độ ............... 36 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................... 37 1.2.1. Khảo sát cảm biến nhiệt........................................................................ 37 1.3. Phân tích hoạt động mạch ..................................................................... 40 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................... 41 1.3.2. Chức năng linh kiện.............................................................................. 42 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................... 43 1.4. Các bước thực hiện mạch khống chế nhiệt độ ....................................... 44 1.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ......................................... 49 1.5.1. Mạch hoạt động không đúng nhiệt độ khống chế .................................. 49 1.5.2. Mạch hoạt động ngược trạng thái ......................................................... 49 1.5.3. Mạch không hoạt động ......................................................................... 50 1.6. Câu hỏi và bài tập thảo luận.................................................................. 50 Bài 3: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÂM THANH .................................51 1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 51 1.1.1. Tín hiệu âm thanh và các mạch khuếch đại........................................... 51 1.1.2. Các mạch điều khiển bằng âm thanh..................................................... 52 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................... 52 1.2.1. Khảo sát các linh kiện thụ động ............................................................ 52 1.2.2. Khảo sát linh kiện bán dẫn.................................................................... 53 1.3. Phân tích hoạt động mạch ..................................................................... 58 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................... 58 1.3.2. Hoạt động của mạch ............................................................................. 59 1.3.3. Chức năng linh kiện.............................................................................. 60 1.3.4. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................... 60 1.4. Các bước thực hiện mạch điều khiển đèn bằng âm thanh ...................... 61 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................... 61
  6. 6 1.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................... 64 1.4.3. Đo kiểm tra mạch ................................................................................. 65 1.4.4. Cân chỉnh sửa mạch.............................................................................. 65 1.4.5. Đánh giá kết quả ................................................................................... 66 1.4.6. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ......................................... 66 1.5. Gia công mạch...................................................................................... 67 1.5.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................... 67 1.5.2. Kiến thức kỹ năng thực hiện ................................................................. 68 1.5.3. Các lỗi thường gặp ............................................................................... 69 1.6. Câu hỏi và bài tập thảo luận.................................................................. 69 Bài 4: MẠCH ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG .................................................................. 71 1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 71 1.1.1. Các linh kiện cảm quang dùng trong điều khiển đóng mở cửa tự động . 71 1.1.2. Các mạch điều khiển đóng mở cửa tự động .......................................... 73 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................... 73 1.2.1. Khảo sát cảm biến quang ...................................................................... 73 1.3. Phân tích hoạt động mạch ..................................................................... 79 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................... 79 1.3.2. Chức năng linh kiện.............................................................................. 80 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................... 88 1.4. Các bước thực hiện mạch ..................................................................... 89 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................... 89 1.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................... 91 1.4.3. Đo kiểm tra mạch ................................................................................. 93 1.4.4. Cân chỉnh sửa mạch.............................................................................. 93 1.4.5. Đánh giá kết quả ................................................................................... 94 1.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ......................................... 94 1.5.1. Phần cơ của cửa không chạy tốt ............................................................ 94 1.5.2. Mạch điều khiển không đúng trình tự ................................................... 94 1.5.3. Mạch không đóng mở cửa khi có người đi qua ..................................... 94
  7. 7 1.6. Câu hỏi và bài tập thảo luận.................................................................. 95 Bài 5: MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG .............................................96 1.1. Giới thiệu ............................................................................................. 96 1.1.1. Các loại cảm biến cảm nhận mực nước................................................. 96 1.1.2. Các dạng mạch điều khiển bơm nước tự động ...................................... 97 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................... 97 1.2.1. Khảo sát các linh kiện thụ động ............................................................ 97 1.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 102 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 102 1.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 103 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 104 1.4. Các bước thực hiện mạch bơm nước tự động ...................................... 105 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 105 1.4.2. Kiểm tra mạch .................................................................................... 106 1.4.3. Cách đo mạch ..................................................................................... 107 1.4.4. Các bước thực hiện ............................................................................. 107 1.4.5. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 109 1.4.6. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 109 1.4.7. Đánh giá kết quả ................................................................................. 110 1.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 110 1.5.1. Động cơ hoạt động không dừng khi bồn đầy nước.............................. 110 1.5.2. Bồn hết nước nhưng động cơ không bơm ........................................... 110 1.5.3. Mạch không hoạt động ....................................................................... 110 1.6. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 111 Bài 6: MẠCH ĐẾM NGƯỜI RA VÀO CỬA ...............................................................112 1.1. Giới thiệu ........................................................................................... 112 1.1.1. Mạch đếm lên xuống ứng dụng đếm người ra vào cửa ........................ 112 1.1.2. Các mạch điều khiển giám sát người ra vào cửa ................................. 113 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 113 1.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 118
  8. 8 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 118 1.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 119 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 120 1.4. Các bước thực hiện mạch tự động đếm người ra vào cửa .................... 121 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 121 1.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 123 1.4.3. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 125 1.4.4. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 125 1.4.5. Đánh giá kết quả ................................................................................. 126 1.4.6. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 126 1.5. Gia công mạch.................................................................................... 127 1.5.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 127 1.5.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 127 1.5.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 128 1.6. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 129 Bài 7: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÁY GIẶT.............................................. 130 1.1. Giới thiệu ........................................................................................... 130 1.1.1. Phương pháp điều khiển động cơ máy giặt ......................................... 130 1.1.2. Các dạng mạch điều khiển động cơ máy giặt ...................................... 130 1.2. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 131 1.2.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 131 1.2.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 132 1.2.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 133 1.3. Các bước thực hiện mạch điều khiển động cơ máy giặt ...................... 133 1.3.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 134 1.3.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 136 1.3.3. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 137 1.3.4. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 138 1.3.5. Đánh giá kết quả ................................................................................. 138 1.4. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 139
  9. 9 1.4.1. Động cơ không đảo chiều ................................................................... 139 1.4.2. Động cơ không dừng trước khi đảo chiều ........................................... 139 1.4.3. Mạch không hoạt động ....................................................................... 139 1.5. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 139 Bài 8: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG ...................................................141 1.1. Giới thiệu ........................................................................................... 141 1.1.1. Phương pháp điều khiển mạch đèn giao thông .................................... 141 1.1.2. Các mạch điều khiển đèn giao thông .................................................. 141 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 142 1.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 145 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 145 1.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 149 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 150 1.4. Các bước thực hiện mạch điều khiển đèn giao thông tại ngã tư .......... 155 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 155 1.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 157 1.4.3. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 158 1.4.4. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 158 1.4.5. Đánh giá kết quả ................................................................................. 159 1.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 159 1.5.1. Mạch không chạy đúng thứ tự đèn ...................................................... 159 1.5.2. Mạch chạy một phần .......................................................................... 160 1.5.3. Mạch luôn sáng các đèn...................................................................... 160 1.6. Gia công mạch.................................................................................... 160 1.6.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 160 1.6.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 160 1.6.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 161 1.6.4. Các lỗi thường gặp ............................................................................. 162 1.7. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 162 Bài 9: MẠCH ĐÈN QUẢNG CÁO .................................................................................. 164
  10. 10 9.1. Giới thiệu ........................................................................................... 164 9.1.1. Phương pháp thực hiện mạch đèn quảng cáo bằng IC số .................... 164 9.1.2. Các mạch đèn quảng cáo .................................................................... 164 9.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 165 9.2.1. IC 74LS164 ........................................................................................ 165 9.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 169 9.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 169 9.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 170 9.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 171 9.4. Các bước thực hiện mạch đèn quảng cáo ............................................ 172 9.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 172 9.5. Các bước thực hiện ............................................................................. 174 9.5.1. Sơ đồ bố trí mạch ............................................................................... 174 9.5.2. Sơ đồ nối dây...................................................................................... 175 9.5.3. Trình tự các bước thực hiện ................................................................ 175 9.5.4. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 175 9.5.5. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 176 9.5.6. Đánh giá kết quả ................................................................................. 176 9.6. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 176 9.6.1. Mạch đèn chạy không đúng yêu cầu ................................................... 177 9.6.2. Mạch sáng chập chờn ......................................................................... 177 9.6.3. Mạch không hoạt động ....................................................................... 177 9.7. Gia công mạch.................................................................................... 177 9.7.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 177 9.7.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 178 9.7.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 178 9.7.4. Các lỗi thường gặp ............................................................................. 179 9.8. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 179 Bài 10: MẠCH ĐỒNG HỒ SỐ .......................................................................................... 181 10.1. Giới thiệu ........................................................................................... 181
  11. 11 10.1.1. Phương pháp thực hiện mạch đồng hồ số............................................ 181 10.1.2. Các mạch tạo xung cho đồng hồ số..................................................... 182 10.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 182 10.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 187 10.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 187 10.4. Chức năng linh kiện............................................................................ 189 10.4.1. Linh kiện thụ động ............................................................................. 189 10.4.2. Linh kiện bán dẫn ............................................................................... 189 10.5. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 189 10.5.1. Mạch đếm 24 giờ ................................................................................ 189 10.5.2. Mạch đếm 60 giây .............................................................................. 190 10.6. Các bước thực hiện mạch đồng hồ hiển thị giờ - phút - giây bằng IC số 190 10.6.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 190 10.6.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 192 10.6.3. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 194 10.6.4. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 194 10.6.5. Đánh giá kết quả ................................................................................. 195 10.7. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 195 10.7.1. Mạch chạy không đúng thời gian ........................................................ 195 10.7.2. Mạch hoạt động không liên tục số đếm............................................... 195 10.7.3. Led sáng không đủ đoạn ..................................................................... 196 10.8. Gia công mạch.................................................................................... 196 10.8.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 196 10.8.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 196 10.8.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 197 10.8.4. Các lỗi thường gặp ............................................................................. 198 10.9. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 198 Bài 11: MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT BẰNG REMOTE TV .................................199 1.1. Giới thiệu ........................................................................................... 199
  12. 12 1.1.1. Mạch đếm vòng .................................................................................. 199 1.1.2. Mạch điều khiển quạt dùng Remote TV ............................................. 200 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 200 1.2.4. Khảo sát chân IC ................................................................................ 201 1.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 202 1.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 202 1.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 203 1.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 204 1.4. Các bước thực hiện mạch điều khiển quạt bằng remote TV ................ 205 1.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 205 1.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 207 1.4.3. Trình tự các bước thực hiện ................................................................ 208 1.4.4. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 209 1.4.5. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 209 1.4.6. Đánh giá kết quả ................................................................................. 210 1.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 210 1.5.1. Mạch không nhận được tín hiệu điều khiển ........................................ 210 1.5.2. Mạch không điều khiển được tải ......................................................... 211 1.5.3. Mạch bị nhiễu ..................................................................................... 211 1.6. Gia công mạch.................................................................................... 211 1.6.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 211 1.6.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 211 1.6.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 212 1.6.4. Các lỗi thường gặp ............................................................................. 213 1.7. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 213 Bài 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỀU THIẾT BỊ BẰNG HỒNG NGOẠI .......214 12.1. Giới thiệu ........................................................................................... 214 12.1.1. Mạch thu phát hồng ngoại dùng IC 9148 – 9149 ................................ 215 12.1.2. Các mạch ứng dụng dùng IC 9148 – 9149 .......................................... 216 12.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện ............................................................. 216
  13. 13 12.2.1. Khảo sát các linh kiện thụ động .......................................................... 216 12.2.2. Khảo sát bộ thu phát hồng ngoại......................................................... 217 12.2.3. Khảo sát chân IC ................................................................................ 218 12.3. Phân tích hoạt động mạch ................................................................... 224 12.3.1. Sơ đồ nguyên lý .................................................................................. 224 12.3.2. Chức năng linh kiện............................................................................ 226 12.3.3. Nguyên lý hoạt động mạch ................................................................. 226 12.4. Các bước thực hiện mạch điều khiển 10 thiết bị gia đình .................... 227 12.4.1. Hướng dẫn ban đầu............................................................................. 227 12.4.2. Các bước thực hiện ............................................................................. 229 12.4.3. Đo kiểm tra mạch ............................................................................... 231 12.4.4. Cân chỉnh sửa mạch............................................................................ 231 12.4.5. Đánh giá kết quả ................................................................................. 232 12.5. Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục ....................................... 232 12.5.1. Mạch phát không phát tín hiệu............................................................ 232 12.5.2. Mạch thu không thu tín hiệu ............................................................... 232 12.5.3. Mạch điều khiển sai thiết bị ................................................................ 233 12.6. Gia công mạch.................................................................................... 233 12.6.1. Trình tự thực hiện ............................................................................... 233 12.6.2. Tiêu chuẩn thực hiện mạch in ............................................................. 233 12.6.3. Kiến thức kỹ năng thực hiện ............................................................... 234 12.6.4. Các lỗi thường gặp ............................................................................. 234 12.7. Câu hỏi và bài tập thảo luận................................................................ 235
  14. 14 Bài 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG Mã bài: MĐ21-01 Mục tiêu - Nắm bắt được kiến thức về điện tử để ứng dụng điều khiển các thiết bị dân dụng. - Nắm bắt được đặc tính và bản chất các mạch điều khiển dùng quang trở. - Nắm bắt được nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển tự động mở đèn đường. - Phân tích được các mạch điều khiển bằng ánh sáng. - Xác định được các chân của linh kiện điều khiển mạch tự mở đèn đường. - Lắp được các mạch điều khiển tự động đóng mở đèn bằng quang trở. - Cân chỉnh được mạch điều khiển bằng quang trở hoạt động đúng yêu cầu. Nội dung chính 1.1. Giới thiệu Cảm biến ánh sáng thường được sử dụng rất rộng rãi trong đời sống hàng ngày, ứng dụng cảm biến ánh sáng cho mạch điện để điều khiển dựa vào nguyên tắc khi có ánh sáng chiếu vào linh kiện quang, nó sẽ thay đổi tính chất khi đó ta sẽ biến đổi các đặc tính thay đổi của linh kiện quang thành các mức điện áp để điều khiển trong các ứng dụng. Có nhiều cách biến đổi trong điều khiển của các linh kiện cảm biến quang để áp dụng trong nhiều ứng dụng. - Mạch tự mở đèn đường - Mạch báo người hay sản phẩm - Mạch báo thức - Mạch điều khiển ROBOT… 1.1.1. Giới thiệu các loại thiết bị cảm nhận ánh sáng 1.1.1.1.Quang trở
  15. 15 LDR Hình 1.1. Ký hiệu và hình dạng quang trở Quang trở là điện trở thay đổi được, giá trị điện trở sẽ giảm khi có ánh sáng chiếu vào bề mặt nhận ánh sáng, trị số điện trở sẽ thay đổi phụ thuộc vào cường độ sáng chiếu vào. Ký hiệu và hình dạng quang trở như hình 1.1. 1.1.1.2.Diode quang PD Hình 1.2. Ký hiệu và hình dạng diode quang Diode quang còn gọi là photo Diode thường có hai loại, loại cảm nhận ánh sáng thường hay loại cảm nhận ánh sáng hồng ngoại, ở trong các ứng dụng này ta chỉ chọn loại diode cảm nhận ánh sáng thường. Loại này khi đặt áp phân cực thuận vào hai đầu P-N và đồng thời có ánh sáng chiếu vào mới làm diode dẫn điện, tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu vào làm cho diode dẫn mạnh hay yếu. Ký hiệu và hình dạng diode quang như hình 1.2. 1.1.1.3.Transistor quang PT Hính 1.3. Ký hiệu và hình dạng transistor quang Transistor quang còn gọi là photo transistor (PT) thường cũng có hai loại, loại nhận ánh sáng thường và loại nhận ánh sáng hồng ngoại. Khi PT được cấp nguồn nuôi PT chưa dẫn điện được mà đồng thời phải có ánh sáng chiếu vào thì PT mới dẫn điện, tuỳ theo cường độ ánh sáng chiếu vào làm cho PT dẫn mạnh hay yếu. Ký hiệu và hình dạng transistor quang như hình 1.3. 1.1.2. Nguyên lý hoạt động của các mạch điều khiển bằng ánh sáng 1.1.2.1.Nguyên tắc hoạt động mạch điều khiển chuông bằng ánh sáng
  16. 16 - Mạch sẽ hoạt động khi trời tối LEDDO và DEN sẽ sáng và khi trời sáng DEN sẽ tắt và LEDXANH sẽ sáng. Opamp trong mạch được thực hiện mạch so sánh điện áp hai ngõ vào V+, V- - Khi có ánh sáng chiếu vào quang trở điện trở quang trở sẽ giảm, cầu phân áp giữa VR và LDR làm cho chân 3 của Opamp lớn hơn chân 2 nên ngõ ra chân 6 bão hoà dương, chỉ có LEDXANH sáng - Khi che tối quang trở giá trị điện trở của quang trở sẽ tăng nên điện áp chân 2 của Opamp sẽ lớn hơn chân 3 ngõ ra sẽ bão hoà âm nên LEDDO sẽ sáng và Q1 sẽ dẫn làm cho RELAY đóng tiếp điểm nên DEN sáng 1.1.2.2.Nguyên tắc hoạt động mạch điều khiển đèn đường - Mạch này được thiết kế dùng để tự động mở đèn đường: khi trời tối đèn tự sáng và ngược lại khi trời sáng đèn sẽ tắt, tuy nhiên mạch vẫn có thể chỉnh độ nhạy tức độ sáng tối của trời. - Ngoài ra do ngoài trời có nhiều ánh sáng tự nhiên khác như: sấm chớp, đèn xe hay các dạng ánh sáng của các đèn quảng cáo khác…do đó mạch có thể hiểu nhầm trời đã sáng, do đó mạch có thiết kế thêm mạch kiểm tra nếu ánh sáng chiếu vào bề mặt bộ cảm nhận hơn 10 xung kích của mạch tạo xung NE555 thì đèn mới thay đổi trạng thái. - Trong mạch này do có thể ứng dụng điều khiển tốt được đèn đường mạch còn thiết kế thêm nút điều khiển đóng ngắt bằng tay. 1.2. Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 1.2.1. Khảo sát các linh kiện thụ động 1.2.1.1.Điện trở Chọn điện trở đúng giá trị theo sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị theo màu, công suất khoảng 1/4W. 1.2.1.2.Tụ điện Chọn giá trị tụ đúng loại như sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị tụ theo từng loại để xác định đúng giá trị, dùng VOM đo kiểm tra tụ còn khả năng nạp, xả hay bị nối tắt mạch không. 1.2.1.3.Relay Chọn relay phù hợp theo sơ đồ, relay bao gồm một cuộn dây kích và các bộ tiếp điểm. Cuộn dây kích phải cấp đúng điện áp thì các tiếp điểm mới hoạt động và các tiếp điểm bao gồm nhiều bộ, mỗi bộ thường có ba
  17. 17 tiếp điểm tạo nên hai tiếp xúc đó là bộ tiếp điểm thường đóng và bộ tiếp điểm thường mở, khi sử dụng ta cần chú ý dòng và điện áp mà tiếp điểm chịu được. Hình dạng và sơ đồ chân relay được chỉ ở hình 1.4. 12V RELAY 12VDC RELAY DPDT a) b) Hình 1.4. Relay. a) Sơ đồ chân, b) Hình dạng 1.2.2. Khảo sát linh kiện quang 1.2.2.1.Quang trở - Dùng VOM chọn giai đo điện trở : chọn giai x1K - Đo giá trị điện trở khi chiếu ánh sáng vào: ánh sáng phòng, điện trở quang trở sẽ nhỏ hơn khi che tối - Đo giá trị điện trở khi che tối: dùng tay che kín bề mặt nhận ánh sáng của quang trở, điện trở quang trở sẽ lớn hơn khi có ánh sáng - Đo giá trị điện trở khi ta thay đổi cường độ ánh sáng: tăng dần khoảng cách từ tay đến bề mặt nhận ánh sáng của quang trở, điện trở quang trở sẽ giảm dần 1.2.2.2.Led phát quang Diode phát quang hay còn gọi là LED có điện thế phân cực thuận cao hơn diode thường. Nhưng điện áp phân cực nghịch thì không cao, tuỳ theo loại led và kích thước của led mà nó có các giá trị khác nhau. Ví dụ đối với Led 2 ly hoặc 4 ly ta có các thông số kỹ thuật sau: - Led đỏ: VLED = 1,4V  1,8V. - Led vàng: VLED =2V  2,5V. - Led xanh lá cây: VLED = 2V  2,8V. - Dòng điện chạy qua led: ID = 10mA  20mA Thường để tiện lợi trong việc tính toán người ta lấy chung cho các loại led là VLED = 2V, ID = 10mA.
  18. 18 Việc đo kiểm tra xác định cực tính hay đo đánh giá tình trạng tốt xấu cho diode phát quang cũng giống diode thường tuy nhiên lần đo kim lên thì Led sẽ phát ra ánh sáng. - Dùng VOM chọn giai đo x1 hay x10 - Đo 2 lần đo có một lần led sẽ sáng, ta suy ra cực tính của led như sau, trường hợp đo led sáng thì que đen của VOM sẽ nối vào cực Anot của led còn que đỏ nối vào cực Katot của led. Thường led mới mua về chân dài là Anot chân đỏ là Katot Que Que đen  đỏ  Que đỏ Que đen a) b) Hình 1.5. Led phát quang. a) phân cực ngược, b) phân cực thuận. a. Transistor: Đo xác định chân transistor A1015 và C1815 b. Relay: Đo kiểm tra và xác định cuộn dây và các cặp tiếp điểm thường đóng, thường mở 1.2.3. Khảo sát sơ đồ chân IC Opamp là linh kiện quan trọng trong việc ứng dụng để biến đổi tín hiệu của các cảm biến ánh sáng thu được sang tín hiệu điều khiển tải, linh kiện này thường được sử dụng rất nhiều trong các mạch cảm biến vì khi thiết kế mạch khuếch đại sẽ cho hệ số khuếch đại rất lớn và độ chính xác cao hơn so với cách sử dụng transistor. Ta sẽ khảo sát các sơ đồ chân của các IC Opamp sau 1.2.3.1. IC LM741 và OP-07 Ký hiệu và sơ đồ chân IC LM741 và OP-07 được chỉ ra như hình 1.6 và 1.7
  19. 19 7 1 7 1 3 + 3 + 6 6 2 - 2 - LM741 OP-07 4 5 4 8 Hình 1.6. Ký hiệu IC LM741 và OP-07 OFFSET NULL 1 8 NC LM741 -VIN 2 _ 7 +VCC +VIN 3 + 6 VOUT -VCC 4 OFFSET 5 NULL Hình 1.7. Sơ đồ chân IC LM741 Chức năng các chân - OFFSET NULL (1,5) chân chỉnh bù điểm 0 - -VIN (2) ngõ vào đảo - +VIN (3) ngõ vào không đảo - -VCC (4) cấp nguồn âm - VOUT (6) ngõ ra - +VCC (7) cấp nguồn dương - NC (8) chân bỏ trống (No Connect) IC LM741 và OP-07 có sơ đồ chân và chức năng các chân giống nhau, tuy nhiên IC OP-07 có đặc tính chính xác cao. 1.2.3.2.IC đếm vòng Johnson Sơ đồ chân IC đếm vòng thập phân có 16 chân được chỉ ra ở hình 1.8
  20. 20 16 15 14 13 12 11 10 9 VDD MR CP0 CP1 O 59 Q9 Q4 Q8 Q CD4017 Q5 Q1 Q0 Q2 Q6 Q7 Q3 VSS 1 2 3 4 5 6 7 8 Hình 1.8. Sơ đồ chân IC CD4017 Bảng sự thật IC CD4017 cho biết chức năng các chân và trạng thái làm việc được trình bày như bảng 1.1 Bảng 1.1: Bảng sự thật IC CD4017 CP0 Cách hoạt MR CP1 động O0= O 59 =1, 1 X X các O khác = 0 0 1  Đếm lên 0  0 Đếm lên 0 0 X 0 X 1 Không đổi 0 0  0  1 Ráp mạch kiểm tra IC +5V +5V R4 LED R6 16 12 14 13 1k 50K CP0 CP1 O5-9 VCC 4 8 15 U3 RST 7 RST VCC R7 4017 R8 DSCHG 560 8 3 R9 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 GND OUT U4 560 NE555 10k 10 11 6 3 2 4 7 1 5 6 9 LED THR GND 2 CV TRG C3 C4 1 5 10uF 104 LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED R10 1K Hình 1.9. Mạch kiểm tra các chân IC CD4017
ADSENSE
ADSENSE

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

 

Đồng bộ tài khoản
2=>2