Tính toán điện trở cho led pot

30 381 1
Tính toán điện trở cho led pot

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

Tính toán điện trở cho led — Document Transcript 1. Một chút tính toán để biết cách dùngLed.Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra mộtmạch điện rồi thì phải biết:* Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền * Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in.* và phải biết ráp mạch* và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tếcho bản thân.Ở đây tôi trình bày các mạch điện kinh điển dùng Led và một số tínhtoán có liên quan (để việc tính toán nhanh và dễ làm tôi dùng phầnmềm PSpice của OrCAD).Do có ý là chỉ dùng các linh kiện dễ tìm, tôi chọn kiểu mạch điều khiểnkích sáng chủ yếu dùng transistor và chỉ dùng thêm một vài loại ic logicthông dụng.Trước hết là vấn đề kiểm tra các Led mà Bạn có:Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led Bạn nhớ các điểm sau: 2. (1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòngngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật vàthường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo).(2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo),nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cựcdương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ.(3) Khi đo Led (hay nói chung là khi Bạn đo các linh kiện có tính phituyến như diode, transistor, IC) Bạn nên xem kết quả trên vạch chia LV,vạch LV cho Bạn biết mức volt hiện có trên vật đo và khi đọc kết quảtrên vạch chia LI, vạch LI cho Bạn biết cường độ dòng điện đang chảyqua vật đo.Vậy với Led, khi dây đen đặt trên chân Cathode và dây đỏ trên chânAnode, Led sẽ sáng. Đọc kết quả trên vạch chia LV Bạn biết điện áp cótrên 2 chân của Led và đọc trên vạch chia LI, Bạn biết cường độ dòngđiện đang chảy qua Led.Đảo chiều 2 dây đo Led sẽ không sáng, vì nó bị phân cực ngược, khimối nối bán dẫn PN bị phân cực ngược nó sẽ không cho dòng chảy qua.Tóm tắt cách đo Led bằng hình động sau: 3. Bạn thấy gì: Khi dây đen đặt trên chân cathode của led và dây đỏ trênanode thì Led sáng (vì Led được cho phân cực thuận) và khi đảo dây lạithì Led tắt (vì Led bị phân cực nghịch).Lúc đo theo phân cực thuận, Bạn hãy nhìn kim dừng trên vạch chia LVsẽ biết mức ghim áp của Led. Các Led chiếu sáng thông thường thườngcó mức ghim áp khoảng 2V, với loại Led siêu sáng có mức ghim ápkhoảng 3V.Ghi nhận: Với các VOM kế có lỗ cắm dùng đo hệ số khuếch đại dòngcủa các transistor, Bạn có thể cắm Led vào các lỗi này để kiểm tra Led,làm như vậy sẽ nhanh hơn. 4. Tiếp theo chúng ta sẽ dùng trình PSpice củaOrCAD để khảo sát các mạch điện kinh điển dùng Led.Thực hành 1: Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R(Xem sơ đồ mạch thực hành 1).Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điệntrở và nguồn điện năng của pin. 5. Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi làđiện trở định dòng làm việc cho Led. Các Led chiếu sáng thường cómức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dònglàm việc lấy 10mA là đủ sáng. Vậy chúng ta có thể dùng luật Ohm đểtính được trị của điện trở R.Dùng trình PSpice để tính nhanh, từ các trị in ra trong hình, chúng tathấy với Ledtính ghim áp là 1.18V và trong mạch dùng điện trở hạndòng R1 là 1K thì dòng chảy qua led sẽ là 10.82mA, lúc này công suấttiệu thụ trên Led là 12.76mW, rất nhỏ so với công suất làm nóng điện 6. trở R1 là 117.1mW. Vậy nếu muốn giảm dòng chảy qua Led Bạn chotăng trị của điện trở R1.Điều tối kỵ: Không bao giờ, không bao giờ cho Led nối thẳng vàonguồn pin, không có điện trở hạn dòng, dòng qua Led quá lớn, Led sẽbị cháy và hư tức khắc (nếu không tin, Bạn có thể làm thử để lấy kinhnghiệm).Thực hành 2: Khảo sát các Led mắc nối tiếp. 7. Chúng ta tạo ra 4 nhánh với số Led tăng dần, và dùng PSpice để tìmkết quả về dòng và áp trên mạch, chúng ta nhận thấy:* Điện áp của các Led được cho cộng vào nhau.* Do điện trở hạn dòng không thay đổi trị số, nên dòng ở các nhành cónhiều Led sẽ giảm.* Dòng cung cấp của nguồn pin bằng tổng các dòng qua các nhánhcộng lại.Vậy khi mắc nhiều Led nối tiếp chúng ta phải nhớ điều chỉnh lại trị củađiện trở hạn dòng để dòng qua Led đủ lớn để cho Led sáng mạnh(dòng làm việc của các Led chiếu sáng thường lấy trong khoảng từ 5mAđến 10mA là đủ).Thực hành 3: Khảo sát các Led vừa mắc nối tiếp vừa mắc song song.Bạn mô tả mạch điện muốn ráp trong trình PSpice, và kết quả phân tíchcủa PSpice cho chúng ta số liệu như hình sau: 8. Qua các số liệu chúng ta thấy: Dòng qua nhánh 2 Led là 4.87mA, vàdòng tồng cộng là 9.74mA. Nhánh 3 Led không có dòng.* Các nhánh có Led cùng loại, có số Led bằng nhau mắc song song thìcó dòng làm sáng Led.* Nhánh có số Led nhiều hơn, như nhánh 3 Led, nó cần mức áp caohơn mức ghim áp của nó, do đó nhánh này thiếu áp và sẽ không đượccấp dòng, nên các Led không sáng.Tóm lại, Bạn cần nhớ chỉ dùng cùng loại Led cho mắc nối tiếp và rồimắc song song, số Led trên các nhánh phải bằng nhau, lúc đó cácnhánh này mới có dòng và Led sẽ sáng . 9. Thực hành 4: Hãy làm quen với tụ điện và mạch RC.Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điệnBạn phải biết:* Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday, thường dùng ở cấp uF(micro Farad), hay nF (nano Farad) hay pF (pico Farad).* Sức chịu áp của tụ, trên tụ thường ghi mức áp làm việc (WV, WorkingVolt), đừng cho tụ nạp ở mức áp quá cao, tụ sẽ bị nổ.Hình vẽ cho thấy hình dạng các loại tụ điện: Thường có 3 nhóm: 10. (1) Nhóm tụ hóa, loại tụ có dung lượng lớn (chứa được nhiều điện tích),loại tụ này có cực tính, khi mắc vào mạch dấu dường ghi trên tụ phảicho bên có mức áp cao.(2) Nhóm tụ thường, loại tụ này có điện dung nhỏ, nhưng sức chịu ápcao. Loại tụ thường không có cực tính.(3) Nhóm tụ xoay, loại tụ này có điện dung thay đổi được, nó thườngdùng trong các mạch cộng hưởng dùng làm bẩy sóng.Để hiểu nguyên lý làm việc của tụ trong mạch, tôi trình bày bằng hìnhđộng, trong hình cho thấy 2 quá trình: Quá trình nạp điện và quá trìnhxả điện.* Khi S1 đóng và S2 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình cho nạp điện, dòngđiện tích từ nguồn pin cho bơm vào tụ, dòng chảy qua điện trở R1 vàmức volt trên tụ tăng dần lên cho đến lúc đầy, tụ đầy được hiểu là mứcáp trên tụ đã lên rất gần bằng 12V của nguồn.* Khi S2 đóng và S1 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình xả điện, dòng điện sẽchảy qua điện trở R2 và mức áp trên tụ sẽ giảm dần xuống. Khi mức áptrong tụ bằng 0V, chúng ta nói tụ đã xả hết điện.Vậy xuất hiện câu hỏi: Khi nào và bao lâu thì tụ C1 mới nạp đầy? Vàphải bao lâu thì tụ C1 mới xả hết điện? 11. Nhìn vào mạch Bạn cũng thấy, nếu dùng tụ C1 có dung lượng lớn vàđiện trở R1 làm ống dẫn có sức cản dòng quá lớn thì thời gian để tụnạp đầy mức áp của nguồn sẽ rất lâu. Cũng vậy, tụ lớn, điện trở R2 cótrị lớn thời gian để tụ xả hết điện cũng sẽ rất lâu. Người ta đưa ra mộtđịnh nghĩa về thời hằng:Thời hằng của mạch nạp xả của tụ C qua R là thời gian t = RxC. Vớithời gian này tụ sẽ nạp được 63% mức điện của nguồn nuôi hay đã xảđược 63% lượng điện mà tụ có. Và mội người đều cho là sau 5t (tức5xRxC) thì xem như tụ đã nạp đầy hay tụ đã xả hết điện.Thực hành 5: Bây giờ nói đến linh kiện có tính tích cực đây, đó làtransistor.Transistor là một linh kiện rất quan trọng, nó tạo ra cuộc cách mạnglông trời lỡ đất của ngành điện tử. Transistor được xếp vào loại linhkiện tích cực vì nó có tính khuếch đại. Ở đây chúng ta chỉ dùngtransistor như những khóa điện bán dẫn đóng mở mạch theo mức ápcao hay thấp. Có 2 loại transistor, loại NPN và loại PNP. 12. Mô hình bán dẫn cho thấy người ta sắp xếp các chân bán dẫn loại N,loại P để tạo ra các mối nối EB cà CB và tạo ra các transistor nhị cựcNPN hay PNP.Trong hình N là chất bán dẫn Silicon pha Phospho (Phospho với 5 điệntử hóa trị tạo nối), nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ để dư ra mộtđiện tử tự do, và chính điện tử dư ra này là phần tử dẫn điện trongchất bán dẫn loại N, khi cho N pha đậm, người ta sẽ ghi là n+ và phanhạt hơn thì ghi là n Tương tự chất P là chất bán dẫn Silicon cho phaIndium ( Indium có 3 điện tử nối hóa trị nên khi gắn vào tinh thểSilicon sẽ có một nối trống vì thiếu điện tử), chính các lỗ trống này tạora điều kiện dẫn điện trong chất bán dẫn loại P.Bạn thấy chân E có kích thước thu nhỏ, vì sao?. Vì nó là chân dùng chophun ra các hạt tải điện, chân C có kích thước rộng là vì nó là chânđược dùng để thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E. 13. Trên đây là hình vẽ cấu trúc bán dẫn của một transistor NPN. Trongchất bán dẫn loại N phần tử làm công việc dẫn điện là các hạt điện tử(dư ra do phospho cho) và trong chất bán dẫn loại P phần tử dẫn điệnlà các lỗ trống trên các nối (do Indium tạo ra), các lỗ được cho đồngnghĩa là các hạt tải điện dương (nên ghi bằng dấu +). Vậy nếu chân Ephun ra dòng, dòng này sẽ chảy vượt qua vùng B và sẽ được thu gốplại trên chân C. 14. Nhìn các hình chụp trên Bạn thấy transistor có 3 chân:* Chân E được pha đậm để có tính dẫn điện tốt, nó là chân phun ra cáchạt tải điện. Với chất bán dẫn loại N thì phun ra các hạt điện tử dư (dochất pha phospho cung cấp) với chất bán dẫn loại P thì phun ra các lỗ(các nối trống do Indium tạo ra). E là Emitter, nghĩa là chân phát, chânphun ra các hạt tải điện.* Chân C được pha vừa, nó có tính dẫn điện khá, nó là chân thu gômcác hạt tải điện phun ra từ chân E, nghĩa la các hạt tải điện phun ra từchân E đều được "hút vào" chân C và chảy ra trên chân C. C làCollector, nghĩa là chân gốp, thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.* Chân B được làm rất mỏng, nó là chân nền kẹp giữa chân E và chânC, người ta thêm chân B ở giữa để "control" dòng điện chảy từ E vào C. 15. Nó điều khiển dòng điện đi từ E vào C. Người ta làm chân B thật mỏngđể tránh sự thất thoát của điện tử lúc vượt qua chân này. B là Base,nghĩa là chân nền, kẹp giữa E và C, dùng kiểm soát cường độ dòng điệnchảy từ E vào C.Nhìn vào cấu trúc bán dẫn của transistor, chúng ta thấy chỉ có thể có 2loại sắp xếp, đó là NPN hay PNP. Như vậy dù với kiểu sắp xếp nào trongtransistor cũng có 2 mối nối PN, mối nối EB và mối nối CB, do đó ngườita gọi loại transistor này là transistor nhị cực hay transistor BJT (BJT,Bipolar Junction Transistor).Trên các sơ đồ mạch điện, chúng ta dùng ký hiệu của transistor để vẽmạch, với các ký hiệu của các linh kiện bán dẫn, Bạn nhớ chiều chỉ củamũi tên, mũi tên chỉ vào chân nào chân đó được hiều là chân có chấtbán dẫn loại N.Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực (các linh kiện như điện trở,tụ điện, biến áp thuộc nhóm linh kiện thụ động), có thể dùngtransistor để khuếch đại tín hiệu, nghĩa là biến một tín hiệu có côngsuất yếu ra một tín hiệu có công suất mạnh hơn, transistor còn có thểdùng làm một khóa điện để đóng mở mạch theo mức áp. Tuy nhiênmuốn dùng transistor để khuếch đại hay làm khóa điện, trước hết Bạnphải cho phân cực các mối nối trong transistor. Người ta phân ra 4 vùngtùy theo tính phân cực của 2 mối nối bán dẫn EB và CB.* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực ngược, người ta nóitransistor ở trong vùng ngưng dẫn (Cut-o‚), lúc này không có dòngchảy trên các chân của transistor. Nếu xem nó như một khóa điện, thìtransistor ngưng dẫn giống như một khóa điện làm hở mạch.* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực thuận, người ta nóitransistor ở trong vùng bão hòa (Saturation), lúc này dòng chảy ra ởchân C đã đặt đến mức không thể tăng hơn được nữa. Nếu xem nónhư một khóa điện, thì transistor bão hòa xem như một khóa điện đónglại, cho dòng chảy qua.* Nếu chân EB cho phân cực thuận và chân CB cho phân cực nghịch,người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại (Action), lúc này chỉ vớimột tác động điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soát được dòngchảy mạnh yếu ra trên chân C, trạng thái này của transistor được dùngnhiều nhất. 16. * Nếu chân EB cho phân cực nghịch và chân CB cho phân cực thuận,người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại ngược (Rev-Action), lúcnày chỉ với một tác động điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soátđược dòng chảy mạnh yếu ra trên chân E, Bạn thấy người ta đã chođảo ngược, lấy chân C làm chân phun hạt tải điện và lấy chân E làmchân gốp. Trạng thái khuếch đại này của transistor ít được dùng vì nócho độ lợi nhỏ.Hãy tìm hiểu các đo các transistor NPN và PNP, loại công suấtnhỏ:Đo transistor nhị cực (BJT transistor):Transistor nhị cực bên trong có hai mối nối PN, quen gọi là transistorbipolar (BJT). Nó có 2 loại, transistor NPN và transistor PNP. Bạn cóthể dùng một Ohm kế (kim) để kiểm tra các loại transistor bipolar. Trìnhtự thường làm là:(1) Trước hết hãy tìm ra chân B. 17. Bạn lấy thang đo Rx1, lần lượt tìm đo trên hai chân của transistor, đochiều này kim không lên, đảo dây đo, kim cũng không lên, vậy đó là haichân E (Emitter) và C (Collector) của transistor. Như vậy có thể nóichân còn lại sẽ chính là chân B của transistor.(2) Hãy kiểm tra 2 diode tạo bởi mối nối B-E và mối nối B-C.Bạn có thể xem transistor tương tự như 2 diode (2 mối nối PN), nênviệc kiểm tra một transistor tốt/xấu trở thành kiểm tra 2 diode (diode B-Evà diode B-C). Với transistor NPN, nếu dây đen (chân hút dòng, vì bêntrong máy đo nó nối vào cực dương của pin) đặt trên chân B, dây đỏ(nơi dòng điện tử chảy ra) đặt trên chân C, lúc này kim phải lên dodiode được cho phân cực thuận và dây đỏ dời qua chân E kim cũngphải lên (vì cũng được phân cực thuận). Ngược lại, đặt dây đỏ trênchân B, dây đen trên chân C rồi qua chân E, cả 2 lần đo này kim đềukhông lên, vì cả 2 diode đều bị phân cực nghịch.Chú ý: với các transistor loại PNP thì kết quả đo sẽ ngược lại. Nghĩa làdây đỏ trên chân B, dây đen trên chân E, rồi trên chân C, kim sẽ lên là 18. do 2 diode phân cực thuận và dây đen trên chân B, dây đỏ trên chân C,rồi trên chân E, kim không lên vì 2 diode bị phân cực nghịch.Hình vẽ cho thấy, dây đen trên chân B (cho hút dòng điện tử ra trênchân B), dây đỏ trên chân E (cho bơm dòng điện tử vào chân E), kimphải lên là vì lúc này diode B-E đang phân cực thuận.Nếu đặt dây đỏ trên chân B, lấy dây đen đặt lên chân E, diode phân cựcnghịch, kim không lên và dây đen trên chân C, kim cũng phải không lên.(3) Hãy xác định chân E và chân C.Chúng ta biết, mối nối bán dẫn B-C chịu volt nghịch cao (thường trên60V), trong khi đó mối nối B-E chịu volt nghịch thấp (thường khoảng9V). 19. Do đó, Bạn hãy đặt thang đo Ohm ở vị trí Rx10K, lúc này trên hai dâyđo sẽ có 12V (mức volt DC của nguồn pin trong máy đo), dùng mức ápnày đo nghịch trên mối nối B-C (kim sẽ không lên) và khi đo nghịch trênmối nối B-E, kim sẽ lên, vì sao? vì mối nối B-E chịu áp nghịch có 9V vànó đã bị đánh thủng với mức áp 12V của máy đo. Qua dấu hiệu nàyBạn dễ dàng xác định được chân C và chân E.Đến đây Bạn đã biết được chân B, chân C và chân E của transistor rồi.(4) Hãy xác định độ lợi dòng điện (gọi là hệ số beta) của transistor.Bạn [...]... mạch tắt mở nhiều Led gắn theo đường baocủa hình.Qua thí dụ trên, chúng ta thấy một thành phần của hình có khi phảidùng rất nhiều Led, vậy các Led này sẽ mắc ra sao? Và đóng mở nónhư thế nào? 49 Để có đủa số Led cho một thành phần của hình, Bạn cho số Led mắcnối tiếp, thí dụ với nguồn nuôi 12V, Bạn dùng Led thường có thể mắc 4Led cho một nhánh, và nếu dùng Led siêu sáng thì mắc 3 Led cho mộtnhánh Vậy... (đèn LP1 tắt).Trong mạch:+ Các điện trở R1 (10K), R3 (10K) dùng để định mức dòng cho chân B.+ Điện trở R2 (1K) dùng để hạn dòng cho Led D1.+ Diode D2 dùng dập xung nghịch, mỗi khi Q2 tắt, cuộn dây relay sẽphát ra điện áp ngịch, lúc này D2 dẫn điện và dập mức áp nghịch đểgiữ an toàn cho transistor.Tóm lại, Bạn có thể dùng transistor NPN như một khóa điện bán dẫn,nó cấp dòng cho tải trên chân C mỗi khi... 27 Led để gắn trên nhữngđiểm như hình vẽ, vậy xem như Bạn có 3 mặt với mỗi mặt có 9 Led Vớicác chân anode Bạn cho nối thành 3 nhóm, trong hình ghi là nhóm A1,A2, A3, vậy khi cấp volt dương cho dây A1 thì chỉ tạo điều kiện cho cácLed ở cạnh ngoài bên trái sáng thôi, khi cấp volt dương cho chân A2thì chỉ tạo điều kiện cho có các Led ở giữa sáng và khi cấp volt dươngcho chân A3 thì chỉ tạo điều kiện cho. .. gắn có 9 Led (để làm thí nghiệm khởiđầu), dĩ nhiên muốn dùng khối 3D hiện được các hình nổi đủ nét, trênmột mặt chúng ta sẽ phải cho gắn nhiều Led hơn, như 12 Led, 16 Led, 25 Led, 64 led Nếu Bạn gắn số Led trên một mặt càng nhiều thì trênkhối 3D này Bạn sẽ có thể cho hiện ra được các hình chữ chuyển độngtrong không gian 3 chiều xem rất lạ mắt.Để Bạn dễ nìn thấy nguyên lý hoạt động của các Led gắn trên... ráp thử Kết quả ra sao? (Bạn xem sơ đồmạch điện mạch dao động đa hài ráp với 5 transistor) 43 Và kết quả cho thấy trên hình vẽ của trình PSpice, ứng với phần xungbiên cao là Led sẽ sáng 44 Bạn nhận thấy gì? Hãy thử diễn đạt trình tự sáng của Led theokết quả trên 45 Bản liệt kê 5 Led ở bên trái cho thấy mỗi lần sáng 2 Led và 2 Led nàysáng dời qua phải và có tính quay vòng, sau đó chu trình được lập lại,đó... có các Led ở cạnh bên phải sáng, 64 việc muốn Led nào sáng sẽ còn tùy thuộc việc cấp mức volt thấp cấpcho các chân, ở nhóm 1 là các chân B1, B2, B3, ở nhóm 2 là các chânB4, B5, B6, và ở nhóm 3 là các chân B7, B8, B9.Sau khi ráp xong khối 3D với 27 Led, bây giờ Bạn có thể gắn các Ledtrên các điểm của khối 3D và cho các Led này "nhẩy múa" tùy theođiều kiện cấp điện của Bạn.Các hình chụp sau đây, cho thấy... đường đều sẽ dùng Led. Hình chụp cho thấy các loại Led, từ Led thường đến led siêu sáng, Ledcông suất lớn Nó có nhiều cách gắn, gắn bằng chân hàn, bằng kỹ thuật 60 chân dán, kỹ thuật kết nối cơ học Nói chung có đủ thứ kiểu, chỉ cầnmột câu nói là đủ, nó quá tiện dụng.Có Bạn hỏi: Nói Led dễ tìm, rẽ tiền dễ mua, vậy muốn tìm các loại Lednày, tìm ở đâu?Trả lời:Bây giờ nói chuyện dùng Led làm các sản phẩm... Q1, Q2 và các Led D1, D2 vào bo mạch.Bước 2: Gắn điện trở trên chân C của các transistor vào bo mạch, tứcgắn R1 (1K), R4 (1K) vào mạch.Bước 3: Bạn đóng nguồn, các Led phải sáng, nghĩa là Led D1, D2 ắã lấyđược dòng qua R1, R4.Bước 4: Bạn gắn R2 (47K) vào chân B của Q1, lúc này Q1 bão hòa, LedD1 phải tắt, Led D2 vẫn sáng.Bước 5: Bạn gắn R3 (47K) vào chân B của Q2, Q2 sẽ bão hòa và làm tắtLed D2.Bước 6:... bây giờ gắn Led theo đường bao của hình Và chọn kiểunhấp nháy cho đúng nhịp, đúng hình, trước hết phân Led theo nhóm vàchọn định cách nhấp nháy theo mạch điều khiển Ở đây để đơn giảnvấn đề chúng ta phân hình trên thành 4 nhóm và gắn các Led màu nhưhình sau: 47 Và bây giờ dùng bo điều khiển cho 4 thanh phần Led trên bảng đèn nàynhấp nháy 48 (Dĩ nhiên Bạn có thể gắn số Led nhiều hơn, và chọn Led nhiều... điều khiển khối đèn 3D dùng 27 Led ỏ này và lập bảng điều khiển từng Led một trên khối 3D 68 Với bảng ma trận trên, Bạn có thể cho bất cứ Led nào trong 27 Led trênkhối 3D sáng cũng được phải không?Điều kiện để cho một Led trong bảng ma trận này sáng là, chân A (A1,A2, A3) phải cấp áp dương, như nối vào đường nguồn 12V và chân B(B1, B2, B3, B4, B5, B6, B7, B8, B9) phải cho nối đất để lấy dòng Vấnđề rất . Tính toán điện trở cho led — Document Transcript 1. Một chút tính toán để biết cách dùngLed.Đặc tính của môn điện tử là " ;tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra mộtmạch điện rồi. nguồn điện năng của pin. 5. Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi l điện trở định dòng làm việc cho Led. Các Led chiếu sáng thường cómức ghim áp là 2V (loại Led siêu. điện kinh điển dùng Led. Thực hành 1: Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R(Xem sơ đồ mạch thực hành 1).Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điệntrở

Ngày đăng: 27/06/2014, 03:20

Từ khóa liên quan

Mục lục

  • Tính toán điện trở cho led — Document Transcript

  • 1. Một chút tính toán để biết cách dùngLed.Đặc tính của môn điện tử là "tính tính toán toán". Khi đã nghĩ ra mộtmạch điện rồi thì phải biết:* Biết tính toán dòng, áp, công suất tiêu thụ, tính an toàn, độ bền...* Biết tìm linh kiện, làm bo mạch in.* và phải biết ráp mạch* và nếu giỏi nữa thì phải biết dùng kiến thức của mình tạo ra kinh tếcho bản thân.Ở đây tôi trình bày các mạch điện kinh điển dùng Led và một số tínhtoán có liên quan (để việc tính toán nhanh và dễ làm tôi dùng phầnmềm PSpice của OrCAD).Do có ý là chỉ dùng các linh kiện dễ tìm, tôi chọn kiểu mạch điều khiểnkích sáng chủ yếu dùng transistor và chỉ dùng thêm một vài loại ic logicthông dụng.Trước hết là vấn đề kiểm tra các Led mà Bạn có:Khi dùng Ohm kế để kiểm tra Led Bạn nhớ các điểm sau:

  • 2. (1) Lấy thang đo Rx1 để có dòng chảy ra trên dây đo lớn, lúc này dòngngắn mạch (chập 2 dây đo lại) , dòng chảy trên dây đo sẽ lớn nhật vàthường ở thang Rx1 là 150mA (con số này có ghi trên máy đo).(2) Do dây đo màu đỏ nối vào cực âm của pin (pin 3V trong máy đo),nên dòng điện tử chảy ra từ dây đen và do dây màu đỏ nối vào cựcdương của pin nên dòng điện tử sẽ bị hút vào ở dây đỏ.(3) Khi đo Led (hay nói chung là khi Bạn đo các linh kiện có tính phituyến như diode, transistor, IC) Bạn nên xem kết quả trên vạch chia LV,vạch LV cho Bạn biết mức volt hiện có trên vật đo và khi đọc kết quảtrên vạch chia LI, vạch LI cho Bạn biết cường độ dòng điện đang chảyqua vật đo.Vậy với Led, khi dây đen đặt trên chân Cathode và dây đỏ trên chânAnode, Led sẽ sáng. Đọc kết quả trên vạch chia LV Bạn biết điện áp cótrên 2 chân của Led và đọc trên vạch chia LI, Bạn biết cường độ dòngđiện đang chảy qua Led.Đảo chiều 2 dây đo Led sẽ không sáng, vì nó bị phân cực ngược, khimối nối bán dẫn PN bị phân cực ngược nó sẽ không cho dòng chảy qua.Tóm tắt cách đo Led bằng hình động sau:

  • 3. Bạn thấy gì: Khi dây đen đặt trên chân cathode của led và dây đỏ trênanode thì Led sáng (vì Led được cho phân cực thuận) và khi đảo dây lạithì Led tắt (vì Led bị phân cực nghịch).Lúc đo theo phân cực thuận, Bạn hãy nhìn kim dừng trên vạch chia LVsẽ biết mức ghim áp của Led. Các Led chiếu sáng thông thường thườngcó mức ghim áp khoảng 2V, với loại Led siêu sáng có mức ghim ápkhoảng 3V.Ghi nhận: Với các VOM kế có lỗ cắm dùng đo hệ số khuếch đại dòngcủa các transistor, Bạn có thể cắm Led vào các lỗi này để kiểm tra Led,làm như vậy sẽ nhanh hơn.

  • 4. Tiếp theo chúng ta sẽ dùng trình PSpice củaOrCAD để khảo sát các mạch điện kinh điển dùng Led.Thực hành 1: Dùng luật Ohm để tính trị của điện trở hạn dòng R(Xem sơ đồ mạch thực hành 1).Trong mạch này dùng 3 chủng loại linh kiện, đó là: Led chiếu sáng, điệntrở và nguồn điện năng của pin.

  • 5. Trong mạch Bạn luôn phải nhớ dùng điện trở hạn dòng hay còn gọi làđiện trở định dòng làm việc cho Led. Các Led chiếu sáng thường cómức ghim áp là 2V (loại Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V) và dònglàm việc lấy 10mA là đủ sáng. Vậy chúng ta có thể dùng luật Ohm đểtính được trị của điện trở R.Dùng trình PSpice để tính nhanh, từ các trị in ra trong hình, chúng tathấy với Led có tính ghim áp là 1.18V và trong mạch dùng điện trở hạndòng R1 là 1K thì dòng chảy qua led sẽ là 10.82mA, lúc này công suấttiệu thụ trên Led là 12.76mW, rất nhỏ so với công suất làm nóng điện

  • 6. trở R1 là 117.1mW. Vậy nếu muốn giảm dòng chảy qua Led Bạn chotăng trị của điện trở R1.Điều tối kỵ: Không bao giờ, không bao giờ cho Led nối thẳng vàonguồn pin, không có điện trở hạn dòng, dòng qua Led quá lớn, Led sẽbị cháy và hư tức khắc (nếu không tin, Bạn có thể làm thử để lấy kinhnghiệm).Thực hành 2: Khảo sát các Led mắc nối tiếp.

  • 7. Chúng ta tạo ra 4 nhánh với số Led tăng dần, và dùng PSpice để tìmkết quả về dòng và áp trên mạch, chúng ta nhận thấy:* Điện áp của các Led được cho cộng vào nhau.* Do điện trở hạn dòng không thay đổi trị số, nên dòng ở các nhành cónhiều Led sẽ giảm.* Dòng cung cấp của nguồn pin bằng tổng các dòng qua các nhánhcộng lại.Vậy khi mắc nhiều Led nối tiếp chúng ta phải nhớ điều chỉnh lại trị củađiện trở hạn dòng để dòng qua Led đủ lớn để cho Led sáng mạnh(dòng làm việc của các Led chiếu sáng thường lấy trong khoảng từ 5mAđến 10mA là đủ).Thực hành 3: Khảo sát các Led vừa mắc nối tiếp vừa mắc song song.Bạn mô tả mạch điện muốn ráp trong trình PSpice, và kết quả phân tíchcủa PSpice cho chúng ta số liệu như hình sau:

  • 8. Qua các số liệu chúng ta thấy: Dòng qua nhánh 2 Led là 4.87mA, vàdòng tồng cộng là 9.74mA. Nhánh 3 Led không có dòng.* Các nhánh có Led cùng loại, có số Led bằng nhau mắc song song thìcó dòng làm sáng Led.* Nhánh có số Led nhiều hơn, như nhánh 3 Led, nó cần mức áp caohơn mức ghim áp của nó, do đó nhánh này thiếu áp và sẽ không đượccấp dòng, nên các Led không sáng.Tóm lại, Bạn cần nhớ chỉ dùng cùng loại Led cho mắc nối tiếp và rồimắc song song, số Led trên các nhánh phải bằng nhau, lúc đó cácnhánh này mới có dòng và Led sẽ sáng .

  • 9. Thực hành 4: Hãy làm quen với tụ điện và mạch RC.Trong mạch điện tụ điện là kho chứa điện, do vậy khi có một tụ điệnBạn phải biết:* Điện dung của tụ, đơn vị tính là Faraday, thường dùng ở cấp uF(micro Farad), hay nF (nano Farad) hay pF (pico Farad).* Sức chịu áp của tụ, trên tụ thường ghi mức áp làm việc (WV, WorkingVolt), đừng cho tụ nạp ở mức áp quá cao, tụ sẽ bị nổ.Hình vẽ cho thấy hình dạng các loại tụ điện: Thường có 3 nhóm:

  • 10. (1) Nhóm tụ hóa, loại tụ có dung lượng lớn (chứa được nhiều điện tích),loại tụ này có cực tính, khi mắc vào mạch dấu dường ghi trên tụ phảicho bên có mức áp cao.(2) Nhóm tụ thường, loại tụ này có điện dung nhỏ, nhưng sức chịu ápcao. Loại tụ thường không có cực tính.(3) Nhóm tụ xoay, loại tụ này có điện dung thay đổi được, nó thườngdùng trong các mạch cộng hưởng dùng làm bẩy sóng.Để hiểu nguyên lý làm việc của tụ trong mạch, tôi trình bày bằng hìnhđộng, trong hình cho thấy 2 quá trình: Quá trình nạp điện và quá trìnhxả điện.* Khi S1 đóng và S2 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình cho nạp điện, dòngđiện tích từ nguồn pin cho bơm vào tụ, dòng chảy qua điện trở R1 vàmức volt trên tụ tăng dần lên cho đến lúc đầy, tụ đầy được hiểu là mứcáp trên tụ đã lên rất gần bằng 12V của nguồn.* Khi S2 đóng và S1 hở, lúc này tụ C1 ở quá trình xả điện, dòng điện sẽchảy qua điện trở R2 và mức áp trên tụ sẽ giảm dần xuống. Khi mức áptrong tụ bằng 0V, chúng ta nói tụ đã xả hết điện.Vậy xuất hiện câu hỏi: Khi nào và bao lâu thì tụ C1 mới nạp đầy? Vàphải bao lâu thì tụ C1 mới xả hết điện?

  • 11. Nhìn vào mạch Bạn cũng thấy, nếu dùng tụ C1 có dung lượng lớn vàđiện trở R1 làm ống dẫn có sức cản dòng quá lớn thì thời gian để tụnạp đầy mức áp của nguồn sẽ rất lâu. Cũng vậy, tụ lớn, điện trở R2 cótrị lớn thời gian để tụ xả hết điện cũng sẽ rất lâu. Người ta đưa ra mộtđịnh nghĩa về thời hằng:Thời hằng của mạch nạp xả của tụ C qua R là thời gian t = RxC. Vớithời gian này tụ sẽ nạp được 63% mức điện của nguồn nuôi hay đã xảđược 63% lượng điện mà tụ có. Và mội người đều cho là sau 5t (tức5xRxC) thì xem như tụ đã nạp đầy hay tụ đã xả hết điện.Thực hành 5: Bây giờ nói đến linh kiện có tính tích cực đây, đó làtransistor.Transistor là một linh kiện rất quan trọng, nó tạo ra cuộc cách mạnglông trời lỡ đất của ngành điện tử. Transistor được xếp vào loại linhkiện tích cực vì nó có tính khuếch đại. Ở đây chúng ta chỉ dùngtransistor như những khóa điện bán dẫn đóng mở mạch theo mức ápcao hay thấp. Có 2 loại transistor, loại NPN và loại PNP.

  • 12. Mô hình bán dẫn cho thấy người ta sắp xếp các chân bán dẫn loại N,loại P để tạo ra các mối nối EB cà CB và tạo ra các transistor nhị cựcNPN hay PNP.Trong hình N là chất bán dẫn Silicon pha Phospho (Phospho với 5 điệntử hóa trị tạo nối), nên khi gắn vào tinh thể Silicon sẽ để dư ra mộtđiện tử tự do, và chính điện tử dư ra này là phần tử dẫn điện trongchất bán dẫn loại N, khi cho N pha đậm, người ta sẽ ghi là n+ và phanhạt hơn thì ghi là n-. Tương tự chất P là chất bán dẫn Silicon cho phaIndium ( Indium có 3 điện tử nối hóa trị nên khi gắn vào tinh thểSilicon sẽ có một nối trống vì thiếu điện tử), chính các lỗ trống này tạora điều kiện dẫn điện trong chất bán dẫn loại P.Bạn thấy chân E có kích thước thu nhỏ, vì sao?. Vì nó là chân dùng chophun ra các hạt tải điện, chân C có kích thước rộng là vì nó là chânđược dùng để thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.

  • 13. Trên đây là hình vẽ cấu trúc bán dẫn của một transistor NPN. Trongchất bán dẫn loại N phần tử làm công việc dẫn điện là các hạt điện tử(dư ra do phospho cho) và trong chất bán dẫn loại P phần tử dẫn điệnlà các lỗ trống trên các nối (do Indium tạo ra), các lỗ được cho đồngnghĩa là các hạt tải điện dương (nên ghi bằng dấu +). Vậy nếu chân Ephun ra dòng, dòng này sẽ chảy vượt qua vùng B và sẽ được thu gốplại trên chân C.

  • 14. Nhìn các hình chụp trên Bạn thấy transistor có 3 chân:* Chân E được pha đậm để có tính dẫn điện tốt, nó là chân phun ra cáchạt tải điện. Với chất bán dẫn loại N thì phun ra các hạt điện tử dư (dochất pha phospho cung cấp) với chất bán dẫn loại P thì phun ra các lỗ(các nối trống do Indium tạo ra). E là Emitter, nghĩa là chân phát, chânphun ra các hạt tải điện.* Chân C được pha vừa, nó có tính dẫn điện khá, nó là chân thu gômcác hạt tải điện phun ra từ chân E, nghĩa la các hạt tải điện phun ra từchân E đều được "hút vào" chân C và chảy ra trên chân C. C làCollector, nghĩa là chân gốp, thu gốp các hạt điện phun ra từ chân E.* Chân B được làm rất mỏng, nó là chân nền kẹp giữa chân E và chânC, người ta thêm chân B ở giữa để "control" dòng điện chảy từ E vào C.

  • 15. Nó điều khiển dòng điện đi từ E vào C. Người ta làm chân B thật mỏngđể tránh sự thất thoát của điện tử lúc vượt qua chân này. B là Base,nghĩa là chân nền, kẹp giữa E và C, dùng kiểm soát cường độ dòng điệnchảy từ E vào C.Nhìn vào cấu trúc bán dẫn của transistor, chúng ta thấy chỉ có thể có 2loại sắp xếp, đó là NPN hay PNP. Như vậy dù với kiểu sắp xếp nào trongtransistor cũng có 2 mối nối PN, mối nối EB và mối nối CB, do đó ngườita gọi loại transistor này là transistor nhị cực hay transistor BJT (BJT,Bipolar Junction Transistor).Trên các sơ đồ mạch điện, chúng ta dùng ký hiệu của transistor để vẽmạch, với các ký hiệu của các linh kiện bán dẫn, Bạn nhớ chiều chỉ củamũi tên, mũi tên chỉ vào chân nào chân đó được hiều là chân có chấtbán dẫn loại N.Transistor là linh kiện thuộc nhóm tích cực (các linh kiện như điện trở,tụ điện, biến áp...thuộc nhóm linh kiện thụ động), có thể dùngtransistor để khuếch đại tín hiệu, nghĩa là biến một tín hiệu có côngsuất yếu ra một tín hiệu có công suất mạnh hơn, transistor còn có thểdùng làm một khóa điện để đóng mở mạch theo mức áp. Tuy nhiênmuốn dùng transistor để khuếch đại hay làm khóa điện, trước hết Bạnphải cho phân cực các mối nối trong transistor. Người ta phân ra 4 vùngtùy theo tính phân cực của 2 mối nối bán dẫn EB và CB.* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực ngược, người ta nóitransistor ở trong vùng ngưng dẫn (Cut-off), lúc này không có dòngchảy trên các chân của transistor. Nếu xem nó như một khóa điện, thìtransistor ngưng dẫn giống như một khóa điện làm hở mạch.* Nếu cả 2 mối nối EB và CB đều cho phân cực thuận, người ta nóitransistor ở trong vùng bão hòa (Saturation), lúc này dòng chảy ra ởchân C đã đặt đến mức không thể tăng hơn được nữa. Nếu xem nónhư một khóa điện, thì transistor bão hòa xem như một khóa điện đónglại, cho dòng chảy qua.* Nếu chân EB cho phân cực thuận và chân CB cho phân cực nghịch,người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại (Action), lúc này chỉ vớimột tác động điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soát được dòngchảy mạnh yếu ra trên chân C, trạng thái này của transistor được dùngnhiều nhất.

  • 16. * Nếu chân EB cho phân cực nghịch và chân CB cho phân cực thuận,người ta nói transistor ở trong vùng khuếch đại ngược (Rev-Action), lúcnày chỉ với một tác động điện áp nhỏ trên chân B cũng sẽ kiểm soátđược dòng chảy mạnh yếu ra trên chân E, Bạn thấy người ta đã chođảo ngược, lấy chân C làm chân phun hạt tải điện và lấy chân E làmchân gốp. Trạng thái khuếch đại này của transistor ít được dùng vì nócho độ lợi nhỏ.Hãy tìm hiểu các đo các transistor NPN và PNP, loại công suấtnhỏ:Đo transistor nhị cực (BJT transistor):Transistor nhị cực bên trong có hai mối nối PN, quen gọi là transistorbipolar (BJT). Nó có 2 loại, transistor NPN và transistor PNP. Bạn cóthể dùng một Ohm kế (kim) để kiểm tra các loại transistor bipolar. Trìnhtự thường làm là:(1) Trước hết hãy tìm ra chân B.

  • 17. Bạn lấy thang đo Rx1, lần lượt tìm đo trên hai chân của transistor, đochiều này kim không lên, đảo dây đo, kim cũng không lên, vậy đó là haichân E (Emitter) và C (Collector) của transistor. Như vậy có thể nóichân còn lại sẽ chính là chân B của transistor.(2) Hãy kiểm tra 2 diode tạo bởi mối nối B-E và mối nối B-C.Bạn có thể xem transistor tương tự như 2 diode (2 mối nối PN), nênviệc kiểm tra một transistor tốt/xấu trở thành kiểm tra 2 diode (diode B-Evà diode B-C). Với transistor NPN, nếu dây đen (chân hút dòng, vì bêntrong máy đo nó nối vào cực dương của pin) đặt trên chân B, dây đỏ(nơi dòng điện tử chảy ra) đặt trên chân C, lúc này kim phải lên dodiode được cho phân cực thuận và dây đỏ dời qua chân E kim cũngphải lên (vì cũng được phân cực thuận). Ngược lại, đặt dây đỏ trênchân B, dây đen trên chân C rồi qua chân E, cả 2 lần đo này kim đềukhông lên, vì cả 2 diode đều bị phân cực nghịch.Chú ý: với các transistor loại PNP thì kết quả đo sẽ ngược lại. Nghĩa làdây đỏ trên chân B, dây đen trên chân E, rồi trên chân C, kim sẽ lên là

  • 18. do 2 diode phân cực thuận và dây đen trên chân B, dây đỏ trên chân C,rồi trên chân E, kim không lên vì 2 diode bị phân cực nghịch.Hình vẽ cho thấy, dây đen trên chân B (cho hút dòng điện tử ra trênchân B), dây đỏ trên chân E (cho bơm dòng điện tử vào chân E), kimphải lên là vì lúc này diode B-E đang phân cực thuận.Nếu đặt dây đỏ trên chân B, lấy dây đen đặt lên chân E, diode phân cựcnghịch, kim không lên và dây đen trên chân C, kim cũng phải không lên.(3) Hãy xác định chân E và chân C.Chúng ta biết, mối nối bán dẫn B-C chịu volt nghịch cao (thường trên60V), trong khi đó mối nối B-E chịu volt nghịch thấp (thường khoảng9V).

  • 19. Do đó, Bạn hãy đặt thang đo Ohm ở vị trí Rx10K, lúc này trên hai dâyđo sẽ có 12V (mức volt DC của nguồn pin trong máy đo), dùng mức ápnày đo nghịch trên mối nối B-C (kim sẽ không lên) và khi đo nghịch trênmối nối B-E, kim sẽ lên, vì sao? vì mối nối B-E chịu áp nghịch có 9V vànó đã bị đánh thủng với mức áp 12V của máy đo. Qua dấu hiệu nàyBạn dễ dàng xác định được chân C và chân E.Đến đây Bạn đã biết được chân B, chân C và chân E của transistor rồi.(4) Hãy xác định độ lợi dòng điện (gọi là hệ số beta) của transistor.Bạn lấy thang đo Ohm Rx10, cho chập hai đầu dây đo lại, chỉnh kim vềvạch 0 Ohm.

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan