TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ 1 NĂM 2022 49 NGHIÊN CỨU HOÀN THIỆN CÁC BÀI THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRÊN CƠ SỞ BỘ ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ THÔNG MI[.]
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ NGHIÊN CỨU HỒN THIỆN CÁC BÀI THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ CƠ BẢN TRÊN CƠ SỞ BỘ ĐÀO TẠO ĐIỆN TỬ THƠNG MINH IoT TẠI PHỊNG THỰC HÀNH ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Lý Ngơ Mai*, Vũ Doãn Vượng, Lê Thị Mai Trang, Phạm Thị Tươi Khoa Điện, Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì * Email: maihoa74@gmail.com Tóm tắt: Bài báo trình bày kết nghiên cứu hoàn thiện thực hành Điện tử Phòng thực hành Điện tử trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì, gồm có thực hành Đọc đo giá trị điện trở vạch màu; Kiểm tra định luật Kirchoff; Lắp đặt modul kết nối với điện trở, cuộn cảm, tụ điện; Kiểm tra định lý xếp chồng Thevenin; Kiểm tra tham số Điốt; Lắp mạch nhân điện áp; Kiểm tra trạng thái hoạt động Tranzito lưỡng cực; Mạch ổn áp dùng đi-ốt Zener; Mạch khuếch đại mắc Ba zơ chung; Mạch khuếch đại mắc Emi tơ chung; Lắp mạch khuếch đại âm thanh; Tranzito trường có cực cửa tiếp giáp; Tranzito trường có cực cửa cách ly; Lắp mạch tạo dao động Nhóm nghiên cứu xây dựng thành thực hành hoàn chỉnh, vận hành đảm bảo hoạt động xác an tồn Từ khóa: Định luật Kirchoff, điôt, tranzitor, nhân điện áp, khuếch đại, tạo dao động RESEARCH TO COMPLETE BASIC ELECTRONICS PRACTICES ON THE BASIS OF INTELLIGENT ELECTRONICS TRAINING SET IoT IN PRACTICE ROOM ELECTRONICS VIETTRI UNIVERSITY OF INDUSTRY Abstract: This paper presents the results of research to complete basic electronics practices at the electronics practice room of Viet Tri University of Industry, including the practice of Reading and measuring resistance values by colored lines; Check out Kirchoff's law; Install the connection module with resistors, inductors, and capacitors; Check the superposition theorem and Thevenin; Check Diode parameter; Install the voltage multiplier circuit; Check the operation status of the bipolar transistor; Voltage regulator circuit using Zener diodes; Common Base Amplifier Circuit; Common-emitter amplifier circuit; Install the audio amplifier circuit; Field transistors have contiguous gate poles; Field transistors have isolated gate poles; Install the oscillator circuit The research team has built into complete exercises, operating to ensure correct and safe operation Keywords: Kirchoff's law, Diode, Transistor, voltage multiplier, amplification, oscillator GIỚI THIỆU Để đáp ứng yêu cầu chuẩn đầu sinh viên ngành điện, nay, Phòng thực hành Điện tử thuộc khoa Điện quản lý Nhà trường đầu tư mua nhiều Moldule thực hành, thí nghiệm thuộc đào tạo điện, điện tử Tuy nhiên Moldule thực hành có tài liệu hướng dẫn sử dụng theo khối riêng, chưa có kết hợp thành phần thực hành hoàn chỉnh Do đó, việc xây dựng nội dung thực hành tổng thể dựa Moldule đơn lẻ việc làm cần thiết nhằm nâng cao chất lượng giảng dạy, nâng cao kỹ vận dụng kiến thức lý thuyết vào giải toán thực tế sinh viên lĩnh vực Điện, điện tử Đề tài tập trung nghiên cứu, phân tích đặc điểm linh kiện R, L, C, định luật Kirchoff, nguyên lý hoạt động, đặc tuyến, tác dụng khuếch đại linh kiện Điốt, Tranzito, mạch tạo dao động dùng R, L, C Từ đấu nối hồn thiện modul có sẵn thành thực hành đáp ứng nội dung học phần Lý thuyết mạch điện, điện tử tương tự, thực hành kỹ thuật điện tử chương trình đào tạo ngành Điện NỘI DUNG Đề tài hoàn thiện biên soạn tài liệu hướng dẫn cho 14 thực hành Trong ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 49 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ báo trình bày nội dung số điển hình 2.1 Mạch chỉnh lưu chu kỳ Theo , mạch chỉnh lưu sử dụng biến áp có điểm có điện áp biên độ ngược pha đặt lên hai điôt chỉnh lưu Điện áp sau chỉnh lưu, không giống mạch chỉnh lưu nửa chu kỳ có đập mạch điểm Do sử dụng thiết bị điện tử Quan hệ điện áp vào không tải là: Vout = 0,9.Vin Vin điện áp xoay chiều đầu vào, Vout chiều đầu mạch 2.1.1 Xây dựng thực hành Sơ đồ mạch chỉnh lưu chu kỳ Hình KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Hình 2: Điện áp biến áp Hình 3: Điện áp trước sau chỉnh lưu Hình 1: Sơ đồ chỉnh lưu chu kỳ dùng điơt Để tiến hành thí nghiệm, ta thực bước sau: - Bước 1: Đấu nối mạch sơ đồ Hình cấp nguồn - Bước 2: Quan sát tín hiệu vào SCOP1 tín hiệu SCOP2A So sánh hai tín hiệu - Bước 3: Tắt cơng tắc nguồn Đặt đầu dị CH2 đến điểm SCOP2B Lại cấp nguồn điện cho mạch Quan sát tín hiệu SCOP2B máy sóng - Bước 4: Đọc giá trị điện áp đầu vào đầu hình máy sóng 2.1.2 Kết thực nghiệm - Trên máy sóng tín hiệu vào SCOP1 tín hiệu SCOP2A ta thấy biên độ hai tín hiệu nhau, ngược pha 1800 Hình - Điện áp trước sau chỉnh lưu đo điểm SCOP2B có dạng Hình - Trên máy sóng ta đọc điện áp vào xoay chiều 12,4V, điện áp chiều 11,9V Từ tính điện áp chiều: Vout = 0,9.Vin = 0,9.12,4 = 11,2V Ta thấy giá trị điện áp chiều gần Có khác hạn chế điện trở tải RY - Mạch hoạt động ổn định, an toàn 2.2 Mạch chỉnh lưu nhân bốn điện áp Theo , mạch chỉnh lưu nhân bốn điện áp kết hợp hai mạch nhân đôi điện áp; đầu vào chúng mắc nối tiếp đầu mắc song song Một mạch nhân đôi bao gồm thành phần D1, D2 C1, C2; mạch lại bao gồm thành phần D3, D4 C3, C4 2.2.1 Xây dựng thực hành Sơ đồ mạch nhân bốn điện áp Hình Hình 4: Sơ đồ mạch nhân bốn điện áp ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 50 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Khi cực đầu vào cực âm cực cực dương, điốt D2 D4 dẫn dòng Điốt D2 dẫn tích điện tụ C1 Dịng phóng điện C2 D4 tích điện tụ C1 Khi cực đầu vào âm cực cực dương, điơt D1 dẫn nhờ phóng điện C1 nạp cho C3 diode D3 dẫn nạp điện cho C2 Vì vậy, điện áp đầu C3 C4 gấp đơi điện áp đầu vào Chúng có điện áp mắc nối tiếp đặt vào hai đầu tải RY Vì vậy, điện áp đầu tải RY gấp bốn lần điện áp đầu vào (4x1,41=5,64) Các mạch nhân điện áp sử dụng thiết bị yêu cầu điện áp cao dịng điện thấp Để tiến hành thí nghiệm, ta thực bước sau: - Bước 1: Đấu nối mạch sơ đồ Hình 4, tiến hành bật công tắc nguồn - Bước 2: Đo điện áp xoay chiều đầu vào (Vin), điện áp đầu cực tụ C1, C2, C3, C4 điện áp đầu (Vout) Tính tốn điện áp đầu nhận xét 2.2.2 Kết thực nghiệm Dùng đồng hồ AVO meter ta đo được: - Điện áp xoay chiều đầu vào Vin = 12,6V - Điện áp chiều tụ C1: VC1 = 16,2V - Điện áp chiều tụ C2: VC2 = 16,2V - Điện áp chiều tụ C3: VC3 = 32,5V - Điện áp chiều tụ C4: VC4 = 32,5V - Điện áp chiều đầu ra: Vout = 65,0V Như điện áp đầu nhân bốn so với điện áp đầu vào - Mạch hoạt động ổn định, an toàn 2.3 Mạch mắc tranzito trường theo kiểu cực nguồn chung Trong cách mắc này, cực nguồn nối đất tụ điện CS Tín hiệu vào đặt cực cổng G cực nguồn S Tín hiệu lấy cực máng D cực nguồn S Đặc điểm cách mắc nguồn chung là: Trở kháng đầu vào cao, trở kháng đầu trung bình, tín hiệu ngược pha với tín hiệu vào KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ Hình 5: Sơ đồ JFET mắc cực nguồn chung Để tiến hành thí nghiệm, ta thực bước sau: - Bước 1: Đấu nối mạch sơ đồ Hình tiến hành bật công tắc nguồn - Bước 2: Ngắt kết nối tạo chức khỏi mạch Đo điện áp UG, UGS, US, UDS, UD Vôn mét số ghi lại số liệu - Bước 3: Điều chỉnh đầu tạo chức thành dạng hình sin, tần số tới KHZ biên độ lớn tới Upp = 100 mV, cung cấp tới đầu vào FG Xác định tín hiệu đầu mạch máy sóng 2.3.2 Kết thực nghiệm Dùng đồng hồ Vonmet số đo được: UG = 0V, UGS = -2,95V, US = 2,97V, UDS = 3,62V, UD = 6,60V + Khi điều chỉnh đầu tạo chức thành dạng hình sin, tần số tới KHZ biên độ lớn tới Upp = 100 mV để cung cấp cho đầu vào FG tín hiệu đầu máy sóng dạng hình sin, lệch pha 1800 so với tín hiệu đầu vào Hình 2.3.1 Xây dựng thực hành Sơ đồ mạch mắc kiểu nguồn chung Hình Hình 6: Tín hiệu vào, cách mắc nguồn chung dùng tranzito trường JFET ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 51 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Cách mắc kiểu nguồn chung tranzito trường JFET giống cách mắc emito chung tranzito lưỡng cực Cách mắc sử dụng nhiều mạch khuếch đại 2.4 Mạch khuếch đại âm dùng Tranzito Theo , mạch khuếch đại âm dùng Transistor gồm có chiết áp P làm nhiệm vụ phân áp điều chỉnh âm loa cách đưa tín hiệu cần điều chỉnh từ tạo tín hiệu đến khuếch đại Tụ C1 tụ ghép Transistor TR1 có nhiệm vụ khuếch đại điều khiển tín hiệu Tín hiệu cực Collector TR1 cấp cho Base TR2 TR3 cách ghép trực tiếp Các Transistor TR2 TR3 loại NPN PNP tương ứng Kiểu ghép nối hai Transistor gọi ghép nối "đẩy kéo" Trong ghép nối đẩy-kéo, tín hiệu tương tự đưa đến cực Base Transistor Ở nửa chu kỳ dương tín hiệu đầu vào, độ mở Transistor loại NPN tăng lên, độ mở Transitor loại PNP giảm nửa chu kỳ âm ngược lại 2.4.1 Xây dựng thực hành Sơ đồ mạch khuếch đại âm dùng Tranzito Hình KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ cấp nguồn (tần số tới 1KZ, Vipp = 1V) chiết áp P để tín hiệu đầu có dạng hình sin hiển thị Scop - Bước 3: Bật nguồn cấp điện cho loa Đo dòng điện âm Nhận xét dòng điện đo - Bước 4: Điều chỉnh chiết áp P để thu tín hiệu với biên độ tối đa khơng có biến dạng scop2 Đo dòng điện khuếch đại âm Đánh giá dòng điện - Bước 5: Đo biên độ tín hiệu đầu vào đầu tín hiệu đầu đạt biên độ cực đại khơng có biến dạng Đánh giá mức tăng điện áp khuếch đại âm - Bước 6: Đánh giá công suất đầu khuếch đại âm (P) 2.4.2 Kết thực nghiệm - Khi khơng có tín hiệu vào, dùng Ampemet đo dòng điện khuếch đại âm I1 = 30mA Đây dịng điện quẩn mạch khơng có tín hiệu vào dịng điện lớn khuếch đại - Khi có tín hiệu vào, đo dịng điện khuếch đại âm I2 = 100mA Đây dịng cung cấp cho tải có tín hiệu vào Với giá trị này, dịng điện qua tải bình thường - Kết đo biên độ tín hiệu đầu vào đầu máy sóng Hình Biên độ tín hiệu vào Vin = 480 mV Biên độ tín hiệu Vo = 4,04 V Hệ số tăng điện áp A = 20lg.(Vo/Vi) A=20lg(4,04/0,48) = 20lg8 = 20.0,9 = 18dB Hình 7: Mạch khuếch đại âm dùng Tranzitor lưỡng cực Để tiến hành thí nghiệm, ta thực bước sau: - Bước 1: Đấu nối mạch sơ đồ Hình tiến hành lấy số liệu thí nghiệm - Bước 2: Điều chỉnh chiết áp P cực đại Cấp nguồn máy phát chức năng, điều chỉnh Hình 8: Tín hiệu vào, máy sóng -Đánh giá cơng suất khuếch đại âm thanh: Biên độ tín hiệu Vopp = 4,04V Điện áp đầu tối đa Emax = 2,24V ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 52 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Điện áp đầu hiệu dụng: E = 0,707 Emax = 1,4V Công suất đầu ra: P = E2/z = 1,42/8 = 0,2W Trong đó: Z trở kháng loa, kể đến điện trở tải RL mạch mà RL = 8 - Mạch hoạt động ổn định an toàn 2.5 Mạch tạo dao động dùng IC741 Xét mạch tạo dao động cầu Wien dùng IC741 Theo , mạch tạo dao động cầu Wien tạo từ hai mạch điện trở tụ điện R-C để tạo dịch pha Ta kết nối khuếch đại thuật tốn với mạch RC đầu khuếch đại tạo sóng hình sin KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - Bước 1: Đấu nối mạch Hình Điều chỉnh chiết áp P ngược chiều kim đồng hồ tiến hành bật công tắc cung cấp lượng cho mạch - Bước 2: Xác định tín hiệu đầu - Bước 3: Điều chỉnh tín hiệu đầu tuốc-nơ-vít đảm bảo cho tín hiệu thơng suốt Nhận xét ảnh hưởng chiết áp P đến biên độ tín hiệu 2.5.2 Kết thực nghiệm - Quan sát máy sóng thấy tín hiệu đầu dạng hình tam giác hình sin Hình 10 2.5.1 Xây dựng thực hành Sơ đồ mạch tạo dao động dùng IC741 Hình Hình 10: Dạng tín hiệu mạch cầu Wien - Chiết áp P điều chỉnh biên độ tín hiệu điện trở hạn chế hệ số khuếch đại RF R1 Chiết áp P mắc nối tiếp với R1 hệ số khuếch đại ảnh hưởng đến tín hiệu đầu - Mạch hoạt động ổn định an tồn Hình 9: Mạch tạo dao động dùng IC741 RF R1 điện trở hạn chế hệ số khuếch đại Tần số dao động mạch phụ thuộc vào điện trở RA-RB tụ CA-CB Phản hồi dương trì linh kiện Tần số dao động mạch: f0 = √ Nói chung, mạch dao động cầu Wien RA=RB CA=CB, lúc tần số dao động tính theo cơng thức: f0 = Mạch tạo dao động cầu Wien sử dụng mạch tần số âm (20Hz200KHZ) Nó thường sử dụng tần số biên độ tín hiệu khơng bị ảnh hưởng nhiệt, cần có nguồn cung cấp đối xứng Để tiến hành thí nghiệm, ta thực bước sau: KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu thành cơng việc sử dụng modul riêng lẻ Nhà trường trang bị cho phòng thực hành điện tử đào tạo điện, điện tử Y-0016 để hoàn thiện nội dung 14 thực hành biên soạn tài liệu hướng dẫn thực hành chi tiết dùng cho học phần Lý thuyết mạch điện, Điện tử tương tự, thực hành kỹ thuật điện tử đáp ứng yêu cầu chuẩn đầu chương trình đào tạo ngành Điện Các thực hành bao gồm: Đọc đo giá trị điện trở vạch màu; Kiểm tra định luật Kirchoff; Lắp đặt modul kết nối với điện trở, cuộn cảm, tụ điện; Kiểm tra định lý xếp chồng Thevenin; Kiểm tra tham số Điốt; Lắp mạch nhân điện áp; Kiểm tra trạng thái hoạt động Tranzito lưỡng cực; Mạch ổn áp dùng đi-ốt Zener; Mạch khuếch đại mắc Bazơ chung; Mạch khuếch đại mắc ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Emitơ chung; Lắp mạch khuếch đại âm thanh; Tranzito trường có cực cửa tiếp giáp; Tranzito trường có cực cửa cách ly; Lắp mạch tạo dao động Kết thực nghiệm cho thấy sơ đồ hoạt động xác, ổn định, an toàn làm sở để phát triển, xây dựng mở rộng thực hành nâng cao khả tư duy, sáng tạo cho sinh viên góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy học tập KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ Tài liệu tham khảo Zafer Karacan (2018), Basic Electronic Education Set Y-0016 Lý Ngô Mai (2017), Bài giảng Linh kiện điện tử, Trường Đại học Cơng nghiệp Việt Trì http://www.yildirimelektronik.com ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 54 ... ta thực bước sau: KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu thành cơng việc sử dụng modul riêng lẻ Nhà trường trang bị cho phòng thực hành điện tử đào tạo điện, điện tử Y-0016 để hoàn thiện nội dung 14 thực hành. .. hướng dẫn thực hành chi tiết dùng cho học phần Lý thuyết mạch điện, Điện tử tương tự, thực hành kỹ thuật điện tử đáp ứng yêu cầu chuẩn đầu chương trình đào tạo ngành Điện Các thực hành bao gồm:... Mạch khuếch đại mắc Bazơ chung; Mạch khuếch đại mắc ĐẶC SAN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ / SỐ NĂM 2022 53 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP VIỆT TRÌ Emitơ chung; Lắp mạch khuếch đại âm thanh; Tranzito trường có