ĐIỀU KHIỂN GÓC KÍCH A TẠO HIỆU ỨNG CHO LED RGB

Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY CHỌN ĐỀ TÀI 1) Đặt vấn đề: Trong suốt trình học tập có lý thuyết lẫn thực hành nhiều giúp đỡ thầy cô, bạn bè Đến chuẩn bị tốt nghiệp, nhiệm vụ để tốt ngiệp thực luận văn tốt nghiệp Ở ngành điện rộng có nhiềm nhóm nhóm có đặc thù riêng Chẳng hạn ngành viễn thơng, máy tính, điện tử cơng nghiệp, điện tử ứng dụng nhóm cịn chia nhiều nhóm nhỏ chẳng hạn điện tử cơng nghiệp, người ta sử dụng mạch điện tử kết hợp để điều khiển, điều chỉnh tốc độ motor, cánh tay máy,Robo…Ở ngành ứng dụng kỹ thuật số vào truyền dẫn thông tin, tổng đài kỹ thuật số tự động Ở nhóm ngành điện tử dân dụng có thiết bị điện tử phục vụ trực tiếp cho người chẳng hạn Tivi, cassette, máy giặt, quang báo Nói chung tất phục vụ cho loài người Đối với quang báo muốn biểu thị người Vì quang báo sử dụng ánh sáng để biểu thị mục đích người tạo Ví dụ mạch đèn giao thơng, trơng khơng có lơi hay đẹp cơng dụng khơng dám phủ nhận Với mật độ dân cư đông đường xá nước ta chưa cải thiện đóng vai trị điều tiết giao thơng, giảm ách tắc, tai nạn Đó cơng dụng trực tiếp cịn cơng dụng gián tiếp Trong quảng cáo pa-nơ, hay nhà hàng khách sạn gây ý cho khách hàng tăng thêm rực rỡ nhà hàng khách sạn, với thiết bị quang báo độc đáo gây cho khách hàng ấn tượng khó quên Vừa 1à cách thức hướng dẫn vừa phần trang hoàng cho sinh hoạt người, vừa làm tăng thu hút sản phẩm, nhà hàng, khách sạn, quán xá … Bằng nhiều cách khác mà người ta thực mạch quang báo khác đèn để phía sau kích màu đèn ống nhiều màu, uốn thành dòng chữ biểu tượng hay bảng led (ma trận led) Mỗi cách có ưu khuyết điểm riêng 2) Giải vấn đề: Với em sinh viên tìm hướng đề tài cho phù hợp với thời gian khả đồng thời qua trình em tìm hiểu với tư vấn thầy giáo hướng dẫn em chọn “ĐIỀU KHIỂN GĨC KÍCH α TẠO HIỆU ỨNG CHO LED RGB” đề tài có nhiều ứng dụng thực tế để tạo bảng quang báo đa màu.hay ứng dụng trang trí nhà hàng ,sân khấu,bar Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY CHƯƠNG LED VÀ CÁC ĐẶC TÍNH LED LED lục, lam đỏ LED (viết tắt Light Emitting Diode, có nghĩa điốt phát quang) điốt có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại , tử ngoại Cũng giống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với khối bán dẫn loại n 1.1)Hoạt động Hoạt động LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ trống tự mang điện tích dương nên ghép với khối bán dẫn n (chứa điện tử tự do) lỗ trống có xu hướng chuyễn động khuếch tán sang khối n Cùng lúc khối p lại nhận thêm điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang Kết khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống dư thừa điện tử) khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử dư thừa lỗ trống) Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, số điện tử bị lỗ trống thu hút chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hướng kết hợp với tạo thành ngun tử trung hịa Q trình giải phóng lượng dạng ánh sáng (hay xạ điện từ có bước sóng gần đó) Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY 1.2) Tính chất Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát khác (tức màu sắc LED khác nhau) Mức lượng (và màu sắc LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc lượng nguyên tử chất bán dẫn LED thường có điện phân cực thuận cao điốt thông thường, khoảng 1,2 đến V Nhưng điện phân cực nghịch LED khơng cao Do đó, LED dễ bị hư hỏng điện ngược gây 1.3) Đồ thị đặc tính LED Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Hình kí hiệu led đồ thị quan hệ điện áp dòng điện cho màu led khác 1.4) Cách kết nối kiểm tra led Led phải kết nối cách a(+) anode k(-) kathode nhìn bên ngồi thi chân ngắn cathode,bên led cathode cực lớn Khi nối vào nguồn phải cho dòng theo chiều từ anode sang catode tạo dòng If (tức dịng thuận) diode sáng Tránh khơng nối trực tiếp nguồn với led ,led bị hư có dịng q lớn qua để thắp sáng led.Led phải dược nối với điện trở mắc nối tiếp để giới hạn dòng đến giá trị an tồn cho led hình bên: 1.5) Cách tính điện trở cho led: Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Sử dụng định luật ohm:cho mạch hình giá trị điện trở tính bởi: VS=nguồn VL = điện áp LED (tuỳ vào màu led mà có điên áp rơi led khác ) I = dịng LED Ví dụ: Nếu Vs = 9v Vl =2v I = 20ma =0.02A Vậy ta có: R = (9V - 2V) / 0.02A = 350 chọn 390 Tương tự dãy led mắc nối tiếp ta có công thức: R = (VS – n*VL) / I với n số lượng led mắc nối tiếp Tránh mắc led song song hình bên: 1.6) Ứng dụng Đèn LED chiếu sáng đại Sử dụng đèn LED - ốt phát quang chiếu sáng ưu chuộng trang trí nội thất Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Đèn LED thay đèn sợi đốt đèn huỳnh quang ưu điểm tiết kiệm lượng, tuổi thọ cao, kích cỡ nhỏ, nhiệt sinh q trình hoạt động khơng đáng kể, hoạt động tốt điều kiện nhiệt độ thấp, không sử dụng thủy ngân giống loại bóng huỳnh quang thơng thường Đèn LED có nhiều màu sắc màu đỏ, xanh lá, xanh da trời, màu hổ phách… dễ dàng đáp ứng nhu cầu chiếu sáng Ánh sáng phát đèn LED có màu sắc phụ thuộc vào chất liệu làm Ví dụ đèn LED màu đỏ làm từ thành phần hóa học nhơm, gali, a-xen Đèn LED màu trắng tạo cách bao phủ lớp photphorơ màu vàng bên ngòai đèn LED xanh da trời Một bóng đèn LED cơng suất lớn sản sinh lượng ánh sáng 80 lumen (đơn vị quang thơng), bóng đèn sợi đốt tiêu chuẩn có cơng suất 60W cung cấp lượng ánh sáng 900 lumen Điều có nghĩa bóng đèn LED cơng suất lớn cung cấp lượng ánh sáng 1/11 so với bóng đèn sợi đốt 60W Để cung cấp đủ ánh sáng người ta phải sản xuất cụm đèn LED, nhiên tương lai thuộc đèn LED mà cải tiến nâng gấp đôi công suất chiếu sáng loại đèn năm trở lại Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Lượng nhiệt sinh trình hoạt động đèn LED thấp nhiều (gần không đáng kể) so với loại bóng đèn thơng thường nay, lý khiến đèn LED tiết kiệm điện loại bóng khác Cũng giống tất loại bóng đèn khác, hiệu đèn LED đo công thức lumen/Watt Loại đèn LED ánh sáng trắng ấm có hiệu vào khỏang 25-44 lumens/watt loại LED ánh sáng trắng lạnh có hiệu tốt 47-64 lumens/watt, cịn loại bóng đèn huỳnh quang thơng thường sử dụng gia đình có hiệu thấp với 10-18 lumens/watt Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Nguyên tắc hoạt động khác với loại đèn sợi đốt hay đèn huỳnh quang khiến cho tuổi thọ đèn LED cao Trong điều kiện phòng thí nghiệm tuổi thọ trung bình bóng đèn LED đạt tới 100.000 họat động điều kiện thực tế đạt tới số đáng khâm phục 60.000 chiếu sáng Hiện có cải tiến đáng kể cơng nghệ sản xuất đèn LED mà tiêu biểu đời OLED – ốt phát sáng hữu cơ, loại đèn LED có chứa bon chí cịn tiêu thụ điện loại đèn LED phổ biến OLED sử dụng làm “nguồn sáng toả” - tia sáng từ điểm toả đến phương với cường độ giảm theo khoảng cách Bên cạnh đèn LED cịn có ưu điểm khác hoạt động không sinh tia hồng ngoại hay tia cực tím Những ưu điểm loại đèn phủ nhận, thiết kế với nhiều phong cách khác biến đèn LED trở thành thiểt bị chiếu sáng đáng lựa chọn cho không gian sống gia đình Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY CHƯƠNG GIỚI THIỆU VỀ PHƯƠNG PHÁP PHỐI MÀU LED RGB 2.1) Mơ hình màu RGB Phối trộn màu bổ sung: thêm đỏ vào xanh tạo vàng; thêm vàng vào xanh lam tạo trắng Mơ hình màu RGB sử dụng mơ hình bổ sung ánh sáng đỏ, xanh xanh lam tổ hợp với theo nhiều phương thức khác để tạo thành màu khác.Từ viết tắt RGB tiếng Anh có nghĩa đỏ (red), xanh (green) xanh lam (blue), ba màu gốc mơ hình ánh sáng bổ sung Cũng lưu ý mơ hình màu RGB tự thân khơng định nghĩa "đỏ", "xanh cây" "xanh lam" cách xác, với giá trị RGB mơ tả màu tương đối khác thiết bị khác có mơ hình màu Trong chúng chia sẻ mơ hình màu chung, khơng gian màu thực chúng dao động cách đáng kể 2.2) Lịch sử Sử dụng mơ hình màu RGB tiêu chuẩn biểu thị màu Internet có nguồn gốc từ tiêu chuẩn cho ti vi màu năm 1953 RCA việc sử dụng tiêu chuẩn RGB Edwin Land camera Land / Polaroid 2.3) Cơ sở sinh học Các màu gốc có liên quan đến khái niệm sinh học vật lý, dựa sở phản ứng sinh lý học mắt người ánh sáng Mắt người có tế Svth : phạm thành nguyên Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY bào cảm quang có hình nón nên cịn gọi tế bào hình nón, tế bào thơng thường có phản ứng cực đại với ánh sáng vàng - xanh (tế bào hình nón L), xanh (tế bào hình nón M) xanh lam (tế bào hình nón S) tương ứng với bước sóng khoảng 564 nm, 534 nm 420 nm Ví dụ, màu vàng thấy tế bào cảm nhận màu xanh ánh vàng kích thích nhiều chút so với tế bào cảm nhận màu xanh màu đỏ cảm nhận tế bào cảm nhận màu vàng - xanh kích thích nhiều so với tế bào cảm nhận màu xanh cây.Mặc dù biên độ cực đại phản xạ tế bào cảm quang không diễn bước sóng màu "đỏ", "xanh cây" "xanh lam", ba màu mô tả màu gốc chúng sử dụng cách tương đối độc lập để kích thích ba loại tế bào cảm quang Để sinh khoảng màu tối ưu cho loài động vật khác, màu gốc khác sử dụng Với lồi vật có bốn loại tế bào cảm quang, chẳng hạn nhiều loại chim, người ta có lẽ phải nói cần tới bốn màu gốc; cho loài vật có hai loại tế bào cảm quang, phần lớn loại động vật có vú, cần hai màu gốc 2.4) RGB hiển thị Một ứng dụng phổ biến mơ hình màu RGB việc hiển thị màu sắc ống tia âm cực, hình tinh thể lỏng hay hình plasma, chẳng hạn hình máy tính hay ti vi Mỗi điểm ảnh hình thể nhớ máy tính giá trị độc lập màu đỏ, xanh xanh lam Các giá trị chuyển đổi thành cường độ gửi tới hình Bằng việc sử dụng tổ hợp thích hợp cường độ ánh sáng đỏ, xanh xanh lam, hình tái tạo lại phần lớn màu khoảng đen trắng Các phần cứng hiển thị điển hình sử dụng cho hình máy tính năm 2003 sử dụng tổng cộng 24 bit thông tin cho điểm ảnh (trong tiếng Anh thông thường biết đến bits per pixel hay bpp) Nó tương ứng với bit cho màu đỏ, xanh xanh lam, tạo thành tổ hợp 256 giá trị có thể, hay 256 mức cường độ cho màu Với hệ thống thế, khoảng 16,7 triệu màu rời rạc tái tạo 2.5) Công nghiệp điện tử RGB dạng tín hiệu thành phần video, sử dụng ngành công nghiệp điện tử chế tạo thiết bị nghe nhìn Nó gồm có ba tín hiệu - đỏ, xanh xanh lam - truyền ba dây cáp riêng biệt Các cáp bổ Svth : phạm thành nguyên 10 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY CHƯƠNG LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT VÀ LẬP TRÌNH LƯU ĐỒ GIẢI THUẬT Lưu đồ giải thuật START Khai báo biến i =0 , t=0 HIỆU ỨNG LED (hiệu ứng led sáng dần ,hiệu ứng led mờ dần ) END Svth : phạm thành nguyên 40 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Hiệu ứng led mờ dần: N Dò zero(phát xung cạnh lên ) Y Delay t(us) Kích góc α (khởi tạo trạng thái cho led cần sáng) Tăng góc α (tăng t) N Kiểm tra giá trị t = T Y END Svth : phạm thành nguyên 41 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Hiệu ứng led rõ dần: N Dò zero (phát xung cạnh lên ) Y Delay t(us) Kích góc α (khởi tạo trạng thái cho led cần sáng) Tăng góc α (tăng t) N Kiểm tra giá trị t = T Y END Svth : phạm thành nguyên 42 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY 2.Chương trình viết ngơn ngữ picbasic pro: t var word t=0 i var word i=0 led1: High PORTB.3 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High PORTB.1 PauseUs 50 Low PORTB.1 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t+50 GoTo tl1 EndIF GoTo led1 tl1 IF t=10000 Then GoTo led2 EndIF GoTo led1 led2: High portb.3 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High PORTB.2 PauseUs 50 Svth : phạm thành nguyên 43 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Low PORTB.2 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t-50 GoTo tl2 EndIF GoTo led2 tl2 IF t=0 Then GoTo led3 EndIF GoTo led2 led3: IF PORTB.0=1 Then High portb.2 PauseUs t High PORTB.3 PauseUs 50 Low PORTB.3 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t+50 GoTo tl3 EndIF GoTo led3 tl3 IF t=10000 Then GoTo led4 Svth : phạm thành nguyên 44 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY EndIF GoTo led3 led4: High portb.2 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High portb.1 PauseUs 50 Low PORTB.1 i=i+1 EndIF IF i=25 Then i=0 t=t-50 GoTo tl4 EndIF GoTo led4 tl4 IF t=0 Then GoTo led5 EndIF GoTo led4 led5: IF PORTB.0=1 Then High portb.1 PauseUs t High portb.2 PauseUs 50 Low portb.2 i=i+1 EndIF IF i=20 Then Svth : phạm thành nguyên 45 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY i=0 t=t+50 GoTo tl5 EndIF GoTo led5 tl5 IF t=10000 Then GoTo led6 EndIF GoTo led5 led6: High portb.1 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High portb.3 PauseUs 50 Low portb.3 i=i+1 EndIF IF i=30 Then i=0 t=t-50 GoTo tl6 EndIF GoTo led6 tl6 IF t=0 Then GoTo led7 EndIF GoTo led6 led7: Svth : phạm thành nguyên 46 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY IF PORTB.0=1 Then High portb.3 PauseUs t High PORTB.1 PauseUs 50 Low PORTB.1 i=i+1 EndIF IF i=15 Then i=0 t=t+50 GoTo tl7 EndIF GoTo led7 tl7 IF t=10000 Then GoTo led8 EndIF GoTo led7 led8: High portb.3 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High portb.1 High PORTB.2 PauseUs 50 Low portb.1 Low PORTB.2 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t-100 Svth : phạm thành nguyên 47 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY GoTo tl8 EndIF GoTo led8 tl8 IF t=0 Then GoTo led9 EndIF GoTo led8 led9: IF PORTB.0=1 Then High portb.2 PauseUs t High portb.1 High portb.3 PauseUs 50 Low portb.1 Low portb.3 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t+100 GoTo tl9 EndIF GoTo led9 tl9 IF t=10000 Then GoTo led10 EndIF GoTo led9 led10: High portb.2 Svth : phạm thành nguyên 48 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High portb.1 PauseUs 50 Low portb.1 i=i+1 EndIF IF i=30 Then i=0 t=t-100 GoTo tl10 EndIF GoTo led10 tl10 IF t=0 Then GoTo led11 EndIF GoTo led10 led11: IF PORTB.0=1 Then High portb.2 PauseUs t High PORTB.1 PauseUs 50 Low PORTB.1 i=i+1 EndIF IF i=20 Then i=0 t=t+50 GoTo tl5 EndIF GoTo led11 Svth : phạm thành nguyên 49 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY tl11 IF t=10000 Then GoTo led12 EndIF GoTo led11 led12: High portb.2 IF PORTB.0=1 Then PauseUs t High portb.1 High PORTB.3 PauseUs 50 Low portb.1 Low portb.3 i=i+1 EndIF IF i=30 Then i=0 t=t-100 GoTo tl12 EndIF GoTo led12 tl12 IF t=0 Then t=0 GoTo led13 EndIF GoTo led12 led13: High portb.1 High portb.2 High portb.3 Svth : phạm thành nguyên 50 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY PauseUs 3000 Low portb.1 Low PORTB.2 Low portb.3 Pause 3000 High PORTB.2 High portb.3 PauseUs 2000 High portb.1 High portb.3 PauseUs 2000 High portb.1 High PORTB.2 PauseUs 2000 GoTo led1 Svth : phạm thành nguyên 51 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY Chương KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 1.Đánh giá kết thực hiện: Trong trình thực luận án tốt nghiệp em hồn thành đề tài phần lí thuyết lẫn thưc hành.qua q trình thực đề tài em học nhiều kiến thức bổ ích LED cách thức phối màu RGB tạo nên bảng quang báo đa màu.Và cách thức xây dựng mạch hoàn chỉnh (sử dụng linh kiện ,lắp ráp ,vẽ mạch in ) Đây hành trang quí báu cho nghề nghiệp người sinh viên sau Trong thời gian tháng thực đề tài phần lí thuyết lẫn thực hành khoảng thời gian em cố tìm tịi,thử sai, để hồn thành nhiệm vụ giao.Trong chuỗi cơng việc khơng thể khơng kể đến giúp đỡ nhiệt tình bạn bè ,gia đình đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy PHẠM THIÊN DUY.Tuy nhiên với kiến thức thời gian có hạn khơng tránh khỏi nhiều sai xót.Rất mong đóng góp ý kiến thầy quí đoc giả Đề tài hoạt động theo yêu cầu + Một số ưu khuyết điểm: - Ưu điểm: o Thích hợp trang trí nhà,nhà hàng ,sân khấu,bar… o Chỉ với ba màu đỏ ,xanh lá,xanh dương tảo hàng triệu màu phương pháp phối màu RGB o Đề tài điều khiển góc kích α sử dụng điện 220vac qua cầu chỉnh lưu để sử dụng số lượng led lớn dùng biến áp lại đỡ tốn chi phí biến áp o Mạch thiết kế nhọ gọn tốn linh kiện o - Khuyết điểm: o Phối màu khó đều,phải biết cách xếp vị trí ba màu led, phối cường độ o Chỉ hoạt động chế độ lập trình sẵn o Chưa làm diều khiển từ xa tay để dễ dàng chọn màu tùy thích o Điện áp cao nguy hiểm Svth : phạm thành nguyên 52 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY 2.Hướng phát triển đề tài: o Làm thêm nhiều LED phát triển thành môt ứng dụng cụ thể ,tạo nhiều màu sắc Có thể dựa phương pháp lập trình o Làm thêm điều khiển từ xa để chọn màu led tùy ý, tiện lợi o Màn hình siêu mỏng LED tạo thành nhờ hương pháp phối màu led RGB Svth : phạm thành nguyên 53 Luận văn tốt nghiệp GVHD : PHẠM THIÊN DUY TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng việt Nguyễn Văn Nhờ ,Điện tử công suất 1,Nhà Xuất Bản Đại học quốc gia Tp.Hồ Chí Minh , 2005 Báo cáo thí nghiệm điện tử cơng suất , Khoa điện- điện tử trường Đại học tôn đức thắng, 2006 biên dịch :Trần Thế San , hiệu đính : TS.Nguyễn Ngọc Phương, khoa khí chế tạo máy trường đai học sư phạm kỹ thuật Tp Hồ Chí Minh, Hướng dẫn thiết kế - lắp ráp robot từ linh kiện thông dụng, , nhà xuất Đà Nẵng Tiếng anh 1.Microcontrolers : theory and applications , Ajay V Deshmukh Svth : phạm thành nguyên 54