Đề tài:
Thiết kế, chế tạo, lắp ráp mạch bơm
nước tự động dùng IC số"
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1
LỜI NÓI ĐẦU 6
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 7
KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN 7
PHẦN MỘT : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9
1.1. Điện trở 10
1.1.1Khái niệm 10
1.1.2 Phân loại 10
1.1.3. Đặc điểm của điện trở 10
1.1.4. Cấu tạo cơ bản và quy ước giá trị 11
1.2 tụ điện 13
1.2.1 Khái niệm 13
1.2.2 Phân loại tụ điện 13
1.2.3 Đặc điểm tụ điện 13
1.2.4.Cấu tạo và kí hiệu quy ước giá trị 14
1.2.5 Quy tắc xác định giá trị : 14
1.3 . Máy biến áp nguồn 16
1.4. Diode 19
1.4.1 Diode chỉnh lưu,cấu tạo và nguyên tắc làm việc 19
1.4.2:Các mạch ứng dụng cơ bản của diode 21
1.4.3.Diode phát quang (Led) 22
1.5.IC nguồn ổn áp 25
1.5.1.Kí hiệu 25
1.6– Giới thiệu về Transistor 26
1.6.1 Kí hiệu và cấu tạo của transistor. 27
1.6.2. Phân cực cho transistor 29
1.6.3. Nguyên lí làm việc 29
Hình1.4.1.1 Đặc tuyến Vol-Ampe của diode 20
Hình 1.4.1: Một số loại diode phát quang thường gặp 22
Hình 1.4.2: Cấu tạo bên trong của diode phát quang 23
Hình 1.4.3. led phát và thu hồng ngoại 24
Hình 1.5.1 .1:IC ổn áp 7812 25
Hình 1.5.1.2Kí hiệu IC 78XX 25
Hinh 1.6.0: hình dạng transistor thực tế 26
Hình 1.6.1: Kí hiệu của transistor 27
Hình 1.6.2: Cấu tạo của transistor 28
Hình 1.6.3: Nguyên lý làm việc của transistor 29
Hình 1.7.0 hình ảnh role thực tế 30
Hình 1.8.1.1: Dạng tín hiệu logic dương 32
Hình 1.8.1.2: Dạng tín hiệu logic âm 33
Hình 1.8.1.3: Mã hóa xung 33
Hình 1.8.2.1: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng AND 34
Hình 1.8.2.2: IC 4073 và IC 74LS08 34
Hình 1.8.2.3: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOT 34
Hình 1.8.2.4: IC 7414 35
Hình 1.8.2.5: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NAND 35
Hình 1.8.2.6: IC 4011 và IC 74HC20 35
Hình 1.8.2.7: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng OR 36
Hình 1.8.2.8: IC 74HC32 36
Hình 1.8.2.9: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng NOR 36
Hình 1.8.2.10: IC 7402 37
Hình 1.8.2.11: Kí hiệu và bảng trạng thái cổng EX-OR 37
Hình 1.8.2.12: 74HC86 38
Hình 1.9.Bảng thông số kỹ thuật của một số loại ic số 39
Hinh 1.10.1: Mô hình cấu tạo máy bơm nước 39
Hình 1.10.2: dạng stato 40
Hình 1.10.3: hình ảnh lõi thép 40
Nguyễn Văn Mắn
Vũ Quốc Tự
PhạmThị Thủy
GIỚI THIỆU VỀ ĐỀ TÀI VÀ LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Ngày nay ngành kỹ thuật điện tử có vai trò rất quan trọng trong cuộc sống của
con người. Các hệ thống điện tử ngày nay rất đa dạng và đang thay thế các công việc
hàng ngày của con người từ những công việc từ đơn giản đến phức tạp như điều
khiển tín hiệu đèn giao thông, đo tốc độ động cơ hay các đồng hồ số. Các hệ thống
này có thể thiết kế theo hệ thống tương tự hoặc hệ thống số. Tuy nhiên trong các hệ
thống điện tử thông minh hiện nay người ta thường sử dụng hệ thống số hơn là các hệ
thống tương tự bởi một số các ưu điểm vượt trội mà hệ thống số mang lại đó là: độ
tin cậy cao, giá thành thấp, dễ dàng thiết kế, lắp đặt và vận hành…Chính vì thấy
được những ưu điển của hệ thống mạch số nên trong thực tế mạch số đã được lắp ráp
và sử dụng rất nhiều thấy được tầm quan trong đó của mạch số công với kiến thức về
môn điện tử cơ bản và đặc biệt sau một thời gian học tập và tìm hiểu các tài liệu về
kỹ thuật số, cũng như tham khảo ở ngoài thực tế củng như trên internet chúng em đã
chọn đề tài: ” Thiết kế,chế tạo,lắp ráp mạch bơm nước tự động dùng IC số’’
Về đề tài: ” Thiết kế mạch bơm nước tự động dùng IC số’’ Không chỉ có ý
nghĩa về mặt lý thuyết gúp sinh viên có thể vận dụng linh hoat giữa lý thuyết và thực
tế .mà nó còn giúp sinh viên có thể làm quyen vói việc nghiên cứu khoa học ngay từ
lúc còn ngồi trên ghế nhà trường,và nó cũng là cơ sở để nghiên cứu các đề tài lớn
hơn . không chỉ vậy đề tài này còn được ứng dụng rất rông dãi trong cuộc sống đó
chính là lý do mà chúng em chọn đề tài này.
KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN TỪNG TUẦN
STT Tuần Công việc thực hiện Người thực hiện
11 Tuần 1
- Sắp xếp công việc cho từng tuần (phân chia
công việc cho từng thành viên).
Cả nhóm
Tìm hiểu đề tài.
4 Tuần 6
- Đo đạc kiểm tra xem trên board chạy có đạt
yêu cầu hay không?
Cả nhóm
- Tiến hành làm sản phẩm (câu dây).
Thủy
- Lắp ráp hoàn tất sản phẩm. Thủy
5
Tuần 7
- Chuẩn hóa nội dung, làm cuốn thuyết minh.
Mắn
- Chuẩn bị các dụng cụ để bảo vệ đề tài
(tìm chiếu, bản vẽ).
Cả nhóm
- Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn bộ
nội dung.
Cả nhóm
PHẦN MỘT : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Điện trở
1.1.1Khái niệm
Điện trở là linh kiện thụ động không thể thiếu trong các mạch điện và điện tử, chúng
có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện chức năng tuỳ theo vị trí của
điện trở trong mạch.Ta có thể hiểu một cách đơn giản điện trở là một sự cản trở dòng
điện của một vật dẫn điện,nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ,dẫn điện kém thì điện
trở lớn và cách điện thì điện trở bằng vô cùng.
Ký hiệu: R
Biểu thức xác định: (1.1.1)
Đơn vị tính:Ω(Ohm)
1.1.2 Phân loại
(1.1.5)
U=++ + (1.1.6)
I=== =
(1.1.7)
1.1.4. Cấu tạo cơ bản và quy ước giá trị
• Cấu tạo cơ bản của điện trở:
• Điện trở màng than: Than được ép thành một lớp rất mỏng bên ngoài thân gốm hình trụ
hoặc bản phẳng.
• Điện trở màng kim loại: Một lớp vỏ mỏng kim loại được bay hơi và kết tụ trên thân gốm
như vật liệu có điện trở.
• Điện trở dây quấn: Dây kim loại hoặc hợp kim được uốn quanh một ống sứ và nối vào
mũ bịt đầu ống sứ,chân nối cũng được hàn vào mũ bịt đầu này.
• Quy ước giá trị điện trở
Hình 1.1.8: Bảng quy ước giá trị điện trở chẩn quốc tế
Hình 1.1.9 : Phương pháp xác định điện trở dựa trên các quy ước
1.2 tụ điện
1.2.1 Khái niệm
Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động dùng để làm phần tử tích trữ và giải
phóng năng lượng trong mạch điện.Thông thường đối với dòng điện một chiều thì tụ điện
có trở kháng rất lớn còn với dòng xoay chiều thì trở kháng tụ điện thay đổi tùy theo tần
số dòng điện.
Kí hiệu là C
Biểu thức xác định: Z
c
= = (1.2.1)
Đơn vị tính: Fara (F).
1.2.2 Phân loại tụ điện
• Có rất nhiều phương pháp phân loại,nếu phân loại theo tính chất thì có hai loại :
• Tụ không phân cực :Gồm các lá kim loại ghép xen kẽ với lớp cách điện mỏng.
• Tụ phân cực :Có cấu tạo gồm 2 điện cực cách ly nhau nhờ một lớp chất điện phân mỏng
(1.2.3)
• Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng cực.
1.2.4. Cấu tạo và kí hiệu quy ước giá trị
• Tụ không phân cực : Gồm các lá kim loại xen kẽ với các lá làm bằng chất cách điện gọi
là chất điện môi.Tên của tụ được đặt theo tên chất điện môi như tụ gốm,tụ mica…Giá trị
của tụ có điện dung từ 1,8pF-1mF.
• Tụ điện phân : Tụ điện phân có cấu tạo gồm 2 điện cực tách rời nhau nhờ một màng
mỏng chất điện phân,khi có một đện áp tác động lên hai điện cực sẽ xuất hiện một màng
oxit kim loại không dẫn điện đóng vai trò như lớp điện môi. Lớp điện môi càng mỏng
kích thước của tụ càng nhỏ mà điện dung lại lớn.
1.2.5 Quy tắc xác định giá trị :
H.5 H.6
H.7
C = 100 F
U = 50V
C = 10F
U = 16V
C = 1000 F
U = 25V
Hình 1.2.4: Kí hiệu của các loại tụ hóa
• Các loại tụ có dùng mã
• Mã số thường được dùng cho các loại tụ có giá trị nhỏ trong đó các giá trị được định
nghĩa lần lượt như sau:
- Giá trị thứ 1 là số hàng chục
- Giá trị thứ 2 là số hàng đơn vị
- Giá trị thứ 3 là số số không nối tiếp theo giá trị của số đã tạo từ giá trị 1 và 2.Giá trị của
quấn và vỏ máy.
Lõi thép dùng làm mạch từ để dẫn từ thông,đồng thời làm khung để đặt dây
quấn.Thông thường để giảm tổn hao do dòng điện xoáy sinh ra,lõi thép cấu tạo gồm các
lá thép kỹ thuật (tole silic) dày 0,35mm ghép lại đối với máy biến áp hoạt động ở tần số
vài trăm H
Z
.
Đối với các máy biến áp dùng trong lĩnh vực thông tin tần số cao thường được tạo bởi
các lá thép permalloy ghép lại.
Nguyên lý hoạt động của máy biến áp: Hoạt động dựa trên ý niệm về cảm ứng điện
từ.Để tăng hiệu quả thì mạch từ được cấu tạo bởi vật liệu dẫn từ tốt
Sơ đồ nguyên lý:
Hình 1.3.6:
Sơ đồ nguyên lý của máy biến áp
- Dây quấn 1 có N1 vòng dây và dây quấn 2 có N2 vòng dây được quấn trên lõi
thép 3
- Khi đặt một điện áp xoay chiều U1 vào dây quấn 1 (dây quấn sơ cấp), sẽ có dòng
điện i1 chạy trong dây quấn 1
- Trong lõi sinh ra từ thôngΦ móc vòng với cả hai dây quấn 1 và 2, cảm ứng ra
các sức điện động e1 và e2.
- Dây quấn 2 (dây quấn thứ cấp) có sức điện động e2, sẽ sinh ra dòng điện i2 đưa
ra tải với điện áp xoay chiều u2.
- Như vậy năng lượng của dòng điện xoay chiều đã được truyền từ dây quấn 1
sang dây quấn 2.
- Nếu N
2
> N
1
thì U
2
- Hơn nữa, phối hợp giữa đặc tính không tải và đặc tính có tải, chúng ta có thể xác
định được hiệu suất của máy biến áp
1.4. Diode
1.4.1 Diode chỉnh lưu, cấu tạo và nguyên tắc làm việc
Một trong những ứng dụng quan trọng của tiếp giáp P-N là chế tạo ra diode bán
dẫn.Về cấu trúc của diode bán dẫn có cấu tạo từ một tiếp giáp P-N trong đó có hai điện
cực.Điện cực Anôt(A) nối với chất BDTC loại P,điện cực Catôt (K) nối với chất BDTC
loại N.Trong quá trình làm việc của diode để phân cực thuận điện cực A nối với nguồn
điện dương,điện cực K nối với nguồn điện âm.Để phân cực ngược chỉ cần đảo chiều
nguồn tác động nối tới hai cực.
Để thấy rõ mối quan hệ giữa dòng điện và điện áp trên diode ta theo dõi đường đặc
tuyến Vol-Ampe như sau:
Hình1.4.1.1 Đặc tuyến Vol-Ampe của diode
Đường đặc tuyến Vol-Ampe của diode chia làm ba vùng rõ rệt:
• Vùng 1 gọi là vùng phân cực thuận, dòng điện phụ thuộc vào điện áp phân cực thuận
UAK.Giá trị dòng rất lớn đó chính là sự chuyển động của các hạt đa số qua chuyển tiếp
P-N.
Ứng dụng của vùng 1 để làm các diode chỉnh lưu điện áp, dòng điện…
• Vùng 2 gọi là vùng phân cực ngược.Giá trị của dòng tăng rất nhỏ cho dù tăng 1 lượng
khá lớn.Sở dĩ dòng tăng chậm như vậy là do sự chuyển động của các hạt thiểu số qua
chuyển tiếp P-N.
Ứng dụng vùng 2 để làm mạch chỉnh lưu điện áp, mạch ghim áp…
• Vùng 3 gọi là vùng đánh thủng tương ứng khi tăng điện áp phân cực ngược cho diode tới
một giá trị ngưỡng nào đó () mà ở đó diện tích không gian của tiếp P-N có thể chiếm toàn
bộ cả hai vùng bán dẫn P,N. Nếu tăng điện áp phân cực ngược vượt quá giá trị điện áp
ngưỡng thì tiếp giáp P-N bị đánh thủng hoàn toàn theo hiệu ứng thác lũ,cấu trúc một tiếp
giáp P-N của diode không còn tồn tại.
Ứng dụng của vùng 3 để làm các phần tử ổn áp (diode zener).
1.4.2 Các mạch ứng dụng cơ bản của diode
a.Mạch chỉnh lưu nửa sóng
chứa nhiều lỗ trống tự do mang điện tích dương nên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa
các điện tử tự do) thì các lõ trống này có su hướng chuyển động khuếch tán sang khối
n.Cùng lúc đó khối p lại nhận thêm các điện tử(diện tích âm) từ khối n chuyển sang.Kết
quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).Ở biên giới hai bên mặt
tiếp giáp,một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần nhau,chúng có xu
hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa.Quá trình này có thể giải
phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó.
• Tuỳ theo chất bán dẫn mà LED phát ra ánh sáng có màu khác nhau như vàng, xanh lá,
đỏ, Điện áp ngưỡng của LED: Vz=1,72,2V. Dòng điện: ID = 5mA20mA.
• LED dùng trong các mạch chỉ thị, cho biết trạng thái của mạch như báo nguồn, báo mức
logic, báo âm lượng…
• LED ánh sáng hồng ngoại
Hình 1.4.3. led phát và thu hồng ngoại
Led phát hồng ngoại : vật liệu dung để chế tạo các diode phát hồng ngoại là GaAs .
chúng cho phép phổ bức xạ đạt được trong dải từ xung quanh 900nm đến 1040nm .ánh
sang phát ra từ LED là ánh sang không nhìn thấy tia hồng ngoại được thu lại và sử lý
sang tín hiệu số bằng TSOP138 ,TSOP1738…các mắt nhận tín hiệu hồng ngoại biến đổi
năng lương quang thành năng lượng điện cấp tín hiệu cho mạch thu .
1.5. IC nguồn ổn áp
Hình 1.5.1 .1:IC ổn áp 7812
Copyright: Tài liệu đại học ©