1 MỤC LỤC Chương I:Mở Đầu 1.1 Lời Mở Đầu Năm 1899, Nikola Tesla chứng minh truyền tải điện không dây hoàn toàn thí nghiệm cung cấp lượng cho đèn huỳnh quang nằm cách hai mươi lăm dặm từ nguồn lượng họ mà không sử dụng dây Tuy nhiên thời điểm đường dây truyền tải điện thực rẻ xây dựng hệ thống “ wireless power” Tesla Tesla hết kinh phí nghiên cứu tiếp tục phát triển Ngày , mà khoa học công nghệ ngày phát triển, thành Tesla ngày ứng dụng rộng rãi công nghiệp đời sống Một ứng dụng truyền tải điện không dây sạc điện điện thoại di động Chính vậy, nhóm em đưa định theo đuổi đề tài: “Thiết kế mạch nạp không dây cho điện thoại di động ( wireless charger )” Em xin gửi lời cảm ơn trân trọng tới thầy Trần Văn Tuấn, suốt thời gian nghiên cứu hướng dẫn bảo nhóm em tận tình 1.2 Mục đích yêu cầu đề tài Thiết kế mạch nạp không dây cho điện thoại di động ( wireless charger ) 1.3 Chọn phương án thiết kế • Vận dụng tượng cảm ứng điện từ • Sử dụng Timer 555 (NE555N) tạo xung dao động với tần số 40khz -50khz Chương II: timer 555 (NE555N) 555 loại linh kiện phổ biến dễ dàng tạo xung vuông với tần số 200kHz thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác 2.1 Các 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 2.2 Cấu tạo NE555 gồm : OPAM, điện trở, transitor, FF • OP-amp có tác dụng so sánh điện áp • Transistor để xả điện • Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset IC NE555 N gồm có chân Chức chân: • 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) 2.3 Nguyên lý hoạt động Khi S = [1] Q = [1] = Q- = [ 0] Sau đó, S = [0] Q = [1] =Q- = [0] Khi R = [1] = [1] Q = [0] Khi S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] Q-= [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset Khi đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời (Ra+Rb)C • Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3: - Lúc V+1(V+ Opamp1) > V-1 Do O1 (ngõ Opamp1) có mức logic 1(H) - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = 0(L) - R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = - Q = > Ngõ = - /Q = > Transistor hồi tiếp không dẫn • Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 Do O2 = - R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=1, /Q=0) - Transistor ko dẫn ! • Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = - V+2 > V-2 Do O2 = - R = 1, S = > Q=0, /Q = - Q = > Ngõ đảo trạng thái = - /Q = > Transistor dẫn, điện áp chân xuống 0V ! - Tụ C xả qua Rb Với thời Rb.C - Điện áp tụ C giảm xuống tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống 2Vcc/3 • Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 Do O2 = - R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=0, /Q=1) - Transistor dẫn ! • Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3: - Lúc V+1 > V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = - R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = - Q = > Ngõ = - /Q = > Transistor không dẫn -> chân không = 0V tụ C lại nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3 2.4 Công thức tính điều chế độ rộng xung Sơ đồ mạch tạo xung: • Tần số tín hiệu đầu f = 1/(ln2.C1.(R1 + 2R2)) • Chu kì tín hiệu đầu : t = 1/f • Thời gian xung mức H (1) chu kì t1 = ln2 (R1 + R2).C1 • Thời gian xung mức L (0) chu kì t2 = ln2.R2.C1 Chương III.Tính toán Thiết kế 3.1 Sơ đồ cấu trúc Mạch phát Thành phần tạo xung dao động, sử dụng IC 555 ( NE555n) Sử dụng hai điện trở R1 R2 để tạo tần số dao động - để f=48kHz Ta chọn: R1=R2=10k Tính theo công thức f = 1/(ln2.C1.R1 + 2R2)) =>C1=1nF Chân timer nối vào cực G mosfet trường IRF540n đóng cắt mạch với tần số cao Vòng dây: cuộn đồng dây 50 vòng đường kính 0.3mm Mạch thu 10 3.2 Nguyên lý hoạt động Mạch sạc không dây nghiên cứu, hoạt động theo nguyên lý tượng cảm ứng điện từ , sử dụng phổ biến máy biến áp, đặc biệt máy biến áp lõi không khí Khi hoạt động, nguồn 9V cấp dòng cho timer chạy, tạo xung vuông có tần số tính toán trước ( 48 kHz) Xung ra, qua chân timer nối trực tiếp với cực G mosfet Chân S fet nối đất, chân D nối với đầu cuộn phát mắc nối tiếp với nguồn 9V Như vậy, xung timer mức H( cao) có dòng chảy từ nguồn 9V qua cuộn dây, qua chân D-S xuống đất Ngược lại xung mức L( thấp) không cho dòng qua Từ tạo dòng điện biến thiên chảy qua cuộn dây Xung quanh dòng biến thiên, theo nguyên lý xuất từ trường biến thiên Từ trường biến thiên qua cuộn dây khép kín mạch thu sinh dòng điện theo tượng cảm ứng điện từ 11 Chương IV:Kết thu Thử nghiệm cắm sạc điện thoại nokia đo áp: kết điện thoại báo sạc điện áp đo đầu mạch thu có giá trị trung bình V Mosfet , trở bảo vệ, timer hoàn toàn mát Mạch chạy ổn định Chương IV: Danh mục tài liệu tham khảo 1.Nhóm Điện tử-Vi xử lý, môn Kỹ thuật Đo Tin học Công nghiệp, trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Điện tử số-2008, Nhà xuất giáo dục, công ty cổ phần Sách Đại học Website: http://www.alldatasheet.com/, truy cập ngày 10/6/2014, danh mục datasheet LM7805c, IRF540n 12 [...]... qua cuộn dây, qua chân D-S xuống đất Ngược lại xung ra ở mức L( thấp) sẽ không cho dòng đi qua Từ đó tạo ra dòng điện biến thiên chảy qua cuộn dây Xung quanh dòng biến thiên, theo nguyên lý sẽ xuất hiện một từ trường biến thiên Từ trường biến thiên này đi qua cuộn dây khép kín mạch thu sẽ sinh ra dòng điện theo hiện tượng cảm ứng điện từ 11 Chương IV:Kết quả thu được Thử nghiệm cắm sạc điện thoại nokia... thu được Thử nghiệm cắm sạc điện thoại nokia và đo áp: kết quả điện thoại báo sạc điện áp đo được ở đầu mạch thu có giá trị trung bình là 6 V Mosfet , trở bảo vệ, timer hoàn toàn mát Mạch chạy ổn định Chương IV: Danh mục tài liệu tham khảo 1.Nhóm Điện tử-Vi xử lý, bộ môn Kỹ thuật Đo và Tin học Công nghiệp, trường đại học Bách Khoa Hà Nội, Điện tử số-2008, Nhà xuất bản giáo dục, công ty cổ phần Sách Đại...3.2 Nguyên lý hoạt động Mạch sạc không dây đang nghiên cứu, được hoạt động theo nguyên lý hiện tượng cảm ứng điện từ , được sử dụng phổ biến trong các máy biến áp, đặc biệt là máy biến áp lõi không khí Khi hoạt động, nguồn 9V sẽ cấp dòng cho timer chạy, tạo ra xung vuông có tần số đã tính toán trước ( 48 kHz)