ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, đã làm cho cuộc
sống của chúng ta ngày càng được nâng cao về mọi mặt cả trong sinh hoạt hàng ngày
cũng như trong sản xuất. Với xu hướng tự động hoá và mục tiêu tăng năng suất lao
động nhiều thiết bị máy móc và các mạch điện tử đã được nghiên cứu và ứng dụng
trong thực tế sản xuất. Với sự ra đời của các mạch điện tử đã làm tăng đáng kể năng
suất lao động và làm giảm sức lao động của con người trong quá trình sản xuất. Trong
tài liệu này chúng tôi xin giới thiệu một mạch điện tử đã được ứng dụng nhiều trong
thực tế đó là mạch đếm sản phẩm. Mạch điện tử này có độ chính xác cao và dễ sử
dụng, nó đã thay thế cho các công nhân đứng máy nâng cao năng suất lao động tăng
hiệu suất làm việc của máy móc
Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy, xí nghiệp đếm được số
lượng sản phẩm của máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác hiệu quả và năng suất
cao mà không cần tốn sức của công nhân.
Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác, mạch chạy ổn
định, gọn nhẹ, dễ lắp đặt, dễ sữa khi có hỏng hóc và rẽ tiền.
Dựa trên phương pháp nghiêng cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh
kiện điện tử, nguyên lý làm việc của các các IC và áp dụng những kiến thức đã học
cùng với sự hướng dẫn của giáo viên phụ trách để nghiên cứu xây dựng nên một mạch
có chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt ổn định và đúng với yêu cầu đề tài.
Mạch đếm sản phẩm là mạch thuộc đề tài đồ án 1, nghiên cứu và thực hiện đồ
án 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách học tự
nghiên cứu, học tập và làm việc chung với nhóm.
Do kiên thúc còn hạn hẹp và chưa có kinh nghiệm nghiên cứu và cách làm đồ
án. Nên trong quá trình thực hiện đề tài này không tránh khỏi những thiếu xót. Rất
mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn. Chúng em xin chân thành
cảm ơn.
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
1
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Hình 1. Sơ đồ chân IC 7490
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
3
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
1.1.2 Cấu tạo và xử lý tín hiệu của IC 7490
Cấu tạo của IC 7490 như hình sau :
Hình 2. Cấu tạo của IC 7490
Trong cấu tạo của IC 7490, ta thấy có thêm các ngõ vào Reset0 và Reset9. Bảng
giá trị của IC 7490 theo các ngõ vào Reset như sau:
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
4
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Hình 3. Bảng giá trị cho các ngõ vào Reset IC 7490
H: Tín hiệu ở mức
L :Tín hiệu ở mức thấp
X :giá trị tùy chọn
IC 7490 là IC đếm bất đồng bộ cơ bản và thông dụng. Để được tiện lợi, mỗi mạch
đếm được chia làm 2 phần : phần đầu là một FF với ngõ xung vào là A để chia đôi tần
số ( mạch đếm 1 bit), tần tiếp theo là 3 bộ FF với ngõ xung vào là B để thực hiện việc
chia 5 tần số.
Khi dùng IC 7490, có 2 cách nối mạch cho cùng chu kỳ đếm 10, tức là tần số tín
hiệu ở ngõ ra sau cùng bằng 1/10 tần số xung CK, nhưng dạng tín hiệu ra khác nhau.
Mạch đếm 2x5: Nối ngõ ra QA với ngõ vào B, xung clock (CK) nối với ngõ
vào A.
Mạch đếm 5x2: Nối ngõ ra QD với ngõ vào A, xung đếm (CK) nối với ngõ
vào B.
Bảng trạng thái đếm cho 2 dạng mạch đếm trên:
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
5
1.2.2 Cấu tạo và sử lý tín hiệu của IC 7447
IC 7447 là IC giải mã led 7 đoạn.IC này thuộc họ TTL.Nó nhận tính hiệu BCD
từ ngõ ra QA,QB,QC,QD của IC 7490 để giải mã ra led 7 đoạn.
Cấu tạo của IC 7447 như sau :
Hình 9. Sơ đồ cấu tạo IC 7447
Để IC hoạt động ta kết nối chân 16 (Vcc) với nguồn 5 V, chân số 8 với đất. Ngõ
vào có 4 chân là 7,1,2,6 tương ứng với D, C, B, A trong đó mức ý nghĩa giảm dần từ
D đến A. IC này có chân 3(LT) dùng để kiểm tra led 7 đoạn tức là chân này nối với
mức 0V thì các ngõ ra đều là mức cao hay led 7 đoạn hiển thị số 0, chân 5(RBI) là
chân cho phép hoạt động. Chân 4 (BI) dùng để ngắt chế độ hoạt động .
Vì các chân ngõ ra của IC 7447 là mức thấp cho nên ta phải sử dụng led loại
Anot chung.
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
8
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Ta có bảng sự thật như sau :
Hình 10. Bảng sự thật của IC 7447
Sơ đồ hiển thị led 7 đoạn của IC 7447
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
9
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Hình 11. Sơ đồ hiển thị led 7 đoạn của IC 7447
1.3 IC tạo xung LM 555
IC 555 là mạch tích hợp analog- digital. Nó được sử dụng rất nhiều trong thực tế,
đặc biệt là trong lĩnh vực điều khiển vì nếu kết hợp với các linh kiện RC thì nó có thể
định thì hoặc tạo xung chuẩn, tạo tín hiệu kích hay điều khiển các linh kiện bán dẫn
công suất như Transistor , SCR , Triac…
1.3.1 Sơ đồ chân và chức năng của các chân.
Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC
thế chuẩn 1/3 Vcc và 2/3 Vcc.
OP_AMP (1) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ so sánh nhận điện áp chuẩn
2/3 Vcc, còn ngõ thì nối ra ngoài chân 6 . Tuỳ thuộc điện áp chân số 6 so với điện áp
chuẩn 2/3 Vcc mà Op_amp(1) có điện áp mức cao hay thấp để làn tín hiệu R (Reset)
điều khiển Fip-Flop(F/F).
Op_AMP (2) là mạch khuếch đại so sánh có ngõ nhận điện áp chuẩn 1/3 Vcc
còn ngõ thì nối ra ngoài chân 2.Tuỳ thuộc điện áp chân 2 so với tín hiệu S (Set) điều
khiển Fip-Flop(F/F).
Cấu trúc của IC LM555:
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
11
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Hình 13. Cấu trúc của IC LM555
1.3.3 Chu kỳ tạo xung vuông
Hình 18 sẽ cho ngõ ra (chân số 3) một xung vuông với chu kì được tính như
sau:
Thời gian áp cao T1=0.693*(R1+R2)*C (tụ nạp qua R1 và R2)
Thời gian áp thấp T2=0.693*R2*C (tụ xả điện qua R2)
Sơ đồ tạo xung vuông :
Hình 14. Sơ đồ tạo xung
vuông của IC LM555
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
12
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Chu kỳ xung vuông :
Hình 15. Chu kỳ xung vuông
Nếu chúng ta lấy tụ C có giá trị cố định, vậy để tạo ra chu kỳ xung mong muốn
thì ta chỉ việc thay đổi 2 điện trở R1 và R2.
Để xung vuông ra có thời gian áp cao và áp thấp bằng nhau duty = 50% (T1=T2)
∞
- 3 6 M
V
CC
= 15V, R
L
=
∞
-
7.5
15 M
Điện áp điều khiển
V
C
V
CC
= 15V 9.0 10.0 11.0
V
V
CC
= 5V 2.6 3.33 4.0
V
Điện áp ngưỡng
V
TH
V
CC
= 15V
-
10.0
= 0V 0.01 2.0
∝
Điện áp khi reset
V
RST
-
0.4 0.7 1.0
V
Dòng khi Reset I
RST
-
0.1 0.4
M
Điện áp ra ở mức thấp
V
OL
V
CC
= 15V I
SINK
=
10Ma I
SINK
= 50Ma
-
0.06
0.3
0.25
0.75
V
CC
= 5V
I
SOURCE
= 100Ma
2.75 3.3
- V
Rise Time of Output (Note4) T
r
- -
100
- n
Fall Time of Output (Note4)
T
f
- -
100
- n
Discharge Leakage Current
I
LKG
- - 20
100
N
14
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
1.4 IC 7805_ IC ổn áp 5 Vol.
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn
định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường
được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn
suất là 1,4 Watt.
Bảng giá trị Led 7 Đoạn
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
16
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
21. Bảng giá trị của led 7 đoạn
Hình 22. Các hình ảnh về led 7 đoạn
1.6 Điện trở:
Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của một
vật thể dẫn điện. Nó được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó
với cường độ dòng điện đi qua nó:
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
17
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Trong đó: Hình 23. Điện trở
U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V).
I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng ampe (A).
R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω).
Điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có điện trở suất cao như làm bằng than,
magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn. Để biểu thị giá trị điện trở. Người ta
dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở. Mỗi màu đại diện cho một số. Màu
đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5,
màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số 9 màu trắng. Mỗi một màu
cũng đại diện cho một hệ số nhân là luỹ thừa của 10 từ màu đen số 0 là 10
0
điến màu
trắng số 9 là 10
9
.
giấy tẩm dầu = 3,6; gốm = 5,5; mica = 4
÷
5
Các tụ phổ biến:
Hình 25. Một số loại tụ phân cực
Hình 26. Một số loại tụ không phân cực
1.8 Tranzitor:
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
19
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
Kí hiệu :
transistor NPN Transistor PNP
Hình 27. kí hiệu của transistor
Cấu tạo bởi 2 tiếp xúc P-N ghép liên tiếp
gồm các vùng bán dẫn loại P và N xếp xen kẽ
nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác với
2 vùng lân cận và có bề rộng rất mỏng khoảng
10A
0
m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần
nhau. Nếu vùng giữa là N ta có transistor PNP,
ngược lại nếu vùng giữa là vùng P ta có
transistor NPN. Hình 28. Transistor
1.9 Led hồng ngoại
1.9.1 Led phát hồng ngoại.
Là led led phát xung khi có xung thì led sáng lên.thường là led màu trắng
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) được phát ra từ Led là ánh sáng không thể
nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia
hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng và được thu lại và sử lý sang tín
Hình 31. Sơ đồ nguyên lý của mạch.
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
22
1 0 0 U F
C 4
1 K
R
4 7 0
R
U 1 2
7 4 9 0
1 4
1
1 2
9
8
1 1
5
1 0
2
3
6
7
C L K A
C L K B
Q A
Q B
Q C
Q D
V C C
2 2 0 0 U F
C 2
A C 2 2 0 V
U 1 3
7 4 9 0
1 4
1
1 2
9
8
1 1
5
1 0
2
3
6
7
C L K A
C L K B
Q A
Q B
Q C
Q D
V C C
G N D
R 0 1
R 0 2
R 9 1
R 9 2
2 2 0
9
1 5
1 4
1 6
8
D 0
D 1
D 2
D 3
B I / R B O
R B I
L T
A
B
C
D
E
F
G
V C C
G N D
U 6
7 4 4 7 A
7
1
2
6
4
5
3
C 1 8 1 5
1 K
R
L M 5 5 5
2
5
3
7
6
4
8
1
T R
C V
Q
D I S
T H R
R
V C C
G N D
0
- +
D 2
1
2
3
4
R
C 6
1
5
A
B
C
D
E
F
G
C A
C A
D P
C 5
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
2.3 Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
Hình 32.
Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn
2.4 Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại.
Hình 33. Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
23
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
2.5 Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại
Hình 34. Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại
DỒ ÁN HỌC PHẦN 1 MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM
24
R 8
U 3
7 4 4 7
7
3 3 0
R 1 7
R 1 4
R 6
U 5
7 4 9 0
1 4
1 1 2
9
8
1 12
3
6
7
51 0
C L K A
C L K B Q A
Q B
Q C
Q DR 0 1
R 0 2
R 9 1
R 9 2
V C CG N D
V C C
3 3 0
3 3 0
U 6
7 4 9 0
1 4
B
C
D
E
F
G
C A
D P
C A
U 4
7 4 4 7
7
1
2
6
4
5
3
1 3
1 2
1 1
1 0
9
1 5
1 4
1 68
D 0
D 1
D 2
D 3
8
5
3
A
B
C
D
E
F
G
C A
D P
C A
R 1 5
3 3 0
R 1 3
R 1 2
R 1 1
3 3 0
R 4
R 5
3 3 0
3 3 0
V C C
R 1 0
R 2
R
3 3 0
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP HỒ CHÍ MINH LỚP CDVT10NA
2.6 Sơ đồ nguyên lý mạch điếm, giải mã và hiển thị.