Đang tải... (xem toàn văn)
1.1 Phân tích yêu cầu công nghệ Khi nhấn nút Start,hệ thống thực hiện đo tốc độ động cơ(dải đo từ 09999 vongs),đồng thời mạch chuẩn hóa đầu ra cung cấp thong tin về nhiệt độ.Hệ thống dừng khi ấn nút stopsử dụng các thiết bị đo để kiểm tra khi cần thiết. 1.2 Liệt kê các phương pháp đo tốc độ đông cơ Dùng encoder. Encoder là thiết bị cơ điện dùng để chuyển đổi vị trí góc hay chuyển động của 1 trục thành tín hiệu tương tự hoặc tín hiệu số. Encoder được chia làm 2 loại, encoder tuyệt đối và encoder tương đối. Phân loại encoder: encoder trục. encoder lỗ. encoder bánh xe,. encoder tay quay. Hình ảnh thực tế của encoder.
Vi mạch tương tự Chương : Trình bày mạch chức sử dụng hệ thống Phân tích yêu cầu công nghệ Khi nhấn nút Start,hệ thống thực đo tốc độ động cơ(dải đo từ 09999 vong/s),đồng thời mạch chuẩn hóa đầu cung cấp thong tin nhiệt độ.Hệ thống dừng ấn nút stop-sử dụng thiết bị đo để kiểm tra cần thiết Liệt kê phương pháp đo tốc độ đông Dùng encoder Encoder thiết bị điện dùng để chuyển đổi vị trí góc hay chuyển động trục thành tín hiệu tương tự tín hiệu số Encoder chia làm loại, encoder tuyệt đối encoder tương đối Phân loại encoder: - encoder trục - encoder lỗ - encoder bánh xe, - encoder tay quay Hình ảnh thực tế encoder Dùng máy phát tốc Máy phát tốc máy phát điện.Cấu tạo gồm rotor Stator Rotor thường nam châm vĩnh cữu Máy phát tốc lắp trục động Khi trục động quay, rotor máy phát tốc quay, phía Stator máy phát tốc có điện áp Người ta trích lấy điện áp để cung cấp cho mạch kiểm soát tốc độ động Trình bày nguyên lý đo tốc độ động Nguyên lí đo: từ số xung đo encoder vòng phút giây số xung mà encoder đếm vòng quay ta suy tốc độ động Các linh kiện cần dung -Mạch thiết kế linh kiên sau: • Led dung làm cấu hiển thị • IC giải mã 74LS47 • IC đếm mã nhị phân 74LS90 • IC 555 tạo xung với tần số đáp ứng mạch đo • Cổng logic AND • IC4017 dùng để định thời gian tạo dộ trễ hiển thị Chương 2: Thiết kế mạch đo tốc độ dộng giám sát nhiệt 2.1 Sơ đồ bố trí linh kiện Tốc độ: Bộ tạo xung thời gian chuẩn Đếm xung Bộ Nhân Encoder Bộ Mã Hóa Bộ Giải Mã Khối Hiển Thị (led thanh) Nhiệt độ: Khối Chỉ thị Chuyển đổi U sang I Cảm biến nhiệt ngẫu Khuếch đại điện áp Mạch so sánh Cảnh báo 2.2 Liệt kê linh kiện sử dụng thiết kế • Led dung làm cấu hiển thị • IC giải mã 74LS47 • IC đếm mã nhị phân 74LS90 • IC 555 tạo xung với tần số đáp ứng mạch đo • Cổng logic AND (IC 74ls08) • Cổng NOT (IC 74ls04) • IC4017 dùng để định thời gian tạo dộ trễ hiển thị • Cặp nhiệt ngẫu • Bộ khuếch đại thuật toán OPAMP • Điện trở R • Led thị 2.3 Xây dựng mạch chuẩn hóa cho cảm biến nhiệt độ với dòng đầu từ (0-20)mA Sau chuẩn hóa đầu ra điện áp ta cần phải chuẩn hóa đầu cho dòng điện, chuẩn hóa đầu chuẩn công nghiệp 0-20mA.Như cần thiết kế mạch chuyển đổi áp-dòng Sơ đồ nguyên lý chung biến đổi áp-dòng: R14 100 R13 U19 500 +88.8 mA OPAMP Nếu chọn ta có Ira = Vi Với tín hiệu đầu từ đến10V ta tính chọn điện trở cho mạch chuyển đổi tín hiệu : Khi tín hiệu vào U=0 dòng điện không Khi tín hiệu vào 20mA ta có : Vi= 20 mA Thay Vi= 10 vào ta tính Rl= 500 Ω Như ta tính chọn xong điện trở cho mạch biến đổi dòng – áp Và dòng điện chuẩn công nghiệp với giá tri từ đến 20mA giá trị đầu vào đến 10 V sau chuyển đổi xong thành tín hiệu dòng điện ta tiếp tục đưa vào khối hiển thị 2.4 trình bày sơ đồ chân ,bảng chân lý ứng dụng vi mạch sử dụng 1.Led Ta có số hình ảnh kết cấu led Led có cấu tạo bao gồm led đơn có dạng đc xếp heo hình số led đơn hình tròn nhỏ thể dấu “chấm” tròn nhỏ góc bên phải led led đơn ted có Anode (cực +) Cathode (cực -) nối chung với tạo thành loại led thanh: - Anode chung (cực + chung): đầu (+) chung nối với +Vcc, chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn Led sáng tín hiệu đặt vào chân mức thấp Cathode chung (cực – chung): đầu (-) chung nối xuống Ground (hay - mass), chân lại dùng để điều khiển trạng thái sáng tắt led đơn, led sáng tín hiệu đặt vào chân mức cao IC giả mã 74LS47 Đây IC giải mã kí giành riêng cho LED Anot chung Ứng dụng ta cần thị số led mạch số mà không cần dùng vi xử lý muốn tiết kiệm chân Sơ đồ chân Sơ đồ điều khiển Các thức hoạt động: - Sơ đồ nguyên lý: Như sơ đồ trên, A,B,C,D ( Nối với Vi xử lý, mạch số counter,…), BI/RBO,RBI,LT ( chân điều khiển 7447, tùy thuộc vào nhu cầu nối khác nhau), Chân QA,QB,QC,QD,QE,QF,QG nối với chân a,b,c,d,e,f,g led anot chung - Mô tả cách thức hoạt động sau: PORT A,B,C,D : đầu vào 7447, nhận giá trị theo nhị phân (BCD) từ tới 15, tương ứng với mối giá trị nhận giải mã đầu Q tương ứng PORT QA-QG : Nối trực tiếp LED với QA=a,QB=b,QC=c,QD=d,QE=e,QF=f,QG=g, giá trị hiển thị LED phụ thuộc vào giá trị đầu vào PORTA,B,C,D theo bảng sau; Bảng chân lý 7447: IC 74LS90 IC 7490 thuộc họ TTL có công dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa BCD Cứ xung vào thỉ đếm tiến lên mã hóa bốn chân Khi đếm đến 10 tự reset trở ban đầu IC có ứng dụng rộng mạch số ứng dụng đếm 10 mạch chia tần số • Hình dạng sơ đồ chân Bốn chân thiết lập R0(1) (chân số 2), R0(2) (chân số 3), R9(1) (chân số 6), R9(2) (chân số 7) Khi đặt R0(1)= R0(2)= H (ở mức cao) đếm xóa đầu mức thấp R9(1), R9(2) chân thiết lập trạng thái cao đầu ra: QA=QD=1, B= QC=0 Chân NC (chân 4): bỏ trống Chân chân 14: hai chân nhân xung đếm CK Bốn chân 8, 9, 11, 12: chân ngõ ra,ương ứng QC, QB, QD, QA Chân 5(Vcc): cấp nguồn cho IC Chân 10 (GND) chân nối mass Q •Sơ đồ mạch logic bảng trạng thái Sơ đồ logic: Dựa vào sơ đồ ta nhận thấy IC 7490 có bốn chân ngõ vào Reset dùng để Reset hệ thống Khi ta đưa vào IC mức điện áp thích hợp IC tự động Reset Sau bảng mức Reset: Khi dùng IC 7490, ta có hai cách nối mạch cho chu kỳ đếm 10, tức tần số tín hiệu ngõ sau 1/10 tần số xung CK, dạng tín hiệu khác IC 555 IC 555 sử dụng phổ biến mạch tạo xung, đóng cắt mạch dao động khác a Thông số + Điện áp đầu vào : - 18V ( Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) + Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA + Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất tiêu thụ (max) 600mW b Chức 555 + Tạo xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) C Bố trí chân sơ đồ nguyên lý Hình dạng 555 hình hình 2.Loại chân hình tròn loại chân hình vuông Nhưng thị trường Việt Nam chủ yếu loại chân vuông Nhìn hình ta thấy cấu trúc 555 tương đương với 20 transitor , 15 điện trở diode phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức hay công suất đầu ra.Một số đặc tính 555 : Điện áp cung cấp nằm khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ đến mA Dòng điện ngưỡng xác định giá trị lớn R + R Để điện áp 15V điện trở R + R phải 20M Tất IC thời gian cần tụ điện để tạo thời gian đóng cắt xung đầu Nó chu kì hữu hạn tụ điện (C) nạp điện hay phòng điện thông qua điện trở R Thời gian xác định thông qua điện trở R tụ điện C Đường cong nạp tụ điện Mạch nạp RC hình Giả sử tụ ban đầu phóng điện Khi mà đóng công tắc tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở.Điện áp qua tụ điện từ giá trị lên đến giá trị định mức vào tụ Đường cong nạp thể qua hình 4A.Thời gian tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp hiểu thời gian số Giá trị thời gian tính công thức đơn giản sau: t d Chức chân: = R.C + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung + Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp.Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1 mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân 6.Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối GND Chân không nối mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt + Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động + Chân số (Vcc): Không cần nói bít chân cung cấp áp dòng cho IC hoạt động Không có chân coi IC chết Nó cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) Cổng logic AND (IC 74ls08) Ngõ Q mức cao ngõ vào A "AND" ngõ vào B mức cao (giống nhân A với B): Q= A AND B Một cổng AND có hai nhiều ngõ vào Ngõ mức cao tất ngõ vào mức cao Cổng NOT-bộ đảo ( IC 74ls04) Ngõ Q mức cao ngõ vào A đảo (Not) mức cao, ngõ đảo (ngược lại ) ngõ vào : Q = NOT A Cổng NOT có ngõ Một cổng NOT gọi đảo IC 4017 Đây IC chia tần với hệ số chia tần từ tới 10 Hình ảnh IC 4017: IC 4017 có tổng cộng số chân 16, chức chân sau: Chân số 16 chân nguồn Vcc hoạt động với mức điện áp cho phép • khoảng từ 3-15 V Chân số chân nối mass • Ngoài chân nguồn mass IC 4017 có chân có chức hoạt động quan trọng là: Chân 15 chân Master Reset hoạt động tích cực mức thấp có nhiệm • vụ làm ngõ đếm trở lại vị trí hoạt động ban đầu Cụ thể tích cực mức thấp cho chân 15 hoạt động ngõ từ 1-09 trở mức thấp, ngõ 05-9 trở lại mức cao Chân hoạt động hoàn toàn độc lập với chân Clock 14 13 Chân 14 chân xung clock hoạt động tích cực mức cao Chân có • chức đưa xung clock từ bên vào để cấp cho IC hoạt động • Chân 13 chân xung clock hoạt động mức thấp Hai chân có mối liên hệ tương quan sau: trạng thái bình thường: chân 14 mức cao, chân 13 mức thấp IC hoạt động bình thường, ngõ xuất giá trị Trong trình ngõ hoạt động, ta kích mức cao cho chân 13 giá trị mức cao giữ nguyên trạng thái, ngõ lại trạng thái mức thấp hết • Các chân 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11 thứ tự giá trị xuất • Chân 12 hoạt động mức thấp giá trị xuất Nó hoạt động mức cao giá trị xuất sau Bảng thật: Trong đó: H = trạng thái mức cao (điện dương hơn) L = trạng thái mức thấp (điện âm hơn) X = phi trạng thái chuyển bậc thang - mức dương 5.chuyển bậc thang - mức thấp 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch 2.6 Thuyết minh nguyên lý hoạt đông mạch 2.7 Xây dựng mạch mô phần mềm proteus chạy thử Chương 3: kết luận 3.1 Các kết đạt 3.2 Sai số nguyên nhân sai số cửa thiết bị đo 3.3 hạn chế tồn thiết kế phương hướng khắc phục [...]... mức thấp 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch 2.6 Thuyết minh nguyên lý hoạt đông của mạch 2.7 Xây dựng mạch mô phỏng trên phần mềm proteus và chạy thử Chương 3: kết luận 3.1 Các kết quả đạt được 3.2 Sai số và nguyên nhân sai số cửa thiết bị đo 3.3 các hạn chế tồn tại của bản thiết kế và phương hướng khắc phục ... nguồn và mass thì IC 4017 có các chân có chức năng hoạt động rất quan trọng là: Chân 15 là chân Master Reset hoạt động tích cực mức thấp có nhiệm • vụ làm các ngõ ra sẽ đếm trở lại về vị trí hoạt động ban đầu Cụ thể khi tích cực mức thấp cho chân 15 hoạt động thì các ngõ ra từ 0 1-09 sẽ trở về mức thấp, còn ngõ ra 05-9 sẽ trở lại mức cao Chân này hoạt động hoàn toàn độc lập với các chân Clock 14 và 13... phát hồng ngoại) C Bố trí chân và sơ đồ nguyên lý Hình dạng của 555 ở trong hình 1 và hình 2.Loại 8 chân hình tròn và loại 8 chân hình vuông Nhưng ở thị trường Việt Nam chủ yếu là loại chân vuông Nhìn trên hình 3 ta thấy cấu trúc của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor , 15 điện trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh,...•Sơ đồ mạch logic và bảng trạng thái Sơ đồ logic: Dựa vào sơ đồ ta nhận thấy IC 7490 có bốn chân ngõ vào Reset dùng để Reset hệ thống Khi ta đưa vào IC các mức điện áp thích hợp thì IC sẽ tự động Reset Sau đây là bảng các mức Reset: Khi dùng IC 7490, ta có hai cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức tần số tín hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng... đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 nhé thấp nhất là con NE7555) 5 Cổng logic AND (IC 74ls08) Ngõ ra Q ở mức cao nếu ngõ vào A "AND" ngõ vào B đều ở mức cao (giống như nhân A với B): Q= A AND B Một cổng AND có thể có hai hoặc nhiều ngõ vào Ngõ ra của nó ở mức cao nếu tất cả các ngõ vào ở mức cao 6 Cổng NOT-bộ... 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp .Mạch so sánh ở đây dùng các transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V... clock hoạt động tích cực mức cao Chân này có • chức năng đưa xung clock từ bên ngoài vào để cấp cho IC hoạt động • Chân 13 cũng là chân xung clock nhưng hoạt động ở mức thấp Hai chân này có mối liên hệ tương quan như sau: khi ở trạng thái bình thường: chân 14 ở mức cao, chân 13 ở mức thấp thì IC sẽ hoạt động bình thường, các ngõ ra sẽ tuần tự xuất giá trị Trong quá trình các ngõ ra đang hoạt động, ta... nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt + Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động... nay được sử dụng khá phổ biến ở các mạch tạo xung, đóng cắt hay là những mạch dao động khác a Thông số + Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 ) + Dòng tiêu thụ : 6mA - 15mA + Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất tiêu thụ (max) 600mW b Chức năng của 555 + Tạo xung + Điều chế được độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí... Chân 12 hoạt động mức thấp trong 5 giá trị xuất ra đầu tiên Nó sẽ hoạt động mức cao trong 5 giá trị xuất ra sau đó Bảng sự thật: Trong đó: 1 H = trạng thái mức cao (điện thế dương hơn) 2 L = trạng thái mức thấp (điện thế âm hơn) 3 X = phi trạng thái 4 chuyển bậc thang - mức dương 5.chuyển bậc thang - mức thấp 2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch 2.6 Thuyết minh nguyên lý hoạt đông của mạch 2.7 Xây dựng mạch mô phỏng