Thiết kế mạch nguồn dùng trong thực tập vi điều khiển

Ngày nay, sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, cuộc sống của con người đã có những thay đổi ngày càng tốt hơn, với những trang thiết bị hiện đại phục vụ công cuộc công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước. Đặc biệt góp phần vào sự phát triển đó thì ngành kĩ thuật điện tử đã góp phần không nhỏ trong sự nghiệp xây dựng và phát triển đất nước. Những thiết bị điện,điện tử được phát triển mạnh mẽ và được ứng dụng rỗng rãi trong đời sống cũng như sản suất. Từ những thời gian đầu phát triển KTS đã cho thấy sự ưu việt của nó và cho tới ngày nay tính ưu việt đó ngày càng được khẳng định thêm. Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành những cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người.

ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN DÙNG TRONG THỰC TẬP VI ĐIỀU KHIỂN Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ MỤC LỤC Trang PHẦN I.MỞ ĐẦU PHẦN II.NỘI DUNG CHƯƠNG I:KHÁI QUÁT CHUNG I.KHÁI NIỆM CHUNG: II.SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH NGUỒN III.LINH KIỆN CHƯƠNG II:TÍNH TỐN VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN I.BỘ NGUỒN ………………………………………………… II.MẠCH CHỈNH LƯU III.MÁY BIẾN ÁP … 10 IV.BỘ LỌC 14 CHƯƠNG III.KẾT QUẢ VÀ MẠCH MÔ PHỎNG 17 PHẦN III.LỜI KẾT 20 Tài liệu tham khảo - Tài liệu chuyên ngành: + Kỹ thuật điện tử - Đỗ Xuân Thụ, Nxb Giáo duc, 2004 Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Lời nói đầu Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học cơng nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, với trang thiết bị đại phục vụ công công nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp phần khơng nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Những thiết bị điện,điện tử phát triển mạnh mẽ ứng dụng rỗng rãi đời sống sản suất Từ thời gian đầu phát triển KTS cho thấy ưu việt ngày tính ưu việt ngày khẳng định thêm Những thành tựu biến tưởng chừng thành có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Để góp phần làm sáng tỏ hiệu ứng dụng thực tế môn học chúng em sau thời gian học tập thầy cô giáo khoa giảng dạy kiến thức chuyên nghành, đồng thời giúp đỡ nhiệt tình thầy Lê Trí Quang với lỗ lực thân, em “THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN DÙNG TRONG THỰC TẬP VI ĐIỀU KHIỂN “ thời gian, kiến thức kinh nghiệm chúng em cịn có hạn nên khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong giúp đỡ & tham khảo ý kiến cảu thầy bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ PHẦN II:NỘI DUNG CHƯƠNG I:KHÁI QUÁT CHUNG I.Khái niệm chung:nguồn chiều có nhiệm vụ cung cấp lượng chiều cho mạch thiết bị điện tử hoạt động.Năng lượng chiều tổng quát lấy từ nguồn xoay chiều điện lưới thơng q trình biến đổi thực nguồn chiều Vì sống với khoa học cơng nghệ phát triển với nghành tự động hóa thực tập vi điều khiển cần có nguồn chiều nguồn 5v dùng cho đèn led 12v,24v để nuôi cho IC điều khiển chạy động II.Sơ đồ khối mạch nguồn MÁY BIẾN MẠCH ÁP CHỈNH BỘ LỌC IC NGUỒN BỘ LỌC LƯU Hình 1.1:Sơ đồ khối mạch nguồn 1.Máy biến áp dùng để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp 2.Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển đổi điện áp xoay U2 chiều thành điện áp chiều không phẳng U1 (có giá trị that đổi nhấp nhơ) Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ 3.Bộ lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U1 thành điện áp chiều U01 nhấp nhơ 4.Bộ ổn áp chiều(IC nguồn) có nhiệm vụ ổn định điện áp(dịng điện)ở đầu U02 (It)khi U01 bị thay đổi theo ổn định U01 hay It III.Linh kiện mạch Máy biến áp (hạ áp) Diode chỉnh lưu cầu Tụ hóa ;tụ kẹo; đèn led ;tản nhiệt điện trở Ic ổn áp 7805,7812 CHƯƠNG II:TÍNH TỐN V À LỰA CHỌN LINH KIỆN CHO MẠCH I.BỘ ỔN ÁP .Để thu nhỏ kích thước chuẩn hóa tham số ổn áp chiều để bù tuyến tính người chế tạo dạng vi mạch,nhờ việc sử dụng dễ dàng hơn.Các IC ổn áp thực tế bao gồm phần tạo điện ápchuẩn, khuyếch đại tín hiệu sai lệch ,tranzito điều chỉnh ,bộ hạn chế dòng IC ổn áp thường đảm bảo dòng khoảng từ 100mA đến 1A điện áp tới 50v,công suất tiêu tán khoảng 500-800mW Theo đề tài đặt cần tạo mức điện áp 5v,12v dòng 1A nên ta chọn loại IC 78xx có chân nối 7805(+5v) 7812(+12v).với dịng 0-1A.Dùng IC 78xx điện áp ổn định  78xx gồm có chân : : INPUT - Chân nguồn đầu vào : GROUND - Chân nối đất : OUTPUT - chân nguồn đầu Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ 7805 Chân vào(+) chân ra(+) Chân nối mát(-) 7812 Chân vào(+) chân ra(+) Chân nối mát(-) II.MẠCH CH ỈNH LƯU 1.Mạch nguyên lí chỉnh lưu cầu : Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ hình 1.1:sơ đồ ngun lý mạch chỉnh lưu Trong chỉnh lưu cầu gồm diode ta nhận thấy khoảng 0< < , điện áp nguồn U > 0,D1 D2 dẫn cịn D3 D4 bị khóa.nửa chu kì sau , điện áp nguồn phân cực ngược lại nên D3 D4 dẫn cịn D1 D2 bị khóa.và mạch chỉnh lưu cầu có hai diode bị khóa nên điện áp ngược cực đại đặt hai diode giảm nửa Vs Vm Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ VL Vm iL Vm/R D1,D2 D3,D4 Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế D1,D2 Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Hình 1.2 đồ thị dạng sóng mạch chỉnh lưu Theo đề tài đặt ta có thơng số Ud =12 v,Id =1 A Mạch chỉnh lưu có thơng số bản:  Điện ngược van: Ulv = knv.U2 với:U2 = Ud/ku với sơ đồ chỉnh lưu cầu pha knv = Ulv = Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế ;ku = 0,9 thay vào ta có: =18 v Page ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ  Dịng điện làm việc van: Ilv = Ihd = khd.Id Ta tra bảng 8.2 sách điện tử cơng suất có khd = ta thay vào công thức được: Ilv = = 0,7 A Trong đó:Ulv- điện áp cực đại làm việc(V) Ilv,Ihd- dòng điện làm việc dòng điện hiệu dụng van (A) Ku- hệ số điện áp sơ đồ Khd- hệ số dòng điện hiệu dụng hệ số khd ,ku tra bảng 8.1,8.2.sách điện tử công suất trang (246 249.) với thông số làm việc chọn điều kiện làm việc van có cánh tản nhiệt với đủ diện tích tản nhiệt thích hợp, khơng quạt đối lưu khơng khí Thơng số cần có chỉnh lưu: Unv = kdtu.Ulv = 2.18 = 36 V Ta chọn kdtu = (1,6 2) Hiệu suất chỉnh lưu: = = 81% Iđmv = ki.Ilv = 4.0,7 = 2,8 A Với điều kiện Ilv = (10 30) mạch ta chọn Ilv = 25%Iđmv Để chọn van làm việc với thông số định mức trên,ta tra bảng thông số van điode, chọn van có thơng số điện áp ngược(Unv),dịng điện định mức(Iđm) lớn gần với thơng số tính Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 10 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Theo phục lục trang 651 sách điện tử công suất tra chọn diode có thơng số sau:  Dịng điện định mức van: Iđmv = 20 A  Điện áp ngược cực đại van: Unv = 50 V  Độ sụt áp van: U = 1,1 v  Dòng điện rò rỉ: Ir = 0,1 mA III.MÁY BIẾN ÁP  Máy biến áp thay đổi hiệu điện xoay chiều hạ thế, đầu cho hiệu điện tương ứng với nhu cầu sử dụng Máy biến áp có máy biến có cơng suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp nhà, hay cục biến thế, cục xạc, dùng cho thiết bị điện với hiệu điện nhỏ (220 V sang 24 V, 12 V, V, ) Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 11 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Hình 3.1 Hình ảnh minh họa máy biến áp ) Cấu tạo máy biến áp Máy biến áp có cấu tạo đơn giản gồm phần sau : cuộn dây thứ cấp cuộn dây sơ cấp Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 12 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Lõi sắt Hình 3.2.Cấu tạo máy biến áp + Thứ : Nó có cuộn dây sơ cấp Đây cuộn dây đầu vào Điện áp đầu vào đưa vào cuộn dây + Thứ : Cuộn dây sơ cấp Đây cuộn dây đầu Điện áp đầu lấy từ cuộn dây + Thứ 3: Lõi sắt hay Ferit Đây gông đỡ cho biến áp phần cảm ứng hai cuộn sơ cấp thứ cấp Máy biến áp cấu tạo gồm phần Chỉ có điện áp xoay chiều truyền qua biến áp chuẩn điện áp hình sin Đại lượng máy biến áp :  Điện áp chỉnh lưu không tải : Ud0 = Ud + Uv + Uba + Udn Ud0=12 + 1,1 + + 0,7 = 18,8 v đ ó: Ud - điện áp chỉnh lưu Uv - s ụt áp tr ên c ác van (trị số chọn thông số van trên) ∆Uba = Ur + ∆Ul.sụt áp bên máy biến áp có tải ,bao gồm sụt áp điện trở ∆Ur,sụt áp điện cảm ∆Ul, đại lượng thường chọn vào khoảng (5 10)% Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 13 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ Udn - điện áp sụt dây nối ∆Udn = Rdn.Idn = Id = 0,07 V tham khảo số cách chọn mật độ dòng nhiệt J theo công suất + Với J = (A/mm2) - Công suất từ (0 - 50 VA + Với J = 3.5 (A/mm2) - Công suất từ ( 50 - 100VA) + Với J = (A/mm2) - Công suất từ (100 - 200VA) + Với J = 2.5 (A/mm2) - Công suất từ ( 200 - 250VA) + Với J = (A/mm2) - CÔng suất từ ( 500 - 1000VA) + Với biến áp cơng suất thấp ta chọn J = - 10 (A/mm2) S = = = 0,25 mm v ới : S,l- tiết diện độ dài dây dẫn (mm) = 0,0000172 mm- điện trở suất dây dẫn C ông suất tối đa tải: Pdmax = Ud0 Id = 18,8 = 18,8 W C ông suất máy biến áp nguồn cấp tính : Sba = ks Pdmax = 1,23.18,8 = 23 W Trong :Sba -cơng suất biểu kiến máy biến áp(W) Ks -hệ số công suất theo sơ đồ mạch chỉnh lưu (tra bảng 8.2 sách điện tử công suất) Pdmax -công suất cực đại tải(W) IV.BỘ LỌC Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 14 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ 1.Cấu tạo tụ điện: Tụ điện cấu tạo hai điện cực băng kim loại Khi ta cung cấp cho hai cực điện thỡ khụng gian hai kim loại xuất điện trường cực tích điện dương, cịn cực tích điện âm Tụ diện tích lũy lượng dạng điện trường Khi tăng điện áp tác dụng vào tụ điện Lúc lượng điện trường hai cực tăng lên Lúc tụ điện hoạt động với vai trị linh kiện mạch điện, tích lũy lượng ngược lại, điện áp tác dụng nên tụ điện giảm tụ điện lại cung cấp mạch điện áp cho mạch Lúc tụ điện hoạt động nguồn điện trình xảy q trình phóng điện tụ điện.Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi này: tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa… Điện dung: Là đại lượng nói nên khả tích điện hai cực tụ điện, điện dung tụ phụ thuộc vào điện tích cực, vật liệu làm chất điện mơi khoảng cách hai cực, vật liệu làm chất điện môi khoảng cách hai cực Đơn vị tụ điện: Fara (F), MicroFra (μF), NanoFara (nF), Picofara (pF) Ý nghĩa giá trị điện áp ghi thân tụ - Tính chất quan trọng tụ điện tính phóng nạp tụ, nhờ tính chất mà tụ có khả dẫn điện xoay chiều - Tụ điện phóng điện từ dương cực sang âm cực, phóng điện qua tải sau cực âm tụ điện Điện dung tụ lớn thời gian tích điện lâu - Ta thấy tụ điện ghi trị số điện áp sau giá trị điện dung Đây giá trị điệ áp cực đại mà tụ chịu được, điện áp tụ bị nổ Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 15 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ - Khi lắp tụ vào mạch điện có điện áp U người ta lắp tụ điện có giá trị điện áp max cao gấp khoảng 1,4 lần.dựa vào nguyên lý ta chọn tụ 1000 F,và 104pF CHƯƠNG III.KẾT QUẢ VÀ MẠCH MÔ PHỎNG 1.Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn: 7805 AC 7812 2.Sau tính tốn thiết kế ta có mạch hồn chỉnh sau: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 16 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 17 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ 3.Kiểm tra qua ơsilo kết hình ảnh sau: Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 18 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 19 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ 4.Kết luận :Khi hồn thiện xong em hiểu trình làm nên mạch nguồn em hiểu nguyên lý mạch nguồn chiều chạy cuả mạch PHẦN III.LỜI KẾT Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đề tài, “THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN CHO THỰC TẬP VI ĐIỀU KHIỂN “ Qua phần Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 20 ĐỒ ÁN CÔNG NGHỆ giúp em hiểu rõ ứng dụng nguồn chiều thực tế, giúp em biết quy trình làm mạch điện tử Kết em tự làm mạch dùng thực tập vi điều khiển nhiều ứng dụng khác nữa, đồng thời hiểu kiến thức kỹ thuật điện tử Trong năm gần công nghệ vi điện tử phát triển mạnh mẽ đời vi mạch với kích thước, đa dạng chức với giá thành giảm nhanh, khả lập trình ngày cao mang lại thay đổi sâu sắc ngành kĩ thuật điện tử , mạch số mức độ khác thâm nhập vào tất thiết bị điện tử thơng dụng chun dụng Vì đời ngành kỹ thuật điện tử, kỹ thuật máy tính, tin học… thuyết minh nhằm đáp ứng nhu cầu tiếp cận với vi mạch số mục đích ứng dụng thực tế Qua đồ án giúp em nhận thức nhiều kiến thức điện tử Em nhận thấy kiến thức cịn cần cố gắng nhiều thời gian tới, để hoan thiện thân trước trường có kiến thức vững để giúp xã hội Qua q trình thiết kế, chế tạo khơng thể tránh khỏi sai sót khuyết điểm Vì chúng em mong đóng góp ý kiến thầy bạn đọc, từ em rút kinh nghiệm cho thân đồng thời tìm nhược điểm thuyết minh Qua giúp thuyết minh hoàn chỉnh hơn, tối ưu Sinh viên thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 21 ... nên mạch nguồn em hiểu nguyên lý mạch nguồn chiều chạy cuả mạch PHẦN III.LỜI KẾT Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu đề tài, “THIẾT KẾ MẠCH NGUỒN CHO THỰC TẬP VI ĐIỀU KHIỂN “ Qua phần Sinh vi? ?n thực. .. III.KẾT QUẢ VÀ MẠCH MÔ PHỎNG 1.Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn: 7805 AC 7812 2.Sau tính tốn thiết kế ta có mạch hồn chỉnh sau: Sinh vi? ?n thực hiện:Nguyễn Đình Thế Page 16 ĐỒ ÁN CƠNG NGHỆ Sinh vi? ?n thực. .. ứng dụng nguồn chiều thực tế, giúp em biết quy trình làm mạch điện tử Kết em tự làm mạch dùng thực tập vi điều khiển nhiều ứng dụng khác nữa, đồng thời hiểu kiến thức kỹ thuật điện tử Trong năm