(Đồ án) đồ án 1 cơ bản về điện – điện tử tên đề tài thiết kế và chế tạo mạch cắt nguồn khi quá áp 5v sử dụng rơ le

TRƯỜNG ĐẠI HỌC PHENIKAA KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CƠ BẢN VỀ ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Tên đề tài: Thiết kế chế tạo mạch cắt nguồn áp 5V sử dụng rơ le Sinh viên thực : Phạm Hải Long Trần Thành Long Lớp: Project môn học-1-1-22(N01) Cán hướng dẫn : TS Lương Văn Sử TS Đào Tô Hiệu Hà Nội - 2022 h Mã SV: 21012925 Mã SV: 21010872 Khoa Điện – Điện tử Khoa Điện – Điện tử MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .5 CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: 1.1: Mở đầu : 1.2: Mạch Cắt Nguồn Khi Quá Áp 5V Sử Dụng Rơ Le (Relay) : 1.2.1: Định Nghĩa: .6 1.2.2: Cấu tạo Relay: 1.2.3: Chức Năng Chân Của Module Relay: 1.2.4: Thông Số Relay : 1.2.5: Nguyên tắc vận hành Relay : 1.2.6: Ứng dụng Relay : 10 1.3: Resistor ( Điện trở ): 10 1.3.1: Định nghĩa : 10 1.3.2: Ký Hiệu Và Quy Ước Của Điện Trở : .11 1.3.3: Đơn Vị Của Điện Trở : 12 1.3.4: Phân Loại Điện Trở: .12 1.3.5: Nguyên Lí Hoạt Động Của Điện Trở : 13 1.3.6: Sơ Đồ Mắc Điện Trở : .14 1.4: Transistor BC557 - IC Tl431: .15 1.4.1: Định nghĩa BC557: 15 1.4.2: Cấu Tạo Chân BC557 : 16 1.4.3: Thông Số Kỹ Thuật Transistor BC557: .17 1.4.4: Nguyên Lí Hoạt Động BC557 : .17 1.4.5: Định Nghĩa IC Tl431: .18 1.4.6: Cấu Tạo Chân IC Tl431: 19 1.4.7: Thông Số Kỹ Thuật IC Tl431: .19 1.4.8: Nguyên Lí Hoạt Động IC Tl431: 20 1.4.9 : Mạch Điện Ứng Dụng Của Ic Hồi Tiếp Tl 431: 21 h 1.4.10: Các Ứng Dụng Của Tl431: 22 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 23 2.1.: Sơ đồ khối : 23 2.1.1: Sơ đồ: 23 2.1.2: Nguyên Lý Hoạt Động : .24 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển : 24 2.2.1: Sơ đồ : .24 2.2.2: Nguyên lí hoạt động : 24 2.2.3 : Linh Kiện Sử Dụng : .25 2.3 Kết luận : .25 CHƯƠNG : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN .25 3.1: Kết Qủa Thực Nghiệm : .26 3.2: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài: 26 TÀI LIỆU THAM KHẢO 26 h MỤC LỤC HÌNH VẼ : 1.Hình ảnh kích thước linh kiện BC557 …………………… 17 2.Hình ảnh kích thước linh kiện IC TL431 ………………… 20 3.Sơ đồ nguyên lý mạch proteus …………………………… 25 4.Mặt trước sơ đồ 3D………………………………… …25 5.Mặt sau sơ đồ 3D ……………………………………… 27 MỤC LỤC BẢNG BIỂU : 1.Thông Số Kỹ Thuật Transistor BC557………………………17 2.Thông Số Kỹ Thuật IC Tl431…………………………………19 h PHIẾU ĐÁNH GIÁ QÚA TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN (theo mẫu 05 kết thúc đồ án in đóng báo cáo) KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN (theo mẫu 02 kết thúc đồ án in đóng báo cáo) h LỜI NĨI ĐẦU Với xu hướng phát triển thiết bị điện – điện tử gắn liền với sống nhu cầu sử dụng điện đời sống sinh hoạt ngành công nghiệp, nông nghiệp, dịch vụ tăng không ngừng Đây hội thách thức cho ngành điện với việc phát triển điện năng, phục vụ nhu cầu xã hội Các thiết bị loại nhỏ ngày nhiều nhằm đáp ứng nhu cầu xã hội Việc tạo thiết bị ngày thiết yếu Chính nhóm chúng em bắt đầu thiết kế chế tạo mạch cắt nguồn áp 5V sử dụng rơ le Đây móng cho dự án lớn sau chúng em Từ việc thực hành tự chế tạo dự án nhỏ này, chúng em tích lũy kinh nghiệm kỹ cần thiết cho dự án sau Chúng em xin cảm ơn đại học Phenikaa đưa môn “ Project mơn học ” vào chương trình dạy Mơn giúp chúng em tự mày mò nguyên cứu linh kiện điện, phân mềm vẽ mạch nguyên lí hoạt động linh kiện mạch Đây kiến thức hữu ích cho chúng em Do lần đầu làm dự án, chắn phần làm nhóm em khơng tránh khỏi thiếu sót Nhóm em mong nhận ý kiến đóng h góp từ thầy Khoa bạn, anh chị ngành Em xin trân trọng tiếp nhận góp ý xem xét để chỉnh sửa cho phù hợp Mọi góp ý liên quan đến quan đến project vui lòng liên hệ qua email: 21010872@st.phenikaa-uni.edu.vn - 21012925@st.phenikaauni.edu.vn E xin trân thành cảm ơn! CHƯƠNG : TỔNG QUAN VÀ CÁC GIẢI PHÁP THỰC HIỆN: 1.1: Mở đầu : Trong lĩnh vực tự động hóa doanh nghiệp to nhỏ khác với nhà dân Thì sử dụng thiết bị điều khiển công nghệ : điều khiển, PLC, hệ thống điện chiếu sáng, vận hành thiết bị điện lớn Đôi gây nguy hiểm nên ta cần thứ cắt nguồn, Aptomat sập cầu giao gia đình thứ dùng tìm hiểu đồ án Relay ( Rơ – le ) Bài viết giới thiệu đến bạn thông tin liên quan chúng khái niệm relay ? Cấu tạo ? Chức relay ? Nguyên lý hoạt động ? Cách thức ứng dụng thực tế thơng tin liên quan khác Từ có thêm nhìn tổng quan loại thiết bị h 1.2: Mạch Cắt Nguồn Khi Quá Áp 5V Sử Dụng Rơ Le (Relay) : 1.2.1: Định Nghĩa: Relay hay gọi rơ–le tên gọi theo tiếng Pháp Nó cơng tắc (khóa K) điện từ vận hành dịng điện tương đối nhỏ bật tắt dòng điện lớn nhiều Trái tim relay nam châm điện cuộn dây trở thành nam châm tạm thời dòng điện chạy qua Rơ – le chuyển mạch hoạt động điện Dòng điện chạy qua cuộn dây rơ-le tạo từ trường hút lõi sắt non làm thay đổi cơng tắc chuyển mạch Dịng điện qua cuộn dây bật tắt, rơ-le có hai vị trí chuyển mạch qua lại Điện áp dòng điện rơ -le chuyển mạch khác nhiều so với tín hiệu sử dụng để kích hoạt cấp điện cho rơ – le Nói tóm lại rơ- le thiết bị thông dụng, gọn nhẹ, giá thành hợp với túi tiền Hiện chúng sử dụng rộng rãi đời sống ngày h Hình ảnh minh họa Relay - ( H.1) Hình ảnh Relay 5V - (H.2) 1.2.2: Cấu tạo Relay: *Relay [ rơ-le ] bao gồm khổi : h – Khối tiếp thu (cơ cấu tiếp thu): Có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đầu vào sau biến thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian – Khối trung gian (cơ cấu trung gian): Tiếp nhận thông tin từ khối tiếp thu biến đối thành đại lượng cần thiết cho rơ le tác động – Khối chấp hành (cơ cấu chấp hành): làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển 1.2.3: Chức Năng Chân Của Module Relay: 1.VCC: Chân cấp nguồn đầu vào cho mạch điều khiển cuộn dây relay 2.GND: Chân nguồn tham chiếu 0V IN: Nhận tín hiệu ngõ vào NO: Tiếp điểm ngõ thường hở rơ le COM: Chân tiếp điểm chung rơ le NC: Tiếp điểm ngõ thường đóng rơ le Hình ảnh chân relay - (H.3) h Chân BC557 – ( H.7 ) Số chân Tên chân Collecto Dòng điện chạy vào chân r Base Điều khiển phân cực transistor Emitter Dòng điện chân Mô tả 1.4.3: Thông Số Kỹ Thuật Transistor BC557: Transistor PNP hai cực h Độ lợi dòng điện DC (h FE ) tối đa 300 Dòng collector liên tục (I C ) 100mA Điện áp Base-Emitter (V BE ) 6V Dòng Base (I B ) tối đa 5mA Có package To-92 Transistor PNP tương đương BC557 : BC157, BC558, 2N3906, 2SA1943, BD140, S8550, TIP127, TIP42 1.4.4: Ngun Lí Hoạt Động BC557 : BC557 có giá trị khuếch đại từ 110 đến 800, giá trị định khả khuếch đại transistor Lượng dòng điện tối đa chạy qua chân Collector 100mA, khơng thể kết nối với tải tiêu thụ 100mA Để phân cực transistor, cần cấp dòng điện vào chân base dòng điện I B nên giới hạn 5mA h 1.4.5: Định Nghĩa IC Tl431: TL431 IC diode điều chỉnh shunt đóng gói TO-92 gói khác Đây IC ba cực Điện áp đầu điều chỉnh từ 2,5V đến 36V với trợ giúp chia điện trở nối với chân tham chiếu chân Hơn nữa, IC hoạt động phạm vi dịng điện từ 1mA đến 100mA với giá trị trở kháng đầu điển hình 0,22 Ohm Nó có khả cung cấp hiệu suất ổn định phạm vi nhiệt độ rộng Nó sử dụng để thay cho diode zener nhiều ứng dụng khác hoạt động giống diode zener, điểm khác biệt đầu điều chỉnh TL431 có nhiều ứng dụng điện tử, ứng dụng phổ biến theo dõi điện áp thấp điện áp, giám sát điện áp cửa sổ, tìm thấy nguồn nguồn điện áp tham chiếu Nhìn vào mạch sơ đồ khối bên trong, thấy mạch bên chip chứa transistor NPN đầu phân cực từ opamp có điện áp xác 2,5V h 1.4.6: Cấu Tạo Chân IC Tl431: Chân IC Tl431 – (H.8) 1.4.7: Thông Số Kỹ Thuật IC Tl431: Sản xuất gói TO-92 gói nhỏ khác Điện áp đầu điều chỉnh từ 2,5 đến 36V Dòng điện đầu điều chỉnh từ 1mA đến 100mA Ổn định nhiệt độ Giá thấp h Xác thực để sử dụng thiết bị thương mại 1.4.8: Nguyên Lí Hoạt Động IC Tl431: h Ảnh minh họa nguyên lí – ( H.9 ) – Tl431 IC điều chỉnh Shunt có tham chiếu Điện áp ngõ thiết lập giá trị nằm khoản từ Vref(2,5V) đến 36V điện trở nối mạch ngồi Có trở kháng đầu 0.2 Ω Có tác dụng thay cho diode Zener ứng dụng điều chỉnh xác điện áp nguồn, nguồn xung *Khi Tl431 dẫn dòng Ika? - Khi Vref lớn khoảng 2,48VDC ~ 2,57VDC tuỳ trường hợp Khi TL431 mở dòng Ika áp so sánh Vref giảm xuống nhỏ 2,5V khơng dẫn - Các thơng số cần ý: Dịng Ika khơng phép vượt q 100mA dịng Iref khơng vượt q 10mA Áp đặt vào Vka khơng q 36V Nếu q Tl431 hỏng 1.4.9 : Mạch Điện Ứng Dụng Của Ic Hồi Tiếp Tl 431: - Bộ điều chỉnh dòng shunt cao: h Bộ điều chỉnh Shunt cao – (H.10) - Mạch hạn chế dòng điện: Hạn chế dòng điện – ( H.11 ) 1.4.10: Các Ứng Dụng Của Tl431: Mạch so sánh điện áp Mạch sạc pin hình Ứng dụng lượng mặt trời Mạch nguồn công tắc h CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ HỆ THỐNG 2.1.: Sơ đồ khối : 2.1.1: Sơ đồ: Điện áp vào Mạch chia áp để lấy điện áp mẫu = ½ Bộ so sánh điện mẫu điện áp chứa IC Tl431 Đóng relay / Tải h mở 2.1.2: Nguyên Lý Hoạt Động : Điện áp cấp vào mạch (U1) qua mạch chia áp để lấy mẫu giá trị điện áp =1/2 giá trị điện áp ban đầu gọi (U2) Điện áp vào IC-TL431 (đóng vai trị mạch so sánh điện áp dùng OPAMP lập trình ) So sánh với điện áp TL431 Nếu : + Khi áp điên áp mẫu (U1) > Điện áp chuẩn TL431 cho dòng điện qua IC TL431 , khiến Relay mở =)) Ngắt điện tải + Khi áp đầu vào nhỏ 5V Điện áp mẫu (U1) < 2,5 V tức nhỏ điện áp chuẩn IC TL431 Relay mở Tải hoạt động bình thường h 2.2: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển : 2.2.1: Sơ đồ : 2.2.2: Nguyên lí hoạt động : Điện áp cấp vào khai mạch qua cầu đấu J1 Qua mạch chia áp bao gồm điện trở R1 R2 có giá trị 10KΩ mắc nối tiếp với để điện áp mẫu (U1) có giá trị = ½ điện áp đầu vào Tiếp theo điện áp mẫu (U1) vào chân tham chiếu ICTL431 để so sánh với điện áp chuẩn ICTL431 = 2,5V ( chức so sánh điện áp dùng OPAMP ICTL431) Nếu U1 < 2,5V áp vào < 5V ICTL431 khơng cho dịng điện qua h từ chân cathode sang chân anode cuộn cảm relay khơng cấp điện dịng điện từ chân sang chân ( chân thường đóng relay ) cấp nguồn cho tải Nếu U1 > 2,5 V điện áp đầu vào lớn 5V cho dòng điện qua từ chân cathode sang chân anode cuộn cảm relay cấp điện hút làm chân nối với chân chuyển sang nối với chân ( no ) tải không cấp nguồn 2.2.3 : Linh Kiện Sử Dụng : Đèn Relay 5V Transistor BC557 IC TL431 Dây nối mạch 2.3 Kết luận : + Tính điện áp mẫu (U1) chọn điện trở R1, R2 Vì đề yêu cầu mạch cắt nguồn áp 5V mà điện áp chuẩn để so sánh điện áp dung OPAMP TL431 2,5V Vì cần có điện áp mẫu có giá trị ½ giá trị điện áp đầu vào Ta sử dung công thức mạch chia áp: V(out) = V(in)/(R1+R2)*R2 Với V(out)= 2,5V; V(in)= 5V; Tạm chọn R1=10K  R1=R2=10K h CHƯƠNG : KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN 3.1: Kết Qủa Thực Nghiệm : 3.2: Kết Luận Và Hướng Phát Triển Của Đề Tài: + Đã nghiên cứu linh kiện ROWLE BC557 ICTL431 nguyên lí hoạt động, cấu tạo +Biết cách sử dụng phần mềm vẽ mạch proteus h TÀI LIỆU THAM KHẢO https://plctech.com.vn/relay-la-gi/ https://linhkienthanhcong.com/relay-va-cacung-dung-trong-cuoc-song https://dientutuonglai.com/tim-hieu-bc557.html https://blog.mecsu.vn/transistor-pnp-bc557/ https://dientutuonglai.com/tim-hieutl431.html#:~:text=TL431%20l%C3%A0%20m %E1%BB%99t%20IC%20diode,ho%E1%BA%B7c h %20ch%C3%A2n%201%20c%E1%BB%A7a%20n %C3%B3 https://thietbidienelecom.vn/tin-tuc/bai-viet/role-la-gi-cau-tao-nguyen-ly-hoat-dong-va-ungdung-cua-ro-le#:~:text=Nguy%C3%AAn%20l %C3%BD%20ho%E1%BA%A1t %20%C4%91%E1%BB%99ng%20c%E1%BB %A7a,le%20(m%E1%BB%9F%20ho%E1%BA %B7c%20%C4%91%C3%B3ng) h h