CƠ SỞ LÝ THUYẾT
Xây dựng sơ đồ khối của toàn mạch
Hình 1.1: Sơ đồ khối của toàn mạch
Nguyên tắc hoạt động của các khối
Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch cần phải có độ ổn định cao để đảm bảo mạch đếm hoạt động chính xác Chúng ta có thể sử dụng nguồn một chiều với giá trị vài trăm ôm để tránh cháy đèn LED, hoặc cung cấp nguồn 3,5V trực tiếp cho LED Nếu sử dụng nguồn không ổn định như pin, hoạt động của mạch sẽ bị gián đoạn.
Bộ 5V và 3V- 4.5V cho súng laser, khi ta đưa vào led 7 thanh ta phải đưa qua điện trở nhỏ khoảng 1 kilôm.
Mạch yêu cầu nguồn 1 chiều với điện áp 5V, do đó, khối nguồn được thiết kế sử dụng máy biến áp, cầu chỉnh lưu và IC7805 để ổn định điện áp đầu ra ở mức 5V.
2.1.1 Khối hạ áp Ở đây chúng ta biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống còn24VAC - 3A Mục đích là cấp đầy vào cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp một chiều mong muốn.
Thành phần chỉnh lưu chuyển đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu một chiều bằng cách sử dụng bốn diode chỉnh lưu Sơ đồ chỉnh lưu này hoạt động trong cả chu kỳ, với dạng sóng đầu vào và đầu ra được thể hiện rõ ràng.
Hình 1.2 : Điện áp sau chỉnh lưu.
Dạng điện áp sau khi được chỉnh lưu vẫn mang hình dạng sóng nhấp nhô giống như những ngọn núi, và mặc dù được xem là điện áp một chiều, nhưng nó vẫn chưa đạt được sự ổn định.
- Có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều đập mạch U 3 thành điện áp một chiều U 4 ít nhấp nhô hơn.
- Tụ có điện dung càng lớn thì điện áp ở đầu ra càng bằng phẳng.
Hình 1.3: Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện.
- Tụ gốm có tác dụng lọc xung đột biến
- Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp điện khác nhau: như 7805 ổn áp 5V.
- Điện áp đầu vào của họ 78xx là điện áp 1 chiều và max = n.
THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH ĐẾM SỐ NGƯỜI RA VÀO CỬA SIÊU THỊ
Sơ đồ nguyên lý của mỗi khối và tính toán chọn lọc linh kiện
Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý của mạch nguồn.
Tính toán chọn linh kiện
Để đạt được điện áp ra ổn định tối đa 12VDC từ nguồn điện đầu vào 220VAC, chúng tôi quyết định sử dụng máy biến áp 220VAC-24VAC-3A Lựa chọn này được đưa ra vì máy biến áp này có sẵn trong bộ linh kiện của chúng tôi.
Trong mạch nguồn này, các IC ổn áp có dòng IRa tối đa là 1A, vì vậy chúng tôi đã chọn diode 1N4007 hoặc 1N4004, bởi vì dòng IThuận của các diode này không được vượt quá 1A Chúng tôi quyết định sử dụng diode 1N4007 cho đề tài này.
Tụ có điện dung lớn để san phẳng điện áp để làm giảm độ gợn sóng.
Trong đồ ỏn này chỳng em chọn tụ 2200 àF để san phẳng điện ỏp.
Tụ lọc cao tần là tụ gốm 104 vì tụ này có tần số lọc lớn.
Chứng minh bởi công thức: f= 1/(2π Xc C)
Có hai loại linh kiện ổn áp họ 78XX và 79XX.
Họ 78xx là họ cho ổn định điện áp đầu ra là dương Còn xx là giá trị điện áp đầu ra như 5V, 8V…
Họ 79xx là dòng IC ổn định điện áp với đầu ra âm, trong đó xx đại diện cho giá trị điện áp như -5V, -8V Đối với đồ án yêu cầu điện áp 5V, chúng ta sẽ sử dụng IC7805 (Xem phụ lục 1 - Trang 24).
1.2 Khối thu phát tín hiệu
Hình 2.2:Sơ đồ nguyên lý của mạch thu phát.
Trong đồ án này, chúng tôi sử dụng đèn LED phát-thu loại 2 chân, vì nó có giá thành rẻ và hiệu quả Đèn LED phát có màu trắng, trong khi đó đèn thu có màu đen.
- Sử dụng con tranzitor NPN như 1 khóa điện tử để đưa tín hiệu choIC7414.
Hình 2.3:Sơ đồ nguyên lý của mạch đếm hiển thị.
- Cổng NOT là cổng logic có 1 ngõ vào và 1 ngõ ra là y=
Có nhiều IC cấu tạo của nó tích hợp nhiều cổng NOT như IC7404, IC7413, IC7414…Đồ án này ta sử dụng IC7414 (Xem phụ lục 2-Trang 26).
Các IC hỗ trợ đếm, giải mã led 7 thanh như CD4511, 74HC47, 74HC48 Trong mạch này ta dùng IC 7447 để giải mã (Xem phụ lục 4- Trang 33).
Để hiển thị trạng thái hoạt động của các thiết bị, người ta thường sử dụng đèn LED với các dãy số đơn giản, giúp người sử dụng dễ dàng nhận biết tình trạng của thiết bị.
7 đoạn để hiển thị Vậy để hiển thị từ 0 đến 99 số người đi ra vào cửa siêu thị ta sử dụng 2 con led 7 đoạn.
Sơ đồ nguyên lý và nguyên tắc hoạt động của toàn mạch
2.1 Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý của toàn mạch
2.2 Nguyên tắc hoạt động của mạch.
Sau khi sử dụng máy biến áp, chúng ta nhận được nguồn điện 24VAC Nguồn điện này sau đó được đưa qua cầu chỉnh lưu để chuyển đổi từ tín hiệu xoay chiều sang tín hiệu một chiều Tiếp theo, nguồn điện được lọc qua tụ điện để làm phẳng tần số Cuối cùng, nguồn điện sẽ được đưa vào IC để xử lý tiếp.
7805 và trở thành nguồn điện 5VDC cấp nguồn cho mạch điện.
Khi được cấp nguồn 1 chiều 5V có 2 trường hợp xảy ra là có tín hiệu (người) đi qua và không có người đi qua
Khi không có tín hiệu đi qua.
Led phát vẫn hoạt động bình thường nhờ vào việc toàn mạch được cấp nguồn 5V Khi led phát phát tín hiệu, led thu nhận sẽ tiếp nhận tín hiệu này, dẫn đến điện trở của led thu giảm gần như bằng 0V Hệ quả là dòng điện sẽ đi thẳng xuống mass, khiến tranzitor không dẫn theo công thức tính.
UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2) = (5 x 0)/(0+10 4 ) = 0V.
Điện áp 5V qua R4 sẽ truyền xuống JP2 của mạch phát, khiến đầu vào cổng NOT ở mức cao Khi tín hiệu qua cổng NOT chuyển thành mức thấp, IC74192 nhận xung mức thấp và không thực hiện đếm Do đó, IC7447 không nhận tín hiệu và không hiển thị trên đèn LED 7 thanh.
Khi có tín hiệu đi qua
Khi tín hiệu không được phát hiện, đèn LED thu sẽ không nhận tín hiệu từ đèn LED phát Do điện trở của đèn LED thu rất lớn, dẫn đến điện áp tại cực B của transistor sẽ lớn hơn 0V.
Vì công thức : UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2)
Tranzitor dẫn gây sụt áp tại cực C, khi chân JP2 ở mức thấp 0V do điện áp từ cực C xuống mass Chân JP1 cũng ở mức thấp, nhưng qua cổng NOT sẽ được đảo thành mức cao Do chân 5 (đầu vào - JP1) của IC 74192 tích cực ở mức thấp, bộ mã hóa sẽ nhảy trạng thái và cho ra đầu ra 0001, là đầu vào cho bộ giải mã.
- Khi giải mã xong thì tín hiệu sẽ được hiển thị trên led 7 thanh là
Khi sản phẩm đầu tiên đi qua đường sáng laser, thiết bị sẽ chuyển sang trạng thái 01 và giữ nguyên trạng thái này cho đến khi có sản phẩm tiếp theo đi qua Khi sản phẩm mới đi qua, thiết bị sẽ nhảy sang trạng thái 02 và tiếp tục hoạt động tương tự cho các sản phẩm tiếp theo.
Yêu cầu đồ án
Số đếm cần phải chính xác và linh hoạt trong việc cài đặt số đếm ban đầu Theo yêu cầu của đề tài, mạch chỉ đếm từ 0 đến 99; khi đạt đến 99 và vẫn nhận tín hiệu (người), mạch sẽ bị tràn và bắt đầu đếm lại từ đầu.
- Bộ phận hiển thị phải rõ ràng.
- Mạch phải hoạt động tốt khi có và không có tín hiệu Khi hiển thị trên led 7 thanh phải đúng với số lượng tín hiệu đưa vào.
- Để bảo vệ led thu phat, hiển thị không bị cháy cần đưa vào mạch các con điện trở khoảng 1kilom
- Mạch điện không quá phức tạp, bảo đảm được sự an toàn,dễ sử dụng Giá thành không quá mắc.
