Thiết kế, chế tạo mạch kiểm tra số lượt người đi vào cửa siêu thị

Thiết kế, chế tạo mạch kiểm tra số lượt người đi vào cửa siêu thị

Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC ĐỀ TÀI : Thiết kế, chế tạo mạch kiểm tra sớ lượt người vào cửa siêu thị Nhóm sinh viên thực hiện: Phạm Văn Thắng Chu Thị Thuận Đỗ Thế Anh Khóa : 2009-2013 Nghành đào tạo : Điện-Điện tử Số tín : tín Thời gian thưc : Tuần Nội dung cần hoàn thành: Lập kế hoạch thực báo cáo theo tiến độ Nghiên cứu ứng dụng thực tế thiết bị, đề phương án thiết kế, chế tạo Giới thiệu thông số, ứng dụng phần tử mạch Tính tốn, lựa chọn linh kiện Quy trình thưc chế tạo hoàn thiện Quyển thuyết minh vẽ Giảng viên hướng dẫn Phạm Ngọc Thắng GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhận xét giảng viên hướng dẫn Hưng Yên, Ngày….Tháng… Năm 2010 Giảng Viên Hướng Dẫn GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC MỤC LỤC .4 LỜI NÓI ĐẦU Phần 1: PHẦN THUYẾT MINH Tính cần thiết đề tài II Xây dựng sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc của các khối Sơ đồ khối .7 Chức khối Phần : Xây dựng sơ đồ nguyên lý và mô tả nguyên tắc hoạt động 23 Sơ đồ nguyên lý mạch 23 Sơ đồ boar 24 Nguyên lí hoạt động 25 TÀI LIỆU THAM KHẢO 27 GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, phát triển mạnh mẽ khoa học công nghệ, sống người có thay đổi ngày tốt hơn, mang lại tiện lợi tối ưu với trang thiết bị đại phục vụ cơng cơng nghiệp hố, đại hố đất nước Đặc biệt góp phần vào phát triển ngành kĩ thuật điện tử góp minh dễ sử dụng nguời phát triển rộng Những thành tựu biến tưởng chừng thành phần không nhỏ nghiệp xây dựng phát triển đất nước Trong tích hợp mạch điện – điện tử ngày trở nên thiết yếu mà công nghệ ngày phát triển tiến tới thời đại vi xứ lý vi mạch mạch cồng kềnh chiếm nhiều diện tích bị loại bỏ dần thay vào dó mạc siêu nhỏ gọn gàng đươc ưa chuộng Bên cạnh mạch tiện ích mạch điều khiển thơng có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất tinh thần cho người Trong ngành điện tử kỹ thật số lĩnh vực phát triển mạnh giới khơng ứng dụng cơng cơng nghiệp mà cịn sử dụng nhiều ứng dụng đời sống hàng ngày mang lại hiệu cao.Các linh kiện điện tử kỹ thuật số ứng dụng vào mạch điện như: mạch đồng hồ, mạch cầu thang, mạch đèn giao thơng…Nó cơng cụ tin cậy cho người sử dụng Mục đích đồ án thiết kế đếm có chức đếm sản phẩm theo yêu cầu người sử dụng Nhận thấy khả ứng dụng rộng rãi mạch đếm số lượt người vào cửa siêu thị hiển thị led thanh.Chúng em nghiên cứu thiết kế hướng dẫn nhiệt tình thầy: Phạm Ngọc Thắng, giảng viên khoa điện – GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC điện tử trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên Vì kiến thức, kinh nghiệm chúng em cịn hạn chế nên đồ án khơng tránh sai sót Chúng em mong đánh giá quý thầy cô bạn bè, để đồ án hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ! GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Phần 1: PHẦN THUYẾT MINH Tính cần thiết đề tài Hiện chưa hiểu rõ đánh giá tiềm áp dụng hữu ích việc kỹ thuật số đời sống ngày người sống thời đại gọi “kĩ thuật số“ đại, siêu đại Thời đại mà khoa học phát việc áp dụng điều khiển số công nghệ đại vô cần thiết “Kĩ thuật số“ đời làm nên cách mạng lĩnh vực đời sống đại, từ nồi cơm điện, máy giặt, máy điện thoại… đến truyền hình, chụp ảnh, cơng nghệ thơng tin… “kĩ thuật số” khoa học không dừng lại, không giẫm chân chỗ mà tiếp tục phát triển, chí phát triển với tốc độ vũ bão Ngày công nghệ không dây phát triển mạnh Với thiết bị không dây ngày đại cho phép người sử dụng thỏa mãn nhu cầu giải trí điều khiển sản xuất mà khơng cần dây nối Nó thật tiện ích tạo cảm giác thoải mái cho người sử dụng Truyền tín hiệu số khơng dây Khoa học ngày chứng minh (bằng lý thuyết) phân tích hồn tồn vật chất thành tín hiệu, thành… sóng Phân tích tổng hợp lại… phải dựa “kĩ thuật số” Do thực tế ”mạch đếm số sản phẩm hiển thị led thanh” áp dụng rông rãi mạch đếm cửa vào, mạch đếm gara tơ .và cịn nhiều ứng dụng khác Các sản phẩm đa dạng với nhiều chủng loại : đặc, rỗng, kích cỡ khác Nhưng với khả thiết bị lắp mach đếm với sản phẩm có khả che ánh sáng có kích thước nhỏ GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khi nghiên cứu đề tài chúng em muốn phát huy thành ứng dụng kỹ thuật số nhằm tạo sản phẩm, thiết bị tiên tiến đạt hiệu sản xuất cao Ngoài trình nghiên cứu thực đề tài hội để chúng em tự kiểm tra lại kiến thức dã học trường, đồng thời phát huy tính sáng tạo, khả giải vấn đề theo yêu cầu đặt II Xây dựng sơ đồ khối và nguyên tắc làm việc của các khối Sơ đồ khối Chức khối a Khối nguồn - Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch ta dùng nguồn chiều vài trăm ôm để tránh cháy đèn led ta cung cấp nguồn 3,5v ta đua điện áp trực tiếp vào led nguồn ta dùng ta càn độ ổn định cao để mạch đếm chạy cách xác, ta dùng nguồn khơng ổn định ví dụ pin hoạt động bị gián đoạn - Bộ 5V 3V- 4.5V cho súng laser ta đưa vào led ta phải đưa qua điện trở nhỏ khoảng kilơm • Khối hạ áp GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Ở biến đổi điện áp lưới 220VAC-50Hz xuống cịn 24VAC - 3A Mục đích cấp đầy vào cho biến đổi lọc để có điện áp chiều mong muốn • Chỉnh lưu - Thành phần chỉnh lưu biến đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều thơng qua diode chỉnh lưu Đây sơ đồ chỉnh lưu chu kì với dạng sóng đầu vào đầu sau chỉnh lưu sau: - Dạng điện áp sau chỉnh lưu cịn sóng nhấp nhô núi dạng điện áp coi điện áp chiều chưa ổn định • Mạch lọc tụ điện - Có nhiệm vụ san điện áp chiều đập mạch U3 thành điện áp chiều U4 nhấp nhơ Khi điện áp chiều tăng từ đến V MAX , tụ diện nạp điện đến giá trị Uc = UMAX - Khi điện áp giảm từ đỉnh 0, tụ điện xả điện bù vào giảm điện áp phụ tải nhờ mà trì mức điện áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng điện áp chiều đập mạch , đồng thời giá trị trung bình điện áp chiều ngõ tăng lên Điện áp chiều có độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải dịng tải nhỏ tụ phóng điện yếu độ gợn sóng nhỏ dòng tải lớn tụ điện GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MƠN HỌC phóng điện nhiều độ gợn sóng lớn độ gơn sóng phụ thuộc vào điện dung tụ điện - Tác dụng tụ: Trong dòng điện chiều đập mạch U3 gồm thành phần chiều xoay chiều cịn xót lại đặc tính tụ điện cho dịng xoay chiều qua mà khơng cho dịng chiều qua Nếu chọn C có trị số tương đối lớn XC nhỏ Nếu thành phần AC qua tụ xuống mát mà không qua tải Thành phần chiều khơng thể qua tụ C nên tồn qua tải Vì mạch tụ có giá trị lớn có nhiệm vụ san mức điện áp cao; tụ có giá trị nhỏ 104 có giá trị lọc xung đột biến Dạng điện áp DC mạch chỉnh lưu hai trường hợp có tụ khơng có tụ Sơ đồ minh hoạ trường hợp mạch nguồn có tụ lọc khơng có tụ lọc Khi cơng tắc K mở, mạch chỉnh lưu khơng có tụ lọc tham gia , điện áp thu có dạng nhấp nhơ Khi cơng tắc K đóng, mạch chỉnh lưu có tụ C1 tham gia lọc nguồn , kết điện áp đầu lọc tương đối phẳng, tụ C1 có điện dung lớn điện áp đầu phẳng, tụ C1 nguồn thường có trị số khoảng vài ngàn µF GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Minh hoạ : Điện dụng tụ lọc lớn điện áp đầu phẳng - Dạng điện áp sau qua lọc - Dựa vào nguyên tắc phóng nạp tụ điện mà cho dịng điện chiều thằng hình vẽ Tụ lớn độ gợn điện áp giảm NHững sóng có tần số cao tần phải lọc nhờ tụ kẹo C2 C4 mạch dùng IC tồn thành phần gây sai sót khó phát làm cho mạch hoạt động khơng bình thường Qua lọc ta tạo điện áp Chiều cấp vào cho biến đổi đổi ổn áp • Bộ ổn áp IC 78XX - Dòng họ 78xx cho nhiều loại ổn áp điện khác : 7805 ổn áp 5V, 7806 cho ổn áp 6V GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 10 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử GVHD : Phạm Ngọc Thắng ĐỒ ÁN MÔN HỌC Page 16 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử GVHD : Phạm Ngọc Thắng ĐỒ ÁN MÔN HỌC Page 17 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC d Bộ giải mã Giải mã trình phiên dịch hàm ý gán cho mã, mạch điện thực việc giải mã gọi giải mã Các IC hỗ trợ giải mã led CD4511, 74HC47, 74HC48 GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 18 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử • ĐỒ ÁN MÔN HỌC Trong mạch ta dùng IC 7447 để giải mã U D D D D L T R B A B C D E F G I B 4 I / R 1 1 1 B O Trạng thái đầu vào ứng với đầu cho bảng đây: Ngõ vào D3 0 0 0 0 1 D2 0 0 1 1 0 Ngõ IC 7447 D1 0 1 0 1 0 D0 1 1 A X X X X X X X X B X X X X X X X X C X X X X X X X X X D X E X X X X X X X X X X X F X G X X X X X X X X X X X X = LOW Khoảng trống = HIGH + Các chân 1,2,6,7 : ngõ vào tín hiệu BCD + Chân số Lamptest : dùng để kiểm tra đoạn LED ngõ IC + Chân số Blank out : Chân cho phép đầu GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 19 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC + Chân số Blank in : chân cho phép loại bỏ số không mong muốn hiển thị + Chân 9,10,11,12,13,14,15 : ngõ nối với led + Chân số 16 cung cấp nguồn cho IC • Datasheet IC7447 GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 20 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC - Sơ đồ khối Giải mã maxãmma e Bộ hiển thị: Led Cấu tạo Led gồm có điot phát quang (LED) ghép nối với chung Anot chung Catot GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 21 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC f Cổng logic – cổng NOT • Khái niệm Cổng NOT cổng logic có ngõ vào ngõ ra: y = • Kí hiệu GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 22 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Phần : Xây dựng sơ đồ nguyên lý và mô tả nguyên tắc hoạt động Sơ đồ nguyên lý mạch Mạch nguồn Mạch thu phát tín hiệu Mạch đếm hiển thị GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 23 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Sơ đồ boar Mạch thu phát tín hiệu Mạch đếm hiển thị GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 24 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nguyên lí hoạt động Nguồn chiều: - Sau sử dụng máy biến áp ta dễ dàng có nguồn 3V AC.sau nguồn điện đưa qua cầu chỉnh lưu thành nguồn 3V DC.Cuối nguồn điện đưa qua tụ điện để lọc cho tần số ổn định trở thành nguồn điện 3V DC cung cấp cho đèn laser - Sau dùng máy biến áp ta nguồn điện 5V AC.cũng phần một, ta cho nguồn điện qua cầu chỉnh lưu.Lúc nguồn điện chuyển từ tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu chiều.Tiếp theo ta cho nguồn điện qua tụ điện để lọc phẳng tần số.cuối ta cho nguồn điện qua IC 7805 trở thành nguồn điện 5V DC cấp nguồn cho mạch điện GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 25 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Khi cấp nguồn chiều 5V có trường hợp xảy có tín hiệu (người) qua khơng có người qua a Khi khơng có tín hiệu qua Led thu phát hoạt động bình thường tồn mạch cấp nguồn 5V Led phát phát tín hiệu để led thu nhận, led thu nhận tín hiệu điện trở led thu giảm gần 0V, nên dịng điện thẳng xuống mass Do tranzitor khơng dẫn theo cơng thức tính : UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2) = (5 x 0)/(0+104) = Do điện áp 5V qua R4 chảy xuống JP2 mạch phát (JP1 mạch đếm) Đầu vào cổng NOT lúc mức cao, qua công NOT mức thấp, tín hiệu xung vào IC74192 lúc xung mức thấp nên IC74192 khơng đếm, khơng có tín hiệu cho IC7447 nên khơng hiển thị sang led b Khi có tín hiệu qua Khi có tín hiệu qua tín hiệu che led thu, led thu khơng nhận tín hiệu led phát, điện trở led thu lớn, nên điện áp cực B tranzitor lớn 0V Vì cơng thức : UB = (U x Rled thu)/(Rled thu + R2) Tranzitor dẫn gây sụt áp cực C tranzitor, lúc chân JP2 mức thấp 0V (vì điện áp lúc từ cực C xuống mass), chân JP1 mức thấp qua cổng NOT đảo thành mức cao Vì chân (đầu vào- JP1) IC 74192 tích cực mức thấp nên nhảy trạng thái tức mã hóa lúc có đầu 0001 Đầu vào giải mã Khi giải mã xong tín hiệu hiển thị led 01 giữ nguyên trạng thái có sản phẩm qua khỏi đường sáng laser nhảy trạng thái 02 Cứ có sản phẩm qua hoạt động tương tự GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 26 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÀI LIỆU THAM KHẢO - Sách linh kiện điện tử tác giả: Giảng viên LÊ THỊ HỒNG THẮM (2007) Trường đại học công nghiệp TPHCM - Sách sơ đồ chân linh kiện bán dẫn tác giả: DƯƠNG MINH TRÍ, xuất lần thứ nhà xuất khoa học kỹ thuật - Tìm internet (google.com; tailieu.vn; dientuvietnam.vn hoiquandientu.vn) - Datasheet IC - Giáo trình : Kĩ thuật số tác giả : Nguyễn Thúy Vân GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 27 ; Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC KẾT LUẬN Trong trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh thiết kế chế tạo mạch nên mạch chúng em đạt độ xác chưa cao Sau thời gian làm đồ án chúng em rút nhiều kinh nghiệm cho thân, nhờ vào dạy nhiệt tình thầy góp ý bạn Sau lần chúng em xin chân thành bảy tỏ lòng biết ơn thầy Phạm Ngọc Thắng thầy cô khoa, bạn giúp chúng em hoàn thành đồ án GVHD : Phạm Ngọc Thắng Page 28 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử GVHD : Phạm Ngọc Thắng ĐỒ ÁN MÔN HỌC Page 29 Trường SPKT Hưng Yên Khoa:Điện-Điện Tử GVHD : Phạm Ngọc Thắng ĐỒ ÁN MÔN HỌC Page 30 ... Dạng đi? ??n áp sau chỉnh lưu cịn sóng nhấp nhơ núi dạng đi? ??n áp coi đi? ??n áp chiều chưa ổn định • Mạch lọc tụ đi? ??n - Có nhiệm vụ san đi? ??n áp chiều đập mạch U3 thành đi? ??n áp chiều U4 nhấp nhơ Khi đi? ??n... MAX , tụ diện nạp đi? ??n đến giá trị Uc = UMAX - Khi đi? ??n áp giảm từ đỉnh 0, tụ đi? ??n xả đi? ??n bù vào giảm đi? ??n áp phụ tải nhờ mà trì mức đi? ??n áp theo thời gian , giảm đọ gợn sóng đi? ??n áp chiều đập... SPKT Hưng Yên Khoa :Đi? ??n -Đi? ??n Tử ĐỒ ÁN MÔN HỌC Minh hoạ : Đi? ??n dụng tụ lọc lớn đi? ??n áp đầu phẳng - Dạng đi? ??n áp sau qua lọc - Dựa vào nguyên tắc phóng nạp tụ đi? ??n mà cho dịng đi? ??n chiều thằng hình