Đang tải... (xem toàn văn)
Đồ án kỹ thuật điện tử hutech mạch đèn giao thông gồm bản thuyết minh hoàn chỉnh có pcb sẵn .đồ án của sinh viên trường đại học công nghệ tphcm.Hutech thực hiện ( lưu ý đăng lên để cho sinh viên trường với mục đích chia sẻ và tham khảo cách thức làm đồ án )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH ĐỒ ÁN MƠN HỌC: ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐÈN GIAO THÔNG ĐƠN GIẢN Ngành : Kỹ Thuật Cơ Khí Lớp 18DCKA2 : Giảng viên hướng dẫn: Bùi Hữu Hiên Sinh viên thực : Phan Hữu Thiện Mã Số Sinh Viên : 1800680157 Lớp : 18DCKA2 Tp.HCM, ngày … tháng năm 2018 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU GIAO ĐỀ TÀI TÊN MÔN HỌC : ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGÀNH: Kỹ Thuật Cơ Khí Họ tên sinh viên/ nhóm sinh viên giao đề tài (sĩ số nhóm……): PHAN HỮU THIỆN MSSV: 1800680157 Lớp: 18DCKA2 Tên đề tài : MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ĐƠN GIẢN Các liệu ban đầu : Tìm hiểu tổng quan đề tài đồ án, mục tiêu thiết kế Thiết kế sơ đồ khối cho mơ hình “Mạch đèn giao thơng dùng IC4017, IC555” Tìm hiểu datasheet linh kiện dùng để thiết kế mạch nguyên lý chi tiết gồm: IC4017, IC555, LED, Diode 1N4148, … Nội dung nhiệm vụ : Thiết kế, tính tốn giá trị, lựa chọn linh kiện để thi cơng mơ hình thực tế Mơ nguyên lý hoạt động mạch phần mềm mô (Proteus) Thi cơng mơ hình phần cứng Viết báo cáo đồ án Kết tối thiểu phải có: 1) Báo cáo đồ án 2) Mơ hình mạch thi công (Sơ đồ nguyên lý chi tiết; Mạch PCB) Ngày giao đề tài: / /2018 Ngày nộp báo cáo: ……./ /2018 Sinh viên thực (Ký ghi rõ họ tên thành viên) TP HCM, ngày … tháng năm 2018 Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện VIỆN KỸ THUẬT HUTECH PHIẾU THEO DÕI TIẾN ĐỘ THỰC HIỆN ĐỒ ÁN MÔN HỌC & ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ THỰC HIỆN TÊN MÔN HỌC: ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ Tên đề tài: MẠCH ĐÈN GIAO THÔNG ĐƠN GIẢN Giảng viên hướng dẫn: ThS BÙI HỮU HIÊN Sinh viên/ nhóm sinh viên thực đề tài: PHAN HỮU THIỆN MSSV: 1800680157 Lớp: 18DCKA2 Kết thực sinh Tuần Ngày Nội dung thực viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) - Giao đề tài - Xác nhận đăng ký thức đề tài thực - Viết báo cáo chương Giới thiệu đề tài - Vẽ mạch nguyên lý - Thực mô nguyên lý hoạt động mạch phần mềm - Thực mô nguyên lý hoạt động mạch phần mềm - Đọc tài liệu - Viết chương Cơ sở lý thuyết - Vẽ mạch layout (PCB) - Tìm hiểu tính tốn thiết kế mạch - Vẽ mạch layout (PCB) - Viết báo cáo Tạm nghỉ thi học kì GVHD: Bùi Hữu Hiên Tuần Ngày Sinh viên: Phan Hữu Thiện Nội dung thực - Tìm hiểu nguyên lý hoạt động - Viết báo cáo - Tiến hành thi công mạch - Viết báo cáo 10 - Tiến hành thi công mạch - Viết báo cáo 11 12 Kết thực sinh viên (Giảng viên hướng dẫn ghi) - Chỉnh sửa, đo đạc thông số cần thiết, chạy thử - Viết báo cáo - Hoàn thiện nộp báo cáo -Hồn thiện mạch thi cơng Đánh giá kết báo cáo: (Hình thức, Nội dung báo cáo ; Sản phẩm thực hiện; Thái độ ; Kỹ năng; ….) Cách tính điểm: Điểm đánh giá q trình thực đồ án = 50% x Tính chủ động, tích cực, sáng tạo + %50 x Đáp ứng nội dung nhiệm vụ Tổng điểm kết thúc học phần = Điểm đánh giá trình thực đồ án x 40% + Điểm chấm báo cáo GVHD x 30% + Điểm chấm báo cáo GVPB x 30% Tiêu chí đánh giá trình thực đồ án Họ tên sinh viên Phan Hữu Thiện Mã số SV Tính chủ động, tích cực, sáng tạo Đáp ứng nội dung nhiệm vụ Tổng điểm tiêu chí đánh giá q trình thực đồ án (tổng cột điểm 1*50%+2*50%) 1800680157 Ghi chú: Điểm số có sai sót, GV gạch bỏ ghi lại điểm kế bên ký nháy vào phần điểm chỉnh sửa TP HCM, ngày … tháng năm 2018 Sinh viên thực Giảng viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên thành viên) (Ký ghi rõ họ tên) GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện LỜI CẢM ƠN ời em xin chân thành cảm ơn tất q Thầy/Cơ giáo hướng L dẫn bảo tận tình thời gian em làm Đồ án môn học vừa qua, đặc biệt Viện Kỹ Thuật Hutech tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đồ án Em vô biết ơn Thầy Bùi Hữu Hiên người trực tiếp hướng dẫn bảo tận tình cho em hồn thành Đồ án kỹ thuật điện tử Vì lần đầu làm đồ án thiết kế thi công mạch, với kiến thức thời gian hạn chế nên không tránh khỏi thiếu sót Với mong muốn học hỏi, em mong nhận góp ý q Thầy, Cơ giáo bảo, hướng dẫn thêm để em rút kinh nghiệm cho đồ án tốt Xin chân thành cảm ơn Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2018 Sinh viên thực Phan Hữu Thiện GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện MỤC LỤC CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 1.1 Lý Do Chọn Đề Tài: 1.2 Mục Tiêu Đề Tài: CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1 IC 555: 2.1.1 Sơ đồ chân Cấu tạo IC 555: 2.1.2 Thông số kỹ thuật IC 555: 2.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG IC 555: 2.2 IC 4017: 10 2.2.1 Sơ đồ chân thông số kỹ thuật IC 4017: 10 2.2.2 Ứng dụng: 11 2.2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG IC 4017: 11 CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ 12 3.1 Sơ Đồ Khối Và Chức Năng Của Các Khối: 12 3.1.1 Sơ Đồ Khối: 12 3.1.2 Chức Năng Của Các Khối: 12 3.2 Sơ đồ nguyên lý: 13 3.3 Tính Tốn Thiết Kế Mạch: 14 3.4 Nguyên Tắc Hoạt Động: 14 CHƯƠNG IV: THI CÔNG 15 4.1 Sơ Đồ Mạch Layout: 15 4.2 Sơ Đồ Mạch In 3D: 15 4.3 Sản Phẩm: 16 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 17 5.1 Kết Luận: 17 5.2 Hướng Phát Triền: 17 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN 1.1 Lý Do Chọn Đề Tài: Ngày với phát triển khoa học kĩ thuật, xã hội ngày văn minh đại, phát triển đô thị ngày lên Nhu cầu giao thông ngày trở nên cấp thiết, khu vực thành thị Do nhu cầu đời sống người, đặc biệt nhu cầu lại, loại phương tiện giao thơng tăng cách chóng mặt Riêng Việt Nam số lượng xe máy năm qua tăng cách đột biết, mật độ xe lưu thông đường ngày nhiều, hệ thống đường xá Việt Nam cịn q nhiều hạn chế nên thường gây tượng kẹt xe, ách tắc giao thông, đặc biệt tai nạn giao thông ngày phổ biến trở thành mối hiểm họa cho nhiều người Vì lý luật giao thông đời đưa vào sử dụng Trong hệ thống đèn giao thơng đơn giản ứng dụng để giảm thiểu tai nạn giao thông 1.2 Mục Tiêu Đề Tài: Điện tử ứng dụng rộng rãi phổ biến lĩnh vực nên với sinh viên học ngành kỹ thuật yêu cầu cần phải trang bị kiến thức điện, điện tử để phân tích, thiết kế, thi cơng, lắp đặt vận hành, bảo trì, bảo dưỡng thiết bị điện tử, dây chuyền sản xuất cơng nghiệp Nhằm mục đích áp dụng kiến thức học lý thuyết môn kỹ thuật điện tử vào thiết kế ứng dụng thực tế nên em định chọn thực đề tài: “Đèn Giao Thông Đơn Giản” Với việc thực đồ án môn học nhằm giúp em hiểu chức linh kiện dùng mạch, liên kết chúng việc thiết kế mạch điện tử sử dụng linh kiện điện tử Ngoài ra, việc thực đồ án giúp em hiểu được: cách tính tốn thiết kế mạch; biết sử dụng phần mềm Proteus để mô thiết kế PCB cho mạch điện tử; biết cách kiểm tra số vấn đề linh kiện mạch có hư hỏng,… GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện CHƯƠNG 2: GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 2.1 IC 555: Hình 2.1.1 Kí hiệu Hình 2.1.2 Hình ảnh thực tế Đối với IC555 vi mạch để tạo thời gian trễ (Time Delays) tạo xung (Oscillation) hoạt động ổn định Và có tỷ lệ xác cao với mức độ ổn định tỷ lệ xác cao Cịn IC NE555 mạch tích hợp hãng CMOS sản xuất linh kiện phổ biến Để tạo xung PWM dùng để thay đổi tần số tùy thích theo thiết bị 2.1.1 Sơ đồ chân Cấu tạo IC 555: Cấu tạo IC NE555 gồm có OP – AMP có tác dùng so sánh điện áp, mạch lật transistor giúp thực việc xả điện Cấu tạo đơn giản coi mạch tích hợp hoạt động có tính xác cao Hình 2.1.1.1 Sơ đồ chân IC 555 2.1.2 Thông số kỹ thuật IC 555: + Nguồn điện áp đầu vào dải tần từ – 18V + Cường độ dòng điện tiêu thụ: – 15mA + Công suất tiêu thụ lớn (Pmax): 600mW + Điện áp logic đầu lớn (mức 1): 0.5 – 15V + Điện áp logic đầu nhở (mức 0): 0.03 – 0.06V GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện 2.1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG IC 555: Chức hoạt động chân: + Chân (GND): chân kết nối GND cung cấp dòng cho IC gọi mass chung + Chân số (TRIGGER): chân đầu vào thấp so với điện áp so sánh sử dụng chân chốt tần số áp Mạch so sánh sử dụng Transistor PNP với điện áp chuẩn ⅔ Vcc + Chân số (OUTPUT): dùng để lây tính hiệu logic đầu chân trạng thái xác định mức thấp (mức 0) mức cao (mức 1) + Chân số (RESET): để lập định cho trạng thái đầu mạch ic 555 Khi chân số nối với Mass OUTPUT mức Nếu chân mức cao trạng thái đầu theo mức áp chân số chân số Trong trường hợp tạo mạch dao dộng dùng ic 555 tạo xung thường chân nối trực tiếp với nguồn Vcc + Chân số (CONTROL VOLTAGE): dùng để làm thay đổi mức điện áp chuẩn IC 555 tính theo mức biến áp dùng nhiều điện trở nối với chân số GND + Chân số (THRESHOLD): đầu vào để so sánh điện áp chân cố định + Chân số (DISCHAGER): với chân coi khóa điện tử chịu tác động điều khiển từ tầng logic chân Mà đầu chân output xuống mức khóa đóng lại Chân số có nhiệm vụ tụ nạp xả điện cho mạch R-C + Chân số (Vcc): nguồn cấp cho IC 555 suốt trình hoạt động Mức điện áp dao động nguồn cấp hoạt động từ – 18V GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện 2.2 IC 4017: Hình 2.2.1 Kí hiệu Hình 2.2.2 Hình ảnh thực tế IC 4017 ic đếm thập phân tức đếm hệ 10, đếm xung clock Khi ta đưa tín hiệu xung vào chân clock ic đếm xung xuất 10 output tương ứng với xung clock 2.2.1 Sơ đồ chân thông số kỹ thuật IC 4017: + Bộ đếm thập phân CMOS 16 chân + Hỗ trợ 10 đầu giải mã + Dải điện áp cung cấp rộng từ 3V đến 15V, thường + 5V + Tương thích với TTL + Tần số tối đa: 5,5Mhz Hình 2.2.1.1 Sơ đồ chân IC 4017 10 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện 2.2.2 Ứng dụng: IC thường ứng dụng mạch đếm, mạch timer, ma trận LED, LED chaser dự án LED khác + Bộ đếm nhị phân giải mã nhị phân + Có thể sử dụng để làm chia + Đo sáng từ xa, ô tô, điện tử y tế Khi hiểu nguyên lý hoạt động, tự thân nghĩ thật nhiều ứng dụng hữu ích với 2.2.3 NGUN LÝ HOẠT ĐỘNG IC 4017: + Đây IC hoạt động xung kích cạnh lên ( xung kích từ mức lên mức 1) + Chân số 13 (chân E) chân cho phép IC hoạt động, để kích hoạt chân ta phải nối chân với mức (nối mass) + Chân MR chân reset, ta cấp cho điện áp mức (5V) ngõ Q bị reset, mặc đinh ngõ Q0 mức 1, ngõ cịn lại mức Nếu khơng sử dụng tới chân MR nên ta nối chân với mass Sơ đồ ta dùng chân MR để khống chế lượt đếm thứ nên ta nối chân MR với chân Q4 + Tụ C4 R9 dùng chống dội cho nút nhấn Hình2.2.3.1 + Chân CO dùng để kết nối thêm với IC 4017 khác tuỳ theo nhu cầu thiết kế, ví dụ cần tầm đếm 4017 nhiều dùng tới chân (chỉ cần kết nối chân CO 4017 với chân CLK IC 4017 kế tiếp) => Khi ta kết nối IC 4017 linh kiện theo sơ đồ cấp nguồn lần đầu mạch hoạt động sau: Đầu tiên Q0 mặc định mức 1, Q khác mức Khi ta nhấn nút thả nghĩa ta cấp xung cho IC hoạt động, chân Q1 xuất mức 1, chân Q khác mức Nhấn thả nút lần ta lại cấp thêm xung thứ cho IC hoạt động, Q2 mức 1, chân Q khác mức Nhấn thả nút đến lần thứ Q4 mức Q khác mức 0, Q4 nối với MR nên MR nhận tín hiệu mức từ Q4 reset IC, bắt đầu đếm lại từ đầu từ Q0 (mức 1) 11 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ 3.1 Sơ Đồ Khối Và Chức Năng Của Các Khối: 3.1.1 Sơ Đồ Khối: Khối Nguồn Bộ Tạo Xung Khối Hai Trạng Thái Bền Khối Hiển Thị 3.1.2 Chức Năng Của Các Khối: - Khối nguồn: TBLOCK-I2, Công tắc, tụ điện Chức cung cấp nguồn cho hệ thống mạch hoạt động Nếu ta cung cấp không đủ nguồn điện áp với linh kiện mạch khơng hoạt động bị hư hỏng Cơng tắc đóng mở mạch cần thiết - Bộ tạo xung: IC 555 Tùу thuộᴄ ᴠào ᴄhế độ dao động, (dao động bất ổn / đơn ổn hoặᴄ ѕong ổn) Cáᴄ dao động nàу đượᴄ ѕử dụng hai thiết bị trạng thái kháᴄ tự dao động, định thời ᴠà flip flopѕ Sử dụng ngõ ᴠào điều khiển ᴄủa IC định thời 555 để tạo điều ᴄhế độ rộng хung (PWM) Chu kỳ làm ᴠiệᴄ phụ thuộᴄ ᴠào điện áp ᴄủa ngõ ᴠào tương tự 12 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện - Khối Hai Trạng Thái Bền: IC 4017 Khi cấp điện cho mạch, IC reset, đầu Q0 IC đếm 4017 có mức cao (các đầu lại từ Q1 đến Q9 mức thấp) Tốc độ thay đổi đầu phụ thuộc vào tần số xung nhịp Tần số hoạt động tối đa mà CD4017 hỗ trợ 10MHz - Khối Hiển Thị: Tùy vào màu sắc Led, led hoạt động khoảng 1.9V – 3.5V Khi dòng điện cấp 9V, dùng điện trở 330𝛺 để giảm tải dịng điện chạy vào led để khơng bị cháy led 3.2 Sơ đồ nguyên lý: 13 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện 3.3 Tính Tốn Thiết Kế Mạch: - Khối tạo xung: Tạo xung hình vng chân số để đưa ngõ từ IC 555 , tần số thay đổi từ 0.1hz—10hz thay đổi biến trở Chiều dịng điện từ Vcc → R2 → RV1→ C1 Tnạp = ln2.( R2 + RV1).C1= 0.69.( R2 + RV1).C1 Chiều dòng điện xả từ C1 →RV1 xả chân Txả = ln2 RV1.C1 = 0.69 RV1.C1 Điên áp ngõ chân số output dạng sóng vng với chu kỳ T= Tnạp + Txả = Tonl + Toff= 0.69 ( R2 + 2.RV1).C1 = 1,45 Chọn C1 = 10 uf = 10.10−6 f R2 = 10 k Giả định ngã tư Đèn Đỏ 30s Nguyên tắc Đèn Đỏ = Vàng + Xanh T= 30/ = giây, ứng với diode => xung giây Vàng = giây; 6.4 = 24 giây Xanh = 24 giây ➔ 𝑓𝑜𝑢𝑡 = 𝑇 = = 0,168 Hz 3.4 Nguyên Tắc Hoạt Động: Khi cấp nguồn 9V cho mạch linh kiện bắt đầu hoạt động, dòng điện chạy vào tụ điện chống nhiễu tăng tính ổn định nguồn cấp cho mạch xung hoạt động tốt Khối tạo xung ngõ rõ chân tạo xung hình vng biến trở 100k dùng để thay đổi tần số ngõ ra, tần số thay đổi đc từ 0,1- 10 hz tức trog giây tạo 10 xung 10 giây tạo xung Xung chuyển đến ngõ vào chân 14 IC 4017, chân MR ( reset đc nối mass) không hoạt động để mạch hoạt động chân 13 ( E ) phải nối mas Khi xung đưa vào Q0 – Q9 trạng thái thay đổi mức đến Q9 qua lại Q1 trạng thái di chuyển thành vòng tròn Để đèn sáng diode chuyển thành mã để cấp cho led hạn dòng điện trở 14 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện CHƯƠNG IV: THI CÔNG 4.1 Sơ Đồ Mạch Layout: 4.2 Sơ Đồ Mạch In 3D: 15 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện 4.3 Sản Phẩm: 16 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết Luận: Mạch chạy với ngun lý hoạt động trog mơ Trong q trình tìm hiểu thực đề tài, em đạt kết sau: em áp dụng kiến thức học làm sản phẩm, thu nhiều kinh nghiệm thực tế thi công mạch 5.2 Hướng Phát Triền: Mạch đèn giao thông phổ biến nơi có đường giao hay ngã ngã để việc giao trở nên thuật lợi di chuyển trật tự tránh va chạm Có thể hoạt động tốt gắn thêm đồng hồ thời gian thực 17 GVHD: Bùi Hữu Hiên Sinh viên: Phan Hữu Thiện Tài liệu tham khảo Ths Võ Thị Bích Ngọc / Ths Nguyễn Thị Ngọc Anh – Giáo trình kỹ thuật điện tử – Đại học công nghệ HUTECH- 2016 Ths Bùi Hữu Hiên – Giáo trình thực tập cơng nhân điện tử - Đại học công nghệ HUTECH – 2016 3.https://truyenhinhcapsongthu.net/top/nguyen-ly-hoat-dong-co-bancua-ic-555/1aB81cJTLIAzYrOP 4.https://machdientu.org/so-do-chan-va-nguyen-tac-lam-viec-ic-cd4017 18