ĐỒ ÁN 3 : THIẾT BỊ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ
Giáo viên hướng dẫn: BÙI THỊ KIM THOA
Nhóm sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Đức Mạnh
2.Nguyễn Đức Minh
3.Nguyễn Văn Thao
Khóa : 2009-2013
Nghành đào tạo : Điện-Điện tử
Tên đề tài: nghiên cứu ,chế tạo mạch điều khiển tốc độ động cơ bước và
đảo chiều động cơ
Thời lượng: 2 tín chỉ
Thời gian thưc hiện: 8 tuần
Nội dung cần hoàn thành:
1. Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo theo đúng tiến độ.
2. Nghiên cứu ứng dụng thực tế của thiết bị, đề ra phương án thiết kế, chế tạo.
3. Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch.
4. Tính toán, lựa chọn các linh kiện.
5. Quy trình thưc hiện chế tạo hoàn thiện.
6. Quyển thuyết minh và các bản vẽ, Folie mô tả đầy đủ nội dung đề tài.

Page 1
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
Lời nói đầu
Hiện nay nghành kỹ thuật điện –điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong
thực tiễn ứng dụng cuộc sống .bộ môn công nghệ điện –điện tử được đưa vào
giảng dạy rộng rãi ở các trường đại học kỹ thuật trong cả nước ,tuy nhiên
những ứng dụng của kỹ thuật điện –điện tử vẫn chưa được khai thác triệt để
trong nước .và một trong những ứng dụng quan trọng đó là ứng dụng của điều
khiển động cơ bước ,nó sử dụng rộng rãi đặc biệt là trong các nghành kĩ thuật

3. Nguyễn Văn Thao
Hưng yên . ngày …tháng…năm …

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2
Nhận xét của giáo viên 3
Lí do chọn đề tài 5
Mục tiêu chọn đề tài 5
Kế hoạch thực hiện đề tài 5
PHẦN 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN
TỬ DÙNG TRONG MẠCH
1. Điện trở 6
2.Biến trở 10
3. Tụ điện 11
4.Diode 13
5.IC Ne555 74192.74138,7414 và tip 41 17
6.Động cơ bước 24
PHẦN 2: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA
MẠCH.
1. Thiết kế mạch 29
2. Nguyên lí hoạt động 32
PHẦN 3 : KẾT LUẬN 34

Page 4
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
MỞ ĐẦU

Page 5
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
-Bước 4: Sau đã có bản mạch in tiến hành thi công hoàn thành sản phẩm
Phần 2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH
KIỆN ĐIỆN TỬ
1. ĐIỆN TRỞ
- Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện
tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn.
- Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn
được tính theo công thức:
R = .
Trong đó: R là điện trở. Đơn vị là Ω
là điện trở suất.
L là chiều dài dây dẫn.
S là tiết diện của dây.
b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử.
* Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử
không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng
được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra
các con điện trở có điện dung khác nhau.
Hình dạng điện trở trong các sơ đồ mạch điện tử.

Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ.
1MΩ = 1000 KΩ = 1000000Ω
Page 6
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh

1
Đơn vị tính: Fara (F).
3.2. Hình dạng và trị số của tụ điện
1. tụ gốm

2.tụ hóa
Page 8
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao

3.3. Phân loại tụ điện
- Có rất nhiều phương pháp phân loại, ở đây ta phân loại dựa trên cơ sở
chất chế tạo bên trong tụ diện thì có các loại sau :
- Nhóm tụ mica, tụ selen, tụ cemamic nhóm này làm việc ở khu vực tần
số cao tần.
- Nhóm tụ sứ, sành.giấy dầu: nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung
bình.
- Tụ hóa làm việc ở khu vực tần số thấp.
3.4. Đặc điểm của tụ điện
- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn
dòng một chiều.
- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ.
- Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara),
(micro Fara). điện tử gồm
- Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số :
Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ.
Page 9
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa

0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại Ge ) thì diện
tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện. Nếu
tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh
lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )
Diode (Si) phân cực thuận – Khi Dode dẫn
điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V
Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode
* Kết luận : Khi Diode (loại Si)
được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có
dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua
Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ
ở giá trị 0,6V .
4.3 – Phân cực ngược cho Diode.
Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán
dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp
ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua
Page 11
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn
khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng.
Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V
4.4 – Phương pháp đo kiểm tra Diode
Page 12
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao

bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn và luôn ổn định
-Chân số 6:là ngõ và cưa 1 tầng so áp khác .mức áp chuẩn là Vcc/3.
-Chân số 7 :có thể xem như là một khóa điện và chịu điều khiển bởi tầng
logic .khi chân số 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại ,ngược lại thì nó mở ra
.chân số 7 tự nạp xả điện cho mach R –C như 1 tầng dao động
-Chân số 8 (Vcc):cấp nguồn nuôi Vcc để cấp nguồn nuôi IC .nguồn nuôi
cho IC555 trong khoảng từ +5v-+15v.
5.2.Ic 74192
a) Sơ đồ nguyên lý::
Page 14
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao

D0
15
Q0
3
D1
1
Q1
2
D2
10
Q2
6
D3
9
Q3

3
).
Các chân 2, 3, 6, 7 là các đầu ra ( Q
0
có trọng số nhỏ nhất)
Chân 11 là chân
Load
tích cực thấp để điều khiển nạp số liệu đặt trước
vào IC. Khi cho
Load
= 0 các giá trị đặt ở A, B, C, D tương ứng sẽ chuyển ra
Page 15
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
các đầu ra Q
A
, Q
B
, Q
C
, Q
D
. Sau khi nạp phải chuyển
Load
sang mức logic 1 thì
bộ đếm mới hoạt động được.
Chân 14 là chân CLR để xoá nội dung bộ đếm. Khi CLR = 1 thì bộ đếm
bị xoá, để bộ đếm có thể đếm được thì CLR phải ở mức 0.

giá trị đọc
-Ic 74138 là decoder dựa vào các tổ hợp input A,B,C lúc tích cực thì ngõ ra
tương ứng sẽ tích cực (ở đây là tích cực mức 0). Các chân G1, G2A, G2B là
các chân enable của con 74LS138, do tính chất của các chân này là G1 tích cực
mức cao và 2 chân kia tích cực mức thấp nên nếu không thỏa thì dù A,B,Ccó là
gì thì ngõ ra vẫn không tích cực (mức 1)
- 8 đầu ra tương ứng của IC là các chân từ (Y1,Y2-…….Y7)
- Chân 8 (gnd)cấp nguồn âm .
-Chân 16( Vcc ) cân cấp nguồn dương .điện áp chuẩn là +5v.
Page 16
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
Page 17
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
5.4. Ic7414

-Ic 7414 đều là cổng NOT, tuy nhiên 7414 là loại chuyển mạch trigger, tức
là chỉ chuyển trạng thái khi điện áp vượt ngưỡng điện áp cho phép.
Triger sử dụng trong một trường hợp tiêu biểu như sau:
-Ic thường nhận hai kiểu tín hiệu là mức 0 tương đương với điện áp 0V,
và mức 1 là điện áp 5V.
Nhưng nếu điện áp đầu vào là điện áp giao động, thường là một giá trị giữa 0V
và 5V thì sẽ không biết IC xử lý theo mức 1 hay là mức 0. Vì vậy để đảm bảo
việc xử lý tín hiệu đầu vào tốt hơn, các IC kiểu trigger sẽ đặt ra hai điện áp
giới hạn trên và dưới, ví dụ giới hạn trên là 3.5V và giới hạn dưới là 0.8V.

6.1 hoạt động
- Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo
từng bước nên có độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc
nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ
tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng với số lần
chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ
tự chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
6.2 ứng dụng
Page 19
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
-Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu
chấp hành đặc biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra
dưới dạng số
-Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng
được ứng dụng trong các thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển
robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều khiển định vị trong các
hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển
lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và
chiều trong máy bay
-Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ
đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in
6.3 phân loại
-Về cơ bản có 3 loại động cơ bước: loại từ trở biến đổi (Variable
Reluctance), loại nam châm vĩnh cửu (permanent magnet) và loại lai (hybrid).
Chúng khác nhau ở cấu tạo trong việc dùng các rotor nam châm vĩnh cửu
và/hoặc lõi sắt với các lá thép stato.
Loại có từ trở biến đổi (Variabke Reluctance)

+Động cơ bước lưỡng cực (Bipolar Stepper Motor)
+Động cơ bước kiểu hỗn hợp (Hybrid stepping Motor)
+Động cơ bước kiểu bối dây kép (Bifilar Stepper Motor)
-Động cơ bước đơn cực có Rotor được cấu tạo từ nam châm vĩnh cửu.
Chia thành các răng N, S xen kẽ. Stator được cấu tạo bởi 2 cuộn dây bố trí trực
giao với nhau. Mỗi cuộn dây lại được chia thành 2 phần bố trí xuyên tâm đối.
Giữa các cuộn dây này có một đầu ra để nối với dương nguồn. Động cơ loại
này thường có 6 đầu ra. Đầu 1, 2 thường được nối với cực dương. Các đầu 1a,
1b, 2a và 2b được lần lượt nối đất sẽ quyết định chiều quay của động cơ. Máy
khoan
mạch in tự động sử dụng loại động cơ bước này vì động cơ có mạch điều khiển
đơn giản, điều khiển dễ dàng, rất rẻ và rất dễ mua trên thị trường.
Page 21
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
6.4 Đặc tính cơ động cơ bước và các phương pháp điều khiển.
-Tuỳ thuộc vào mô men yêu cầu trên trục động cơ và tốc độ quay mà ta
có thể áp dụng các phương pháp điều khiển khác nhau cho động cơ bước.
Trong vùng tốc độ thấp chỉ cần sử dụng phương pháp điều khiển điện áp trực
tiếp, khi đó dòng điện sẽ được giới hạn bởi chính nội trở của các cuộn dây động
cơ. Tuy nhiên tại vùng tốc độ cao, nếu tiếp tục sử dụng phương pháp này, mô
men sẽ bị giảm nghiêm trọng do tính cảm của các cuộn dây sẽ giới hạn khả
năng tăng của dòng điện . Một phương pháp thường áp dụng để cải thiện tình
hình này là sử dụng điện trở nối thêm vào các cuộn dây động cơ. Khi đó hằng
số thời gian của động cơ sẽ giảm (vì L/nR thay vì L/R) dòng điện tăng nhanh

bản).
-Vai trò của các điôt sử dụng trong mạch ở chế độ băm xung là đặc
biệt quan trọng. Vì vậy, yêu cầu phải chọn loại điôt có đặc tuyến nhanh (fast
diode) và chịu đủ dòng. Các họ điôt như 1N4001 không thoả mãn các yêu cầu
nêu trên. Một điều cần chú ý nữa khi bố trí các điôt này trong mạch là các điôt
phía dưới của mạch cầu nên được nối với đất thay vì nối với cực Emiter của các
transistor lực nhằm tránh các xung kim trên điện trở phản hồi gây nhiễu đánh
lừa bộ so sánh phát sinh trong quá trình vận hành động cơ.
-Tuỳ thuộc vào yêu cầu kinh tế, kỹ thuật mà nhà thiết kế nên chọn
phương pháp băm xung phù hợp. Chỉ huy ý rằng trong hai chế độ pha và inhibit
băm xung, chế độ inhibit băm xung làm nóng động cơ và cầu điều khiển hơn
cả, do thời gian dòng chạy qua các thiết bị công suất lớn hơn các chế độ khác.
Đối với các chế độ pha băm xung thì băm xung 1 pha ít gây phát nhiệt trên cầu
điều khiển hơn so với chế độ băm xung 2 pha.
-Đối với mạch điều khiển động cơ bước công suất vừa và lớn, các biện
pháp bảo vệ quá dòng, ngắn mạch phải được chú ý nhằm tránh những hư
hỏng không đáng có.
Page 23
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao
PHẦN 2 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC
CỦA MẠCH
1.Thiết kế mạch.
-Mạch điều khiển động cơ bước :bước thuận ,bước nghịch bước nhanh
,bước chậm gồm 3khối chính :

-Khối 1: mạch tạo xung vuông : gồm IC NE555và biến trở 50k ;
2 điện trở4.7k; 2 tụ điện (10uF và 104)

7805
C2
1000uf
C3
1000uf
R2
0.22k
D5
LED-BIGY
AC
AC
+5v
DC
DC
1.2 Sơ đồ nguyên lí mach tạo xung vuông
1 .3 Mạch nguyên lý
Page 25
Giáo viên hướng dẫn : Bùi Thị Kim Thoa
Sinh viên thực hiện :1. Nguyễn Đức Mạnh
2. Nguyễn Đức Minh
3. Nguyễn Văn Thao