Nội dung đề cập : Khái niệm về điện trở, Điện trở trong thiết bị điện tử, Phân loại, Cách ghép và ứng dụng.. a Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện qu
Trang 1
LỜI CẢM ƠN
Sau một thời gian nghiên cứu, tìm tòi, tính toán dưới sự chỉ dẫn tận tình của cô Nguyễn Thị Luyến cùng các thầy cô trong khoa Điện- Điện tử, nhóm sinh viên chúng em đã hoàn thành đề tài “ Thiết kế và chế tạo đèn tự động và báo thức “
Trong quá trình hoàn thành, chúng em đã học hỏi được rất nhiều điều lý thú và bổ ích:
+ Chúng em đã làm quen được với phương pháp làm việc theo nhóm Có thể nói đây là phương pháp làm việc khoa học, hiệu quả bởi nó luyện cho chúng em tinh thần đồng đội, tình đoàn kết và tính tự giac rất cao
+ Giúp chúng em có khả năng tìm tòi, sáng tạo, tự lập
phương pháp tìm kiếm tài liệu từ các nguồn khác nhau
+ Qua việc thực hiện đề tài này, chúng em đã có thêm nhiều kinh nghiệm cho các lần sau Đặc biệt là phương pháp trình bày
ý tưởng của chính mình
Tuy nhiên trong quá trình hoàn thành đề tài này, chúng em cũng gặp rất nhiều khó khăn, thử thách không thể khắc phục Vì vậy, đề tài hoàn thành còn nhiều thiếu xót,không được như mong đợi Mong các thày cô tiếp tục giup đỡ chúng em hơn nữa
để chúng em hoàn thiện hơn kỹ năng của mình Từ đó áp dụng vào các đề tài sau này
Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn các thày cô đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ để chúng em hoàn thành đề tài này Và
em mong rằng các thày cô sẽ tiếp tục giúp đỡ chúng em trở thành những người có ích cho gia đình và xã hội
Nhóm sinh viên thực hiện đồ án ĐÀO VĂN HIỀN
NGUYỄN ĐẮC HOÀN PHẠM THỊ HOÀN
Trang 2GIỚI THIỆU VỀ MẠCH ĐIỆN
ĐÈN THẮP SÁNG TỰ ĐỘNG CÙNG VỚI
CHỨC NĂNG BÁO THỨC
Mạch điện này sẽ tự động bật đèn khi trời tối, và nó sẽ tự động tắt khi trời sáng nhờ 1 bộ cảm biến ánh sáng tự nhiên vào mỗi buổi sáng Và có bộ phận chuông báo thức khi trời sáng Mạch điện được chia làm 4 khối :
1 Khối nguồn
2 Khối điều khiển
3 Khối đèn
4 Khối chuông báo
Chức năng và cấu tạo của 4 khối :
1 Khối nguốn : Cung cấp nguồn cho mạch điện
Trang 34 Khối chuông báo : Hiển thị đầu ra Trời sáng thì chuông kêu
+ Dùng 1 chuông báo và 1 công tắc để tắt chuông
NỘI DUNG
PHẦN 1:LÝ THUYẾT LIÊN QUAN,
GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT VỀ CÁC PHẦN TỬ.
A/ CÁC LINH LIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG
I/ ĐIỆN TRỞ
Nội dung đề cập : Khái niệm về điện trở, Điện trở trong thiết bị điện tử, Phân loại, Cách ghép và ứng dụng
1 Khái niệm về điện trở
Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn
Điện trở của dây dẫn :
Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính theo công thức sau:
R = ρ.L / S
-Trong đó ρ là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu
-L là chiều dài dây dẫn
-S là tiết diện dây dẫn
-R là điện trở đơn vị là Ohm
2 Điện trở trong thiết bị điện tử
a) Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một
linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kimloại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điệntrở có trị số khác nhau
Trang 4Hình dạng thực tế của điện trở trong thiết bị điện tử
Điện trở công suất:
Điện trở thường:
Biên trở
Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý :
Điện trở
Biến trở:
Trang 5
b) Đơn vị của điện trở
-Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ Ohm) , KΩ , MΩ
c) Cách ghi trị số của điện trở
-Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo một quy ước chung của thế giới
-Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân Ví dụ như các điện trở công suất, điện trở sứ
Trở sứ công xuất lớn , trị số được ghi trực tiếp
3 Phân loại :
Có 2 cách phân loại điện trở.Đó là: phân loại theo vật liệu chế
tạo và theo công dụng
a/.Phân loại theo vật liệu chế tạo.
Điện trở than :được cấu tạo từ bột than chì trộn với vật liệu cách
điện theo tỷ lệ thích hợp để có giá trị cần thiết Sau đó đem ép thành từng thỏi,2 đầu epf vào sợi dây kim loại để hàn vào mạch điện
Đặc điểm của loại này là:công suất từ 1/8 W đến vài W,phạm vi giá trị của điện trở này khoảng 10 Ôm đến 22 Meega ôm
Điện trở màng kim loại: Sử dụng vật liệu Niken-Crom gắn vào
lõi sứ hoặc thủy tinh,cho trị số điện trở ổn định.Thường dung trongcác mạch dao động vifchungs có độ chính xác và tuổi thọ cao,ít phụ thuộc vào nhiệt độ
Điện trở dây quấn:Dùng các dây hợp kim,quán trên các thanh
cách điện bằng sứ hoặc nhựa tổng hợp để tạo ra điện trở có giá trị
Trang 6nhỏ và chịu được công suất tiêu tán lớn.Thường được sử dụng trong các mạch cung cấp điện của các thiết bị điện.
Điện trở xi măng :Vật liệu chủ yếu là xi măng.Chúng được sử
dụng chính trong các mạch cung cấp nguồn điện do công suất cho phép cao không bốc cháy trong trường hợp quá tải
Điện trở oxit kim loại :Cấu tạo từ vật liệu oxit thiếc,loại này chịu
được nhiệt độ cao và độ ẩm cao,thường có công suất 1/2 W
b/phân loại theo công dụng.
Biến trở :là loại điện trở có thể thay đổi trị số theo yêu
cầu,thương gọi là chiết áp.Có 2 loại biến trở :Biến trở dây quấn và biến trở than
Công dụng :Biến trở có vai trò phân áp,phân dòng cho mạch hay đểthay đổi âm lượng, độ sáng tối
Điện trở nhiệt: là điện trở có giá trị phụ thuộc vào nhiệt
độ,thương gọi là thermistor.Thường dùng trong mạch khuếch đại
để ổn định nhiệt và thường làm cảm biến trong các mạch điều khiển nhiệt tự động
Quang trở :Là loại điện trở có giá trị phụ thuộc vào cường độ
ánh sáng chiếu vào.Khi độ sáng càng mạnh thì giá trị điện trở càng nhỏ và ngược lại
Được sử dụng trong các mạch điện tử như mạch điều khiển thiết bịbằng ánh sang,mạch đếm sản phẩm,mạch tự động đóngngắt đèn đường,mach báo động,…
Điện trở thay đổi theo điện áp(VDR):Là loại điện trở thay đổi
theo điện áp đặt vào 2 cực Khi điện áp giữa 2 cực của VDR nhỏ hơn điện áp quy định thì VDR có điện trở rất lớn, xem như hở mạch.Khi điện áp giữa 2 cực tăng cao quá mức quy định thì VDR
có điện trở rất nhỏ, xem như nối tắt
Điện trở cầu chì :Là loại điện trở có giá trị rất nhỏ khoảng vài
Ôm.Thường được dung trên các đường cung cấp nguồn của các mạch điện cho phép thì điện trở cầu chì sẽ bị đứt,để bảo vệ linh kiện trong mạch
Mạng điện trở :Trong một số mạch điện người ta cần thiết bị gọn
nhẹ,các điện trở này đươc nhốt trong cùng một vỏ,giá trị của các điện trở này là như nhau
Trang 74 Các kiểu ghép điện trở
Trong thực tế , khi ta cần một điện trở có trị số bất kỳ ta không thể
có được , vì điện trở chỉ được sản xuất khoảng trên 100 loại có các giá trị thông dụng, do đó để có một điện trở bất kỳ ta phải đấu điện trở song song hoặc nối tiếp
4.1 Điện trở mắc nối tiếp
Ta có: Rtd=R1+R2+R3
4.2 Điện trở mắc song song.
Ta có: (Ohm) , KΩ , MΩ 1/Rtd)=(Ohm) , KΩ , MΩ 1/R1)+(Ohm) , KΩ , MΩ 1/R2)+(Ohm) , KΩ , MΩ 1/R3)
4.3 Điên trở mắc hỗn hợp
Trang 8Ta có: Rtđ=(Ohm) , KΩ , MΩ R1.R2)/(Ohm) , KΩ , MΩ R1+R2)+R3
5 Ứng dụng của điện trở :
Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở
là linh kiện quan trọng không thể thiếu được , trong mạch điện , điện trở có những tác dụng sau :
5.1.Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp, Ví dụ có một bóng
đèn 8V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đènvới điện trở để sụt áp bớt 4V trên điện trở
Sơ đồ mắc điện trở hạn dòng
5.2.Cầu phân áp : Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một
điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước
Trang 95.3.Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động thường hay dùng triết
áp
5.4 Tham gia vào quá trình tạo dao động
Ngoài ra điện trở còn có nhiều ứng dụng khác trong các mạch điện
II/ TỤ ĐIỆN
Trang 10Nội dung :- Định nghĩa - Cấu tạo - Điện dung –phân loại –cách ghép tụ và ứng dụng.
2.1 Định nghĩa : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử
dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động
2.2 Cấu tạo của tụ điện :
Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá
2.3 Điện dung - Đơn vị - Kí hiệu của Tụ điện
* Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản
cực của tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức
C = ξ S / d
Trong đó C : là điện dung tụ điện
ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện
d : là chiều dày của lớp cách điện
S : là diện tích bản cực của tụ điện
* Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (Ohm) , KΩ , MΩ F) , 1Fara là rất lớn do đó
trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (Ohm) , KΩ , MΩ µF) , NanoFara (Ohm) , KΩ , MΩ nF), PicoFara (Ohm) , KΩ , MΩ pF)
* Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Ohm) , KΩ , MΩ Capacitor)
Kí hiệu trên bản mạch vẽ điện
Trang 11Tụ điện trên mạch - Ký hiệu của tụ điện trên sơ đồ nguyên lý.
2.4 Phân loại tụ điện.
Tụ điện có nhiều loại như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mi ca , Tụ hoá nhưng
về tính chất thì ta phân tụ là hai loại chính là tụ không phân cực và tụ phân cực
2.4.1.Tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu
Tụ gốm không phân cực
Ngoài ra còn nhiều loại hình dáng khác nhau!
Trang 122.4.2 Tụ hoá (Ohm) , KΩ , MΩ Tụ có phân cực )
Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị
từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ
Tụ hoá - Là tụ có phân cực âm dương
2.4.3 Tụ xoay
Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài
Trang 132.5 Cách ghép tụ điện.
2.5.1 Tụ mắc nối tiếp
Các tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tương đương C tđ được
tính bởi công thức : 1 / C tđ = (Ohm) , KΩ , MΩ 1 / C1 ) + (Ohm) , KΩ , MΩ 1 / C2 ) + (Ohm) , KΩ , MΩ 1 / C3 )
Mắc tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại C = C1 + C2 + C3
Tụ điện mắc nối tiếp Tụ điện mắc song song
2.6.Ứng dụng
- Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại,
do đó tụ được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều
- Loc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu (Ohm) , KΩ , MΩ loại bỏ pha
Trang 14âm ) thành điện áp một chiều bằng phẳng đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn
- Với điện AC (Ohm) , KΩ , MΩ xoay chiều ) thì tụ dẫn điện còn với điện
DC(Ohm) , KΩ , MΩ một chiều ) thì tụ lại trở thành tụ lọc
tụ giấy và tụ gốm (Ohm) , KΩ , MΩ trị số nhỏ) thường lắp trong các mạch cao tầncòn tụ hoá (Ohm) , KΩ , MΩ trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp
Ngoài ra tụ còn được ứng dụng nhiều trong thực tế
III BIẾN ÁP
Nội dung : Cấu tạo, Tỷ số vòng/ vol, Công suất, Phân loại biến áp
1 Cấu tạo của biến áp.
Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp (Ohm) , KΩ , MΩ đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (Ohm) , KΩ , MΩ lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit
Ký hiệu máy biến áp
2 Tỷ số vòng / vol của biến áp
Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp
U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp
U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp
Trang 153 Công xuất của biến áp
Công xuất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số của dòng điện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng cao thì cho công xuất càng lớn
4 Phân loại biến áp
* Biến áp nguồn và biến áp âm tần:
Biến áp nguồn Biến áp nguồn hình xuyến
* Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply , biến áp này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá
Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn
* Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công xuất âm tần,biến áp cũng sử dụng
lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến
áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần
số cao hơn , vì vậy có số vòng vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz
* Biến áp xung & Cao áp
Biến áp xung Biến áp cao áp
Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục
Trang 16KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung , biến áp cao áp lõi biến
áp xung làm bằng ferit , do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công xuất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công xuất mạnh gấp hàng chục lần
IV RƠLE
Nội dung : Khái niệm và ứng dụng, Các bộ phận chính, Phân loại,
Đặc tính vào-ra, Thông số, Hình ảnh thực tế
1.Khái niệm : Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu
ra thay đổi nhảy cấp khi tín hiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ
và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực
2.Các bộ phận (các khối) chính của rơle
+ Cơ cấu tiếp thu(Ohm) , KΩ , MΩ khối tiếp thu)
Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian.+ Cơ cấu trung gian(Ohm) , KΩ , MΩ khối trung gian)
Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động
+ Cơ cấu chấp hành (Ohm) , KΩ , MΩ khối chấp hành)
Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển
Ví dụ các khối trong cơ cấu rơle điện từ hình 6-1
-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây
-Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện
-Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm
Hình 1
Trang 173 Phân loại rơle
Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau
Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle:
a) Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm
+ Rơle điện cơ (Ohm) , KΩ , MΩ rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng, )
+ Rơle nhiệt
+ Rơle từ
+ Rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch
+ Rơle số
b) Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành
+ Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm
+ Rơle không tiếp điểm (Ohm) , KΩ , MΩ rơle tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,
c) Phân loại theo đặc tính tham số vào
+ Rơle dòng điện
+ Rơle điện áp
+ Rơle công suất
+ Rơle tổng trở,
d) Phân loại theo cách mắc cơ cấu
+ Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ
+ Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện
e) Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle
Trang 18Hình 2
Quan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơle như hình minh họa
Khi x biến thiên từ 0 đến x2 thì y = y1 đến khi x= x2 thì y tăng từ y = y1 đến y = y2 (Ohm) , KΩ , MΩ nhảy bậc) Nếu x tăng tiếp thì y không đổi y = y2 Khi
x giảm từ x2 về lại x1 thì y = y2 đến x = x1 thì y giảm từ y2 về y = y1
5 Các thông số của rơle
a) Hệ số điều khiển rơle
b) Thời gian tác động
Là thời gian kể từ thời điểm cung cấp tín hiệu cho đầu vào, đến lúc cơcấu chấp hành làm việc Với rơle điện từ là quãng thời gian cuộn dây được cung cấp dòng (Ohm) , KΩ , MΩ hay áp) cho đến lúc hệ thống tiếp điểm đóng hoàn toàn (Ohm) , KΩ , MΩ với tiếp điểm thường mở) và mở hoàn toàn (Ohm) , KΩ , MΩ với tiếp điểm
Trang 19thường đóng).
Các loại rơle khác nhau ttđ cũng khác nhau
+ttđ < 1.10-3[s] : rơle không quán tính
+ttđ = (Ohm) , KΩ , MΩ 1 50).10-3 [s]: rơle tác động nhanh
+ttđ > 150.10-3[s]: rơle thời gian
B CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ BÁN DẪN
I TRANSISTOR (Ohm) , KΩ , MΩ Bóng bán dẫn )
Nội dung đề cập : Cấu tạo, Ký hiệu và hình dáng,
Thông số kỹ thuật, Cấp nguồn và phân cực và 3 cách
mắc cơ bản
-
-1.1 Cấu tạo của Transistor (Ohm) , KΩ , MΩ Bóng bán dẫn )
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình
thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP
Trang 20ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN tađược Transistor ngược về phương diện cấu tạo
Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiềunhau
Cấu tạo Transistor
Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B (Ohm) , KΩ , MΩ Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp
Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Ohm) , KΩ , MΩ Emitter ) viết tắt là E, và cực thu hay cực góp (Ohm) , KΩ , MΩ Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùngloại bán dẫn (Ohm) , KΩ , MΩ loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được
1.2 Ký hiệu & hình dáng Transistor
