Giáo trình Điện tử ứng dụng trong điều khiển tự động (Nghề Điện tử dân dụng Trình độ Trung cấp)

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG

Giới thiệu

2 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5

Phân tích hoạt động của mạch

4 Các bước thực hiện mạch 0.5 0.5

Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

2 Bài 2: Mạch điều khiển thiết bị bằng 8 4 4 nhiệt độ

3.Phân tích hoạt động mạch khống chế nhiệt độ 1 1

4 Các bước thực hiện mạch 1 1

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 5 1 4

3 Bài 3: Mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh 8 4 3 1

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh 1 1

4 Bài 4: Mạch điều khiển bơm nước tự động 8 4 4

3 Phân tích hoạt động mạch bơm nước tự động 1 1

5 Bài 5: Mạch đếm người ra vào cửa 7 3 4

3 Phân tích hoạt động mạch đếm người ra vào cửa 0.5 0.5

6 Bài 6: Mạch điều khiển động cơ máy giặt 8 4 3 1

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển động cơ máy giặt 1 1

7 Bài 7: Mạch điều khiển quạt dùng

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển quạt dùng Remote TV 1 1

8 Bài 8: Mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại 7 4 2 1

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại 1 1

BÀI 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG

Mã bài: MĐ20-01 Giới thiệu:

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, giúp người dùng sử dụng thiết bị một cách hiệu quả, tiết kiệm điện năng và giảm thiểu lãng phí.

VD: Khi trời tối, hoặc khi trời mưa mạch tác động làm đèn sáng bất kể thời gian nào mà chúng ta không cần can thiệp vào mạch.

-Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật tương tự để thực hiện mạch điều khiển thiết bị cảm nhận bằng ánh sáng;

- Phân tích mạch ứng dụng quang trở điều khiển tự động mở đèn đường;

- Trình bày chính xác về vị trí, cấu tạo, chức năng nhiệm vụ, chỉ tiêu kỹ thuật của các linh kiện trên mạch;

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch mở đèn đường hoạt động tốt;

- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp;

1.1 Giới thiệu các loại thiết bị cảm nhận ánh sáng

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận diện các biến đổi trong môi trường, cho phép ứng biến kịp thời Cảm biến ánh sáng đặc biệt nhận biết những thay đổi về ánh sáng từ môi trường bên ngoài, giúp cảm ứng phản ứng một cách hiệu quả.

-Mạch tự động mở đèn đường.

-Mạch báo người ra vào cửa, mạch đếm sản phẩm.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn và cấu hình theo thời gian và nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài, giúp đèn tự động hoạt động mà không cần người bật.

1.2 Nguyên lý hoạt động của mạch điều khiển ánh sáng

Thay đổi độ sáng của đèn dựa vào độ sáng môi trường bên ngoài (VD: Mặt trời, đèn) mà cảm biến quang (quang trở) nhận được.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị dựa vào cường độ ánh sáng chiếu vào Trong điều kiện bóng tối, quang trở có giá trị điện trở rất lớn, và giá trị này sẽ giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để đạt hiệu quả tối ưu, chúng ta nên đặt quang trở ở vị trí có thể tiếp nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị của quang trở sẽ tăng hoặc giảm Trong mạch có vi điều khiển, vi điều khiển được sử dụng để đọc các giá trị điện trở này Dựa vào mức điện trở nhận được, chúng ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp cung cấp cho bóng đèn.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC cho mạch điều khiển, cần sử dụng biến áp hạ điện áp từ 220VAC thành 12VAC, sau đó qua cầu diode để biến đổi thành 12VDC Tiếp theo, mạch ổn áp 5VDC sẽ ổn định điện áp này xuống 5V cho vi điều khiển Để đảm bảo mạch điều khiển không bị ảnh hưởng bởi điện áp 220VAC, cần sử dụng optor để cách ly.

2 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

2.1 Khảo sát các linh kiện thụ động

Chọn điện trở có giá trị phù hợp theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị dựa trên mã màu, với công suất từ 1/4W đến 3W Việc bố trí điện trở đúng giá trị công suất cần dựa vào vị trí của nó trên sơ đồ nguyên lý.

Để chọn giá trị tụ đúng loại, cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị tụ theo từng loại Việc xác định đúng giá trị tụ rất quan trọng Sử dụng VOM để đo kiểm tra khả năng nạp, xả của tụ, đồng thời kiểm tra xem tụ có bị nối tắt mạch hay không.

2.2 Khảo sát các linh kiện quang

Quang trở là loại điện trở có giá trị giảm khi ánh sáng chiếu mạnh Trong điều kiện tối, điện trở thường trên 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, trị số này có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

Hình 1.1 Ký hiệu và hình dạng quang trở

2.3 Khảo sát sơ đồ chân IC

Hình 1.2 Cấu tạo bên trong của MOC 3021

MOC 3021 được cấu tạo từ 6 chân, trong đó tích hợp một diode và diac Khi điện áp tại chân 1 lớn hơn tại chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, kích hoạt diode phát quang và làm cho diac dẫn điện.

Hình 1.3.Sơ đồ chân BT136

3 Phân tích hoạt động của mạch

Hình 1.4 Sơ đồ nguyên lý mạch

3.2 Chức năng linh kiện Điện trở R5, LDR, R6,VR1 phân cực cho transistor Q2, trong đó LDR1 đóng vai trò như 1 cảm biến ánh sáng, VR1 giúp cho sự phân cực tại chân B Q2 được nhạy hơn.

R5 phân cực cho cực C Q2 đồng thời tạo điện áp chân B của Q1.

- MOC 3021 đóng vai trò như phần cách ly giữa phần điện áp 1 chiều cấp cho mạch và phần điều khiển đèn hoạt động ở nguồn 220VAC.

- Tụ C1 có tác dụng giãm áp từ nguồn 220VAC xuống còn khoảng 15VAC cấp cho cầu Diode để nắn điện AC thành DC.

- Diode zener 12V đóng vai trò ghim áp để bảo vệ cho các linh kiện transistor, MOC 3021,…

3.3 Nguyên lý hoạt động mạch

Khi cấp điện áp cho mạch và ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp của LDR rất lớn khiến điện áp phân cực tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn, kéo theo Q1 không dẫn và MOC 3021 không hoạt động, làm triac BT136 không được kích và đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, kích hoạt MOC 3021, làm triac BT136 dẫn và đèn sáng.

Lắp ráp mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 hoạt động từ nguồn điện 220VAC Để lắp đặt mạch này, cần sử dụng hai domino lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn.

-Dây điện cấp nguồn và dây nối tới bóng đèn phải có tiết điện đủ lớn để tải dòng điện.

4.1 Chuẩn bị vật liệu dụng cụ và thiết bị a Vật liệu

Linh kiện: Cầu Diode, Diode zener 12V/1A, điện trở, tụ, đèn, quang trở, diode, rơ le 12V, IC 555,… b Dụng cụ:

- Máy đo: VOM, máy hiện sóng…

- Bộ dụng cụ sửa chữa điện tử: kềm cắt, mỏ hàn, chì hàn, vít… c.Thiết bị:

Mô hình thực hành điện tử ứng dụng

Các thiết bị hỗ trợ khác: máy khoan, mỏ hàn…

+ Vẽ Mạch in hoặc ủi mạch in có sẳn.

+ Gắn và hàn linh kiện.

+ Kiểm tra hoạt động của mạch.

+ Sửa chữa mạch hư hỏng nếu có.

+ Quét lớp bảo vệ mạch.

Một số mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng

1.Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng.

2 Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng transistor BC547 và C1815 sử dụng nguồn điện 220VAC và nguồn cấp 12VDC cấp cho rơ le 12V. Đặc diểm của các mạch này khi sử dụng nguồn điện 220VAC để cấp thì mạch luôn có sự hiện diện của tụ không cực tính 474j/400v, hay 155/400V đóng vai trò làm giãm áp DC sau khi điện đi qua cầu diode để cấp điện cho mạch.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng nguồn 12VDC.

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

HỎNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC

1 Đèn không sáng -Do hư hỏng bóng đèn.

- Do hư IC 555 -Do hư hỏng Diode zener.

- Do hư hỏng diode nắn điện hoặc gắn sai cầu diode trong mạch.

-Kiểm tra bóng đèn, nếu hư hỏng thay mới.

2 Đèn nhấp nháp -Do tiếp xúc giữa bóng đèn và đuôi đèn không tốt.

-Do quang trở không tiếp xúc tốt

-Kiểm tra bóng đèn và đuôi đèn. -Kiểm tra quang trở, nếu hư hỏng thay mới.

-Do tiếp xúc giữa dây dẫn vào mạch bị hỏng hoặc tiếp xúc giữa nguồn và mạch không tốt.

-Do lắp sai đầu diode trong cầu Diode, hoặc 1 trong 4 diode bị hỏng.

- Do quang trở bị hỏng.

- Do lắp sai hoặc IC 555 bị hỏng.

-Kiểm tra tiếp xúc giữa dây dẫn vào mạch.

-Kiểm tra diode và cách lắp diode.

- Kiểm tra IC 555 nếu hư hỏng thay mới.

Lắp ráp mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng ở bài tập 1

Những trọng tâm cần chú ý trong bài

- Vẽ mạch in hoặc ủi mạch in cẩn thận để trước khi thực hiện hàn, đường mạch in không bị đứt gãy hoặc hư hỏng mạch.

- Chú ý quan sát quá trình rửa mạch in đảm bảo mạch sau khi rửa xong, mạch không bị đứt mạch.

- Xử lý mạch in sạch trước khi lắp linh kiện và hàn mạch.

- Biết cách sửa chữa mạch hư hỏng nếu có.

Bài tập mở rộng và nâng cao

1 Lắp ráp mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng theo sơ đồ hình 1.4

Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 1

- Về kiến thức: Trình bày chính xác về vị trí, cấu tạo, chức năng nhiệm vụ, chỉ tiêu kỹ thuật của các linh kiện trên mạch;

- Về kỹ năng: Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng hoạt động tốt;

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp;

- Về kiến thức: Được đánh giá bằng hình thức kiểm tra viết, trắc nghiệm, vấn đáp

- Về kỹ năng: Đánh giá kỹ năng thực hành theo các bước thực hiện theo yêu cầu của bài Thực hiện hoàn thành để mạch hoạt động.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ

Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

3 Phân tích hoạt động của mạch 0.5 0.5

Các bước thực hiện mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ

2 Bài 2: Mạch điều khiển thiết bị bằng 8 4 4 nhiệt độ

3.Phân tích hoạt động mạch khống chế nhiệt độ 1 1

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện năng và sử dụng thiết bị một cách hiệu quả.

Cảm biến là thiết bị có khả năng phát hiện sự thay đổi của môi trường để phản ứng kịp thời Trong đó, cảm biến ánh sáng có nhiệm vụ nhận biết các biến đổi về ánh sáng từ môi trường xung quanh mà cảm ứng có thể cảm nhận được.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn và cấu hình theo thời gian cũng như nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài, giúp đèn tự động hoạt động mà không cần người bật.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị dựa vào cường độ ánh sáng chiếu vào Trong bóng tối, điện trở của quang trở rất lớn và sẽ giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để đạt hiệu quả tối ưu, chúng ta nên đặt quang trở ở vị trí có thể tiếp nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị quang trở cũng thay đổi theo, dẫn đến việc giảm hoặc tăng điện trở Trong mạch có vi điều khiển, vi điều khiển sẽ đọc các giá trị điện trở này Dựa vào mức điện trở nhận được, ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp cung cấp cho bóng đèn.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC cho vi điều khiển, cần sử dụng biến áp hạ điện áp xuống 12VAC Sau đó, điện áp này được chuyển đổi thành 12VDC qua cầu diode và tiếp tục ổn định thành 5VDC thông qua mạch ổn áp Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, chúng ta sử dụng optor để thực hiện cách ly.

Chọn điện trở có giá trị phù hợp theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị qua mã màu, với công suất khoảng 1/4W đến 3W Việc bố trí điện trở cần được thực hiện đúng theo vị trí trên sơ đồ nguyên lý để đảm bảo giá trị công suất chính xác.

Để chọn giá trị tụ đúng loại, cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị tụ theo từng loại Việc xác định đúng giá trị rất quan trọng, vì vậy hãy sử dụng VOM để đo kiểm tra tụ, đảm bảo tụ còn khả năng nạp, xả và không bị nối tắt mạch.

Quang trở là một loại điện trở có đặc điểm là trị số giảm khi có ánh sáng chiếu vào Trong điều kiện tối, điện trở này thường vượt quá 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, trị số của nó có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

MOC 3021 được cấu tạo từ 6 chân, bao gồm 1 diode và 1 diac tích hợp Khi điện áp ở chân 1 cao hơn chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, kích hoạt diode phát quang và làm diac dẫn điện.

Khi mạch được cấp điện áp và có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, khiến Q2 không dẫn và làm cho Q1 cũng không hoạt động, dẫn đến MOC 3021 không kích hoạt, triac BT136 không được kích và đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, kích hoạt MOC 3021, làm cho triac BT136 dẫn điện và đèn sáng.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 từ nguồn điện 220VAC, mang lại hiệu suất cao và dễ dàng lắp đặt Để thực hiện lắp ráp, nên sử dụng 2 domino loại lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn, đảm bảo an toàn và ổn định cho hệ thống.

BÀI 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho các mạch và máy hoạt động lâu dài, từ đó nâng cao tuổi thọ của thiết bị Đồng thời, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Ví dụ: Máy ấp trứng, Tủ lạnh, vv

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật tương tự để thiết kế mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ.

- Phân tích được mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ.

- Trình bày chính xác về vị trí, cấu tạo, chức năng nhiệm vụ, chỉ tiêu kỹ thuật của các linh kiện trên mạch.

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch khống chế nhiệt độ hoạt động tốt.

- Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp.

1.1 Giới thiệu các loại thiết bị cảm biến nhiệt độ

Hiện nay cảm biến nhiệt độ được chia ra làm các loại sau:

- Nhiệt điện trở (RTD-resitance temperature detector ).

- Ngoài ra còn có loại đo nhiệt không tiếp xúc (hỏa kế- Pyrometer).

- Dùng hồng ngoại hay lazer.

- Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu.

- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi (mV).

- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao.

- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao.

- Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén,…

Cấu tạo của cảm biến Thermocouples

- Gồm 2 dây kim loại khác nhau được hàn dính 1 đầu gọi là đầu nóng (hay đầu đo), Hai đầu còn lại gọi là đầu lạnh (hay là đầu chuẩn).

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÂM THANH

Tín hiệu âm thanh và các mạch khuếch đại

Mạch điều khiển âm thanh cho phép điều khiển đóng mở thiết bị thông qua các âm thanh như tiếng nói, tiếng vỗ tay và tiếng huýt sáo Khi âm thanh được phát ra, mạch sẽ nhận diện và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện để điều khiển các tải Tuy nhiên, ứng dụng này không có khả năng phân biệt các loại âm thanh, mà chỉ đưa ra phương pháp tiếp cận cho việc điều khiển bằng âm thanh.

Phân biệt âm thanh trong điều khiển là một vấn đề phức tạp, nhưng việc tìm hiểu sâu về nó có thể nâng cao độ chính xác trong hệ thống điều khiển Phương pháp lọc tần số được áp dụng để chọn lựa những tần số phù hợp cho quá trình điều khiển Ứng dụng của mạch điều khiển bằng âm thanh rất đa dạng, trong đó có hai dạng mạch chính được thực hiện.

Mạch đóng mở nhạc bằng âm thanh hoạt động khi có âm thanh tác động vào micro, tạo ra tín hiệu kích thích cho IC nhạc Tín hiệu này được khuếch đại và phát ra loa Nhạc sẽ phát trong một khoảng thời gian định trước trước khi dừng lại.

Mạch điều khiển động cơ bằng âm thanh sử dụng kỹ thuật ON/OFF, cho phép người dùng kích hoạt động cơ bằng cách phát ra âm thanh vào microphone Khi nhận được âm thanh, động cơ sẽ hoạt động trong một khoảng thời gian đã được lập trình sẵn trước khi tự động ngừng hoạt động.

Hình 3.1: mạch điều kiển thiết bị bằng âm thanh

Các mạch điều khiển bằng âm thanh

Nhiều mạch điều khiển âm thanh sử dụng các linh kiện như transistor, IC, SCR và rơ le, nhưng tất cả đều cần có microphone (MIC) để thu âm thanh.

-R4 dùng để hạ áp cấp cho mạch điều khiển.

-Micro phon dùng nhận tín hiệu âm tần cấp cho mạch.

- Quang trở dùng để thay đổi giá trị khi có ánh sáng chiếu vào.

Các bước thực hiện mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng ngày càng trở nên phổ biến trong cuộc sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện năng và sử dụng thiết bị một cách hiệu quả, tránh lãng phí.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận biết và phản ứng kịp thời với các biến đổi trong môi trường Cảm biến ánh sáng, một loại cảm biến đặc biệt, nhận diện các biến đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài, giúp tăng cường khả năng tương tác và tự động hóa trong nhiều ứng dụng.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng lên vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn và cấu hình theo thời gian cũng như nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài, giúp đèn tự động hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị dựa trên cường độ ánh sáng chiếu vào Trong điều kiện bóng tối, điện trở của quang trở rất lớn và giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để đạt hiệu quả tối ưu, quang trở nên được đặt ở vị trí có khả năng tiếp nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị quang trở cũng thay đổi theo (giảm hoặc tăng) Trong mạch sử dụng vi điều khiển, vi điều khiển sẽ đọc các giá trị điện trở thu được Dựa vào mức điện trở này, ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp cung cấp cho bóng đèn.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC cho vi điều khiển, cần sử dụng biến áp để hạ điện áp xuống 12VAC, sau đó qua cầu diode để chuyển đổi thành 12VDC Tiếp theo, mạch ổn áp 5VDC sẽ giúp ổn định điện áp, cung cấp 5V cho vi điều khiển Để đảm bảo mạch điều khiển không bị ảnh hưởng bởi điện áp 220VAC, việc sử dụng optor để cách ly là cần thiết.

Chọn điện trở có giá trị phù hợp theo sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị dựa vào mã màu, với công suất khoảng 1/4W - 3W Việc bố trí điện trở cần dựa vào vị trí cụ thể trên sơ đồ để đảm bảo đúng giá trị công suất.

Chọn đúng loại tụ điện theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị của từng loại để xác định chính xác Sử dụng VOM để đo kiểm tra khả năng nạp, xả của tụ và kiểm tra xem tụ có bị nối tắt mạch hay không.

Điện trở quang là loại điện trở có giá trị giảm khi ánh sáng chiếu vào mạnh Trong điều kiện tối, điện trở quang thường có giá trị trên 1MΩ, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, giá trị này có thể giảm xuống dưới 100Ω.

MOC 3021 được cấu tạo từ 6 chân, bao gồm một diode và một diac Khi điện áp ở chân 1 lớn hơn điện áp ở chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, khiến diode phát quang và kích hoạt diac dẫn điện.

Khi có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn, kéo theo Q1 và MOC 3021 không hoạt động, khiến triac BT136 không được kích và đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, làm cho MOC 3021 hoạt động và kích triac BT136, từ đó đèn sẽ sáng.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 từ nguồn điện 220VAC Để lắp đặt mạch này, cần sử dụng 2 domino lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn.

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho các mạch và máy hoạt động liên tục, từ đó tăng tuổi thọ của thiết bị Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG

Các dạng mạch điều khiển bơm nước tự động

Trên thực tế người sử dụng rất nhiều loại mạch bơm nước tự động khác nhau như:

-Theo hướng điện công nghiệp có mạch: dùng phao, dùng timer định thời hay các hệ thống lớn hơn có thể được điều khiển bằng Logo! hoặc PLC.

-Theo hướng điện tử: dùng mạch điện tử với các linh kiện thụ động, mạch điều khiển số, lập trình vi điều khiển…

Tùy thuộc vào mức độ ứng dụng, việc chọn mạch và động cơ phù hợp là rất quan trọng Các ứng dụng có thể bao gồm mạch tự động bơm nước cho hồ cá, bơm nước cho hộ gia đình, bơm nước trong các chung cư, cũng như bơm nước tại các trường học và cơ quan xí nghiệp.

Các điện trở phải có trị số phù hợp để giúp cho transistor phân cực.

Phân tích hoạt động mạch bơm nước tự động

Các bước thực hiện mạch

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, giúp sử dụng thiết bị một cách hiệu quả, tiết kiệm điện năng và giảm thiểu lãng phí.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận diện sự thay đổi của môi trường để phản ứng kịp thời Cảm biến ánh sáng đặc biệt giúp phát hiện biến đổi về ánh sáng từ môi trường xung quanh, cho phép cảm ứng nhận biết và xử lý thông tin hiệu quả.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Các công tắc cảm ứng được lắp đặt và cấu hình sẵn để hoạt động theo thời gian và nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài, giúp tiết kiệm năng lượng và nâng cao an toàn giao thông.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị dựa vào cường độ ánh sáng chiếu vào Khi ở trong bóng tối, quang trở có điện trở rất lớn, và giá trị này giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để tối ưu hiệu suất, quang trở nên được đặt ở vị trí có khả năng nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị của quang trở cũng thay đổi theo, dẫn đến việc giảm hoặc tăng điện trở Trong mạch sử dụng vi điều khiển, vi điều khiển sẽ đọc các giá trị điện trở này Dựa vào mức điện trở nhận được, ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp cung cấp cho bóng đèn.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC sang 5VDC cho vi điều khiển, cần sử dụng biến áp hạ điện áp xuống 12VAC, sau đó qua cầu diode để chuyển đổi thành 12VDC Tiếp theo, mạch ổn áp sẽ điều chỉnh điện áp này xuống 5VDC Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, việc sử dụng optor để cách ly là cần thiết.

Để chọn điện trở phù hợp theo sơ đồ nguyên lý, cần đọc giá trị điện trở dựa trên mã màu và chọn công suất khoảng 1/4W - 3W Việc bố trí điện trở đúng giá trị công suất phụ thuộc vào vị trí của nó trên sơ đồ nguyên lý.

Để chọn giá trị tụ điện đúng loại, bạn cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị tụ theo từng loại để xác định chính xác Sử dụng VOM để đo kiểm tra khả năng nạp, xả của tụ, cũng như kiểm tra xem tụ có bị nối tắt mạch hay không.

Quang trở là loại điện trở có giá trị giảm khi ánh sáng chiếu vào mạnh hơn Trong điều kiện tối, điện trở thường vượt quá 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, giá trị này có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

MOC 3021 bao gồm 6 chân, với cấu tạo bên trong tích hợp một diode và một diac Khi điện áp tại chân 1 lớn hơn điện áp tại chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, kích hoạt diode phát quang và làm cho diac dẫn điện.

Khi cấp điện áp cho mạch và ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn và Q1 cũng không hoạt động, khiến MOC 3021 không kích hoạt và triac BT136 không được kích, do đó đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, làm cho MOC 3021 hoạt động và kích triac BT136, khiến đèn sáng.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 từ nguồn điện 220VAC, giúp điều khiển đèn một cách hiệu quả Để lắp đặt mạch này, cần sử dụng 2 domino loại lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn.

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ thiết bị và máy móc hoạt động lâu dài, từ đó tăng tuổi thọ cho chúng Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng hiệu quả.

MẠCH ĐẾM NGƯỜI RA VÀO CỬA

Khảo sát các linh kiện thụ động

Các điện trở trong mạch phải đúng giá trị theo sơ đồ nguyên lý của mạch.

Led đỏ dùng để báo tín hiệu khi có nguồn và khi có xung tín hiệu đưa tới.

LED 7 đoạn anot chung bao gồm 8 led được đặt vào 7 đoạn và một dấu chấm thập phân Led có chân chung là các chân anot của các led được nối chung lại dùng để cấp nguồn dương, 8 chân còn lại là các cực katot của led sẽ cấp tín hiệu âm khi hiển thị, xem hình 5.1. b c d e f g D p c o m m o n A n o t a

Hình 5.1 Cấu tạo led 7 đoạn anot chung.

LED 7 đoạn katot chung bao gồm 8 led được đặt vào 7 đoạn và một dấu chấm thập phân Led có chân chung là các chân katot của các led được nối chung lại dùng để cấp nguồn âm, 8 chân còn lại là các cực anot của led sẽ được cấp tín hiệu dương khi hiển thị, xem hình 5.2. c o m m o n k a t o t b g a c d e f D p

Hình 5.2 Cấu tạo led 7 đoạn katot chung.

Led 7 đoạn có sơ đồ chân như hình 5.3, Led có 10 chân ra trong đó có 2 chân C để cấp nguồn, các chân còn lại cấp tín hiệu cần hiển thị.

Hình 5.3 Sơ đồ chân led 7 đoạn.

Bảng mã LED 7 đoạn được phân loại dựa trên loại anot chung hoặc katot chung, và được mã hóa theo bảng 5.5 và 5.6 Đối với LED K chung, mức tích cực cần thiết để giải mã là mức

1, ngược lại led anot chung mức tích cực sẽ là mức 0.

Bảng 5.1: Bảng mã led 7 đoạn katot chung g f C a b

TP Mã led 7 đoạn K chung a b c d e f g

Bảng 5.2: Bảng mã led 7 đoạn anot chung

2.2 Khảo sát cảm biến phát hiện người ra vào cửa

Cảm biến phát hiện người ra vào cửa sử dụng led phát led thu đã khảo sát ở bài 4.

IC 74LS90 thuộc họ TTL có công dụng đếm mã nhị phân chia 10 mã hóa BCD.

Cứ mỗi xung vào thì IC 74LS90 đếm tiến lên 1 và được mã hóa ra 4 chân.

IC 74LS90 là một mạch đếm có khả năng đếm đến 10 và tự động reset về trạng thái ban đầu Mạch này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống số để thực hiện các chức năng đếm và chia tần.

Hình 5.4 sơ đồ chân IC 7490

Khi đặt R0(1) = R0(2) = H (mức cao) thì bộ đếm được xóa về 0 và các đầu ra ở mức thấp R9(1), R9(2) là chân thiết lâp trạng thái cao của đầu ra: QA= QD=1,

Chân 1 và chân 14: chân nhận xung đếm CK.

Chân 8,9,11,12: Ngõ ra QA, QD, QB, QC.

IC SN7447 là một bộ giải mã chuyên dụng cho LED 7 đoạn anode chung, chuyển đổi mã BCD sang mã LED 7 đoạn Nó được ứng dụng để hiển thị số trên LED 7 đoạn trong các mạch số mà không cần sử dụng vi điều khiển, giúp tiết kiệm chân cho vi điều khiển.

Hình 5.5 sơ đồ chân IC 7447 Vcc: Nguồn 5V

A, B, C, D: Ngõ vào BCD a, b, c, d, e, f, g: Ngõ ra mã 7 đoạn

IC SN7447AN thường được sử dụng ở 4 chế độ hoạt động:

Trong trạng thái bình thường, chân BI/RBO có giá trị từ 0 đến 9, với mức sử dụng phổ biến nhất Chân RBI và LT cần phải được giữ trống hoặc kết nối lên mức cao để đảm bảo hoạt động ổn định.

Khi chân BI/RBO được nối xuống mức thấp, tất cả các đoạn LED sẽ không sáng, bất kể trạng thái của các ngõ vào khác Đặc biệt, khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0, tất cả các đoạn của LED 7 đoạn sẽ tắt Để hoạt động đúng, chân RBI cần ở mức thấp và chân BI/RBO phải để trống, vì nó đóng vai trò là ngõ ra.

Chân BI/RBO phải được để trống hoặc kết nối lên mức cao, trong khi chân LT cần được nối xuống mức thấp Khi thực hiện, tất cả các thanh của LED 7 đoạn sẽ sáng, không phụ thuộc vào các ngõ vào BCD Điều này được sử dụng để kiểm tra tình trạng hoạt động của các đoạn LED 7 đoạn, xác định xem chúng còn sáng hay đã chết.

3 Phân tích hoạt động mạch

Hình 5.6.Mạch đếm người ra vào cửa

Trong ứng dụng mạch, các linh kiện thụ động như điện trở không chỉ phân cực cho transistor mà còn hạn chế dòng điện, giúp ổn định các xung tín hiệu.

-Led phát và led thu đóng vai trò dùng để tạo xung kích khi có người đi qua để cung cấp cho bộ đếm và giãi mã.

-IC 7490 là IC đếm số xung được tạo ra từ led phát và led thu.

-IC 7447 là IC giãi mã tín hiệu từ IC đếm 7490 đưa tới.

-Led 7 đoạn dùng để hiển thị số người đi qua cửa.

Khi chưa có người đi vào, đèn LED phát và thu không tạo ra xung kích, dẫn đến transistor C1815 không dẫn, không có tín hiệu vào IC 7490 và LED 7 đoạn hiển thị số 0 Khi có người đi vào, sự thay đổi điện áp ở chân B của transistor C1815 làm cho transistor dẫn, tạo ra tín hiệu xung tại chân C, đưa vào chân 14 của IC 7490, từ đó tạo ra xung đưa vào IC 7447 để giải mã Cuối cùng, xung được xuất ra đến LED 7 đoạn để hiển thị Mỗi lần có một xung đi qua chân C của transistor, LED sẽ chớp tắt Số lượng IC 7490, IC 7447 và LED 7 đoạn cần thiết phụ thuộc vào yêu cầu đếm số người qua mạch.

TD: mạch đếm người ra vào cửa đếm từ 00 ÷ 99 thì cần 2 IC 7490 và IC 7447 và 2 Led hiển thị.

4 Các bước thực hiện mạch

Lắp ráp mạch đếm người ra vào cửa theo sơ đồ hình 5.6

4.1 Chuẩn bị vật liệu dụng cụ và thiết bị a.Vật liệu

Linh kiện: điện trở, led, C1815, led phát, led thu, IC 7490, IC 7447, led 7 đoạn Theo số lượng theo như mạch mẫu. b Dụng cụ:

- Bộ dụng cụ sửa chữa điện tử: kềm cắt, mỏ hàn, chì hàn, vít… c Thiết bị:

+Vẽ Mạch in hoặc ủi mạch in có sẳn.

+Sửa chữa hư hỏng mạch nếu có.

HƯ HỎNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC PHỤC

1 Mạch đếm sai số người ra vào cửa

-Do lắp sai led phát led thu không đối xứng.

-IC nóng do thiếu mass hoặc sử dụng nguồn quá mức.

-Mạch bị nhiễu, thiếu điện trở hạn dòng ở chân C ngõ ra trước khi vào IC.

-Do IC giãi mã và led 7 đoạn kết nối sai

-Kiểm tra lại led phát và led thu.

-Kiểm tra lại mass cấp cho IC và nguồn cấp cho mạch.

-Thêm điện trở hạn dòng đúng trị số.

-Kiểm tra kết nối IC giãi mã và led 7 đoạn.

2 Mạch không reset được -Do nút nhấn không ăn điện hoặc lắp sai mạch reset.

-Kiểm tra nút nhấn và mạch reset.

3 Mạch không đếm -Mạch lắp sai.

-Nguồn cung cấp không ổn định.

C cho phép đếm không đúng mức tích cực hay

-Kiểm tra mạch -Ổn định nguồn cung cấp.

- Cấp đúngchân Điều khiển và kiểm tra xung nhịp có cấp đúng chân xung nhịp không cấp được cho IC đếm IC

Lắp ráp mạch đếm người ra vào cửaở bài tập 1

- Chú ý khi lắp đặt và hàn led phát và led thu cho đúng chân trên sơ đồ mạch.

Khi hàn linh kiện IC, cần lưu ý rằng IC nên có đế để dễ dàng gắn vào mạch Việc hàn đế lên mạch giúp bảo vệ IC, tránh hư hỏng trong quá trình hàn.

- Chú ý hàn các chân của led 7 đoạn.

- Thực hiện các bước theo hướng dẫn.

1 Lắp ráp mạch đếm người ra vào cửa theo các mạch gợi ý trên internet

- Về kiến thức:Trình bày chính xác về vị trí, cấu tạo, chức năng nhiệm vụ, chỉ tiêu kỹ thuật của các linh kiện trên mạch;

- Về kỹ năng: Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch đếm người ra vào cửa hoạt động tốt.

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp.

Phân tích hoạt động mạch

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện năng và sử dụng thiết bị một cách hiệu quả, tránh lãng phí.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận diện các biến đổi trong môi trường, cho phép phản ứng kịp thời với những thay đổi đó Cảm biến ánh sáng, một loại cảm biến đặc biệt, có khả năng phát hiện sự biến đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài, giúp thiết bị hoạt động hiệu quả hơn.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn, cho phép đèn tự động hoạt động dựa trên thời gian và nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị dựa vào cường độ ánh sáng chiếu vào Trong bóng tối, điện trở của quang trở rất lớn, và nó giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để đạt hiệu quả tối ưu, quang trở nên được đặt ở vị trí có thể nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị quang trở cũng thay đổi tương ứng Vi điều khiển được sử dụng để đọc các giá trị điện trở này Dựa vào mức điện trở nhận được, chúng ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp cung cấp cho bóng đèn.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC cho vi điều khiển, cần sử dụng biến áp hạ điện áp từ 220VAC thành 12VAC Sau đó, điện áp này được chuyển đổi thành 12VDC qua cầu diode và tiếp tục qua mạch ổn áp để ổn định thành 5VDC Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, sử dụng optor để cách ly.

Chọn điện trở có giá trị phù hợp theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị dựa trên mã màu Công suất nên nằm trong khoảng 1/4W đến 3W Việc bố trí điện trở cần dựa vào vị trí của nó trên sơ đồ nguyên lý để đảm bảo công suất đúng yêu cầu.

Để chọn đúng giá trị tụ điện, cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị tụ theo từng loại Việc sử dụng VOM để đo kiểm tra giúp xác định tụ còn khả năng nạp, xả hay không bị nối tắt mạch.

Điện trở quang là loại điện trở có giá trị giảm khi ánh sáng chiếu vào mạnh hơn Trong điều kiện tối, điện trở thường trên 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, giá trị này có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

MOC 3021 được cấu tạo với 6 chân, trong đó có 1 diode và 1 diac tích hợp Khi điện áp ở chân 1 lớn hơn ở chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, khiến diode phát quang và kích hoạt diac dẫn điện.

Khi có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, khiến Q2 không dẫn và kéo theo Q1 cũng không dẫn, dẫn đến MOC 3021 không hoạt động và triac BT136 không được kích, do đó đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, kích hoạt MOC 3021 và làm cho triac BT136 dẫn, khiến đèn sáng.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 từ nguồn điện 220VAC rất tiện lợi Để lắp đặt mạch này, bạn nên sử dụng 2 domino loại lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn một cách hiệu quả.

Mạch điều khiển nhiệt độ giúp bảo vệ thiết bị và máy móc hoạt động lâu dài, từ đó nâng cao tuổi thọ của chúng Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng hiệu quả.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÁY GIẶT

Phương pháp điều khiển động cơ máy giặt

Máy giặt ngày nay đã phát triển vượt bậc so với loại máy cơ trước đây, với các công tắc cơ dạng lò xo đàn hồi hạn chế chức năng và mạch điều khiển đơn giản Hiện tại, động cơ máy giặt sử dụng công nghệ điều khiển điện tử, cho phép hoạt động tự động với nhiều chức năng lựa chọn đa dạng Các máy giặt hiện đại không chỉ tiết kiệm điện và nước mà còn tự động điều chỉnh thời gian giặt, mực nước và loại quần áo, thường được lập trình bằng vi mạch chuyên dụng.

Tất cả các loại máy giặt đều sử dụng động cơ một pha với tụ đề và tụ ngậm, cho phép hoạt động đảo chiều liên tục Phương pháp điều khiển động cơ của chúng tương tự nhau Một số máy giặt hiện đại áp dụng công nghệ Inverter và sử dụng động cơ ba pha.

Các dạng mạch điều khiển động cơ máy giặt

Mạch điều khiển động cơ máy giặt rất đa dạng tuỳ theo hãng sản xuất ta có: -Mạch điều khiển máy giặt dạng cơ (loại cũ)

-Mạch điều khiển máy giặt dạng số công nghệ thường

-Mạch điều khiển máy giặt dạng số công nghệ Invertor

-Mạch điều khiển động cơ máy giặt thông minh

Hình 6.1 Sơ đồ mạch điện máy giặt electrolux

Các điện trở phải đảm bảo đúng giá trị, tụ đúng giá trị điện áp làm việc Sử dụng nút nhấn thường hở.

2.2 Khảo sát thiết bị điều khiển định thời cho động cơ

Thiết bị định thời cho động cơ sử dụng IC 555 và IC 4017.

2.3.Khảo sát sơ đồ chân IC

Sử dụng 2 IC định thời IC 555 Sơ đồ chân IC 555 đã học ở bài 5, IC 4017

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển động cơ máy giặt

Mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC được vẽ như hình 6.1

Hình 6.2.Mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC

Mạch điều khiển động cơ máy giặt được thiết kế dùng 2 IC định thời gian giặt và thời gian đảo chiều được vẽ như hình 6.3

Hình 6.3 Sơ đồ mạch điều khiển động cơ máy giặt.

Trong ứng dụng mạch này, các linh kiện thụ động như điện trở, tụ và công tắc hoạt động tương tự như các mạch trước Nút nhấn trên mạch điều khiển cho phép chọn 10 tốc độ hoạt động cho động cơ DC, trong khi nút nhấn khác khởi động động cơ máy giặt và điều chỉnh chiều quay Relay được sử dụng để đảo chiều động cơ máy giặt.

Các diode trong mạch điều khiển tốc độ động cơ DC có chức năng ngăn chặn dòng điện đổ ngược vào các ngõ ra của IC 4017 khi ngõ ra không hoạt động Trong khi đó, diode trong mạch điều khiển động cơ máy giặt đóng vai trò bảo vệ thiết bị khỏi các sự cố điện.

IC 4017 là một IC đếm vòng 10, cho phép chọn 10 ngõ cấp áp khác nhau cho IC 555 U1 Nó được sử dụng trong mạch điều khiển để điều chỉnh tốc độ động cơ DC, giúp thay đổi tốc độ hoạt động của động cơ một cách linh hoạt và hiệu quả.

- IC 555 U3 trên mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC: tạo xung đơn ổn kích xung cho IC 4017 đếm.

IC U1 trong mạch điều khiển động cơ máy giặt có chức năng chọn thời gian giặt, trong khi IC 555 U2 đảm nhiệm vai trò đảo chiều động cơ.

- IC 4013 có nhiệm vụ chốt giữ thời gian chạy thuận hay nghịch.

3.3.1.Mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC

Mạch hoạt động dựa trên nguyên tắc nhấn nút SW2, cho phép động cơ chạy với 10 cấp tốc độ khác nhau Mỗi lần nhấn SW2, tốc độ sẽ tăng dần Ngoài ra, người dùng cũng có thể điều chỉnh tốc độ thông qua biến trở R7.

Mạch sử dụng IC 555 U3 để tạo xung kích cho IC đếm vòng thập phân 4017 Mỗi ngõ ra của IC 4017 được kết nối qua 10 điện trở có giá trị khác nhau, và được nối chung lại Để bảo vệ ngõ ra của IC, ta sử dụng diode nhằm ngăn dòng vào Ngõ ra chung này được cấp vào chân 7 của IC 555 U1, được thiết kế theo mạch lưỡng ổn, đảm bảo điện thế chuẩn.

Nơi cắm IC Nơi nối nguồn GND Nơi nối nguồn VCC

Nơi đứt khoảng ảnh hưởng đến việc nối theo hàng ngang của chân 6, thay đổi giá trị của 10 điện trở, dẫn đến thời gian dẫn ngưng của transistor Q1 thay đổi, từ đó làm thay đổi tốc độ của động cơ.

3.3.2 Mạch điều khiển động cơ máy giặt

Động cơ máy giặt hoạt động bằng cách quay theo chiều thuận một vài vòng rồi dừng lại, sau đó đảo chiều Trong phần thực hành ráp mạch, chúng ta sẽ điều khiển động cơ hoạt động theo cơ chế này.

Mạch được thiết kế với hai IC 555, trong đó U1 được cấu hình theo mạch đơn ổn định, còn U2 theo mạch lưỡng ổn định Bên cạnh đó, mạch còn tích hợp biến trở P1 để điều chỉnh thời gian giặt cho máy giặt.

Khi IC U1 và IC U2 đều có xung ra mức 1, Q1 sẽ dẫn động cơ được cấp nguồn Độ rộng xung của U1 lớn hơn nhiều so với U2.

Khi U1 và U2 đều ở mức 1, Q2 sẽ kích hoạt động cơ quay theo chiều thuận Nếu U2 tiếp tục ở mức 1, Q2 sẽ ngưng hoạt động, khiến động cơ quay theo chiều ngược lại Quá trình này lặp lại cho đến khi U1 giảm xuống mức 0, lúc đó máy giặt sẽ dừng hoàn toàn.

Lắp ráp mạch điều khiển động cơ máy giặt.

4.1 Vật liệu dụng cụ và thiết bị a.Vật liệu

-Linh kiện: điện trở, biến trở, tụ, led đơn, diode, nút nhấn có giá trị và số lượng theo như sơ đồ nguyên lý.

-IC: CD4017, CD4013, CD4093, NE555, transistor TIP122, A1013

-Động cơ DC12V loại nam châm vĩnh cửu, động cơ máy giặt (loại hai dây cấp nguồn và một dây đảo chiều) b Dụng cụ:

-Máy đo: VOM, máy hiện sóng…

-Bộ dụng cụ sửa chữa điện tử: kềm cắt, mỏ hàn, chì hàn, vít… c.Thiết bị:

-Mô hình thực hành điện tử ứng dụng

-Các thiết bị hỗ trợ khác: máy khoan, máy hàn khò…

Mạch được thực hiện trên test board như hình 6.4

Hình 6.4 Sơ đồ kết nối trên test board.

-Mạch được bố trí trên test board theo đúng như sơ đồ nguyên lý, nơi cấp nguồn cấp mass chỉ dẫn

-Trên rãnh cắm IC bố trí theo trình tự: IC555, CD4017, NE555, relay…cho mạch điều khiển động cơ DC

-Trên rãnh cắm IC bố trí theo trình tự: IC555, CD4093, NE555, CD4013, relay…cho mạch điều kiển động cơ máy giặt

-Sau đó bố trí các điện trở, tụ, led… phía trên và dưới cho phù hợp việc nối dây -Động cơ và nguồn 220V phải bố trí cách riêng ra

-Tiêu chí đặt ra sao cho khi lắp mạch ít dây nhất, ít chồng chéo dây, đo kiểm tra dễ dàng mạch hoạt động tốt

- Mạch được kết nối đúng theo sơ đồ nguyên lý và sơ đồ bố trí mạch của từng mạch

- Đầu tiên ta kết nối dây nguồn cho các IC: chú ý màu dây, chọn dây nguồn có màu sáng hơn dây mass.

- Kết nối các dây điều khiển: nên thực hiện theo trình tự từng phần giống nhau cho đến hết để tránh nối nhầm

- Không được kết nối nguồn khi chưa chắc chắn rằng mạch đã hoạt động tốt.

- Kết nối các dây nối còn lại.

- Quan sát kiểm tra các dây kết nối theo đúng sơ đồ.

- Đo kiểm tra các đầu dây nguồn cung cấp xem có giá trị điện trở không Nếu không có giá trị phải kiểm tra lại kết nối mạch.

- Ghi lại các kết quả kiểm tra.

- Đo theo sơ đồ nguyên lý của từng loại tải và linh kiện.

- Nếu đo áp phải chọn VOM sang giai đo vôn và đồng hồ đo phải đặt song song với đoạn mạch cần đo.

- Nếu đo dòng thì chọn VOM sang giai đo dòng và đồng hồ đo phải mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo

- Ghi lại các kết quả đo ở ngõ ra của chân điều khiển theo sau:

4.5.1 Sơ đồ bố trí mạch

Dựa trên sơ đồ nguyên lý, cần bố trí linh kiện theo thứ tự hợp lý để thuận tiện cho việc nối dây, giúp mạch gọn gàng và dễ kiểm tra, sửa chữa Phần này là tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hiện mạch của học sinh, do đó, chỉ đưa ra gợi ý các bước và tiêu chí đánh giá mà không nêu cụ thể cách thực hiện.

- Bố trí mạch sao cho ít dây nối nhất.

- Mạch gọn không chồng chéo dây.

- Các IC phải đúng chiều để cấp nguồn không bị nhầm.

- Biến trở phải ở vị trí dễ thao tác điều chỉnh.

- Dễ kiểm tra đo kiểm mạch nhất.

- Thay thế linh kiện dễ dàng nhất khi có sự cố hay hư hỏng.

Nối dây cho mạch được thực hiện sau khi bố trí linh kiện hoàn tất, vì vậy việc bố trí linh kiện rất quan trọng Cần tuân thủ trình tự các bước khi nối dây để tránh sai sót và thiếu dây, đặc biệt chú ý đến các chân nguồn, nhất là chân mass cho IC, vì thiếu mass có thể làm hỏng IC ngay lập tức Các bước nối dây cần được thực hiện theo trình tự cụ thể.

-Nối nguồn cho tất cả IC, chú ý các dây nối cho thông nguồn trên test board nếu chọn cả hai bên cấp nguồn.

-Nối dây cho mạch tạo xung nếu có.

-Nối dây cho IC điều khiển chính với các linh kiện liên quan.

-Nối dây cho các mạch tổ hợp điều khiển tải.

-Nối dây cho tầng đệm ngõ ra nếu có.

4.5.3 Trình tự các bước thực hiện

Trình tự thực hiện mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC theo các bước sau:

-Bước 1: kiểm tra các linh kiện trước khi ráp mạch.

-Bước 2: bố trí các IC lên test board như chuẩn bị ban đầu.

-Bước 3: bố trí các linh kiện hỗ trợ khác như R, C, diode… lên board.

-Bước 4: nối dây liên kết giữa các linh kiện theo như sơ đồ nguyên lý.

-Bước 5: đo kiểm tra hoàn tất khi chưa cấp nguồn.

-Bước 6: cấp nguồn kiểm tra lại hoạt động của mạch.

Trình tự thực hiện mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ máy giặt theo các bước sau:

-Bước 1: kiểm tra các linh kiện phù hợp cho mạch trước khi ráp.

-Bước 2: bố trí các IC lên test board như chuẩn bị ban đầu

-Bước 3: bố trí các linh kiện hỗ trợ khác như R, C, led… lên board

-Bước 4: nối dây liên kết giữa các linh kiện theo như sơ đồ nguyên lý

-Bước 5: đo kiểm tra hoàn tất khi chưa cấp nguồn

-Bước 6: cấp nguồn kiểm tra lại hoạt động của mạch theo như nguyên tắc hoạt động của mạch.

-Đo kiểm tra linh kiện và nguồn trước khi lắp mạch

-Đo kiểm tra các vị trí bị tác động của bộ điều khiển bằng cảm biến

-Đo kiểm tra các linh kiện có liên quan đến điều khiển bằng cảm biến, đo kiểm tra nhiễu cho mạch.

-Đo kiểm tra sự thay đổi điện áp của các ngõ ra IC khi kích hoạt mạch

-Đo nóng các mức điện điều khiển của transistor và IC

-Đo kiểm tra các chân cấp nguồn cho IC

Chú ý các chân cấp nguồn và chân tín hiệu của cảm biến trước khi sử dụng.

4.5.5 Cân chỉnh sửa mạch a.Mạch điều khiển động cơ DC

-Dùng led có điện trở hạn dòng mắc ở ngõ ra chân 3 IC555 U3 và ấn nút nhấnSW2 xem led có chớp tắt không.

Sau khi sử dụng 10 LED với điện trở hạn dòng kết nối ở ngõ ra của IC 4017, chúng ta tiến hành ấn liên tục nút nhấn SW2 để kiểm tra xem có ngõ ra nào không nhận tín hiệu hay không.

Sau khi tháo bỏ các LED, tiến hành đo điện áp tại chân nối chung của 10 diode và nút nhấn SW2 để kiểm tra sự thay đổi của điện áp ra.

Cách kết nối mạch

- Mạch được kết nối đúng theo sơ đồ nguyên lý và sơ đồ bố trí mạch của từng mạch

- Đầu tiên ta kết nối dây nguồn cho các IC: chú ý màu dây, chọn dây nguồn có màu sáng hơn dây mass.

- Kết nối các dây điều khiển: nên thực hiện theo trình tự từng phần giống nhau cho đến hết để tránh nối nhầm

- Không được kết nối nguồn khi chưa chắc chắn rằng mạch đã hoạt động tốt.

- Kết nối các dây nối còn lại.

Kiểm tra mạch

- Quan sát kiểm tra các dây kết nối theo đúng sơ đồ.

- Đo kiểm tra các đầu dây nguồn cung cấp xem có giá trị điện trở không Nếu không có giá trị phải kiểm tra lại kết nối mạch.

- Ghi lại các kết quả kiểm tra.

Cách đo mạch

- Đo theo sơ đồ nguyên lý của từng loại tải và linh kiện.

- Nếu đo áp phải chọn VOM sang giai đo vôn và đồng hồ đo phải đặt song song với đoạn mạch cần đo.

- Nếu đo dòng thì chọn VOM sang giai đo dòng và đồng hồ đo phải mắc nối tiếp với đoạn mạch cần đo

- Ghi lại các kết quả đo ở ngõ ra của chân điều khiển theo sau:

Các bước thực hiện

4.5.1 Sơ đồ bố trí mạch

Dựa trên sơ đồ nguyên lý, việc bố trí linh kiện cần tuân theo thứ tự hợp lý để thuận tiện cho việc nối dây, giúp mạch gọn gàng và dễ dàng kiểm tra, sửa chữa Phần này cũng là tiêu chí chấm điểm kỹ năng thực hiện mạch của học sinh, vì vậy chỉ nên gợi ý các bước thực hiện và tiêu chí đánh giá mà không đưa ra hướng dẫn cụ thể.

- Bố trí mạch sao cho ít dây nối nhất.

- Mạch gọn không chồng chéo dây.

- Các IC phải đúng chiều để cấp nguồn không bị nhầm.

- Biến trở phải ở vị trí dễ thao tác điều chỉnh.

- Dễ kiểm tra đo kiểm mạch nhất.

- Thay thế linh kiện dễ dàng nhất khi có sự cố hay hư hỏng.

Việc nối dây cho mạch chỉ được thực hiện sau khi bố trí linh kiện hoàn tất, do đó, bố trí linh kiện là rất cần thiết Để tránh sai sót và thiếu dây, quá trình nối dây cần tuân theo trình tự các bước cụ thể, đặc biệt chú ý đến các chân nguồn, nhất là chân mass cho IC, vì thiếu mass có thể dẫn đến hỏng IC ngay lập tức Các bước nối dây cần được thực hiện theo trình tự rõ ràng để đảm bảo hiệu quả và an toàn cho mạch.

-Nối nguồn cho tất cả IC, chú ý các dây nối cho thông nguồn trên test board nếu chọn cả hai bên cấp nguồn.

-Nối dây cho mạch tạo xung nếu có.

-Nối dây cho IC điều khiển chính với các linh kiện liên quan.

-Nối dây cho các mạch tổ hợp điều khiển tải.

-Nối dây cho tầng đệm ngõ ra nếu có.

4.5.3 Trình tự các bước thực hiện

Trình tự thực hiện mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ DC theo các bước sau:

-Bước 1: kiểm tra các linh kiện trước khi ráp mạch.

-Bước 2: bố trí các IC lên test board như chuẩn bị ban đầu.

-Bước 3: bố trí các linh kiện hỗ trợ khác như R, C, diode… lên board.

-Bước 4: nối dây liên kết giữa các linh kiện theo như sơ đồ nguyên lý.

-Bước 5: đo kiểm tra hoàn tất khi chưa cấp nguồn.

-Bước 6: cấp nguồn kiểm tra lại hoạt động của mạch.

Trình tự thực hiện mạch điều khiển thay đổi tốc độ động cơ máy giặt theo các bước sau:

-Bước 1: kiểm tra các linh kiện phù hợp cho mạch trước khi ráp.

-Bước 2: bố trí các IC lên test board như chuẩn bị ban đầu

-Bước 3: bố trí các linh kiện hỗ trợ khác như R, C, led… lên board

-Bước 4: nối dây liên kết giữa các linh kiện theo như sơ đồ nguyên lý

-Bước 5: đo kiểm tra hoàn tất khi chưa cấp nguồn

-Bước 6: cấp nguồn kiểm tra lại hoạt động của mạch theo như nguyên tắc hoạt động của mạch.

-Đo kiểm tra linh kiện và nguồn trước khi lắp mạch

-Đo kiểm tra các vị trí bị tác động của bộ điều khiển bằng cảm biến

-Đo kiểm tra các linh kiện có liên quan đến điều khiển bằng cảm biến, đo kiểm tra nhiễu cho mạch.

-Đo kiểm tra sự thay đổi điện áp của các ngõ ra IC khi kích hoạt mạch

-Đo nóng các mức điện điều khiển của transistor và IC

-Đo kiểm tra các chân cấp nguồn cho IC

Chú ý các chân cấp nguồn và chân tín hiệu của cảm biến trước khi sử dụng.

4.5.5 Cân chỉnh sửa mạch a.Mạch điều khiển động cơ DC

-Dùng led có điện trở hạn dòng mắc ở ngõ ra chân 3 IC555 U3 và ấn nút nhấnSW2 xem led có chớp tắt không.

Sau khi sử dụng 10 LED với điện trở hạn dòng kết nối ở ngõ ra của IC 4017, chúng ta tiến hành kiểm tra tín hiệu bằng cách nhấn liên tục nút SW2 để xác định xem có ngõ ra nào không phát tín hiệu hay không.

Sau khi tháo bỏ các LED, tiến hành đo điện áp tại chân nối chung của 10 diode và nút nhấn SW2 để xác định xem điện áp ra có thay đổi hay không.

Đo điện áp ra tại chân 3 của IC 555 U1 và nút nhấn SW2 để xác định sự thay đổi của điện áp này Mạch điều khiển động cơ máy giặt được thiết kế để đảm bảo hoạt động hiệu quả và chính xác.

-Chỉnh biến trở P1 ở vị trí giữa (tương đối không cần chính xác) để led ở chân 3 U1 sáng trong khoảng thời gian này.

-Thay đổi tụ C3 có giá trị 1uF, 33uF….

-Trình tự đo ngõ ra chân 3 của U4A và chân 1 của IC U3A khi thay đổi tụ ở trên.

Sử dụng hai đèn LED kết hợp với điện trở hạn dòng, đấu vào hai tiếp điểm thường mở của hai relay, chỉ cấp nguồn một chiều để đảm bảo an toàn Quan sát sự sáng tắt của hai đèn LED khi nhấn nút START.

Học sinh thực hiện xong các mạch ghi lại kết quả đạt được và đánh giá khả năng mở rộng và ứng dụng mạch.

Một số mạch điều khiển động cơ máy giặt

1 Động cơ không đảo chiều -Do IC 555 U2 hoạt động không đúng -Kiểm tra lại IC.

-Do IC 4013 không chốt giử đúng mức tín hiệu.

2 Động cơ không dừng trước khi đảo chiều

-IC cổng AND 4081 không hoạt động đúng.

-Kiểm tra lại các cổng ngỏ ra của IC.

-Kiểm tra transistor hoặc relay.

3 Mạch không hoạt động -Do mất nguồn.

Lắp ráp mạch điều khiển động cơ máy giặt ở bài tập 1

- Ráp mạch theo các bước hướng dẫn trên tesboard

Để đảm bảo kết nối các linh kiện hiệu quả, việc đo kiểm tra thông mạch thường xuyên là rất quan trọng Khi thực hiện đo kiểm tra, hãy chú ý chọn thang đo phù hợp và tiến hành kiểm tra tại các vị trí mà mạch yêu cầu.

1 Lắp ráp mạch điều khiển động cơ máy giặt theo các mạch gợi ý trong bài Yêu cầu về đánh giá kết quả học tập bài 6

- Về kỹ năng: Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch điều khiển động cơ máy giặt hoạt động tốt

Đánh giá kỹ năng lắp ráp mạch điều khiển động cơ máy giặt trên tesboard là một quá trình quan trọng, yêu cầu thực hiện theo các bước cụ thể Người thực hiện cần hoàn thành từng bước để đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT DÙNG REMOTE TV

Mạch đếm vòng

Chọn quạt làm thiết bị điều khiển cho phép chúng ta điều chỉnh nhiều cấp tốc độ khác nhau Việc lựa chọn mạch đếm vòng tròn và số vòng mà mạch phải quay phụ thuộc vào số cấp tốc độ của quạt.

Mạch đếm vòng 4 số được thực hiện như hình 7.1

Hình 7.1 Mạch đếm vòng thập phân.

Mạch đếm vòng này dựa vào ngõ ra kết nối với chân RST của IC 4017 Khi IC đếm đến Q4, nó sẽ quay lại từ đầu Ý tưởng này được áp dụng cho quạt với 4 cấp tốc độ: Q0 tương ứng với tốc độ 0, Q1 với tốc độ 1, Q2 với tốc độ 2, và Q3 với tốc độ 3 Giá trị tốc độ có thể được điều chỉnh tăng hoặc giảm bằng cách thay đổi các tham số trong mạch.

Hình 7.1 Sơ đồ chân IC NE556

CV RST CV OUT RST

OUT TRG dây nối vào các chân ra từ Q1 đến Q9, không nối chân RST với các ngõ ra (nhưng chân RST phải nối mass) IC sẽ đếm 7.

Trong mạch đếm vòng, thay vì sử dụng IC 555 để kích xung, chúng ta có thể thay thế bằng một bộ thu hồng ngoại, giúp mạch nhạy hơn Các ngõ ra LED sẽ được kết nối qua transistor đệm để điều khiển đóng ngắt relay hoặc sử dụng opto, nhằm cấp nguồn cho các số của quạt Hãy tham khảo sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển quạt bằng remote TV.

Nguyên tắc thu phát hồng ngoại

Nguyên tắc thu phát hồng ngoại được khảo sát ở bài số 6.

Chọn điện trở đúng và tụ điện đúng giá trị điện dung và điện áp làm việc.

Các bước thực hiện mạch điều khiển quạt bằng remote TV

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện và sử dụng thiết bị một cách hiệu quả, tránh lãng phí.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận biết và phản ứng kịp thời với các biến đổi trong môi trường Cảm biến ánh sáng, cụ thể, là công nghệ giúp nhận diện sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài, cho phép cảm ứng thực hiện các chức năng điều chỉnh phù hợp.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng lên vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn và cấu hình theo thời gian và nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngoài, cho phép đèn tự động hoạt động mà không cần sự can thiệp của con người.

Quang trở là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị theo cường độ ánh sáng chiếu vào, nghĩa là trong bóng tối, điện trở của quang trở rất cao và sẽ giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng Để đạt hiệu quả tối ưu, quang trở nên được đặt ở vị trí có khả năng nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị quang trở sẽ thay đổi theo, với sự giảm hoặc tăng của điện trở Trong mạch sử dụng vi điều khiển, vi điều khiển sẽ đọc các giá trị điện trở này Dựa trên mức điện trở nhận được, chúng ta có thể điều khiển góc kích mở của triac và điều chỉnh điện áp đầu ra cho bóng đèn.

Điện áp bóng đèn là 220VAC, trong khi mạch điều khiển sử dụng điện áp một chiều 5VDC Do đó, cần có biến áp để hạ điện áp từ 220VAC xuống 12VAC, sau đó sử dụng cầu diode để chuyển đổi thành 12VDC Tiếp theo, mạch ổn áp 5VDC sẽ ổn định điện áp xuống 5V cho vi điều khiển Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, chúng ta sử dụng optor để cách ly.

Chọn điện trở có giá trị phù hợp theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị qua mã màu, với công suất từ 1/4W đến 3W Việc bố trí điện trở cần dựa vào vị trí cụ thể trên sơ đồ nguyên lý để đảm bảo đúng giá trị công suất.

Để chọn đúng giá trị tụ, cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị của từng loại tụ Việc sử dụng VOM để đo kiểm tra tụ giúp xác định khả năng nạp, xả và phát hiện tình trạng bị nối tắt mạch.

Điện trở quang là loại điện trở có giá trị giảm khi bị chiếu sáng mạnh Trong điều kiện tối, điện trở quang thường có giá trị trên 1MΩ, nhưng khi có ánh sáng mạnh, giá trị này có thể giảm xuống dưới 100Ω.

MOC 3021 là một linh kiện điện tử gồm 6 chân, được cấu tạo từ một diode và một diac Khi điện áp tại chân 1 lớn hơn điện áp tại chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, làm cho diode phát quang và kích hoạt diac dẫn điện.

Khi LDR nhận ánh sáng và được cấp điện áp, điện áp tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn và làm cho Q1 cũng không dẫn, khiến MOC 3021 không hoạt động và triac BT136 không được kích, do đó đèn không sáng Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, kích hoạt MOC 3021, làm triac BT136 dẫn và đèn sáng.

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng sử dụng IC 555 từ nguồn điện 220VAC rất tiện lợi Để lắp đặt mạch này, bạn nên sử dụng 2 domino loại lớn màu đen để kết nối dây cấp điện và dây ra đèn một cách an toàn và hiệu quả.

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho mạch và máy trong quá trình hoạt động lâu dài, từ đó tăng tuổi thọ cho thiết bị Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỀU THIẾT BỊ DÙNG HỒNG NGOẠI

Các mạch ứng dụng dùng IC 9148 – 9149

Người sử dụng bấm các phím chức năng tương ứng với số thập phân, và mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân dưới dạng tín hiệu số với các bit 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân có thể là 4 bit, 8 bit, tùy thuộc vào số lượng phím chức năng Khi bấm phím, mạch dao động khởi động tạo ra xung đồng hồ, xác định thời gian chuẩn T cho mỗi bit Mã nhị phân được chốt giữ và chuyển đổi từ song song sang nối tiếp, được điều khiển bởi xung đồng hồ để đảm bảo việc chuyển đổi hoàn tất đúng lúc Mã lệnh nối tiếp được đưa qua mạch điều chế và phát FM, ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số cao từ 38KHz đến 100KHz, giúp tăng cự ly thu phát Phần phát sử dụng LED hồng ngoại, khi mã lệnh có giá trị bit = 1, LED sáng trong thời gian T của bit đó; ngược lại, khi bit = 0, LED không sáng, không có tín hiệu được nhận.

Tia hồng ngoại từ phần phát được nhận bởi LED thu hồng ngoại hoặc quang transistor, nơi tín hiệu được tái lập và khuếch đại Tín hiệu sau đó được đưa qua mạch tách sóng để lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh Mã lệnh này được chuyển đổi từ dạng nối tiếp sang song song và giải mã thành số thập phân tương ứng, tạo ra xung kích tại ngõ ra để điều khiển các bộ phận chấp hành Tần số sóng mang cũng được sử dụng để so pha với tần số dao động của phần thu, giúp mạch thu phát hoạt động đồng bộ và đảm bảo chính xác cho mạch tách sóng cũng như mạch chuyển đổi.

Các mạch ứng dụng dùng IC 9148 – 9149

Mạch thu phát hồng ngoại 9148-9149 có nhiều ứng dụng thực tiễn như điều khiển đèn, quạt, báo thức và báo trộm Với khả năng điều khiển lên đến 16 thiết bị, mạch này mang lại sự tiện lợi cho người sử dụng.

2.1.Khảo sát các linh kiện thụ động

- Điện trở: chọn điện trở đúng giá trị theo sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị theo màu ghi trên thân điện trở, công suất khoảng 1/4W.

Khi chọn tụ điện, cần xác định đúng loại và giá trị theo sơ đồ nguyên lý Đọc giá trị tụ theo từng loại để đảm bảo chính xác Sử dụng VOM để kiểm tra tụ còn khả năng nạp, xả hay có bị nối tắt mạch hay không.

Khi chọn relay phù hợp theo sơ đồ, cần lưu ý rằng relay bao gồm một cuộn dây kích và các bộ tiếp điểm Cuộn dây kích phải được cấp đúng điện áp để các tiếp điểm hoạt động hiệu quả Mỗi bộ tiếp điểm thường có ba tiếp điểm, tạo thành hai loại tiếp xúc: bộ tiếp điểm thường đóng và bộ tiếp điểm thường mở Khi sử dụng, cần chú ý đến dòng và điện áp mà các tiếp điểm có thể chịu đựng.

Sơ đồ chân và ký hiệu như hình 8.2.

Hình 8.2 RELAY a) Sơ đồ chân, b) Hình dạng Nút nhấn

- Ký hiệu: Nút nhấn có hai loại nút nhấn đơn và nút nhấn kép Nút nhấn được ký hiệu như hình 8.3

Nút nhấn đơn Nút nhấn kép ON

Hình 8.3 Ký hiệu nút nhấn.

Dùng VOM chọn giai đo Rx1 hay Rx7 Đo xác định các tiếp điểm bằng cách đo các đầu dây ra ở hai trạng thái:

-Khi không nhấn: NO điện trở , NC điện trở bằng 0.

-Khi nhấn: NO điện trở 0, NC điện trở bằng .

Khảo sát bộ thu phát hồng ngoại

Hình 8.4 Ký hiệu và hình dạng Led phát hồng ngoại

LED phát tia hồng ngoại có hình dạng tương tự như LED thông thường, nhưng khi được phân cực thuận, LED này phát ra ánh sáng mà mắt thường không nhìn thấy Để xác định khả năng dẫn điện của LED, có thể đo điện áp ở hai đầu LED khi nó dẫn điện, thường khoảng 1,2V Thông số kỹ thuật của LED có thể khác nhau tùy thuộc vào kích thước của nó Ký hiệu và hình dạng của LED được thể hiện trong hình 8.4.

Led thu hồng ngoại không giống như led thường, nó được phân cực ngược khi sử dụng

Ký hiệu và hình dạng được vẽ như hình 8.5.

Hình 8.5 Ký hiệu và hình dạng diode thu hồng ngoại

Transistor thu ánh sáng hồng ngoại rất đa dạng như hình 8.6, transistor thu thường có hai chân, không có chân B để phân cực như transistor thường

Transistor thu được phân cực bằng cách chiếu ánh sáng vào mối nối CB.

Hình 8.6 Ký hiệu và hình dạng transistor thu hồng ngoại

Hình 8.7 Hình dạng các loại mắt thu hồng ngoại

Bộ thu, hay còn gọi là mắt thu, là linh kiện nhận tia sáng hồng ngoại từ các mạch phát, với nhiều hình dạng và sơ đồ chân khác nhau Các loại bộ thu thông dụng hiện nay được giới thiệu trong hình 8.7 Khi nhận ánh sáng hồng ngoại, bộ thu thường có ngõ ra từ mức cao xuống mức thấp Lưu ý rằng khi sử dụng các LED thu, cần phân cực ngược cho chúng.

Giới thiệu IC phát TC9148, sơ đồ chân như hình 8.8

Hình 8.8 Sơ đồ chân IC phát TC9148

Vi mạch TC9149 được sản xuất bằng công nghệ CMOS, có dạng vỏ nhựa với 16 chân kiểu cắm thẳng hai hàng Sơ đồ chân của TC9149 được thể hiện trong hình 8.9.

- Chân VSS là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện.

- Chân RXIN là đầu vào tín hiệu thu.

Chân Code 2 (C2) và Code 3 (C3) đóng vai trò quan trọng trong việc tạo ra các tổ hợp mã hệ thống giữa phần thu và phần phát Để nhận tín hiệu, mã số của hai chân này cần phải tương đồng với tổ hợp mã hệ thống của phần phát.

- Chân OSC dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra dao động cho mạch.

Các chân HP1 – HP5 (TC9149) cung cấp tín hiệu đầu ra liên tục Khi nhận được tín hiệu phù hợp với đầu ra cụ thể, đầu ra đó sẽ duy trì ở mức logic 1.

Các chân SP1 – SP5 (TC9149) cung cấp tín hiệu không liên tục Khi nhận được tín hiệu tương ứng, đầu ra sẽ duy trì ở mức logic 1 trong khoảng thời gian 107ms.

- Chân VDD là chân cấp nguồn dương được nối với cực dương của nguồn cung cấp có điện áp 4,5V đến 5,5V. b Tổ hợp mã hệ thống

VSS HP1 HP3 HP4 HP5 SP5

SP1 SP2 SP3SP4 Code3

Để đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả khi sử dụng cặp thu phát, cần cài đặt tổ hợp mã hệ thống giống nhau ở cả phần phát và phần thu Dưới đây là hướng dẫn chi tiết về cách tạo ra các tổ hợp mã hệ thống.

-Tổ hợp mã hệ thống giữa TC9148 và TC9149 như bảng 8.1

Bảng 8.1: Bảng mã code của IC thu phát TC9148 và TC9149

TC9149 không có chân C1, do đó chân C1 của TC9148 mặc định đạt mức logic 1 Theo bảng mã hệ thống, tổ hợp của các chân C2 và C3 của hai chip này có sự tương quan nhất định.

IC giống nhau, đó là mã hệ thống Trong các tổ hợp mã hệ thống không có tổ hợp C2

= C3 = 0 Muốn tạo các mức logic tại các chân Code ta xem thí dụ hình 8.10 và hình 8.11 là hai mã code của bộ thu - phát.

Hình 8.7 Ví dụ tạo mã code cho IC phát TC9148.

Mã hệ thống phần phát: C11, C3=0

Hình 8.11 Ví dụ tạo mã code cho IC thu TC9149.

Mã hệ thống phần thu: C2=1, C3=0 a Bảng đổi tương ứng quan hệ phím/mã giữa phần thu và phát

Bảng 8.2: Bảng mã liên hệ giữa phần phát và thu

Mã dữ liệu Dạng xung ra Ngõ ra

Hình 8.12 Sơ đồ chân IC 4013

QB Q B CPB CDB DB SDB

QA Q A CPA CDA DA SDA

Sơ đồ chân IC CD4013 là vi mạch DFF với 14 chân, bao gồm hai bộ DFF, được phân chia thành bộ A và bộ B Chức năng của các chân trong IC CD4013 hỗ trợ hoạt động của hai bộ FF này.

- Chân cấp nguồn nuôi chân VDD nối 3V đến 15V chân VSS nối GND.

- Chân Q và Q hai ngõ ra bù nhau.

- Chân CP ngõ vào xung nhịp.

- Chân CD xóa ngõ ra Q xuống 0 khi nối chân này lên 1.

- Chân SD đặt ngõ ra Q lên 1 khi nối chân này lên 1.

- Chân D ngõ vào đặt dữ liệu.

-Chân điều khiển trực tiếp

Khi cho SD = 1 và CD = 0 thì Q = 1 và Q = 0

Khi cho SD = 0 và CD = 1 thì Q = 0 và Q = 1

-Chân điều khiển đồng bộ được chỉ trong bảng 8.3

Bảng 8.3: Bảng sự thật DFF

-Kiểm tra chân điều khiển trực tiếp, ráp mạch theo hình 8.13

Hình 8.13 Mạch kiểm tra chân SD và CD.

Lần lượt kiểm tra 2 FF trên IC theo sơ đồ mạch và ghi kết quả vào bảng 8.4, sau đó so sánh kết quả với bảng sự thật

Bảng 8.4: Bảng kết quả kiểm tra các chân điều khiển trực tiếp IC DFF

Kiểm tra chân điều khiển đồng bộ của IC DFF, lắp mạch như hình 8.14 lần lượt kiểm tra 2 FF theo sơ đồ mạch, ghi kết quả vào bảng 8.5.

Hình 8.14 Mạch kiểm tra chân D và CP

Bảng 8.5: Bảng kết quả điều khiển chân đồng bộ

So sánh kết quả ở bảng 8.5 với bảng sự thật trong bảng 8.3.

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại 3.1 Sơ đồ nguyên lý

Mạch thu được thế kế để có thể điều khiển 10 thiết bị, các thiết bị được nối qua các chân của relay LS, như hình 8.15.

Hình 8.15 Sơ đồ mạch thu điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại

Phần phát được thiết kế với mạch sử dụng nguồn pin 3V, giúp tiết kiệm không gian Mạch này có 10 phím bấm, mỗi phím sẽ phát ra một tín hiệu xung điều khiển khác nhau, tương ứng với 10 thiết bị trên phần thu, như được minh họa trong sơ đồ hình 8.16.

VC C LS 18 LS 13 RE LA Y

RA CP B RB DB QB QB

RA CP B RB DB QB QB SB

VS S RX IN CO DE 3 SP 1 SP 2 SP 3 SP 4

RA CP B RB DB QB QB

Hình 8.16 Sơ đồ mạch phát điều khiển thiết bị bằng hồng ngoại

Chức năng các linh kiện trên mạch thu

Các linh kiện điện trở (R) và tụ điện (C) đóng vai trò quan trọng trong việc giảm dòng điện, lọc nhiễu và ổn định mạch điện Mạch thu được trang bị một nguồn điện ổn áp DC 5V, đảm bảo cung cấp điện áp ổn định cho toàn bộ hệ thống.

IC thu hồng ngoại có chức năng nhận tín hiệu hồng ngoại từ LED phát hồng ngoại Trong khi đó, IC TC9149 đảm nhiệm việc thu tín hiệu hồng ngoại từ IC thu và giải mã để cho ra tín hiệu tương ứng với tần số nhận được.

IC 4013 nhận tín hiệu từ các chân ra để kích hoạt đóng ngắt cho relay Bộ LS gồm 10 bộ, giúp kết nối tải cần điều khiển với nguồn cung cấp tương ứng.

-Các Led đơn: báo trạng thái và vị trí của tải được điều khiển đóng

Chức năng các linh kiện trên mạch phát

-Q1 và Q2: khuếch đại dòng cho led phát hồng ngoại.

-Diode D1 và D2: tạo mã cho tần số ra led phát.

-IC TC9148: nhận tín hiệu từ nút nhấn theo mã hoá từ 2 diode D1 và D2 kích hoạt cho led phát ra tần số theo mã tương ứng.

-Các nút nhấn SW (10 nút) nhấn chọn thiết bị đóng ngắt bên mạch thu.

-Thạch anh 455Khz: thạch anh dao động cho IC TC9148.

-Tụ C2 và C3 tạo dao động cộng hưởng với thạch anh.

Nguyên lý hoạt động mạch thu

Nguyên tắc hoạt động mạch thu

- Mạch được thiết kế sử dụng để điều khiển 10 thiết bị trong gia đình bằng bộ thu phát hồng ngoại.

Mạch thu sử dụng IC TC9149 để nhận tín hiệu từ mạch phát và mã hóa theo tần số, xác định ngõ ra dựa trên mã tần số chính xác Khi mã tần số được nhận đúng, ngõ ra sẽ phát ra một dạng xung trong khoảng thời gian nhất định, kích thích bộ chốt DFF Mạch thu này có khả năng thiết kế tối đa 16 tải.

Nguyên lý hoạt động mạch phát

Mạch phát sử dụng IC TC9148 có chức năng phát tần số với 10 phím bấm từ 1 đến 10, mỗi phím tương ứng với một tần số riêng được chia từ mạch dao động thạch anh 455KHz IC TC9148 có khả năng thiết kế tối đa 16 phím bấm Khi nhấn phím số 1, tải thứ nhất trong mạch thu sẽ thay đổi trạng thái, và mỗi phím chỉ ảnh hưởng đến một tải duy nhất, không thể sử dụng Remote khác mã để điều khiển mạch.

Lắp ráp mạch thu phát điều khiển bằng thiết bị hồng ngoại theo sơ đồ hình 8.15 và hình 8.16 a Sơ đồ bố trí mạch

Cân chỉnh sửa mạch

- Dùng máy hiện sóng đo xung ra tại chân của tụ C2 và C3 (chú ý tần số dao động là 455kHz).

- Dùng máy hiện sóng đo xung ra tại chân 15 của IC TC9148 khi nhấn trình tự các nút nhấn SW1 đến SW7.

- Dùng máy hiện sóng đo xung ra tại chân ra của mắt thu hồng ngoại khi nhấn một nút nhấn bên mạch phát.

- Dùng máy hiện sóng đo xung ra tại chân ra của IC TC9149 khi nhấn trình tự các nút nhấn SW1 đến SW10 bên mạch phát.

Sử dụng VOM để đo điện áp ra tại các chân của các IC CD4013, đồng thời kiểm tra xem các đèn LED có sáng tương ứng khi nhấn các nút bấm ở phần phát không.

- Đo kiểm tra các transistor có được kích xung khi ấn các nút nhấn bên phần phát không

- Đo kiểm tra các tiếp điểm của relay có thay đổi trạng thái khi ấn các nút nhấn bên phần phát không

Đánh giá kết quả

Học sinh thực hiện xong các mạch ghi lại kết quả đạt được và đánh giá khả năng mở rộng và ứng dụng mạch.

Kiểm tra mạch phát không phát tín hiệu bằng cách theo dõi sơ đồ mạch Sử dụng máy đo hiện sóng để đo các chân ra của IC phát và chân LED phát để xác định nguyên nhân sự cố.

2 Mạch thu không thu tín hiệu Mạch thu không thu tín hiệu -Kiểm tra lại led và tụ tạo mã

Dùng máy hiện sóng đo kiểm tra các điện áp ra của IC thu.

- Kiểm tra nguồn cấp đúng yêu cầu.

-Kiểm tra mass cấp cho nguồn.

-Kiểm tra các chân transistor và relay.

3 Mạch điều khiển sai thiết bị

-Tải hoạt động chập chờn, tải bị nhiễu -Các chân ra của FF điều khiển không đúng thiết bị

- Đo kiểm tra lại các tụ chống nhiễu

-Kiểm tra lại các chân và nối lại cho đúng thứ tự

Lắp ráp mạch thu phát điều khiển bằng thiết bị hồng ngoại theo sơ đồ hình 8.15 và hình 8.16 ở bài tập 11

- Ráp mạch theo các bước hướng dẫn trên tesboard

Khi kết nối các linh kiện, việc thường xuyên đo kiểm tra thông mạch là rất quan trọng Để đảm bảo độ chính xác, hãy chú ý chọn thang đo thích hợp và thực hiện đo kiểm tra tại các vị trí cần thiết trên mạch.

1 Lắp ráp mạch thu phát điều khiển bằng thiết bị hồng ngoại mà sv tìm hiểu trên internet.

- Về kỹ năng: Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch thu phát điều khiển bằng thiết bị hồng ngoại hoạt động tốt

Đánh giá kỹ năng thực hành lắp ráp mạch thu phát điều khiển bằng thiết bị hồng ngoại trên tesboard là một quy trình quan trọng, yêu cầu người thực hiện tuân thủ các bước cụ thể Việc thực hiện đúng theo yêu cầu của bài sẽ giúp đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả và chính xác.

- Năng lực tự chủ và trách nhiệm: Rèn luyện tính tỷ mỉ, chính xác, an toàn và vệ sinh công nghiệp; Điều kiện dự thi kết thúc mô đun

- Điều kiện để hoàn thành mô đun để được dự thi kết thúc mô đun:

+ Người học tham dự ít nhất 70% thời gian học lý thuyết và đầy đủ các bài học tích hợp, bài học thực hành, thực tập

+ Điểm trung bình chung các điểm kiểm tra đạt từ 5,0 điểm trở lên theo thang điểm 10;

Người học có giấy xác nhận khuyết tật sẽ được hiệu trưởng xem xét và quyết định ưu tiên trong điều kiện dự thi, nhưng vẫn phải đảm bảo yêu cầu về điểm trung bình các bài kiểm tra.

+ Số lần dự thi kết thúc mô đun theo quy định tại khoản 2 Điều 13 Thông tư 09/2017/TT-BLĐTBXH, ngày 13 tháng 3 năm 2017.

- Điều kiện để được công nhận, cấp chứng nhận đạt mô đun đào tạo:

Người học được công nhận và cấp chứng nhận đạt mô đun này khi có điểm trung bình mô đun theo thang điểm 10 đạt từ 4,0 trở lên

Tiêu đề	Điện Tử Ứng Dụng Trong Điều Khiển Tự Động
Tác giả	Đỗ Hữu Hậu, Trần Thanh Đức
Trường học	Cao đẳng nghề Cần Thơ
Chuyên ngành	Điện tử dân dụng
Thể loại	Giáo Trình
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	72
Dung lượng	1,73 MB