Đang tải... (xem toàn văn)
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN TỬVIỄN THÔNG BÀI BÁO CÁO MÔN HỌC ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI : MẠCH TẠO DAO ĐỘNG TẦN SỐ THẤP VÀ MẠCH TẠO ÂM THANH NGẮT QUÃNG SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Tấn Phú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trần Đức Hải Huế, tháng 11 năm 2018 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ iii LỜI NÓI ĐẦU iii CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1 1.1 Mục Đích 1 1.2 Yêu Cầu 1 CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LINH KIỆN 2 2.1 Giới Thiệu Ic Ne555 N 2 2.1.1 Cấu Tạo Bên Trong Và Nguyên Tắc Hoạt Động Của IC555 3 2.1.2 Thông Số 5 2.1.3 Chức Năng Của Ic555 5 2.2 Tụ Điện 5 2.2.1 Khái Niệm 5 2.2.2 Phân Loại Tụ Điện 6 2.2.3 Điện Dung, Đơn vị và ký hiệu 7 2.3 Điện Trở 7 2.3.1 Khái Niệm 7 2.3.2 Hình Dạng, Ký Hiệu Và Quy Ước 8 2.3.3 Cách Đọc Trị Số Điện Trở 9 CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH 11 3.1 Mạch Tạo Dao Động Tần Số Thấp Sử Dụng Ic555 11 3.1.1 Sơ Đồ Mạch 11 3.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động 12 3.2 Mạch Tạo Âm Thanh Ngắt Quãng Sử Dụng Ic555 14 3.2.1 Sơ Đồ Mạch 14 3.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động 15 3.3 Ưu Và Nhược Điểm Của Các Mạch 15 KẾT LUẬN 16 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ hình 1 IC NE 555N 2 hình 2 cấu tạo bên trong của ic555 3 hình 3 nguyên lý làm việc cảu ic555 4 hình 4 cấu tạo của tụ điện 6 hình 5 tụ điện phân cực 6 hình 6 tụ không phân cực 7 hình 7 hình dạng điện trở 8 hình 8 ký hiệu điện trở kiểu mỹ a) điện trở thường b) biến trở c) triết áp 8 hình 9 ký hiệu điện trở theo kiểu (IEC) 9 hình 10 mạch tạo dao động tần số thấp. 11 hình 11 xung được tạo ra ở bộ dao động ký 13 hình 12 mạch tạo âm thanh sử dụng ic555 14
ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG BÀI BÁO CÁO MÔN HỌC ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG ĐỀ TÀI : MẠCH TẠO DAO ĐỘNG TẦN SỐ THẤP VÀ MẠCH TẠO ÂM THANH NGẮT QUÃNG SINH VIÊN THỰC HIỆN Trần Tấn Phú GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Trần Đức Hải Huế, tháng 11 năm 2018 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ LỜI NĨI ĐẦU Ngày với phát triển công nghệ thông tin, bùng nổ internet, điện tử mạch điện tử thứ gắn liền với phát triển công nghệ thời đại Việc đời phát triển thiết bị điện tử điều cần thiết Với cá nhân sinh viên chúng em việc học nghiên cứu điều cần thiết để giúp củng cố kiến thứ mơn học, thơng qua em nghiên cứu thực đề tài “mạch tạo dao động tần số thấp tạo âm ngắt quãng sử dụng IC555” Đây lần đầu em làm mơ hình đề tài vậy, nên gặp khơng khó khăn, em mong góp ý thầy Em xin chân thành cảm ơn ! CHƯƠNG TỔNG QUAN 1.1 Mục Đích - Giúp sinh viên nắm vững lý thuyết, nguyên tắc hoạt động ứng dụng mạch điện tử nâng cao việc học tập, nghiên cứu thực tế - Cũng cố kiến thức mơn học điện tử ứng dụng, thơng qua giúp sinh viên ứng dụng để giải toán cụ thể 1.2 Yêu Cầu - Mạch phải giải vấn đề liên quan đến tính ứng dụng vào thực tế - Các thông số linh kiện phải đảm bảo tính xác - Phải hiểu rõ chức vai trò linh kiện mạch điện - Nắm ưu nhược điểm mạch để ứng dụng vào thực tế CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CÁC LINH KIỆN 2.1 Giới Thiệu Ic Ne555 N IC NE555 N gồm có chân hình IC NE 555N - chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC - chân số 2(TRIGGER): ngõ vào tần so áp.mạch so áp dùng transistor PNP Mức áp chuẩn 2*Vcc/3 - Chân số 3(OUTPUT): Ngõ trạng thái ngõ xác định theo mức volt cao(gần mức áp chân 8) thấp (gần mức áp chân 1) - Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Cịn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân - Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối mase Tuy nhiên hầu hết mạch ứng dụng chân số nối masse qua tụ từ 0.01uF ◊ 0.1uF, tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định - Chân số 6(THRESHOLD) : ngõ vào tầng so áp khác mạch so sánh dùng transistor NPN mức chuẩn Vcc/3 - Chân số 7(DISCHAGER) : xem khóa điện chịu điều khiển bỡi tầng logic 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): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555 khoảng từ +5v ◊ +15v mức tối đa +18v 2.1.1 Cấu Tạo Bên Trong Và Nguyên Tắc Hoạt Động Của IC555 • Cấu tạo: hình cấu tạo bên ic555 - Về chất IC 555 mạch kết hợp Opamp , 3điện trở , transistor, Fipflop(ở dùng FFRS ) - op-am có tác dụng so sánh điện áp - Transistor để xả điện - Bên gồm điên trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCCnối vào chân dương Opamp điện áp 2/3 VCC nối vàochân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớnhơn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset • Giải thích dao động: hình nguyên lý làm việc cảu ic555 - Hình vẽ cho thấy IC 555 có tầng so áp Tầng so áp (LOWER COMPARATOR), điện áp vào chân cho so áp với mức áp ngưỡng (1/3)Vcc, ngả tầng só áp tác động vào chân Set Flip Flop Tầng so áp (UPPER COMPARATOR), điện áp vào chân số cho so áp với mức áp ngưỡng (2/3)Vcc, ngả tầng so áp tác động vào chân Reset Flip Flop Như Trạng thái ngả Flip Flip tùy thuộc vào tác động tín hiệu vào chân chân - Nếu mức áp chân xuống thấp (1/3)Vcc ngả chân tăng lên mức áp cao - Nếu mức áp chân lên cao (2/3)Vcc ngả chân xuống mức áp thấp - Khi chân mức áp cao transistor T1 ngưng dẫn (tác dụng cho chân hở masse) - Khi chân mức áp thấp transistor T1 bão hịa (tác dụng cho chân nối masse) - Chân chân Reset Khi chân mức áp thấp, chân bị chốt mức áp thấp, chân mức áp cao, lúc chân biến đổi theo Flip Flop - Do mạch dao động, người ta thường cho chân nối vào mức nguồn cao 2.1.2 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 2.1.3 Chức Năng Của Ic555 - Tạo xung - Điều chế độ rộng xung (PWM) - Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại)… 2.2 Tụ Điện 2.2.1 Khái Niệm - Tụ điện linh kiện điện tử thụ động bao gồm hai mặt dẫn điện gọi cực tụ, phân cách chất cách điện, gọi điện mơi (khơng khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh ) hình cấu tạo tụ điện - Giá trị tụ điện điện dung, đo đơn vị Farad (kí hiệu F) Giá trị F lớn nên hay dùng giá trị nhỏ micro fara (μF), nano Fara (nF) hay picro Fara (pF) 2.2.2 Phân Loại Tụ Điện - Tụ phân cực: loại tụ điện có hai đầu (-) (+) rõ ràng, mắc ngược đầu mạng điện DC Chúng thường tụ hóa học tụ tantalium hình tụ điện phân cực - Tụ khơng phân cực: Là tụ khơng qui định cực tính, đấu nối "thoải mái" vào mạng AC lẫn DC hình tụ không phân cực 2.2.3 Điện Dung, Đơn vị ký hiệu - Điện dung: Là đại lượng nói lên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ điện phụ thuộc vào diện tích cực, vật liệu làm chất điện mơi khoảng cách cực theo công thức - Đơn vị điên dung tụ điện: Đơn vị Fara (F), 1F thường lớn nên thực tế sử dụng micro Fara (uF), nano Fara (nF), pico Fara (pF) 2.3 Điện Trở 2.3.1 Khái Niệm - Điện trở hay Resistor linh kiện điện tử thụ động gồm tiếp điểm kết nối, thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác 10 2.3.2 Hình Dạng, Ký Hiệu Và Quy Ước Hình dạng - Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỉ lệ pha trộn mà người ta tạo loại điện trở với trị số khác hình hình dạng điện trở Ký hiệu 1.1 Ký hiệu điện trở Sơ đồ mạch điện thay đổi tùy theo tiêu chuẩn quốc gia Có hai loại phổ biến sau: hình ký hiệu điện trở kiểu mỹ a) điện trở thường b) biến trở c) triết áp 11 hình ký hiệu điện trở theo kiểu (IEC) Quy ước • Khi đọc tài liệu nước Các giá trị ghi điện trở thường quy ước bao gồm chữ xen kẽ với chữ số theo tiêu chuẩn IEC 6006 dùng để thuận tiện đọc ghi giá trị người ta phân cách số thập phân chữ Ví dụ 8k2 có nghĩa 8.2 kΩ 1R2 nghĩa 1.2 Ω, 18R có nghĩa 18 Ω 2.3.3 Cách Đọc Trị Số Điện Trở Bảng 1: Bảng mã màu màu Đen Nâu đỏ Cam Vàng Lục Lam Tím Xám Trắng Hồng kim Bạc Khơng có Giá trị hệ số nhân 10 100 1,000 10,000 100,000 1,000,000 10,000,000 Sai số 0.1 0.01 +-5% +-10% +-20 12 +- 1% +-2% +-0.5% +-0.25% +-0.1% +-0.05% Tính tốn giá trị điện trở • Đối với điện trở vạch màu: - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở - Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số điện trở • Đối với điện trở vạch màu: - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở - Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số điện trở 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH 3.1 Mạch Tạo Dao Động Tần Số Thấp Sử Dụng Ic555 3.1.1 Sơ Đồ Mạch • Sơ đồ mạch tạo dao động mô phần mềm protues hình 10 mạch tạo dao động tần số thấp • Cách đấu nối - Sơ đồ em thực dung LED để đo dao động tạo từ chân số IC555 - Chân số chân đưa xung vào - Để LED khỏi cháy ta tiến hành mắc vào điện trở có giá trị 330 ôm - Chân số (chân RESET) số (chân VCC) nối lên dương nguồn, chân số nối xuống đất Ngồn cấp ta dùng nguồn 9v, đảm bảo cung cấp nguồn vừa đủ để tạo dao động - Chân số dùng để xuất xung, xung xung vng, hay cịn tạo dao động với tần số điều khiển 14 - Ở sơ đồ ta sử dụng trở R11, R22 tụ C, C1 Để nhằm điều khiển dao động hay độ rộng xung tạo từ chân số 3, thưc nối tiếp trở R11 với R22 C, sau kết nối chân số IC555 vào điện trở R11 R22, thực kết nối chân số với sô lại nối đến đầu R22 - Chân số nối với tụ C1 với nhiệm vụ chống nhiễu xung tạo - Thực kết nối mộ dao động ký đến đầu IC555 để biết xung tạo nào, dao động 3.1.2 Nguyên Lý Hoạt Động - R1 đóng vai trị nạp điện cho tụ C1 R2 đóng vai trị phóng điện - Tụ C có chức nạp điện phóng điện - Khi đóng mạch dịng điện chạy qua điện trở R1, lúc R1 tiến hành nạp điện cho tụ C1 - Tụ C1 sau nạp điện làm cho điện áp chân số IC55 tăng lên Nếu điện áp chân số 1/3VCC, lúc điện áp chân số IC tăng lên mức cao - Khi điện áp chân số mức cao làm cho transistor T1 IC ngưng dẫn, đèn sáng Xung tạo 15 hình 11 xung tạo dao động ký - Tần số dao động tạo tính cơng thức: T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f =1.4 / ((R1 + 2R2) × C1) Trong đó: T = Thời gian chu kỳ toàn phần tính (s) f = Tần số dao động tính (Hz) R1 = Điện trở tính ohm (W ) R2 = Điện trở tính ohm ( W ) - C1 = Tụ điện tính Fara ( W ) Theo mạch với R1=12k, R2=1200k, C1=1000nF Suy chu kỳ dao động bằng: T=0.7*(12*10^3+2*1200*10^3)*(1000*10^-6)=1684.4(s) Suy tần số tạo bằng: F=1,4 / ((12*10^3 + 2*1200*10^3)*(1000*10^-6)) =5,8*10^-4(Hz) Tần số phụ thuộc vào R1, R2 C Để làm thay đổi tần sô dao động tạo ta thay đổi giá trị tụ C, tăng giá trị C tần số tạo nhỏ, ngược lại 3.2 Mạch Tạo Âm Thanh Ngắt Quãng Sử Dụng Ic555 3.2.1 Sơ Đồ Mạch • Sơ đồ mạch tạo âm mơ phần mềm protues 16 • Cụ thể mạch tạo tiếng còi hú (2 nhịp) hình 12 mạch tạo âm sử dụng ic555 • Cách đấu nối - Ở mạch ta sử dụng loa loa để nghe âm phát Và đèn led để biết có dao động tạo - Mạch sử dụng IC555 để cung cấp âm - Mỗi IC555 mắc sơ đồ mạch dao động tần số thấp, với linh kiện hình - Ở U1 với điện trở R1 trị số 10k R2 trị số 1000k ta thực nối vào chân số trực tiếp với nối vào chân số U1 Và nối tụ C1 với trị số 100nF dùng để nạp phóng điện - Xung chân số IC U1 nối vào điện trở R5 với trị số 120k với tụ C4 với trị số 47uF qua chân số IC U2 - Ở U2 ta tiến hành lắp mạch U1 với giá trị R3=330k, R4=10k, C3=10nF 3.2.2 Nguyên Lý Hoạt Động - Đối với mạch âm ngắt quãng âm thay đổi theo nhịp với tần số tang hay giảm dần khoảng tần số âm Có nghĩa kết hợp tầng dao động - Ở sơ đồ U1 tạo dao động tần thấp, U2 tạo dao động tần cao 17 - Khi mạch đóng dịng cấp qua trở R1 kích hoạt tụ C1 nạp điện q trình nạp điện hồn thành lúc điện áp chân số U1 tụ kích thích nên điện áp tăng lên - Khi điện áp chân số tăng lên 1/3VCC, lúc điện áp chân số tăng lên mức điện áp cao Từ làm cho transistor U1 ngưng dẫn dao động tạo ra, dao động tạo tần thấp - Ở ic U2 tụ C3 điện trở R3 R5 nạp điện làm cho trình nạp điện nhanh nên dạo động tạo lớn so với U1 - Qúa trình nạp phóng điện tụ C3 giống tụ C1, từ dao động tạo từ U2, với dao động tạo tần cao - Qúa trình với dao động tạo với tần số thay đổi tang giảm liên tục từ âm phát từ loa LS1 3.3 Ưu Và Nhược Điểm Của Các Mạch - Ưu điểm: • Với mạch tạo dao động ta dễ dàng điểu chỉnh dao động mà ta muốn tạo • Các linh kiện mạch dễ dàng mua thơng dụng đời sống hàng ngày • Giá thành để hồn thành mạch thực tế rẻ - Nhược điểm: • Tính ứng dụng mạch khơng cao, sai số q trình tính tốn trình lắp mạch KẾT LUẬN Với mạch báo cáo ứng dụng để làm máy tạo xung, hay còi dung hay dung cho phượng tiện xe cảnh sát giao thông hay xe cấp cứu Bài báo cáo chưa phải báo cáo hoàn chỉnh, có sai số q trình mơ lắp mạch, với sai số điện trở tụ điện Qúa 18 trình trình bày giải thích cịn nhiều lỗi, em mong thầy(cơ) góp ý để em hồn thiện 19 ... ngược lại 3.2 Mạch Tạo Âm Thanh Ngắt Quãng Sử Dụng Ic555 3.2.1 Sơ Đồ Mạch • Sơ đồ mạch tạo âm mô phần mềm protues 16 • Cụ thể mạch tạo tiếng còi hú (2 nhịp) hình 12 mạch tạo âm sử dụng ic555 •... số điện trở 13 CHƯƠNG THIẾT KẾ SƠ ĐỒ VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH 3.1 Mạch Tạo Dao Động Tần Số Thấp Sử Dụng Ic555 3.1.1 Sơ Đồ Mạch • Sơ đồ mạch tạo dao động mơ phần mềm protues hình 10 mạch tạo dao động. .. mạch ta sử dụng loa loa để nghe âm phát Và đèn led để biết có dao động tạo - Mạch sử dụng IC555 để cung cấp âm - Mỗi IC555 mắc sơ đồ mạch dao động tần số thấp, với linh kiện hình - Ở U1 với điện