thiết kế mạch đo tốc độ động cơ hiển thị tốc độ

Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ HIỂN THỊ ( N VÒNG/ PHÚT ) Trang : 1 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới đã và đang ngày một văn minh, hiện đại hơn, sự phát triễn của điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Từ nhu cầu trên các thiết bị điện tử đã du nhập vào thị trường Việt Nam ngày càng nhiều về số lượng cũng như chất lượng và trở nên phổ biến. Điên tử trở nên một ngành khoa học đa nhiệm vụ đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng ở từng công trường, nhà máy, xí nghiệp cho đến các nhu cầu cần thiết cho hoạt động đời sống hàng ngày. Qua thời gian học ngành điện tử tin học , dưới sự chỉ bảo chu đáo và nhiệt tình giảng dậy của các thầy cô trong suốt thời gian qua . làm đồ án tốt ngiệp không những là cơ sở giúp chúng em kết thúc khóa học mà còn chứng tỏ khả năng tiếp thu kiến thức và năng lực của mỗi người . Sau khi chọn đề tài chúng em cố gắng thực hiện cùng sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy mong sẽ đem lại kết quả tốt đẹp. Vì thời gian thực hiện đề tài có hạn và điều kiện cũng như năng lực còn nhiều hạn chế nên đề tài chắc chắn không thể tránh được những thiếu sót. Kính mong sự góp ý của các thầy và các ban để cho đề tài này được hoàn thiện hơn và ngày càng ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Đà nẵng, tháng 7 năm 2007 Nhóm sinh viên thực hiện Lê Huy Quang Thái Quốc Hưng Phan Duy Rin Hồ Ngọc Thảo Nguyễn Trưởng Trang : 2 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông I/ Đặt vấn đề: Trong thời đại ngày nay việc sử dụng các mạch điện tử nhằm đáp ứng các nhu cầu cần thiết trong hoạt động đời sống hàng ngày. Từ nhu cầu cầu trên các thiết bị điện tử không còn xa lạ đối với chúng ta, ở các thành phố việc sử dụng các mạch điện tử đem lại hiệu quả trong việc quản lý và điều hành các thiết bị máy móc , động cơ trong các nhà máy xí nghiệp. II/Tầm quan trọng: Về mặt khoa học: Đề tài trình bày những kiến thức cơ bản Về mặt thực tiễn: Đề tài dễ sử dụng, hữu ích có thể áp dụng rộng rãi. III/ Giới hạn đề tài: Do thời gian có hạn cũng như hạn chế về nhiều mặt nên đề tài dược hạn chế trong những nội dung sau: -Cấu tạo, nhiệm vụ của các linh kiện điện tử trong mạch. -Nguyên lý hoạt động của mạch điện - ứng dụng của mạch trong thực tế . IV/ Phương án lựa chọn Trang : 3 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông Trong đề tài mạch điện : Đo tốc độ động cơ hiển thị (vòng / phút) hiện nay có nhiều dạng mạch điều khiển. - Sử dụng IC số - Sử dụng vi điều khiển Trong quá trình nghiên cứu và được sự hướng dẫn của thầy nhóm sinh viên chúng em lựa chọn phương án dùng IC số . V/ Mở rộng đề tài: - trong tương lai đề tài có thể được mỏ rộng ra thành mạch điều khiển, đo và ổn định tốc độ có hiển thị . đơn vị :( vòng /phút) Trang : 4 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Giới thiệu sơ lược các dặc điểm chính của một số Linh kiện sử dụng trong mạch: Điện trở - Tụ điện - Diod chỉnh lưu - biến áp nguồn - Diod ổn áp-Transistor - IC ổn áp - Vi mạch khuyếch đại thuật toán. – IC 4518 – IC 5411 – IC555 – IC 4093 . 1/ Điện trở : Cấu tạo, đặc điểm, trị số, ký hiệu, đơn vị đo : a. Điện trở than : Đây là loại điện trở mà người ta dùng bột than trộn với một loại keo cách điện theo một tỉ lệ xác định sau đó ép thành từng thỏi hình trụ tròn hai đầu gắn 2 chân vòng kim loại, sau đó người ta phủ bên ngoài 1 lớp nhựa tổng hợp có khả năng cách điện và toả nhiệt tốt. Cuối cùng người ta dùng phẩm màu vẽ lên điện trở các vòng màu, để giúp được người sử dụng biết được trị số của điện trở. Hình dạng : Đặc điểm : Điện trở than là loại điện trở được sử dụng hầu hết trong các mạch điện, trị số của điện trở than thường thay đổi trong khoản 0,1Ω - 1,5MΩ và công suất tối đa là 2w. Do công suất tương đối nhỏ cho nên trong các trường hợp mạch điện yêu cầu điện trở có công suất lớn thì điện trở than không đáp ứng được nên người ta phải sử dụng điện trở dây quấn có công suất lớn. Ký hiệu : Đơn vị đo : Ohm Ω, kΩ, MΩ Trị số : Do điện trở than có kích thước khá nhỏ nên người ta không thể ghi trực tiếp trị số lên thân của nó, mà người ta kí hiệu bằng các vòng màu và dựa vào các vòng màu ta có thể Trang : 5 R Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông đọc được trị số của nó. Các vòng màu trên thân điện trở than và đựơc quy ước theo 1 mã màu “color code” quốc tế như sau : Màu Số Vòng 1 Vòng2 Vòng 3 Vòng4 Đen(Black) 0 0 0 x 10 0 Nâu (Brown) 1 1 1 x 10 1 ± 1% Đỏ(Red) 2 2 2 x 10 2 ± 2% Cam(Orange) 3 3 3 x 10 3 Vàng(Yellow) 4 4 4 x 10 4 Lục (Green) 5 5 5 x 10 5 Dương (Blue) 6 6 6 x 10 6 Tím (Violet) 7 7 7 Xám (Grey) 8 8 8 Trắng(White) 9 9 9 Vàng kim x 10 -1 ± 5% Bạc kim x 10 -2 ± 10% Không màu ± 20% Đối với điện trở 4 vòng màu : Dưới đây là 1 điện trở ghi trị số theo hệ thống 4 vòng màu để khỏi nhầm lẫn cần lưu ý thứ tự các vòng A, B, C, D. Vòng A nằm sát 1 đuôi điện trở và không có màu vòng kim hoặc bạc kim. Hai vòng đầu (A,B) chỉ trực tiếp 2 số đầu tiên của trị số . Vòng thứ 3 (C) chỉ số zero theo 2 số đầu . Đối với điện trở 4 vòng màu thì thứ 4(D) thường chỉ có 2 màu vàng kim hoặc bạc kim. b. Điện trở dây quấn : Đây là loại điện trở mà trong cấu tạo người ta dùng dây hợp kim “Ni-Cr” quấn nhiều vòng trên một lỏi hình trụ tròn hai đầu nối với 2 chân vòng kim loại. Sau đó người ta bọc bên ngoài một lớp sứ hoặc xi măng nhằm mục đích để cách điện và toả nhiệt. Trang : 6 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông Đặc điểm : Đây là loại điện trở có công suất khá lớn khoảng vài chục W. Do có công suất lớn nên kích thước của điện trở dây quấn lớn hơn nhiều so với kích thước của điện trở than, trị số của điện trở dây quấn có thể thay đổi từ 0,1Ω đến vài MΩ Trị số : Do điện trở dây quấn có kích thước rất lớn cho nên trị số của nó được ghi trực tiếp lên thân của nó. c/. Biến trở (Variable Resistor) : Đây là loại điện trở có trị số biến đổi được trong một giới hạn xác định. Có cấu tạo gồm 3 chân trong đó có 2 chân nối với vòng bột than và một chân là chỗi tì và quét lên vòng bột than đó để cho ta các giá trị điện trở khác nhau, khi ta thay đổi vị trí của chổi quét. Kí hiệu : Trị số : Đối với các biến trở có kích thước lớn thì người ta trực tiếp ghi trị số lên thân của nó, còn đối với các biến trở có kích thước nhỏ thì người ta kí hiệu bằng 3 chữ số trong đó 2 chữ số đầu giữ nguyên còn chữ số thứ 3 là luỹ thừa cơ số 10 nhân thêm vào. d.Điện trở nhiệt (Thermistor): Đây là loại điện trở có trị số thay đổi theo nhiệt độ, khi nhiệt độ càng tăng thì trị số càng giảm xuống thì trị số điện trở tăng lên. Kí hiệu : e.Điện trở cầu chì (Fusistor) : Đây là loại điện trở mà khi chế tạo người ta đã giới hạn dòng điện qua nó nếu vì một lý do nào đó dòng điện qua điện trở cầu chì tăng quá mức giới hạn cho phép thì trị số của nó sẽ giảm xuống ∞ lúc này điện điện trở bị đứt. Trang : 7 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông Kí hiệu : 2/ Tụ điện (Capacistor) : Tụ điện có nhiều nhiệm vụ đặc biệt trong mạch điện do đặc tính nạp xả điện của nó. - Dẫn AC (Tín hiệu), cản DC : cách ly AC/DC - Điều tiết nguồn DC : Khi cho tụ nạp xả chậm được xem như một bộ ổn áp đơn giản nhất gọi là tụ lọc - Phân dòng (bypasscapacitor) vừa cách ly AC/DC vừa phân chia tín hiệu (AC) thông thường phân dòng đưa tín hiệu AC không mong muốn xuống mass. Cấu tạo : Tụ có cấu tạo rất đơn giản gồm 2 bản cực bằng kim loại đặt cách điện với nhau, môi trường cách điện giữa 2 bản cực gọi lá điện môi. Điện dung : Khi đặt vào giữa 2 bản cực của tụ điện 1 nguồn điện DC, thì các điện tích từ nguồn sẽ chảy vào và tích tụ trên 2 bản cực của tụ và hình thành giữa 2 bản cực này một hiệu điện áp quá trình này gọi là quá trình nạp điện và tụ sẽ nạp cho đến khi điện áp giữa 2 bản cực của tụ bằng với điện áp của nguồn DC. Lúc đó tụ được xem như một bình chứa điện hay là một nguồn điện. Lúc này nếu ta đặt giữa 2 bản cực của tụ một vật dẫn thì tụ sẽ phóng điện Trang : 8 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông từ bản cực dương qua vật dẫn về bản cực âm. Quá trình này gọi là quá trình xả điện áp và tụ sẽ xả điện cho đến khi điện áp giữa 2 bản cực bằng o. Để đặc trưng cho khả năng nạp và xả điện của tụ điện người ta dùng một đại lượng gọi là điện dung Ký hiệu : C Đơn vị của tụ F đọc là Fara 1F = 10 6 µF = 10 9 ηF = 10 12 ρF * Điện dung của tụ tuỳ thuộc vào 4 thông số sau : - Bề mặt các bản cực : Bề mặt càng rộng thì điện dung càng lớn - Khoảng cách giữa 2 bản cực là khoảng cách càng gần thì điện dung càng lớn - Các lớp bản cực : Càng có nhiều lớp chồng lên nhau thì điện dung càng lớn - Đặc tính của chất điện môi biểu thị bằng hằng số điện môi (K) với chuẩn K = 1 đối với không khí. Các loại tụ và trị số : Được dựa trên cơ sở chất điện môi giữa 2 bản cực và một số đặc điểm chính mà ta có các loại tụ như sau. a. Tụ hoá : Đây là loại tụ có chất điện môi là giấy được tẩm một loại dầu hoá học. Điện dung của tụ hoá khá lớn được tính bằng đơn vị µF. Trên thân tụ hoá người ta sẽ kí hiệu cực tính của tụ hoá Khi sử dụng ta cần lưu ý là điện áp đặc vào cực dương của tụ phải lớn hơn điện áp đặc vào cực âm. Ngoài ra trên thân tụ hoá nhà sản xuất còn cho biết điện dung, điện áp làm việc, nhiệt độ bảo quản. Điện áp làm việc là điện áp lớn nhất mà ta đặc vào 2 bản cực. Ký hiệu : b. Tụ thường : Đây là loại tụ có chất điện môi giữa 2 bản cực là giấy, mica, sứ.Còn các bản cực là những màn kim loại mỏng xen giữa các tấm plastic, giấy cách điện. Những màn kim loại Trang : 9 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông có bề mặt rộng được phân thành khối tròn để tăng điện dung. Điện dung của tụ thường rất nhỏ được tính bằng đơn vị PF vì có điện dung nhỏ nên ở tụ thường không phân biệt cực tính. Dù điện dung nhỏ nhưng lại có độ ổn định cao rất thích hợp cho các mạch giao động và điều hợp cần có tần số chính xác. Ký hiệu : Trị số : Do kích thước của tụ thường rất nhỏ nên người ta không thể ghi trực tiếp lên thân tụ mà người ta thường ký hiệu bằng các chữ số và cách đọc như sau : Nếu trên thân tụ có ghi 3 chữ số thì hai chữ số đầu giữ nguyên, chữ số thứ 3 là luỹ thừa cơ số 10 nhân thêm vào đơn vị ρF. c. Tụ xoay (Varialbe Capacistor) : Đây là loại tụ mà các bản cực kim loại được ghắn xen kẻ nhau lên đế cố định và trục xoay. Khi ta điều chỉnh trục xoay thì một số bản cực sẽ thay đổi vị trí làm cho diện tích tiếp xúc giữa 2 bản cực thay đổi làm điện dung của tụ thay đổi. Tụ xoay dùng để chọn đài trong máy thu thanh, có chất điện môi là không khí. Khi xoay tụ chọn đài điện dung của tụ thay đổi làm thay đổi tần số thu. Điện dung của tụ khoảng vài trăm PF Được dùng nhiều trong các mạch điều hưởng chọn tần số hoặc trong các mạch dao động cũ để thay đổi tần số. Ký hiệu : 3/ Biến áp : Cấu tạo : Gồm 2 hay nhiều cuộn dây quấn trên cùng một lõi sắt, các vòng dây được quấn cách điện với nhau. Trang : 10 [...]... được tốc độ của động cơ đang hoạt động để có thể điều chỉnh cho phù hợp theo u cầu với chức năng và cơng suất làm việc trongtrường hợp động cơ bị sự cố 1) Các phương án thiết kế : * Phương án 1: mạch đo tốc độ động cơ hiển thị sau 1phút - thiết kế mạch đếm gồm một đĩa được gắn cố định trên trục động cơ ,trên đĩa có đục mơt lỗ và một mạch thu phát hồng ngoại qua lỗ được đục trên đĩa khi động cơ hoạt động. .. tương ứùng của các Led ( biểu thò cho các đo n ) sáng để tạo ra các số hay các chữ Trang : 26 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đơng CHƯƠNG II : THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ I ) GIỚI THIỆU THIẾT BỊ ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ - chức năng của mạch ( Encoder ) là đo và hiển thị tốc độ của động cơ khi động cơ làm việc , với đơn vị(vong/ phút) - ứng dụng :mạch( encoder) được ứng dụng rât rộng rãi... per min.) c) Mạch Encodor : - mạch có nhiệm vụ thu nhận những thơng số về tốc độ của động cơ khi động Cơ đang hoạt động va xử lí các thơng số rồi đưa đến mạch hiển thị để hiển thị Trang : 34 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đơng tốc độ đó dươi dạng số đơn vị (vong/phút) - cấu tạo của mach gồm: 2 led thu và phát hồng ngoại được đặt ở rưới động cơ có nhiệm vụ đo tốc độ của động cơ + IC HA1741... đĩa khi động cơ hoạt động quay được một vòng tương ứng với mạch thu hồng ngoại nhận được mơt xung đưa đến mạch hiển thị - mạch đêm thời gian : đưa ra xung chuẩn trong vòng 1phút để trót dũ liệu hiển thị và reset mạch hiển thị về vị trí ban đầu - nhược điểm của phương án trên : thơi gian q dài (1 phút ) và tốc độ động cơ khơng ổn định nên độ chính xác của phương án này khơng cao Đếm xung reset S... Kinh tế Kỉ thuật Phương Đơng S 1s riset D Hiển thị phương án 3 : thiết kế tương tự như 2 phương án trên , nhưng để khắc phục được nhược điểm của 2 phương án trên nhưng thay vì đục một lỗ như 2 phương án trên thì ta đục thêm nhiều lỗ trên đĩa trong trường hợp động cơ chạy chậm thì mạch thu phát hồng ngoại vẫn nhận được xung a) trên đĩa được đục 30 lõ : - khi động cơ quay được 1 vòng 30 lõ tương ứng với... Phương Đơng Hiển thị * Phương án 2 :thiết kế mạch tương tự phương án 1 tuy nhiên để khác phục nhược điểm của phương án 1thì ta giảm thời gian xuống 1s - giả sử trong 1s đếm được 10 xung tương ứng với 10 vòng Tương ứng với 60s thì đếm được 6000 vòng/phút hiển thị ra led - phương án 2 khắc phục được nhược điểm của phương án 1 về tời gian nhưng đòi hỏi thiết kế mạch phải tính tốn phức tạp thì độ chính... c) Mạch Riset : - nhiệm vụ: khi mạch chốt ,chốt dữ liệu và hiển thị Sau 1s thì mạch riset lúc này có VC C T IM E nhiệm vụ xóa dữ liệu đó và cho cập nhật và hiển thị dữ liệu mới C 11 103 R 4 8 10K U 9C 10 9 R IS E T 4093  C11 ,R4 là mạch vi phân tạo xung gai nhọn  U9 la cổng NAND để nhận biết sườn xuống và sườn lên của xung Vì chân riset tác động mức cao cho nên sườn lên của xung ngõ vào sẽ được mạch. .. nhiệm vụ tạo ra xung chuẩn 1s đưa đến mạch Chót và mạch Riset để kích thích hai mạch này hoạ động Trang : 32 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đơng - mạch bao gồm 1 IC định thì 555 ,1 điện trở 47k , 1 biến trở 10k , 2 tụ điện 10uf và 104p IC 555 la IC chuyển đổi A/D, từ tín hiệu tương tự sang tín hiệu số - ngun lý hoạt động của mạch : khi cấp nguộn cho mạch thì tụ C2 nạp điện từ vcc qua... thị , thì mạch chốt sẽ lưu giữ lại trong vòng 1s sau đó mới cho hiển thị bằng cách lấy xung vng từ ngõ ra của mạch định thì 1s biến đổi thành xung gai nhọn sau đó qua mạch nhận biết sườn lên và xuống vì chân chốt tác động ở mức thấp nến sườn xuống của xung ngõ vào sẽ được mạch này nhận biết và đưa đến mạch chốt + điện trở R2 ,tụ C10 là mạch vi phân tạo xung gai nhọn + U9a,U9b là cổng Nand nhận biết... ổn định cho hoạt động của Transistor Vì vậy khi sử dụng Transistor người ta thường thiết kế các mạch ổn định nhiệt độ nhằm mục đích hạn chế tối đa dòng rỉ Phân cực và ổn định nhiệt độ : Phân cực là cách dùng điện trở ghép từ nguồn cực C để cách cho cực B thay thế nguồn Vb Còn ổn định nhiệt là cách làm cho Transistor khơng nóng thêm khi nhiệt độ tăng Ngun tắc ổn định nhiệt là phải nối mạch phân cực Transistor . Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông ĐỒ ÁN TÔT NGHIỆP THIẾT KẾ MẠCH ĐO TỐC ĐỘ ĐỘNG CƠ HIỂN THỊ ( N VÒNG/ PHÚT ) Trang : 1 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương. Phương Đông Trong đề tài mạch điện : Đo tốc độ động cơ hiển thị (vòng / phút) hiện nay có nhiều dạng mạch điều khiển. - Sử dụng IC số - Sử dụng vi điều khiển Trong quá trình nghiên cứu và được. thành mạch điều khiển, đo và ổn định tốc độ có hiển thị . đơn vị :( vòng /phút) Trang : 4 Đồ án tốt nghiệp Trường Kinh tế Kỉ thuật Phương Đông CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Giới