ĐỒ án môn học MẠCH bơm nước tự ĐỘNG DÙNG IC 555

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC MẠCH BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG IC 555 Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Lớp: 19DCKJA1 Giảng viên hướng dẫn: Bùi Hữu Hiên Sinh viên thực hiện: Trịnh Hoàng Quốc - 1911040355 Đào Đức Thành - 1911240102 Tp.HCM, ngày 29 tháng 12 năm 2021 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ĐỒ ÁN Giảng viên hướng dẫn Họ tên sinh viên Lớp MSSV Nội dung đánh giá : ThS Bùi Hữu Hiên : Trịnh Hoàng Quốc – Đào Đức Thành : 19DCKJA1 : 1911040355 _ 1911240102 : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020 Giảng viên hướng dẫn (ký tên ghi rõ họ tên) NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN CHẤM ĐỒ ÁN Giáo viên hướng dẫn Họ tên sinh viên Lớp MSSV Nội dung nhận xét : ThS Bùi Hữu Hiên : Trịnh Hoàng Quốc – Đào Đức Thành : 19DCKJA1 : 1911040355 _ 1911240102 : Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2021 Giảng viên phản biện (ký tên ghi rõ họ tên) LỜI CẢM ƠN Lời chúng em xin chân thành gửi lời cảm ơn đến thầy Bùi Hữu Hiên bạn giúp đỡ, dạy chúng em tận tình suốt thời gian chúng em thực đồ án môn học vừa qua để chúng em hoàn thành đồ án thiết kế thi công “Mạch Tự Động Bơm Nước Sử Dụng IC555” cách tốt Trong trình thực đồ án, chúng em gặp đơi chút khó khăn lượng kiến thức thời gian có hạn nên khơng thể tránh khỏi nhiều sai sót Chúng em mong nhận góp ý thầy bạn để có thêm kinh nghiệm cho đồ án sau thực tốt Xin chân thành cảm ơn! Chúng em chúc thầy có nhiều sức khỏe, thành công công việc để dẫn dắt chúng em sinh viên khóa MỤC LỤC CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN CHƯƠNG : KHÁI QUÁT MẠCH IC 555 2.1 Giới thiệu IC 555: 2.2 Sơ đồ chân chức chân IC 555 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động 10 2.4 Tần số dao động : .12 CHƯƠNG MẠCH ĐA HÀI: 14 3.1 Mạch đa hài: .14 3.2 Nguyên lý hoạt động: 15 15 CHƯƠNG : THỰC THI PHẦN CỨNG 16 4.1 Sơ đồ nguyên lý: 16 4.2 Sơ đồ mạch in sản phẩm hoàn chỉnh 18 Chương KẾT LUẬN VÀ ỨNG DỤNG: 20 5.1 Kết luận 20 5.2 Ứng dụng 20 TÀI LIỆU THAM KHẢO 21 DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG 1: CHỌN ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN Đặt vấn đề xây dựng giải pháp: Trong sống ngày, nước đóng vai trị phần sống Vì việc sử dụng nước cho hợp lý tiết kiệm vấn đề vô cần thiết Để khắc phục tình trạng nước tràn bể phải cần dùng đến thiết bị giúp cải thiện tình trạng ấy, “Mạch bơm nước tự động” Chính vậy, nhóm chúng em định chọn đề tài giúp cải thiện nước bị tràn bể trình bơm nước Đề tài mang tên “ MẠCH BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG IC 555 ” CHƯƠNG : KHÁI QUÁT MẠCH IC 555 2.1 Giới thiệu IC 555: IC 555 biết đến là IC định thời, giới thiệu rộng rãi từ năm 1970 bởi Signetics Corporation cũng Signetic Corporation đặt tên cho IC là SE/NE555 Về bản, IC 555 biết đến mạch định thời nguyên khối giúp tạo độ trễ hay giao động thời gian xác đặc biệt chúng hoạt động ổn định IC 555 ứng dụng nhiều đếm thời gian, hệ xung hay dao động,… Nếu SE 555 có thể sử dụng nhiệt độ khoảng từ 55 độ C đến 125 độ C thì  NE555 có thể sử dụng phạm vi nhiệt độ từ 0° đến 70°C  Thông số IC 555: - 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  Một số chức IC 555: - Là thiết bị tạo xung xác - Máy phát xung - Điều chế độ rộng xung (PWM) - Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) 2.2 Sơ đồ chân chức chân IC 555 Hình 2.2: Sơ đồ chân IC 555 * IC 555 gồm có chân: Chân 1 (ground) chân nối mass để tạo dòng điện ,nếu khơng nối mass ic khơng làm việc theo ý muốn Chân 2 (Trigger) Đây chân so sánh với mức áp chuẩn 1/3 Vcc Nếu chân lớn 1/3Vcc cho tín hiệu S = nhỏ 1/3Vcc cho S = Chân 3 (Output) : Chân tín hiệu dạng xung vng  Chân 4 (Reset) Chân tích cực mức thấp nối lên dương nguồn Ic hoạt động bình thường cịn mức thấp xóa Chân 5 ( Control Voltage) Chân chân điều chỉnh điện áp ,chân dùng để điều chỉnh độ rộng Ic 555 làm nhiệm vụ điều chế độ rộng xung làm việc mạch dao động trì hỗn chân bỏ hở mắc thêm tụ để chống nhiễu Chân 6 ( Threshold) Chân so sánh mức áp chuẩn 2/3 Vcc.Nếu chân lớn 2/3Vcc cho tín hiệu S = nhỏ cho S = Chân 7 (Discharge) Chân có chức để xả tụ làm việc chế độ dao động trì hỗn Chân 8 (Vcc) Đây chân cấp nguồn ni.Bất kì Ic muốn làm việc phải có nguồn ni cấp cho Ic 555 cấp nguồn khoảng từ 5V đến 15V 10 2.3 Cấu tạo nguyên lý hoạt động Hình 2.3: Cấu tạo IC 555 Nhìn sơ đồ cấu tạo ta thấy cấu trúc IC 555 gồm: OPAM, điện trở, transitor, FF (ở FF RS) - Op-amp có tác dụng so sánh điện áp - Transistor để xả điện Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC , chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset  - Dòng điện ngưỡng xác định giá trị lớn R + R Để điện áp 15V điện trở R + R phải 20M 11 * Nguyên lý hoạt động: Điện trở bên hoạt động mạch tiến hành phân chia áp, xộ so sánh vào ngõ không đảo ngõ đảo vào so sánh Đa phần ứng dụng khơng điều chỉnh ngõ vào điều khiển giữ cố định Vcc Bất lúc điện áp ngưỡng vượt điện áp điều khiến so sánh sét flip-flop Hình 2.4.2 Sơ đồ nguyên lý mạch IC555 lên mức cao nhất, đồng thời ngõ Q flip-flop đưa vào cực B làm dẫn bão hịa Để thay đổi ngõ flip-flop xuống mức thấp anh /em cần điện áp chân ngưỡng giảm xuống Vcc Nếu điều xảy ra, ngõ so sánh (LC) nối vào chân reset (R) Flip-flop làm cho ngõ hạ xuống mức thấp dẫn đến việc ngắt transistor đồng thời làm chân  đẩy lên mức cao Tuy nhiên, điều kiện tiếp tục độc lập với điện áp phía đầu vào kích hoạt so sánh làm cho ngõ Flip-flop mức thấp Vì ngõ reset (chân 4) IC 555 làm việc mức thấp nên hoạt động ngõ mức thấp tương ứng với trường hợp transistor dẫn Transistor tiếp tục phóng điện tiếp tục khuếch đại công suất cho mức thấp Ở trạng thái chúng tiếp tục chân reset đưa lên mức cao Điều cho phép đồng hóa tất đặt lại hoạt động mạch Vcc nguồn nối lại với chân reset không sử dụng 12 2.4 Tần số dao động : Hình 2.4: Tính tần số dao động Khi thay đổi các điện trở R1, R2 giá trị tụ C1 thu dao động có tần số độ rộng xung theo ý muốn theo công thức: T = 0,7C1(R1 + 2R2) f = 1,4/(R1 + 2R2)C1 Với: T: Thời gian chu kỳ toàn phần tính (s)  f : Tần số dao động (Hz)  R1 : Điện trở (ohm) R2 : Điện trở (ohm) C1 : Tụ điện (Fara) T = Tm + Ts (T : chu kỳ toàn phần) Tm = 0,7C1( R1 + R2 ) (Tm : thời gian điện mức cao) Ts = 0,7R2.C1 (Ts : thời gian điện mức thấp) 13 Chu kỳ tồn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm thời gian có điện mức thấp Ts Từ cơng thức ta tạo dao động xung vng có độ rộng Tm Ts bất kỳ.  Sau tạo xung có Tm Ts ta có T = Tm + Ts f = 1/ T  14 CHƯƠNG MẠCH ĐA HÀI: 3.1 Mạch đa hài: Trong kỹ thuật điện tử đa hài là kiểu mạch điện tử được sử dụng để thực loạt mạch chức có trạng thái đơn giản như mạch dao động thăng giáng, định thời (timer) và flip-flop Nó bao gồm hai phần tử khuếch đại (transistor, đèn chân không hoặc thiết bị khác) kết nối bằng điện trở hoặc tụ điện Mạch đa hài đầu tiên, dao động tử đa hài không bền, được Henri Abraham (1868– 1943) Eugene Bloch phát minh thời Thế chiến thứ Mạch họ gọi "multivibrator" dạng sóng đầu phong phú thành phần hài  Các loại mạch đa hài:  Đa hài khơng bền (Astable multivibrator), mạch khơng ổn định trạng thái Nó liên tục chuyển từ trạng thái sang trạng thái kia, hoạt động bộ dao động thăng giáng Nó gọi là đa hài tự chạy (freerunning) hay mạch dao động điện tử  Đa hài đơn bền (Monostable multivibrator), có trạng thái ổn định, cịn trạng thái khơng ổn định Nếu xung kích hoạt làm mạch chuyển sang trạng thái khơng ổn định, sau mạch trở trạng thái ổn định sau khoảng thời gian đặt, cho xung vuông Mạch hữu ích việc tạo khoảng thời gian cố định để đáp ứng với số kiện bên ngồi Mạch cịn gọi là one shot hay đa hài đợi  Đa hài song bền ( Đa hài ổn định)(Bistable multivibrator), mạch ổn định hai trạng thái Nó khơng thể tự chuyển đổi trạng thái, mà lật từ trạng thái sang trạng thái khác xung kích hoạt bên ngồi Mạch cịn gọi là flip-flop hay chốt (latch) Nó dùng cho lưu trữ một bit thông tin, sử dụng rộng rãi kỹ thuật logic số và bộ nhớ máy tính Trong mạch bơm nước dùng IC555 có áp dụng nguyên lý đa hài cụ thể ĐA HÀI SONG BỀN (ĐA HÀI ỔN ĐỊNH) (Bistable multivibrator) 15 3.2 Nguyên lý hoạt động: Hình 3.5 : Sơ đồ nguyên lý mạch đa hài song bền Mạch đa hài ổn định mạch đa hài có trạng thái bền Mạch gồm có transistor Trạng thái bền thứ Q1 cắt Q2 bão hòa Trạng thái bền thứ hai Q1 bão hòa Q2 cắt * Giải thích hoạt động : Giả sử đóng điện, transistor dẫn mạnh transistor lại (Thí dụ Q1 dẫn mạnh) Điện cực C Q1 giảm xuống, làm giảm dòng định thiên cho Q2 Dòng định thiên Q2 giảm, dòng IC2 giảm Điện cực C Q2 tăng, làm tăng dòng định thiên cho Q1 Như transistor khóa lẫn Transistor dẫn mạnh nhanh chóng tiến đến bão hòa Transistor dẫn yếu chuyển sang trạng thái cắt Khi Q1 dẫn, ta cho dịng vào ngõ vào In put Q1 tiếp tục dẫn, khơng thay đổi Khi Q2 cắt, ta cho dòng vào In put 2, Q2 chuyển sang dẫn IC2 tăng lên, UC2 giảm xuống nên dòng định thiên IB1 cho Q1 giảm IC1 giảm xuống, UC1 tăng lên làm tăng dòng định thiên cho transistor Q2 Toàn hệ thống chuyển mạch Q2 từ cắt chuyển sang bão hòa Q1 từ bão hịa chuyển sang cắt Cũng làm cho mạch đa hài chuyển mạch cách giảm dòng IB transistor dẫn Tuy nhiên ta tác động đồng thời vào transistor, đồng thời dẫn, đồng thời tắt, nghĩa đến trạng thái không xác định Trạng thái gọi trạng thái cấm 16 CHƯƠNG : THỰC THI PHẦN CỨNG 4.1 Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch bơm nước tự động dùng IC555 Hình 4.2 Sơ đồ mô mạch PBC bơm nước tự động IC555 17 * Chức linh kiện dựa sơ đồ nguyên lý: - IC NE555: Đóng vai trị xử lý điều khiển hoạt động mạch - Các điện trở R1, R2, R9, R10, R11, R12, R13, R14 để hạn dòng cho LAMP - Tụ C lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định - Transistor đóng vai trị công tắc điện tử * Nguyên lý hoạt động: Máy bơm tự động kiểm tra mức nước bể tự động điều khiển cho phép bơm ngắt máy bơm Các mức nước bể chia làm mức: + Mức đầy bể: Mức 1, mức cho phép điều khiển tắt máy bơm + Mức cạn bể: Mức 2, mức cho phép điều khiển bật máy bơm để bơm nước lại bể Khi bể cạn, Mức mức cao → cho phép máy bơm hoạt động Khi bể đầy Mức Mức mức thấp → điều khiển tắt máy bơm sau đầy bể, dùng nước bể cạn dần lúc Mức mức cao, Mức mức thấp → máy bơm giữ trạng thái tắt ban đầu bể cạn đến mức Mức 18 4.2 Sơ đồ mạch in sản phẩm hồn chỉnh Hình 4.2 : Sơ đồ mạch in Hình 4.2.2 Hình ảnh 3D board mạch 19 Hình 4.2.3 ảnh thực tế mạch Hình 20 Chương KẾT LUẬN VÀ ỨNG DỤNG: 5.1 Kết luận Mạch hoạt động theo yêu cầu đề tài - Hiển thị trực quan, sinh động - Mạch chạy ổn định nhiên chưa nhạy - Có chút khó khăn việc thiết kế mạch in chi phí mua linh kiện cao 5.2 Ứng dụng Trong sống sinh hoạt cơng việc mạch bơm nước thứ khơng thể thiếu,và để giúp cho sinh hoạt tiện lợi đại hơn,và để thuận tiện hơn, giúp ta yên tâm vấn đề chi phí sinh hoạt nước giúp tránh tình trạng lãng phí nước,người ta phát minh nhiều thiết bị thơng có chức cảm biến nhận diện mực nước để kích hoạt ngắt máy bơm mà không cần người phải điều khiển bật ngắt ngày Tùy vào người mà mạch thực cơng việc khác ( Đa dạng ứng dụng ) ví dụ vào việc chống trộm , mạch thực việc thí nghiệm , báo mức chất lỏng…vv 21 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] http://machdientu.org/ [2]www.dientuchiase.com [3] http://machdientu.org/ [4]www.codientu.org [5]http://www.dientuvietnam.net/ 22 ... CỨNG 4.1 Sơ đồ nguyên lý: Hình 4.1 Sơ đồ nguyên lý mạch bơm nước tự động dùng IC5 55 Hình 4.2 Sơ đồ mô mạch PBC bơm nước tự động IC5 55 17 * Chức linh kiện dựa sơ đồ ngun lý: - IC NE555: Đóng vai... ? ?Mạch bơm nước tự động? ?? Chính vậy, nhóm chúng em định chọn đề tài giúp cải thiện nước bị tràn bể trình bơm nước Đề tài mang tên “ MẠCH BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG DÙNG IC 555 ” CHƯƠNG : KHÁI QUÁT MẠCH IC. .. suốt thời gian chúng em thực đồ án môn học vừa qua để chúng em hồn thành đồ án thiết kế thi cơng ? ?Mạch Tự Động Bơm Nước Sử Dụng IC5 55” cách tốt Trong trình thực đồ án, chúng em gặp đơi chút khó