Đề tài nghiên cứu và thiết kế mạch điều khiển đèn chiếu sáng và trạng thái dùng ic4017bc

Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Mở đầu Đề tài nghiên cứu thiết kế mạch điều khiển đèn chiếu sáng trạng thái dùng IC4017BC lý chọn đề tài: đề tài nghiên cứu thiết kế mạch điện đếm dùng ic cd4017bc đề tài nghiên cứu kỹ thuật xung , nhằm tạo bước ngoặt cho làm quen với môn học kỹ thuật xung đầy lý thú bổ ích Qua hiểu biết ngành kỹ thuật xung số điện tử phát triển mạnh mẽ giúp chung ta hiểu biết sáng tạo thành áp dụng thực tiến nay: Bảng quảng cáo, áp phíc, mạch điện tử lớn Như biết, khoa học kỹ thuật phát triển gắn liền với phát triển nhân loại Xưa người biết lao động sáng tạo vật liệu công cụ lao động thô sơ Thời gian phát triển tích luỹ kinh nghiệm với tìm tịi sáng tạo, người sáng tạo công cụ lao động đại thay hẳn sức lao động người (các thiết bị kim loại thiết bị máy móc đại ), làm cho suất lao động tăng cao nhiều Không dừng lại thành đó, người tiếp tục tìm tịi sáng tạo nhiều để phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt vui chơi giải trí cho thân Những thành tựu kỷ 21 ngày kết khơng ngừng tìm tịi sáng tạo Những thành tựu phải nói đến ngành khoa học kỹ thuật, ngành mũi nhọn quốc gia, ngành KHKT phát triển nay:CNTT, Y Học, phải nói đến ngành KT Điện Tử, ngành quan trọng đóng vai trị tất yếu tất ngành CNTT , TTLL, Quân ngành chế tạo Kỹ thuật Xung số lĩnh vực phát triển ngành KT Điện Tử Kỹ thuật môn học kỹ thuật sở ngành điện tử điện tử công nghiệp , trường ĐH,CĐ, Trung Học chuyên nghiệp , có vị trí quan trọng tồn chương trình học học sinh sinh viên ngành học nói Mục đích nhiệm vụ : Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Mục đích đề tài đề xuất mơ hình thích hợp cho ứng dụng mạch điện nghiên cứu kỹ thuật xung số phục vụ đào tạo cho khoá học nghiên cứu cao ngành kỹ thuật xung số tìm tịi sáng tạo nghiên cứu khoa học ngành KT Xung số Để đạt mục đích , đề tài nhiệm vụ sau: 1.Tìm hiểu số linh kiện điện tử 2.Xây dựng, thiết kế, tính tốn,lắp ráp mơ hình mạch điện 3.Thử nghiệm mơ hình đề suất nghiên cứu 3.Đối tượng phạm vi nghiên cứu: Đối tượng nghiên cứu đề tài tài liệu giảng dạy, từ ý tưởng thực tế , linh kiện thiết bị có sẵn Phạm vi nghiên cứu giới hạn nghiên cứu mô hình mạch điện kích đếm dùng IC CD4017BC kỹ thuật xung số 4.Cơ sở tài liệu trang thiết bị : Đề tài sử dụng : a.Các tài liệu nhóm thu thập từ tài liệu giảng dạy trình học tập với tài liệu tham khảo thu thập bên b.Các thiết bị : -các linh kiện điện tử -Mỏ hàn , đồng hồ đo , vật liệu cần thiết trình lắp ráp tạo ý tưởng Phương pháp nghiên cứu: +ý tưởng thiết kế mạch điện kích đếm dùng IC CD4017BC dựng mơ hình thực tiễn hộp quảng cáo nháy sáng hàng chữ thiết kế +Tính tốn thiết kế xác thời gian, chu kỳ, tần số mạch điện +Sử dụng linh kiện phù hợp với tính tốn thiết kế mạch điện Luận điểm bảo vệ: Mơ hình đề tài phân thành cấp: +ở cấp độ nhỏ: Nghiên cứu thiết kế mạch dao động định dùng IC NE555 +ở cấp độ trung bình : Nghiên cứu tiết kế mạch kích đếm dùng IC CD4017BC Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc +ở cấp độ lớn : Nghiên cứu tiết kế mạch kích đếm dùng IC CD4017BC với đèn cơng suất lớn điều khiển ánh sáng dòng chữ hộp quảng cáo Bố cục đề tài: Đề tài gồm trang , hình, bảng, tài liệu tham khảo & phụ lục.Các phần chương đề tài xếp sau: +Mở đầu +Chương 1: Linh kiện điện tử +Chương 2: Thiết kế mạch điện , lắp ráp , phân tích mạch điện +Chương 3: ứng dụng mơ hình vào thực tiến +Kết diễn biến trình lắp ráp,bài học kinh nghiệm +Kết luận kiến nghị Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Chương 1: Linh kiện điện tử Để nắm vững kiến thức điện tử : cấu tạo nguyên lý làm việc linh kiện điện tử nhằm mục đích tính tốn thiết kế mạch phục vụ đề tài nghiên cứu Ta tìm hiểu số linh kiện điện tử sau: i điện trở : Điện trở than: Là loại điện trở sử dụng nhiều mạch điện Điện trở than hỗn hợp bột than chất khác , tuỳ tỷ lệ pha trộn mà điện trở có trị số lớn hay nhỏ Bên ngồi điện trở bọc lớp cách điện Trị số điện trở ghi vòng màu theo quy ước Hoa Kỳ nên gọi điện trở Hoa Kỳ Hình dáng điện trở than vòng màu sau : Vòng Vịng Vịng Vịng Hình dáng điện trở bảng quy ước màu sắc điện trở hoa kỳ Màu Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Vòng thứ Vòng số hai Vòng thứ ba Vòng số Màu (Số thứ ) (Số thứ hai) (Số bội ) (Sai số ) Đen 0 x 10 Nâu 1 x 10  1% Đỏ 2 x 10  2% Cam 3 x 10 Vàng 4 x 10 Xanh 5 x 10 Xanh dương 6 x 10 Tím 7 x 107 Xám 8 x 10 Trắng 9 x 10 Vàng kim x 10 -1  5% -2 Bạc x 10  10 % Trường hợp đặc biệt khơng có vịng số 4(loại điện trở có ba vịng màu) sai số  20% Hiện người ta chế tạo loại điện trở than có năm vạch màu, loại điện trở có độ xác cao , lúc vịng màu có ý nghĩa sau : Điện trở có năm vịng - Vịng 1: Số thứ Vòng 2: Số thứ hai Vòng 3: Số thứ ba Vòng 4: Số bội Vòng 5: Sai số 2: Điện trở cơng suất Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Công suất điện trở trị số công suất tiêu tán tối đa nó, dịng điện qua điện trở cho cơng suất lớn trị số điện trở bị cháy Công suất điện trở thay đổi theo kích thước lớn hay nhỏ với trị số gần sau : - Công suất 1/4w có chiều dài khoảng 0,7 cm - Cơng suất 1/2Wcó chiều dài khoảng cm - Cơng suất 1W có chiều dài khoảng 1,2 cm - Cơng suất 2W có chiều dài khoảng 1,6 cm - Công suất W có chiều dài khoảng 2,4 cm Những điện trở cơng suất lớn thường điện trở dây quấn 3: Biến trở (Variable Resistor, viết tắt VR) Biến trở_ hay gọi chiết áp_được cấu tạo gồm điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung, góc quay 2700 Có trục xoay nối với trượt làm than (cho biến trở dây quấn ) hay làm kim loại có biến trở than, trượt ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở xoay trục Hình dáng biến trở trượt Đặc tính biến trở Góc quay 100% Logarit 50% % % II Tụ điện ( Capacitor_C_) Cấu tạo tụ điện : Điện trở Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Tụ điện loại linh kiện thụ động, tụ điện bao gồm có hai cực làm chất dẫn điện đặt song song nhau, lớp cách điện gọi điện môi Chất cách điện thông dụng để làm điện môi tụ điện : Giâý, dầu , mica , gốm , khơng khí Chất cách điện lấy làm tên gọi cho tụ điện : Ví dụ tụ gốm , tụ mi ca : Đặc tính tụ điện với dòng điện chiều Giữa hai cực tụ điện lớp cách điện nên dịng điện R= U I qua tụ điện Do I=0 nên =vô Như tụ điện có sức cản vơ cực Ohm dịng chiều Tuy mhiên khảo sát tượng tĩnh điện lúc tụ điện nối vào nguồn DC, người ta nhận thấy : - Điện tích âm cực âm nguồn tích tụ cực bên - Điện tích dương nguồn tích tụ cực bên Hiện tượng gọi tụ nạp điện Đặc tính tụ điện dòng điện xoay chiều I= Q T Theo công thức: suy Q=I.t Đối với tụ điện , điện tích nạp tính theo cơng thức : Q=C.u Suy : U= C C.U=I.t suy I.t Điện áp nạp tụ tích tụ dòng điện nạp vào tụ theo thời gian t (ý nghĩa tốn học tích phân ) Đối với dịng điện xoay chiều hình sin , trị số tức thời điện áp : u(t)=Um.sin ω t Hệ thức liên hệ dòng điện i(t)và điện áp uc là: dq dt u(t)= =CUm Linh kiện điện tử ω cos ω t (gọi Im=CUm π ωt + ) ( i(t)=I sin ω ) Suy : m Như , dòng điện i(t) tụ trị số thay đổi theo dòng điện xoay chiều hình sin Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc a Biên độ cực đại Điện áp tức thời dịng điện xoay chiều hình sin biểu diễn theo công thức : ( ωt + π ) u(t)=Umsin ω t i(t)=Im.sin So sánh biểu thức u(t) với biểu thức tính điện áp tụ ta có : Im ωC Im = π fC Um= (C=2 π f) Đây điện áp cực đại nạp tụ b Sức cản tụ điện AC Định luật Ohm áp dụng điện trở cho ta công thức : U I R= áp dụng cơng thức tụ điện dịng xoay chiều ta có : Um= Im CC ⇒ Um = Im CC CC So sánh hai trường hợp ta thấy có ý nghĩa điện trở , tụ điện gọi dung kháng ký hiệu Xc Ta có : 1 = Xc= CC π fC Xc : dung kháng ( Ω ) f : tần số (Hz) C: điện dung(F) Dung kháng Xc tụ điện tỉ lệ nghịch với tần số f điện dung C Dung kháng có đơn vi tính Ohm giống điện trở III Diod 1.DIOD bãn dẫn: 1.1.Cấu tạo: Khi chất bán dẫn trung hoà điện mà vùng bán dẫn N bị electron ( qua mắt nối sang vùng P) vùng bán dẫn N gần mối nối trở thành có điện tích dương (ion dương), vùng bán dẫn P nhận thêm electron ( từ vùng N sang) vùng bán dẫn P gần mối nối trở có điện tích âm (ion âm) tượng tiếp diễn tới điện tích âm vùng P đủ lớn đẩy electron không cho electrron từ vùng N sang P chênh lệch điện tích hai bên mối nối gọi hàng rào điện áp Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc diod bán dẫn có cấu tạo kí hiệu hình : Mỗi nối P Lỗ trống P P N _ N electron N + Hàng rào điện áp 1.2 Nguyên lý vận chuyển diod : a phân cực ngược diod: dùng nguồn điện nối cực âm nguồn vào chân P cực dương nguồn vào chân N diod lúc đó, điện tích âm nguồn hút lỗ trống vùng P điện tích dương nguồn hút electron vùng N làm cho lỗ trống electron hai bên mối nối xa nên tượng tái hợp electron lỗ trống khó khăn nhiên trường hợp có dịng điện nhỏ qua diod từ vùng N sang vùng P gọi dòng điện rỉ trị số khoảng A dòng điện rỉ cịn gọi dịng điện bỗ hồ nghịch IS (saturate: bão hồ) dịng điện rỉ có trị nhỏ nên nhiều trường hợp người ta coi diod không dẫn điện phân cực ngược P N P IS nhỏ N b Phân cực thuận diod Dùng nguồn điện DC nối cực dương nguồn vào chân P cực âm nguồn vào chân N diod đẩy lỗ trống vùng P điện tích âm nguồn đẩy vùng N làm cho electron lỗ trống lại gần mối nối lực đẩy tĩnh điện đủ lớn electron từ N sang mối nối qua P tái hợp với lỗ trống Phân tích thiết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bct kết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bc mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcN ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcèN CHIết kế mạch ĐIềU KHIểN ĐèN CHIếU SáNG dùng ic cd4017bcU SáNG dùng ic cd4017bc Khi vùng N electron trở thành mang điện tích dương vùng N kéo điện thích âm từ cực âm nguồn lên chỗ, vùng P nhận electron trở thành mang điện tích âm cực dương nguồn kéo điện tích âm từ vùng P vậy, có dịng electron chạy liên tục từ cực âm nguồn qua diod từ N sang P cực dương nguồn, nói cách khác, có dịng điện qua diod theo chiều từ P sang N 1.3.Đặc tính kỹ thuật: Trên mạch thí nghiêm hình, người ta đo dòng điện ID qua diod điện áp VD hai chân P N diod phân cực thuận diod tăng điện áp VDC từ 0V lên diod đạt trị số điện áp VD =V bắt đầu có dịng điện qua diod VD VD VD ID RL VDC IS RL điện áp V gọi điện áp thềm hay điện áp ngưỡng có trị số tuỳ thuộc chất bán dẫn thực nghiệm cho biết: V =0,5V  0,6V; VDmax=0,8V  0,9V (chất Si) 1