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

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG

Giới thiệu

1.1 Giới thiệu các loại thiết bị cảm nhận ánh sáng

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận biết và phản ứng kịp thời với các biến đổi của môi trường Trong số đó, cảm biến ánh sáng có chức năng nhận diện sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường xung quanh.

-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 Các công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn và cấu hình để hoạt động dựa trên thời gian và mức độ ánh sáng môi trường bên ngoài.

Hình 1.1.Ứng dụng cảm biến ánh sáng cho đèn đường

Hình 1.2.Tự động bật đèn khi trời tối, tắt đèn khi trời sáng

Hình 1.3.Công tắc cảm biến ánh sáng

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, điện trở quang trở đạt giá trị rất lớn và sẽ giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để tối ưu hóa hiệu suất, quang trở nên được đặt ở vị trí có thể nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, quang trở sẽ biến đổi giá trị của nó, dẫn đến sự giảm hoặc tăng điện trở Trong mạch điện có vi điều khiển, vi điều khiển sẽ được sử dụng để đọc các giá trị điện trở này.

11 được Tùy theo mức điện trở nhận được, ta sẽ điều khiển góc kích mở của triac và cấp điện áp ra cho bóng đèn

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

Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

2.1.Khảo sát các linh kiện thụ động

Chọn điện trở có giá trị chính xác theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị dựa trên mã màu Công suất của điện trở nên nằm trong khoảng từ 1/4W đến 3W Tùy thuộc vào vị trí của điện trở trên sơ đồ, cần bố trí điện trở với giá trị công suất phù hợp.

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

2.2.Khảo sát các linh kiện quang

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

Hình 1.6 Ký hiệu và hình dạng quang trở

2.3 Khảo sát sơ đồ chân IC

Hình 1.7 Cấu tạo bên trong của MOC 3021

MOC 3021 có cấu trúc gồm 6 chân, trong đó tích hợp 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, làm cho diac dẫn điện.

Hình 1.8.Sơ đồ chân BT136

Phân tích hoạt động của mạch

Hình 1.9 Sơ đồ nguyên lý mạch

3.2.Chức năng linh kiện Điện trở R 5 , LDR, R6,VR1 phân cực cho transistor Q 2 , trong đó LDR 1 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 Q 2 đồng thời tạo điện áp chân B của Q 1

-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 có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đủ 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn, Q1 không dẫn, 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, kích triac BT136, dẫn đến đèn sáng.

4.Các bước thực hiện mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng

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

Linh kiện: điện trở, biến trở, tụ, đèn, quang trở, diode, transistor, MOC 3021,

BT 136 có giá trị và số lượng theo như sơ đồ nguyên lý. 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

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục:

HỎNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC

1 Đèn không sáng -Do hư hỏng bóng đèn PHỤC

- Do hư transistor Q1 và Q2 hay không phân cực được transistor

-Do hư hỏng Diode zener.

- Do hư hỏng diode nắn điện hoặc gắn sai ฀ầu diode trong mạch

-Kiểm tra bóng đèn, nếu hư hỏng thay mới

- Thay linh kiện mới.- Thay linh kiện mới

-Do tiếp xúc giữa bóng đèn và đuôi đèn không tốt.

-Do biến trở và quang trở không tiếp xúc tốt

-Kiểm tra bóng đèn và đuôi đèn.

-Kiểm tra biến trở và 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 chân transistor C1815, A1015, hoặc transistor bị hỏng

-Kiểm tra tiếp xúc giữa dây dẫn vào mạch

-Kiểm tra diode và cách lắp diode

- Kiểm tra transistor,nếu hư hỏng thay mới

5.1.Câu hỏi và bài tập thảo luận

(có thể hỏi trực tiếp cả lớp hoặc thảo luận theo từng nhóm)

1.Hãy cho biết giá trị điện trở của quang trở sẽ như thế nào nếu ta tăng cường độ sáng chiếu vào bề mặt tiếp nhận ánh sáng?

2.Có thể ứng dụng mạch mở đèn đường thay mạch đèn báo thức khi trời sáng được không?

3.Kể tên các mạch điện ứng dụng quang trở mà bạn biết?

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ

Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

2 Bài 2: Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ 8 3 5

2 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5

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

4 Các bước thực hiện mạch 3 0.5 2.5

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 3 0.5 2.5

3 Bài 3: Mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh 8 2 5 1

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh 0.5 0.5

4 Các bước thực hiện mạch 2.75 0.25 2.5

4 Bài 4: Mạch điều khiển đóng mở cửa tự động 4 2 2

3 Phân tích hoạt động mạch mở cửa tự động 0.5 0.5

4 Các bước thực hiện mạch 1.25 0.25 1

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 1.5 0.5 1

5 Bài 5: Mạch điều khiển bơm nước tự động 8 3 5

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

6 Bài 6: Mạch đếm người ra vào cửa 8 2 5 1

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

7 Bài 7: Mạch điều khiển động cơ máy giặt 8 2 6

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển động cơ máy giặt 0.5 0.5

8 Bài 8: Mạch điều khiển đèn giao thông 8 2 5 1

3 Phân tích hoạt động mạch đèn giao thông 0.5 0.5

9 Bài 9: Mạch đèn quảng cáo dùng IC 8 3 5

3 Phân tích hoạt động mạch đèn quảng cáo 1 1

10 Bài 10: Mạch đồng hồ hiển thị giờ - phút - giây bằng IC số 6 2 4

3 Phân tích hoạt động mạch đồng hồsố 0.5 0.5

11 Bài 11: Mạch điều khiển quạt dùng

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển quạt dùng Remote TV 0.5 0.5

4 Các bước thực hiện mạch 3.5 1 2.5

12 Bài 12: Mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại 8 3 4 1

3 Phân tích hoạt động mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại 0.5 0.5

BÀI 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG

Mã bài: MĐ24-01 Giới thiệu:

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 giảm thiểu lãng phí Việc sử dụng mạch này đúng cách không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

VD: Khi trời tối, hoặc khi trời mưa mạch tác động làm đèn sáng bất kề 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;

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, một loại cảm biến đặc biệt, có khả năng phát hiện các biến đổi về ánh sáng từ môi trường xung quanh mà nó có thể nhận biết.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc sử dụng công nghệ cảm biến ánh sáng, cho phép đèn tự động sáng lên vào ban đêm mà không cần người bật Các công tắc cảm ứng này được cài đặt sẵn, cấu hình theo thời gian và nhiệt độ ánh sáng môi trường xung quanh, đảm bảo đèn hoạt động hiệu quả và tiết kiệm năng lượng.

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, quang trở nên được đặt ở vị trí có thể nhận được ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, giá trị của quang trở cũng thay đổi theo, cụ thể là giảm khi sáng và tăng khi tối Trong mạch điện có vi điều khiển, vi điều khiển sẽ được sử dụng để đọc các giá trị điện trở từ quang trở.

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

2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

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

Để chọn đúng giá trị tụ điện, 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 kiểm tra xem tụ có bị nối tắt mạch hay không.

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

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

3 Phân tích hoạt động của mạch

Khi cấp điện áp cho mạch và 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 không hoạt động, dẫn đến MOC 3021 không kích hoạt và triac BT136 không sáng đèn Ngược lại, khi không có ánh sáng chiếu vào LDR, Q2 dẫn, kéo theo Q1 dẫn, làm cho MOC 3021 hoạt động, kích hoạt triac BT136 và làm đèn sáng.

BÀI 2 : MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho mạch và máy trong quá trình hoạt động liên tục, từ đó kéo dài tuổi thọ của thiết bị Đồng thời, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng, mang lại hiệu quả kinh tế cao 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 nhiệtđộ.

- 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)

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ xuất hiện một sức điện động V tại đầu lạnh Để ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, chất liệu sử dụng đóng vai trò rất quan trọng.

Có nhiều loại cặp nhiệt độ khác nhau như E, J, K, R, S, T, mỗi loại tạo ra một sức điện động riêng biệt Việc lựa chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp với từng loại cặp nhiệt độ là rất quan trọng.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÂM THANH

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

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả các thiết bị trong điều kiện làm việc kéo dài, từ đó tăng cường tuổi thọ cho mạch và máy móc Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng, nâng cao hiệu suất hoạt động.

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh Để đảm bảo sự ổn định và đo lường chính xác nhiệt độ ở đầu lạnh, chất liệu sử dụng đóng vai trò rất quan trọng.

Có nhiều loại cặp nhiệt độ như E, J, K, R, S, T, mỗi loại tạo ra một sức điện động khác nhau Việc hiểu rõ đặc điểm của từng loại cặp nhiệt độ là rất quan trọng để lựa chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp.

Dây của cặp nhiệt điện thường không đủ dài để kết nối với bộ điều khiển, dẫn đến sự không chính xác trong việc đo nhiệt độ Để khắc phục vấn đề này, cần thực hiện việc bù trừ (offset) trên bộ điều khiển để đảm bảo độ chính xác trong quá trình đo lường.

Hình 2.1 cấu tạo của Thermocouples

Khi sử dụng loại cảm biến này, cần lưu ý không nối thêm dây vì tín hiệu đầu ra là mV và sẽ bị suy hao nhiều Dây của cảm biến nên được để thông thoáng, tránh tiếp xúc với môi trường đo Cuối cùng, việc kiểm tra cẩn thận offset của thiết bị là rất quan trọng.

- Lưu ý:Vì tín hiệu cho ra là điện áp (có cực âm và dương) do vậy cần chú ý kí hiệu để lắp đặt vào bộ khuếch đại cho đúng

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

- Cấu tạo: gồm có dây kim loại làm từ: Đồng, Niken, Patium,…được quấn theo hình dáng của đầu to

Nguyên lý hoạt động của dây kim loại là khi nhiệt độ thay đổi, điện trở giữa hai đầu dây sẽ biến đổi Mỗi loại kim loại có độ tuyến tính khác nhau trong một khoảng nhiệt độ nhất định, ảnh hưởng đến khả năng dẫn điện của chúng.

- Ưu điểm: Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế

Dải đo của cảm biến nhiệt độ này nhỏ hơn so với cặp nhiệt điện, đồng thời giá thành cũng cao hơn Tuy nhiên, nó thường được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp như công nghiệp môi trường, gia công vật liệu và hóa chất.

Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD

Cảm biến RTD được cấu tạo từ dây kim loại như đồng, nikel, và platinum, được quấn theo hình dạng đầu đo Khi nhiệt độ thay đổi, điện trở giữa hai đầu dây kim loại cũng sẽ thay đổi, với độ tuyến tính phụ thuộc vào chất liệu kim loại trong một khoảng nhiệt độ nhất định Phổ biến nhất là cảm biến Pt, làm từ platinum, nhờ vào điện trở suất cao, khả năng chống oxy hóa, độ nhạy cao và dải nhiệt đo rộng Các loại RTD thường gặp có điện trở 100, 200, 500, và 1000 ohm tại 0 D.C., với điện trở càng cao thì độ nhạy nhiệt càng lớn.

-RTD thường có loại 2 dây, 3 dây và 4 dây

RTD 4 dây giúp giảm điện trở của dây dẫn xuống 1/2, từ đó hạn chế sai số trong quá trình đo lường So với Thermocouple, cách sử dụng RTD dễ dàng hơn, cho phép người dùng nối thêm dây (cần hàn kỹ, sử dụng dây chất lượng tốt và có khả năng chống nhiễu) và có thể kiểm tra bằng VOM.

- Vì là biến thiên điện trở nên không quan tâm đến chiều đấu dây

Hình 2.2 Hình dạng nhiệt trở

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxid kim loại: mangan, nickel, cobalt,…

- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi

-Ưu điểm: Bền, rẽ tiền, dễ chế tạo

- Khuyết điểm: Dãy tuyến tính hẹp

-Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử -Tầm đo: 50 0 C

Thermistor là một loại cảm biến nhiệt độ được chế tạo từ hỗn hợp bột oxit Các bột này được trộn theo tỷ lệ và khối lượng cụ thể, sau đó được nén chặt và nung ở nhiệt độ cao để tạo ra sản phẩm cuối cùng.

Mức độ dẫn điện của hổn hợp này sẽ thay đổi khi nhiệt độ thay đổi

Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ; Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ.Thường dùng nhất là loại NTC

Thermistor chỉ hoạt động tuyến tính trong khoảng nhiệt độ từ 50°C đến 150°C, vì vậy ít được sử dụng làm cảm biến đo nhiệt Thay vào đó, nó chủ yếu được áp dụng trong các mục đích bảo vệ và ngắt nhiệt.

Khi chọn thermistor, cần xem xét nhiệt độ môi trường phù hợp, với hai loại chính là PTC (thường đóng) và NTC (thường hở) Việc kiểm tra thermistor có thể thực hiện dễ dàng bằng đồng hồ VOM.

- Nên ép chặt vào bề mặt cần đo

- Tránh làm hỏng vỏ bảo vệ

- Vì biến thiên điện trở nên không quan tâm chiều đấu dây

Hình 2.3.Nhiệt điện trở 1.1.4 Bán dẫn

-Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn

-Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

-Ưu điểm: Rẽ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản -Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

-Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện

-Cảm biến nhiệt bán dẫn là những loại cảm biến được chế tạo từ những chất bán dẫn

Các loại cảm biến nhiệt hiện nay bao gồm Diode, Transistor và IC, hoạt động dựa trên nguyên lý phân cực của các lớp P-N theo nhiệt độ môi trường Sự phát triển của công nghệ bán dẫn đã tạo ra nhiều loại cảm biến nhiệt với ưu điểm nổi bật như độ chính xác cao, khả năng chống nhiễu tốt, hoạt động ổn định và mạch điện xử lý đơn giản, tiết kiệm chi phí.

Cảm biến nhiệt độ thường xuất hiện dưới dạng diode, tương tự như Pt100, hoặc dưới dạng các IC như LM35, LM335, và LM45 Nguyên lý hoạt động của chúng dựa trên việc nhiệt độ thay đổi sẽ dẫn đến sự thay đổi điện áp, và điện áp này được phân áp từ một điện áp chuẩn trong mạch.

-IC Cảm biến nhiệt LM35 và cảm biến nhiệt độ dạng Diode

Gần đây, IC cảm biến nhiệt cao cấp đã được ra mắt, hỗ trợ chuẩn truyền thông I2C (DS18B20), mở ra xu hướng mới trong lĩnh vực cảm biến.

- IC Cảm biến nhiệt độ DS18B20

Hình 2.4.IC cảm biến nhiệt độ DS 18B20

MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG

ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC

Phân tích hoạt động mạch bơm nước tự động

khiển thiết bị bằng ánh sáng 1 1

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện năng và giảm thiểu lãng phí Việc sử dụng mạch này một cách hợp lý không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận biết và phản ứng kịp thời với các biến đổi của môi trường Trong số đó, cảm biến ánh sáng có khả năng phát hiện sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài mà nó tiếp nhận.

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 để hoạt động dựa trên thời gian và mức độ ánh sáng môi trường xung quanh Khi điều kiện ánh sáng đạt đến ngưỡng nhất định, đèn sẽ tự động bật lên, mang lại sự an toàn cho người tham gia giao thông.

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

Khi độ sáng môi trường thay đổi, quang trở sẽ thay đổi giá trị điện trở của nó, dẫn đến việc giảm hoặc tăng giá trị Trong các mạch có vi điều khiển, vi điều khiển được sử dụng để đọc các giá trị điện trở này.

Để chuyển đổi điện áp từ 220VAC xuống 5VDC cho mạch điều khiển, cần sử dụng biến áp hạ điện áp thành 12VAC, sau đó qua cầu diode để chuyển đổi sang 12VDC Điện áp này tiếp tục được ổn định xuống 5VDC thông qua mạch ổn áp, đảm bảo cung cấp điện áp ổn định cho vi điều khiển Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, việc sử dụng optor là cần thiết 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 Cần bố trí điện trở đúng giá trị công suất tùy thuộc 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 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 một loại điện trở có giá trị giảm khi ánh sáng chiếu vào mạnh hơn Trong điều kiện tối, điện trở của nó thường trên 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, trị số này có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

MOC 3021 bao gồm 6 chân, trong đó có 1 diode và 1 diac được 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 mạch được cấp điện áp và có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại LDR rất lớn dẫn đến điện áp phân cực tại chân B của Q2 không đạt 0,6V, khiến Q2 không dẫn, kéo theo Q1 cũng không dẫn, do đó MOC 3021 không hoạt động và triac BT136 không được kích, làm cho 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 dựa trên nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho các linh kiện trong điều kiện hoạt động kéo dài, từ đó tăng cường tuổi thọ cho mạch và máy Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng.

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh Việc ổn định và đo nhiệt độ ở đầu lạnh rất quan trọng và phụ thuộc nhiều vào chất liệu sử dụng.

Các loại cặp nhiệt độ như E, J, K, R, S, T có sức điện động khác nhau, do đó cần lưu ý khi chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp.

Các bước thực hiện mạch

Linh kiện: điện trở, biến trở, relay 12V, diode, transistor 2N3904, IC LM 311, NTC TTC 3A103 có giá trị và số lượng theo như sơ đồ nguyên lý b.Dụng cụ:

-Mô hình thực hành điện tử ứng dụng

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

- Kiểm tra hoạt đông của mạch;

Hình 2.6 Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ

5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

1.Hãy cho biết có mấy loại nhiệt trở, nhiệt trở trong bài này giá trị điện trở của nhiệt trở sẽ như thế nào nếu ta tăng nhiệt độ?

2.Hãy cho biết tác hại của việc dùng IC nhưng quên cấp nguồn?

3.Để thay đổi thời gian khống chế nhiệt độ ta phải thay đổi mạch thế nào?

4.Hãy cho biết các chân cấp nguồn của relay?

5.Kể tên các mạch điện ứng dụng nhiệt trở mà bạn biết?

STT CÁC DẠNG HƯ HỎNG NGUYÊN NHÂN CÁCH KHẮC

1 Mạch hoạt động không PHỤC đúng nhiệt độ khống chế -Do IC hoạt động không ổn định -Kiểm tra và thay

2 Mạch hoạt động ngược trạng thái -Do đấu nối sai tiếp điểm của relay với quạt

-Sử dụng nhiệt điện trở dương

-Đấu nối giữa quạt với tiếp điểm thường hở

-Sử dụng nhiệt điện trở âm

3 Mạch không hoạt động -Do hư hỏng điện trở

-Do hư hỏng IC opamp

-Kiểm tra nếu hư hỏng thay mới.

BÀI 3 MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÂM THANH

Mạch thiết bị bằng âm thanh được ứng dụng trong thực tế như mạch bật tắt đèn bằng âm thanh

Khi bước vào một căn phòng tối mà không biết vị trí công tắc đèn, việc vỗ tay có thể giúp kích hoạt mạch nhận tín hiệu, làm cho đèn sáng lên Nhờ đó, chúng ta có thể dễ dàng xác định vị trí của công tắc đèn.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật tương tự để thiết kế mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh

- Phân tích được mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh

-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 điều khiển thiết bị bằng âm thanh hoạt động tốt

- Thực hiện gia công mạch đúng yêu cầu kỹ thuật

1.1.Tín hiệu âm thanh và các mạch khuếch đại.

Mạch điều khiển âm thanh sử dụng tín hiệu như tiếng nói, tiếng vỗ tay và tiếng huýt sáo để điều khiển thiết bị Khi âm thanh tác động, mạch nhận và chuyển đổi thành tín hiệu điện để thực hiện điều khiển Tuy nhiên, các ứng dụng này chưa có khả năng phân biệt âm thanh một cách "thông minh", mà chỉ đưa ra phương pháp tiếp cận cho điều khiển bằng âm thanh Việc phân biệt âm thanh trong điều khiển khá phức tạp và có thể cải thiện độ chính xác bằng cách sử dụng phương pháp lọc tần số, chọn lựa tần số phù hợp cho điều khiển Ứng dụng của mạch điều khiển âm thanh rất đa dạng, với hai dạng mạch chính được thực hiện.

Mạch âm thanh đóng mở nhạc 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, sau một khoảng thời gian định trước, âm thanh sẽ ngừng phát.

Mạch điều khiển động cơ bằng âm thanh sử dụng kỹ thuật ON/OFF, cho phép động cơ hoạt động khi nhận được âm thanh từ micro Động cơ sẽ hoạt động trong một khoảng thời gian đã được định sẵn trước khi tự động ngừng lại.

Hình 3.1: mạch điều kiển thiết bị bằng âm thanh

1.2.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

2.2.khảo sát linh kiện bán dẫn

- Cầu Diode 1N4007 gồm 4 diode nắn điện.

- Led báo mạch hoạt động khi có nhận tín hiệu âm thanh

-SCR MCR 100-6 dùng để kích cho mạch hoạt động để điều khiển đèn khi có nhận tín hiệu

2.3.Khảo sát sơ đồ chân IC.

Do mạch này không có IC nên không khảo sát Một số mạch cảm biến âm thanh có IC ta cần phải khảo sát chúng

3.Phân tích hoạt động của mạch

Hình 3.3.mạch điều khiển thiết bị bằng âm thanh

-Diode cầu 1N4007 dùng để nắn điện xoay chiều thành điện 1 chiều

-R4 dùng để hạ áp cấp cho mạch điều khiển

-Microphone dùng để nhận tín hiệu âm tần

-Quang trở R5 dùng để thay đổi giá trị điện trở khi có ánh sáng chiếu vào

-MCR 100 – 6 là triac dùng để đóng ngắt dòng điện

-C1 có tác dụng lọc và tạo điện áp cung cấp cho mạch điều khiển

-C2 tụ liên lạc tín hiệu

-D1 dùng để báo có điện vào mạch điều khiển

- Mạch làm việc với điện áp 220VAC

- Điều khiển được cho bóng đèn sợi đốt từ 5 - 60W.

- Sử dụng trực tiếp điện áp xoay chiều 220VAC qua đi ốt cầu và qua R4 để hạ áp cho mạch điều khiển

Với R4 = 150K thì điện áp cấp cho mạch cảm biến và khuếch đại là 22V

Mạch điều khiển bao gồm các thành phần như R1, Microphone, R2, R3, C2, Q1 và quang trở R5 Vào ban ngày, giá trị của quang trở dao động từ 10K đến 20K, khiến cho collector Q1 luôn ở mức thấp và mạch khuếch đại không hoạt động Khi trời tối, giá trị quang trở R5 vượt quá 1M, mạch khuếch đại bắt đầu hoạt động, nhận tín hiệu âm thanh từ microphone qua tụ C2, và tín hiệu này được khuếch đại qua Q1 để điều khiển Q2, từ đó đóng hoặc tắt bóng đèn.

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

Linh kiện: điện trở, diode, transistor, mic, tụ điện, đẻn có giá trị và số lượng theo như sơ đồ nguyên lý b.Dụng cụ:

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

- Kiểm tra hoạt đông của mạch;

1 Mạch không nhận tín hiệu âm thanh

-Do hư micro -Kiểm tra và thay mới

2 Mạch không điều khiển được tải -Do hư hỏng SCR

-Do hư hỏng transistor hoặc không phân cực

-Kiểm tra và thay mới

3 Mạch bị nhiễu -Do microphon quá nhạy và quang trở -Kiểm tra lại micro và quang trở

1.Hãy cho biết tín hiệu thu được từ mic thường có biên độ lớn hay nhỏ?

2.Tìm hiểu mạch điều khiển động cơ bằng âm thanh để điều khiển đóng mở cửa bằng tiếng vỗ tay được không?

3.Kể tên các mạch điện ứng dụng điều khiển bằng âm thanh mà bạn biết?

BÀI 4 MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG

Mạch điều khiển đóng mở cửa tự động là giải pháp hiệu quả giúp người dùng chủ động trong việc điều khiển cửa Thiết bị này thường được áp dụng tại các siêu thị, ngân hàng và sân bay, nơi có lưu lượng người qua lại đông đúc Mạch hoạt động dựa vào cảm biến quang, tự động mở hoặc đóng cửa khi phát hiện sự hiện diện hoặc vắng mặt của người trong khu vực cảm biến.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số để thiết kế mạch tự đóng mở cửa theo đúng yêu cầu

- Phân tích được mạch tự đóng mở cửa khi có người ra vào

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch tự đóng mở cửa hoạt động tốt

1.1.Các loại thiết bị cảm biến quang dùng trong điều khiển đóng mở cửa tự động

Cấu tạo của thiết bị thường bao gồm một bộ thu phát sóng radar, mạch chỉnh lưu ổn áp nguồn điện, nút tinh chỉnh biên độ và độ nhạy của radar, cùng với rơle tạo cổng ON và NC.

Hình 4.1 Cảm biến Ra đa cửa tự động

Cũng như loại Rada loại hồng ngoại có bộ thu phát tín hiệu hồng ngoại, bộ lọc nguồn, bộ tinh chỉnh và cổng NO, NC

LoạiCảmBiếnCửaTựĐộng Kết HợpCả RaDa & HồngNgoại

Ngoài hai loại trên còn có loại kết hợp cả hai công nghệ rada & hồng ngoại

Tất cả các loại cảm biến đều có khả năng phát hiện chuyển động hiệu quả để kích hoạt cửa tự động Cảm biến radar nhạy hơn và có khoảng cách phát hiện xa hơn so với cảm biến hồng ngoại, tuy nhiên, độ nhạy cao cũng khiến cửa dễ bị kích hoạt bởi những tác động nhỏ.

Cảm biến Sensor (PIR Sensor)

Cảm biến hồng ngoại thụ động (PIR sensor) là thiết bị sử dụng tia hồng ngoại (IR) để phát hiện sự chuyển động của các vật thể nóng Tia hồng ngoại là nhiệt phát ra từ các vật thể, trong đó có cơ thể sống với nhiệt độ trung bình khoảng 37 độ C Cảm biến này hoạt động bằng cách sử dụng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt thành tín hiệu điện, cho phép phát hiện sự hiện diện của các đối tượng như con người hoặc động vật Điểm đặc biệt của cảm biến PIR là nó không sử dụng nguồn nhiệt tự phát mà chỉ dựa vào nhiệt độ từ các thực thể khác.

Đầu dò PIR là thiết bị sử dụng hai cảm biến tia nhiệt, có ba chân kết nối: một chân nối masse và một chân nối nguồn DC với mức áp từ 3 đến 15V Thiết bị này có góc dò lớn, và để tăng độ nhạy, bạn có thể sử dụng kính Fresnel, được thiết kế đặc biệt cho đầu dò có hai cảm biến, giúp ngăn tia tử ngoại.

Hình 4.4 Bộ cảm biến dò các vật nóng chuyển động ngang

Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau:

Nguồn nhiệt từ người và động vật phát ra tia hồng ngoại, được kính Fresnel và bộ lọc thu nhận, sau đó tập trung vào hai cảm biến hồng ngoại trong đầu dò Khi có vật nóng di chuyển qua, hai cảm biến này phát sinh hai tín hiệu, được khuếch đại để đạt biên độ cao và đưa vào mạch so áp, kích hoạt thiết bị điều khiển hoặc báo động.

Hình 4.5.Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt

1.1.2.Các loại cảm biến khác a/Led thu hồng ngoại

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

Ký hiệu và hình dạng được vẽnhư hình 4.6.

Hình 4.6 Ký hiệu và hình dạng diode thu hồng ngoại b/Transistor thu

Transistor thu ánh sáng hồng ngoại có nhiều loại khác nhau, thường có hai chân mà không có chân B để phân cực như transistor thông thường Việc phân cực của transistor thu được thực hiện bằng cách chiếu ánh sáng vào mối nối giữa chân C và B.

Hình 4.7 Ký hiệu và hình dạng transistor thu hồng ngoại

Hình 4.8 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 4.8 Khi nhận được ánh sáng hồng ngoại, bộ thu thường có ngõ ra chuyển từ mức cao xuống mức thấp Lưu ý rằng khi sử dụng các LED thu, cần phân cực ngược chúng.

1.2.Các mạch điều khiển đóng mở cửa tự động

Mạch đóng mở cửa tự động được dùng mạch điều khiển dạng IC số hay các thiết bị điện trong các trường hợp sau:

-Đóng mở cửa các siêu thị

-Đóng mở cửa nhà sách

-Đóng mở cửa văn phòng làm việc.

-Đóng mở cửa các cửa hàng buôn bán…

2.1.Khảo sát cảm biến quang

Cảm biến quang được chế tạo để dùng trong công nghiệp nên rất đa dạng, nhưng thường sử dụng dạng hình trụ như hình 4.9

Hình 4.9 Hình dạng của cảm biến Các loại cảm biến quang công nghiệp phổ biến

- Thu phát chung loại tín hiệu khuếch tán

- Thu phát chung loại tín hiệu phản xạ

- Loại truyền bằng cáp quang

Cảm biến dạng công nghiệp thường được biểu thị bằng ký hiệu hình chữ nhật kết hợp với hình bình hành, cùng với diode (nếu là cảm biến quang) và ký hiệu loại tiếp điểm thường hở hoặc thường đóng, như minh họa trong hình 4.9.

Hình 4.10 Ký hiệu cảm biến Đo kiểm tra dây ra

Hình 4.11 Đấu tải cho cảm biến loại chuyển mạch âm.

Thường các cảm biến có dây ra nhiều chuẩn khác nhau nhưng thông dụng nhất là loại

+Nâu, xanh dương, đen: Nâu (+24V), Xanh dương (0V), Đen (tín hiệu ra)

+Nâu, xanh dương, đen, trắng: Nâu (+24V), Xanh dương (0V), Đen (tín hiệu ra), Trắng (MODE, chọn chế độ dương hay âm)

+Đỏ, đen, trắng: Đỏ (+24V), Đen (0V), Trắng (tín hiệu ra)

+Đỏ, đen, trắng, xanh lá: Trắng (+24V), Đen (0V), Đỏ, Xanh lá (tín hiệu ra), đây là cảm biến điện dung của Nga (KGE3008-ANKG/KG5004)

Hình 4.12 Đấu nối tải cho cảm biến NPN và PNP loại 3 dây ra

+Nâu, đen: Nâu (+24V nối tiếp với tải thường tải là relay 24V), đen (0V) +Nâu, xanh: Nâu (+24V nối tiếp với tải thường tải là relay 24V), xanh (0V)

Hình 4.13 Đấu nối tải cho cảm biến loại 2 dây ra

Tuy nhiên ta có thể nối tải ở dây nguồn hay dây mass như hình 4.14 đều đúng

Hình 4.14 Hai cách nối tải cho cảm biến loại 2 dây ra.

Sơ đồ chân IC đếm vòng thập phân có 16 chân được chỉ ra ở hình 4.15

Bảng sự thật IC CD4017 cho biết chức năng các chân và trạng thái làm việc được trình bày như bảng 4.1

Bảng 4.1: Bảng sự thật IC CD4017

MR CP 0 CP 1 Cách hoạt động

Không đổi Ráp mạch kiểm tra IC

Hình 4.15 Sơ đồ chân IC CD4017

Hình 4.16 Mạch kiểm tra các chân IC CD4017

Ráp mạch như hình 4.16 và ghi lại các trạng thái ngõ ra của IC 4017 vào bảng 4.2:(led sáng ghi 1, led tắt ghi 0) sau đó so sánh lại với bảng 4.1

Bảng 4.2: Kết quả kiểm tra các chân IC CD4017

 …… …… …… …… …… …… …… …… …… …… Bảng sự thật cổng EXOR được thiết lập như bảng 4.3

Bảng 4.3: Bảng sự thật IC CD4070

CV TRG THR DSCHG LED

Ráp mạch kiểm tra IC cổng EXOR, lần lượt kiểm tra 4 cổng theo sơ đồ mạch như hình 4.18, sau đó ghi kết quả vào bảng 4.4

IC CD4070 là IC cổng EXOR có 12 chân thuộc họ CMOS có sơ đồ chân như hình 4.17

Hình 4.17.Sơ đồ chân IC CD4070

Hình 4.18 Mạch kiểm tra IC cổng EXOR.

Bảng 4.4: Bảng kết quả kiểm tra cổng EXOR

Nhận xét kết quả đo được trên bảng 4.4 sau đó so với bảng sự thật như bảng 4.3 để xác định tình trạng hư hỏng của IC

3.Phân tích hoạt động của mạch

Mạch điều khiển đóng mở cửa dùng động cơ DC được vẽ như hình 4.19

Hình 4.19 Sơ đồ nguyên lý mạch đóng mở cửa dùng động cơ DC

MẠCH ĐẾM NGƯỜI RA VÀO CỬA

Mạch đếm người ra vào cửa là một dạng mạch như mạch đếm sản phẩm, nhưng được sữ dụng trong cuộc sống để giải quyếtcác vấn đề sau:

-Khống chế được số lượng được người ra vào phòng.

-Khống chế được lượng xe ra vào bãi giử xe.

Một bãi giữ xe có sức chứa 200 xe gắn máy tại siêu thị cần ít nhất 1 đến 2 người để kiểm soát xe ra vào Để theo dõi số lượng xe hiện có, bãi giữ xe cần được trang bị cảm biến và mạch đếm.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số để thiết kế mạch đếm người ra vào cửa.

- Phân tích được mạch đếm người ra vào cửa

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch đếm người ra vào cửa hoạt động tốt

1.1 Mạch đếm lên xuống ứng dụng đếm người ra vào cửa

Bộ thu phát hồng ngoại là thiết bị quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, thường được sử dụng trong các thiết bị gia đình và mạch điều khiển từ xa Bộ thu phát này bao gồm hai phần chính: bộ phát thường là LED phát và bộ thu có thể là các thiết bị rời hoặc đã tích hợp, với ngõ ra được khuếch đại theo dạng điều khiển mức.

Bộ thu phát Analog: là bộ thu phát tín hiệu dưới dạng sin hiện nay ít dùng

Bộ thu phát dạng số là thiết bị khuếch đại, hoạt động với hai mức tín hiệu: mức 0 khi nhận ánh sáng hồng ngoại và mức 1 khi không nhận Thiết bị này được ứng dụng trong việc giám sát số lượng người trong phòng hoặc tại các bãi giữ xe và xưởng sửa chữa Mạch bao gồm hai cảm biến để nhận diện xe vào và xe ra, thiết kế cho ngõ tín hiệu của cảm biến kích xung chung cho một bộ đếm 100 số.

1.2.Các mạch điều khiển giám sát người ra vào cửa

Mạch đếm số người ra vào cửa giúp xác định số lượng người trong phòng và có thể áp dụng cho các nhà giữ xe thông minh.

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng số điều khiển

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng số vi điều khiển

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng các bộ lập trình trong công nghiệp

1.3 Mạch tự động đếm người ra vào cửa

Mạch tự động đếm người ra vào cửa về nguyên tắc cũng giống như mạch đếm sản phẩm

2 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

2.1 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

Đèn LED 7 đoạn bao gồm 8 LED được sắp xếp thành 7 đoạn và một dấu chấm thập phân Các chân anot của LED được nối chung để cấp nguồn dương, trong khi 8 chân còn lại là cực katot, cung cấp tín hiệu âm khi hiển thị.

Hình 6.1 Cấu tạo led 7 đoạn anot chung

LED 7 đoạn katot chung bao gồm 8 LED, trong đó có 7 đoạn và một dấu chấm thập phân Các chân katot của LED được nối chung để cấp nguồn âm, trong khi 8 chân còn lại là các cực anot, được cấp tín hiệu dương khi hiển thị.

Hình 6.2 Cấu tạo led 7 đoạn katot chung.

Led 7 đoạn có sơ đồ chân như hình 6.3, 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 6.3 Sơ đồ chân led 7 đoạn Bảng mã Led 7 đoạn tùy theo loại anot chung hay katot chung được mã hoá b c d e f g Dp common Anot a common katot b g a c d e f Dp g f C a b

Theo bảng 5.5 và bảng 5.6 Nếu led K chung thì mức tích cực để giải mã là mức

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

Bảng 6.1: Bảng mã led 7 đoạn katot chung

Bảng 6.2: 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 reset về 0 khi đếm đến 10, rất hữu ích trong các ứng dụng đếm 10 và mạch chia tần.

Hình 6.4 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 thành mã LED 7 đoạn Thiết bị này rất hữu ích trong việc 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 6.5 sơ đồ chân IC 7447 Vcc: Nguồn 5V

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

Vào buổi sáng, các chân BI/RBO, RBI và LT cần được để trống hoặc nối lên mức cao, với các trạng thái từ 0 đến 9 là phổ biến nhất.

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 Cần lưu ý rằng 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 phải ở mức thấp và chân BI/RBO cần phải để trống, vì chân này đóng vai trò là ngõ ra.

Để kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn, chân BI/RBO phải để trống hoặc 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, giúp xác định xem các đoạn còn hoạt động hay đã chết.

3.Phân tích hoạt động mạch

Hình 6.6.Mạch đếm người ra vào cửa

Trong ứng dụng mạch điện, 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

3.3 Nguyên lý hoạt động mạch

Khi không có người đi vào, đèn LED phát và thu không tạo ra xung kích, dẫn đến transistor không dẫn, không có tín hiệu vào IC 7490 và đèn LED 7 đoạn vẫn hiển thị số 0 Khi có người đi vào, đèn LED phát và thu sẽ tạo ra sự thay đổi.

Điện áp 60V tại chân B của transistor C1815 kích hoạt transistor, cho phép tín hiệu xung được phát ra từ chân C vào chân 14 của IC 7490 đầu tiên, tạo ra ngõ ra xung để truyền vào IC 7447 nhằm giải mã Cuối cùng, xung được xuất ra và hiển thị trên đèn LED 7 đoạn Mỗi khi có một xung đi qua chân C của transistor, đèn LED sẽ chớp tắt Số lượng IC 7490, IC 7447 và đèn LED 7 đoạn hiển thị cần thiết phụ thuộc vào số lượng người cần đếm qua mạch.

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

4.Các bước thực hiện mạch

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:

- Từ mạch mẫu có sẳn, vẽ sơ đồ nguyên lý mạch bơm nước tự động

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 -Kiểm tra mạch

C cho phép đếm không đúng mức tích cực hay xung nhịp không cấp được cho

- Cấp đúngchân Điều khiển và kiểm tra xung nhịp có cấp đúng chân

1 Hãy so sánh cách phân cực cho led phát và led thu hồng ngoại?

Khi nhận tín hiệu từ bộ phát, đèn LED thu sẽ phát ra tín hiệu dưới dạng dòng điện Một số mạch điện ứng dụng để đếm số người ra vào xưởng bao gồm mạch cảm biến hồng ngoại, mạch sử dụng cảm biến siêu âm và mạch sử dụng camera kết hợp với phần mềm nhận diện.

MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÁY GIẶT

Mạch điều khiển động cơ máy giặt đóng vai trò quan trọng trong việc giúp người nội trợ chủ động hơn trong công việc giặt giũ Nó không chỉ tiết kiệm thời gian và công sức mà còn thực hiện nhiều chức năng giặt khác nhau theo yêu cầu, như giặt nhanh, giặt trên nhiều loại vải và cung cấp nhiều chế độ giặt linh hoạt.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số để thiết kế mạch điều khiển động cơ máy giặt.

- Phân tích được mạch điều khiển động cơ máy giặt

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

1.1 Phương pháp điều khiển động cơ máy giặt

Máy giặt ngày nay đã tiến bộ vượt bậc so với loại máy cơ trước đây, với các công tắc cơ dạng lò xo đàn hồi và chức năng hạn chế Hiện tại, động cơ máy giặt sử dụng công nghệ điều khiển điện tử, cho phép hoạt động tự động với nhiều tùy chọn chức năng Các máy giặt hiện đại không chỉ tiết kiệm điện và nước mà còn tự động hóa toàn bộ quy trình, bao gồm 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 Cách điều khiển động cơ của chúng tương tự nhau, trong khi một số máy giặt hiện đại áp dụng công nghệ Inverter với động cơ ba pha.

1.2.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 7.1 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 7.1

Hình 7.2.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 7.3

Hình 7.3 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 và thay đổi chiều động cơ máy giặt Relay có chức năng đảo chiều động cơ máy giặt.

Các diode trong mạch điều khiển tốc độ động cơ DC có chức năng ngăn dòng điện quay 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 hệ thống.

IC 4017 là một IC đếm vòng 10, cung cấp 10 ngõ cấp áp khác nhau cho IC 555 U1, giúp điều khiển tốc độ động cơ DC Trong mạch điều khiển này, IC 555 U3 tạo ra xung đơn ổn định, kích xung cho IC 4017 để thực hiện việc đếm.

-IC U1 ở mạch điều khiển động cơ máy giặt có nhiệm vụ chọn thời gian giặt, còn

IC 555 U2 trên mạch điều khiển động cơ máy giặt có nhiệm vụ 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 để điều chỉnh tốc độ động cơ, cho phép thay đổi lên đến 10 cấp tốc độ khác nhau Mỗi lần nhấn nút, tốc độ sẽ tăng dần, và 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, giúp tạo ra tín hiệu đa dạng Để bảo vệ ngõ ra của IC, diode được mắc thêm nhằm ngăn dòng vào Ngõ ra chung này được cấp vào chân 7 của IC 555 U1, thiết kế theo mạch lưỡng ổn, đảm bảo điện thế chuẩn.

M OT OR M AY GI AT

Giá trị của 10 điện trở trong mạch ảnh hưởng đến chân 6, dẫn đến sự thay đổi thời gian dẫn ngưng của transistor Q1, 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 theo cơ chế quay thuận vài vòng rồi dừng lại trước khi đảo chiều Trong phần thực hành ráp mạch, chúng ta sẽ điều khiển động cơ hoạt động theo cách này.

Mạch bao gồm hai IC 555, trong đó U1 được cấu hình theo mạch đơn ổn định, còn U2 được thiết kế theo mạch lưỡng ổn định Ngoài ra, mạch còn có biến trở P1 để điều chỉnh thời gian giặt cho máy giặt.

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

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

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:

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

Mạch được thực hiện trên test board như hình 7.4

Hình 7.4 Sơ đồ kết nối trên test board.

Nơi cắm IC Nơi nối nguồn GND Nơi nối nguồn V CC

Nối theo hàng dọc Nơi đứt khoảng

-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 vào sơ đồ nguyên lý, cần bố trí linh kiện theo thứ tự hợp lý để thuận tiện cho việc nối dây 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 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.

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 quan trọng Quy trình nối dây cần tuân theo các bước cụ thể để tránh sai sót và thiếu dây Đặc biệt, cần chú ý cẩn thận đến các chân nguồn, nhất là chân mass cho IC, vì việc thiếu mass có thể gây ra sự cố trong hoạt động của mạch.

IC sẽ hỏng ngay Cácbước nối dây cần tuân theo trình tự sau:

-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 liênkết 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 nóngcác 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 nhấn SW2 xem led có chớp tắt không

ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG

Phân tích hoạt động mạch đèn giao thông

khiển thiết bị bằng ánh sáng 1 1

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 giảm lãng phí Việc sử dụng mạch này một cách hợp lý không chỉ mang lại hiệu quả sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

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, có khả năng phát hiện sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc tự động sáng vào ban đêm nhờ vào công nghệ cảm biến ánh sáng Các đèn này được trang bị công tắc cảm ứng, được cài đặt sẵn để hoạt động dựa trên thời gian và mức độ ánh sáng môi trường bên ngoài Khi điều kiện ánh sáng đạt đến mức đã được cấu hình, đèn sẽ tự động bật lên, đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.

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 nhận được ánh sáng tốt nhất.

Khi độ sáng môi trường thay đổi, quang trở sẽ điều chỉnh giá trị của nó, cụ thể là giảm trong điều kiện sáng và tăng trong điều kiện tối Trong các mạch điện có vi điều khiển, vi điều khiển sẽ được sử dụng để đọc các giá trị điện trở mà quang trở nhận được.

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 12VAC được chuyển đổi thành 12VDC qua cầu diode và tiếp tục ổn định xuống 5VDC bằng mạch ổn áp Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp cao 220VAC, optor được sử dụng để cách ly.

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

Để chọn đúng giá trị tụ điện, cần dựa vào sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị của từng loại tụ Sử dụng đồng hồ VOM để kiểm tra khả năng nạp và xả của tụ, đồng thời xác định xem tụ có bị nối tắt mạch hay không.

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

MOC 3021 bao gồm 6 chân, trong đó tích hợp 1 diode và diac Khi áp chân 1 lớn hơn áp chân 2, dòng điện sẽ chạy từ chân 1 qua chân 2, khiến diode phát quang và kích hoạt diac dẫn điện.

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

Mạch điều khiển thiết bị bằng nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả các thiết bị trong điều kiện làm việc kéo dài, từ đó tăng tuổi thọ cho mạch và máy Hệ thống này cũng góp phần tiết kiệm điện năng, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ phát sinh một sức điện động V tại đầu lạnh Để ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, chất liệu sử dụng đóng vai trò rất quan trọng.

Có nhiều loại cặp nhiệt độ như E, J, K, R, S, T, mỗi loại tạo ra một sức điện động khác nhau Việc lựa chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp là rất quan trọng.

ĐÈN QUẢNG CÁO

Các bước thực hiện mạch 5 Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

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

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

-IC: CD4071, CD4070, NE555, CD4013, CD4027,

-Động cơ DC 24V nam châm vĩnh cửu, động cơ bước loại nam châm vĩnh cửu 6 dây ra 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:

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

-Mạch được bố trí trên 2 test board theo đúng như liên kết, nơi cấp nguồn cấp mass theo chỉ dẫn phần trước dây

-Trên rãnh cắm IC bố trí theo trình tự: NE555, CD4017, NE555, NE555, phần công suất cho mạch điều khiển động cơ DC

-Trên rãnh cắm IC bố trí theo trình tự: cảm biến , CD4013, CD4070, CD4027, phần công suất cho mạch điều khiển động cơ bước

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

Mạch được thực hiện trên test board như hình 4.33

Để đảm bảo mạch hoạt động hiệu quả, cần kết nối đúng theo sơ đồ nguyên lý và sơ đồ bố trí mạch của từng IC Bước đầu tiên là kết nối dây nguồn cho các IC, lưu ý chọn dây nguồn có màu sáng hơn dây mass để dễ dàng phân biệt.

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

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

-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

4.2.1.Sơ đồ bố trí mạch

Để thực hiện mạch điện từ sơ đồ nguyên lý, cần bố trí linh kiện theo thứ tự hợp lý nhằm thuận tiện cho việc nối dây 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 đưa ra gợi ý về các bước thực hiện và tiêu chí đánh giá mà không cụ thể hóa 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

Việc nối dây cho mạch chỉ được thực hiện sau khi bố trí linh kiện hoàn tất, do đó, việc bố trí linh kiện là rất quan trọng Nối dây cần tuân theo trình tự các bước để tránh sai sót và thiếu dây Đặc biệt, cần chú ý cẩn thận đến các chân nguồn, đặc biệt là chân mass cho IC, vì việc thiếu mass có thể gây ra sự cố cho mạch.

IC sẽ hỏng ngay Các bước nối dây cần tuân theo trình tự sau:

-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

4.2.3 Trình tự các bước thực hiện

Mạch điều khiển đóng mở cửa bằng động cơ DC

-Bước 1: kiểm tra các linh kiện và dụng cụ cần thiết

-Bước 2: bố trí IC lên test board theo như phần chuẩn bị

-Bước 3: bố trí các linh kiện còn lại lên test board

-Bước 4: nối dây liên hệ theo như sơ đồ

-Bước 5: đo kiểm tra thông mạch

-Bước 6: cấp nguồn cho động cơ hoạt động

-Bước 7: sử dụng cảm biến kết nối vào tạo xung điều khiển thay thế nút nhấn

SW để điều khiển vị trí của cửa mở, đóng, dừng

Mạch điều khiển đóng mở cửa bằng động cơ bước

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

-Bước 2: ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý hình

-Bước 3: cấp nguồn đo kiểm tra hoạt động cho mạch

-Bước 4: sử dụng vật che led phát và mắt thu, chỉnh VR1 và VR2 để quan sát kết quả

-Bước 5: nhấn nút RESET bên mạch phát quan sát kết quả bên mạch thu

-Bước 6: kiểm tra hoàn chỉnh lại mạch

-Bước 7: kết nối hai cảm biến qua cổng OR vào thay thế nút nhấn để điều khiển hai vị trí đóng mở cửa tự động

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

-Đo kiểm tra các vị trí bị tác động của led thu phát

-Đo kiểm tra các linh kiện có liên quan đến điều khiển thu phát, đo kiểm tra nhiễu của mạch (nên sử dụng máy hiện sóng để kiểm tra)

-Đo kiểm tra sự thay đổi điện áp của transistor kéo Relay

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

-Đo kiểm tra các chân cấp nguồn cho IC

-Đo xung ra tại chân 3 của IC U1 trong trường hợp nhấn SW

Khi nhấn nút SW, hãy đo xung ra tại các chân Q0 đến Q3 của IC 4017 Đồng thời, kiểm tra chân 3 của U3 và U4 để xác định xem có dao động hay không Cuối cùng, đo chân Q của U48A khi thực hiện thao tác nhấn nút.

-Lắp các đèn led có điện trở hạn dòng vào các chân 3 U49 chân 4 và 11 của IC

-Lắp 4 led vào các chân ra của IC U59A và U59B

Sinh viên thực hiện xong các mạch ghi lại kết quả đạt được và đánh giá khá

5.Các hư hỏng thường gặp và cách khắc phục

1 Phần cơ của cửa không chạy tốt -Cửa bị kẹt không vào đúng rãnh

-Một vài trường hợp động cơ chạy không đủ công suất

-Động cơ bước làm việc sai chuỗi xung kích, sai dây cấp xung cho động cơ

-Kiểm tra lại phần cơ kết nối giữa cửa và cảm biến

-Kiểm tra lại các transistor đệm dòng kích cho động cơ

-Kiểm tra các chuỗi xung kích, sai dây cấp xung cho động cơ

2 Mạch điều khiển không đúng trình tự -IC 4017 đếm không đúng do bị nhiễu xung

-Mạch điều khiển động cơ bước lắp không

-Kiểm tra IC 4017 -Kiểm tra lại các bước lắp

48 đúng dây điều khiển cho động cơ

-Một hay các chân của

IC 4027 không ra xung kích

-Kiểm tra lại IC 4027 nếu hư hỏng thay mới

-Kiểm tra lại transistor, nếu hư thay transistor mới

3 Mạch không đóng mở cửa khi có người đi qua

-Cảm biến không nhận, nối dây không đúng

-Mạch kích không hoạt động

-Động cơ không hoạt động

-Kiểm tra và cấp nguồn nuôi

-Kiểm tra cảm biến,nối dây

-Kiểm tra mạch kích nếu không hoạt động thay mạch kích mới.

- Kiểm tra động cơ, nếu hư hỏng thay động cơ mới hoặc sửa chữa

1.Hãy cho biết IC 4017 có bao nhiêu trạng thái đếm ở ngõ ra?

2.Hãy cho biết chức năng hai chân THR và TR của IC NE555?

3.Trình bày bảng sự thật của cổng EXOR?

4.Hãy cho biết tác hại của việc dùng IC nhưng không cấp nguồn?

Khi ngõ vào IC CMOS bị bỏ trống, có thể gây ra hiện tượng nhiễu tín hiệu, làm giảm hiệu suất hoạt động và tăng mức tiêu thụ điện năng Để đổi chiều quay cho động cơ DC nam châm vĩnh cửu, có thể sử dụng phương pháp thay đổi cực tính nguồn điện hoặc áp dụng mạch điều khiển bằng transistor để điều chỉnh hướng dòng điện.

7.Hãy cho biết các phương pháp thay đổi tốc độ cho động cơ DC nam châm vĩnh cửu?

8.Hãy cho biết phương pháp đổi chiều quay cho động cơ bước lưỡng cực loại nam châm vĩnh cửu?

9.Hãy cho biết phương pháp thay đổi tốc độ cho động cơ bước lưỡng cực loại nam châm vĩnh cửu?

10.Kể tên các nơi ứng dụng mạch đóng mở cửa tự động mà bạn biết?

BÀI 5 MẠCH ĐIỀU KHIỂN BƠM NƯỚC TỰ ĐỘNG

Mạch điều khiển bơm nước tự động là giải pháp hiệu quả giúp quản lý việc bơm nước một cách chủ động Giải pháp này không chỉ tiết kiệm thời gian mà còn hạn chế tình trạng thất thoát nước khi bồn đã đầy, đồng thời tự động bơm nước khi mức nước trong bồn hoặc hồ xuống thấp Hệ thống sử dụng cảm biến mực nước để đảm bảo hoạt động chính xác và hiệu quả.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số để thiết kế mạch bơm nước tự động

- Phân tích được mạch bơm nước tự động

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch bơm nước tự động hoạt động tốt

1.1 Các loại cảm biến cảm nhận mực nước

Hiện nay, có nhiều loại cảm biến mực nước khác nhau, phù hợp với từng ứng dụng và mục đích sử dụng cụ thể Sự lựa chọn cảm biến đo mức nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố như môi trường, nhiệt độ, vị trí lắp đặt và diện tích lắp đặt Một trong những loại cảm biến phổ biến là cảm biến đo mức nước dạng phao.

Phao Inox 316, 304 và phao nhựa với tín hiệu ON/OFF (NO/NC) là loại phao có tiếp điểm từ, được sử dụng để báo mức chất lỏng, báo đầy, báo cạn, điều khiển bơm và làm tín hiệu điều khiển cho các thiết bị khác.

Hình 5.1 Phao báo mức nước, phao báo mức dầu Hình 5.2 Phao nhựa báo mức nước

Phao kiểm soát mức nước này cung cấp tín hiệu Analog 4-20mA và được chế tạo từ các vật liệu như Inox, PVC, và PP, mang đến nhiều lựa chọn phù hợp với từng môi trường đo lường khác nhau Sản phẩm này hoạt động hiệu quả trong các không gian hẹp, chẳng hạn như bể dạng ống, nơi mà cảm biến siêu âm không thể thực hiện đo lường, đồng thời có khả năng chịu nhiệt độ cao.

Cảm biến đo mức nước dạng phao tuyến tính

H 5.3.Cảm biến đo mức nước dạng phao H 5.4.Cảm biến đo mức nước dạng quang tuyến tính

Cảm biến đo mức nước dạng quang

Cảm biến đo mức nước hoạt động dựa trên nguyên tắc khúc xạ ánh sáng, cho tín hiệu NPN/PNP (24VDC) khi nước chạm vào đầu cảm biến Sản phẩm được thiết kế với ren để lắp đặt vào thành bồn, có thể lắp thẳng đứng hoặc ngang, và được làm từ nhựa Polysulphone, cho phép sử dụng trong nhiều môi trường khác nhau như dầu, cồn, rượu, bia.

Cảm biến đo mức nước dạng điện cực, bộ điều khiển mức nước

Cảm biến mức nước là thiết bị sử dụng các que điện cực cắm vào bể, thường được sử dụng để điều khiển bơm nước Khi nước cạn, cảm biến sẽ kích hoạt bơm nước vào bể, và khi bể đầy, bơm sẽ ngừng hoạt động Ngoài ra, loại cảm biến 5 cực còn có khả năng báo mức nước quá cao và quá thấp, giúp người dùng dễ dàng quản lý và kiểm soát mức nước trong bể.

Hình 5.5 Cảm biến đo mức nước dạng điện cực.

Cảm biến hoạt động dựa trên nguyên tắc so sánh điện trở giữa các que mà không cần có điện áp, điều này khiến chúng trở thành lựa chọn lý tưởng cho môi trường chống cháy nổ.

Bài viết mô tả hệ thống điều khiển mức nước sử dụng ba que điện cực có độ dài khác nhau, trong đó que dài nhất làm chuẩn để so sánh điện trở giữa các que Khi mức nước giảm xuống dưới que thứ hai, điện trở giữa que thứ hai và que dài nhất bằng 0, kích hoạt tiếp điểm trên bộ điều khiển để điều khiển bơm hoặc van cấp nước Khi nước dâng lên chạm que đo thứ nhất, bộ điều khiển so sánh điện trở giữa que thứ hai và que thứ nhất, và nếu lớn hơn 0, tiếp điểm sẽ ngắt, chuyển sang chế độ bơm nước vào Ngược lại, chế độ xả nước được thực hiện khi bộ điều khiển so sánh điện trở theo cách ngược lại Chế độ bơm đầy hoặc xả cạn được lựa chọn thông qua công tắc trên bộ điều khiển, và bộ điều khiển cũng có khả năng điều chỉnh độ nhạy điện trở cho các dung dịch có độ dẫn điện thấp.

Báo mức các dạng chất rắn có độ ẩm cao như đất và bột rất hiệu quả trong việc đo lường mức độ cao và thấp, đặc biệt trong môi trường nhiệt độ cao, khi các cảm biến khác không thể hoạt động.

-Bộ điều khiển: 3 mức, 5 mức (chỉ thêm cảnh báo cao thấp)

- Que điện cực Inox: dài 1 mét, inox 316

- Bộ giữ điện cực: 3 cực, 5 cực

Cảm biến đo mức nước dạng siêu âm

Cảm biến đo mức nước không tiếp xúc hoạt động dựa trên nguyên tắc thay đổi khoảng cách, với tín hiệu đầu ra từ 4-20mA hoặc 0-10VDC Khoảng cách đo có thể tùy chỉnh theo nhu cầu người dùng, với các phạm vi có sẵn như 50~400mm, 100~900mm, 200~2200mm, 250~3500mm và 350~6000mm Thiết bị này không tiếp xúc với vật cần đo, cung cấp tín hiệu analog để kiểm soát toàn bộ mức nước, đảm bảo hoạt động ổn định và chính xác.

Nhược điểm: Có bán kính hoạt động rộng nên thường bị vướng vào thành gây nhiễu tín hiệu nhiệt độ hoạt động dưới 50 độ C

MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ GIỜ-PHÚT-GIÂY BẰNG IC SỐ

Phân tích hoạt động mạch đồng hồ số

Mạch điều khiển thiết bị bằng ánh sáng đang được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày, giúp tiết kiệm điện năng và tránh lãng phí Việc sử dụng mạch này đúng mục đích không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Cảm biến là thiết bị có khả năng phát hiện và phản ứng kịp thời với các biến đổi trong môi trường Cảm biến ánh sáng đặc biệt nhận biết sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường xung quanh, giúp ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

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 để nhận diện thời gian và mức độ ánh sáng môi trường xung quanh, từ đó kích hoạt đèn khi cần thiết.

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 giảm dần khi nhận được nhiều ánh sáng hơn Để tối ưu hóa hiệu suất, quang trở nên được đặt ở vị trí nhận ánh sáng tốt nhất.

Khi ánh sáng môi trường thay đổi, giá trị của quang trở cũng thay đổi, cụ thể là giảm khi sáng và tăng khi tối Trong mạch sử dụng vi điều khiển, vi điều khiển sẽ đọc các giá trị điện trở này để thực hiện các chức năng cần thiết.

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 qua cầu diode để biến đổi thành 12VDC Tiếp theo, điện áp này được ổn định bằng mạch ổn áp 5VDC Để bảo vệ mạch điều khiển khỏi ảnh hưởng của điện áp 220VAC, chúng ta sử dụng optor để cách ly.

Khi chọn điện trở, cần xác định giá trị đúng theo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị từ mã màu Công suất điện trở nên nằm trong khoảng 1/4W đến 3W Tùy thuộc vào vị trí của điện trở trong sơ đồ, hãy bố trí điện trở với giá trị công suất phù hợp.

Để chọn đúng giá trị tụ, cần tham khảo sơ đồ nguyên lý và đọc giá trị tụ theo từng loại Sử dụng VOM để kiểm tra khả năng nạp, xả của tụ và xác định 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 hơn 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 bao gồm 6 chân 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 có ánh sáng chiếu vào LDR, điện áp tại chân B của Q2 không đủ 0,6V, dẫn đến Q2 không dẫn, kéo theo Q1 cũng không dẫn, khiến MOC 3021 không hoạt động và triac BT 136 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, kích triac BT 136 và đèn sáng.

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

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ sinh ra một sức điện động V tại đầu lạnh Để ổn định và đo được nhiệt độ ở đầu lạnh, việc lựa chọn chất liệu phù hợp là rất quan trọng.

Các loại cặp nhiệt độ E, J, K, R, S, T đều có sức điện động khác nhau, vì vậy cần lưu ý khi chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp.

Các bước thực hiện

Linh kiện: điện trở, biến trở, tụ,led, diode, transistor, relay 12V, IC 555 có giá trị và số lượng theo như mạch mẫu b.Dụng cụ:

- Từ mạch mẫu có sẳn, vẽ sơ đồ nguyên lý mạch bơm nước tự động.

1 Động cơ hoạt động không dừng khi bồn đầy nước

-Do rơ le không nhả tiếp điểm

-Cảm biến hay phao ở mức cao bị hư

-Kiểm tra rơ le nếu hư thay mới

-Thay mới nếu hư cảm biến hay phao

2 Bồn hết nước nhưng động cơ không bơm -Động cơ hỏng hay mất nguồn -Cảm biến hay phao ở mức thấp không nhận được mực nước

-Do rơ re không đóng tiếp điểm

- Do phân cực cho T1 và T2 không đúng

-Kiểm tra động cơ và nguồn cấp

-Kiểm tra lại cảm biến hay phao

-Kiểm tra rơ le nếu hư thay mới

3 Mạch không hoạt động -Do mất nguồn

-Do cầu phân áp không hoạt động

-Kiểm tra cầu phân áp

- Do phân cực cho transistor không đúng

-Thay các giá trị của điện trở để transistor phân cực

1.Hãy cho biết các loại động cơ thường dùng trong bơm nước?

2.Hãy kể tên các loại cảm biến có thể dùng trong mạch bơm nước tự động? 3.Hãy cho biết chân RST của IC NE555 có công dụng gì?

4.Kể tên cácnơi sử dụng mạch bơm nước tự động mà bạn biết?

Bài 6: MẠCH ĐẾM NGƯỜI RA VÀO CỬA

Mạch đếm người ra vào cửa là một dạng mạch như mạch đếm sản phẩm, nhưng được sữ dụng trong cuộc sống để giải quyếtcác vấn đề sau:

-Khống chế được số lượng được người ra vào phòng.

-Khống chế được lượng xe ra vào bãi giử xe.

Bãi giữ xe tại siêu thị với sức chứa 200 xe gắn máy cần có từ 1 đến 2 người kiểm soát ra vào để theo dõi số lượng xe hiện có Để quản lý hiệu quả, bãi xe cần được trang bị cảm biến và mạch đếm để ghi nhận số xe vào và ra.

- Ứng dụng được kiến thức kỹ thuật số để thiết kế mạch đếm người ra vào cửa.

- Phân tích được mạch đếm người ra vào cửa

- Ráp, cân chỉnh và sửa chữa mạch đếm người ra vào cửa hoạt động tốt

1.1 Mạch đếm lên xuống ứng dụng đếm người ra vào cửa

Bộ thu phát hồng ngoại đóng vai trò quan trọng trong cuộc sống hàng ngày, được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị gia đình và mạch điều khiển từ xa Một bộ thu phát hồng ngoại bao gồm hai thành phần chính: bộ phát thường là LED phát và bộ thu có thể là các thiết bị rời hoặc đã tích hợp sẵn, với ngõ ra được khuếch đại theo dạng điều khiển mức.

Bộ thu phát Analog: là bộ thu phát tín hiệu dưới dạng sin hiện nay ít dùng

Bộ thu phát dạng số là thiết bị khuếch đại, hoạt động với hai mức tín hiệu: mức 0 khi nhận ánh sáng hồng ngoại và mức 1 khi không nhận Thiết bị này được ứng dụng trong việc giám sát số lượng người trong phòng, cũng như trong các bãi giữ xe và xưởng sửa chữa Mạch bao gồm hai cảm biến để nhận biết xe vào và xe ra, được thiết kế cho ngõ tín hiệu của cảm biến kích xung chung cho một bộ đếm 100 số.

1.2.Các mạch điều khiển giám sát người ra vào cửa

Mạch đếm số người ra vào cửa giúp xác định số lượng người có mặt trong phòng và có thể được áp dụng cho các nhà giữ xe thông minh, mang lại nhiều tiện ích và sự linh hoạt trong việc quản lý không gian.

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng số điều khiển

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng số vi điều khiển

Mạch kiểm tra số người ra vào phòng dùng các bộ lập trình trong công nghiệp

1.3 Mạch tự động đếm người ra vào cửa

Mạch tự động đếm người ra vào cửa về nguyên tắc cũng giống như mạch đếm sản phẩm

2 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện

2.1 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 6.1

Hình 6.1 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 6.2

Hình 6.2 Cấu tạo led 7 đoạn katot chung.

Led 7 đoạn có sơ đồ chân như hình 6.3, 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 6.3 Sơ đồ chân led 7 đoạn Bảng mã Led 7 đoạn tùy theo loại anot chung hay katot chung được mã hoá b c d e f g Dp common Anot a common katot b g a c d e f Dp g f C a b

Theo bảng 5.5 và bảng 5.6 Nếu led K chung thì mức tích cực để giải mã là mức

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

Bảng 6.1: Bảng mã led 7 đoạn katot chung

Bảng 6.2: 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 số có khả năng đếm đến 10 và sẽ tự động reset về giá trị ban đầu sau khi đạt đến số này Mạch này được ứng dụng rộng rãi trong các hệ thống số để thực hiện chức năng đếm và chia tần.

Hình 6.4 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 dành riêng cho LED 7 đoạn anode chung, có chức năng chuyển đổi mã BCD sang mã LED 7 đoạn Thiết bị này rất hữu ích trong các ứng dụng cần hiển thị số trên LED 7 đoạn mà không cần sử dụng vi điều khiển, hoặc khi muốn tiết kiệm chân cho vi điều khiển trong mạch số.

Hình 6.5 sơ đồ chân IC 7447 Vcc: Nguồn 5V

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

Sáng bình thường có thể có các trạng thái từ 0 đến 9, với các giá trị thường được sử dụng nhất Chân BI/RBO cần được để trống hoặc kết nối với mức cao, chân RBI cũng phải để trống hoặc nối với mức cao, và chân LT nên để trống hoặc nối với mức cao.

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 Cần lưu ý rằng khi giá trị BCD tại ngõ vào bằng 0, tất cả các đoạn của LED 7 đoạn đều tắt Để hoạt động đúng, chân RBI phải ở mức thấp và chân BI/RBO phải được để trống, vì nó đóng vai trò là ngõ ra.

Để kiểm tra các đoạn của LED 7 đoạn, chân BI/RBO phải được để trống hoặc nối lên mức cao, trong khi chân LT cần được nối xuống mức thấp Khi thực hiện thao tác này, tất cả các thanh của LED 7 đoạn sẽ sáng, bất kể các ngõ vào BCD Điều này giúp xác định xem các đoạn LED còn hoạt động hay đã chết.

3.Phân tích hoạt động mạch

Hình 6.6.Mạch đếm người ra vào cửa

Trong ứng dụng mạch điện, 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.

-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

3.3 Nguyên lý hoạt động mạch

Khi chưa có người đi vào, đèn LED phát và thu không tạo ra xung kích, khiến transistor không dẫn và không có tín hiệu đưa vào IC 7490 Do đó, đèn LED 7 đoạn vẫn hiển thị số 0 Khi có người đi vào, đèn LED phát và thu tạo ra sự thay đổi.

Điện áp 60V tại chân B của transistor C1815 kích hoạt transistor, dẫn đến tín hiệu xung được truyền từ chân C vào chân 14 của IC 7490, tạo ra xung đầu ra để đưa vào IC 7447 nhằm giải mã Cuối cùng, xung này được xuất ra để điều khiển LED 7 đoạn hiển thị Mỗi khi có một xung đi qua chân C của transistor, LED sẽ chớp tắt Số lượng IC 7490, IC 7447 và LED 7 đoạn hiển thị cần sử dụng phụ thuộc vào yêu cầu đếm số người qua mạch, có thể nhiều hoặc ít.

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

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:

- Từ mạch mẫu có sẳn, vẽ sơ đồ nguyên lý mạch bơm nước tự động

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 -Kiểm tra mạch

C cho phép đếm không đúng mức tích cực hay xung nhịp không cấp được cho

- Cấp đúngchân Điều khiển và kiểm tra xung nhịp có cấp đúng chân

1 Hãy so sánh cách phân cực cho led phát và led thu hồng ngoại?

Khi LED thu nhận tín hiệu từ bộ phát, tín hiệu ngõ ra sẽ ở dạng dòng điện Một số mạch điện ứng dụng để đếm người ra vào xưởng bao gồm mạch sử dụng cảm biến hồng ngoại, mạch cảm biến áp suất, và mạch sử dụng camera kết hợp với phần mềm nhận diện.

Bài 7: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÁY GIẶT

MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT DÙNG REMOTE TV

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 tránh lãng phí Việc sử dụng mạch đúng cách không chỉ nâng cao hiệu quả sử dụng mà còn kéo dài tuổi thọ của thiết bị.

Cảm biến là thiết bị có khả năng nhận diện và phản ứng kịp thời với các biến đổi trong môi trường Cảm biến ánh sáng cụ thể là khả năng phát hiện sự thay đổi của ánh sáng từ môi trường bên ngoài, giúp ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Hệ thống đèn điện trên đường cao tốc hoạt động tự động vào ban đêm nhờ vào các đèn cảm biến ánh sáng Những đèn này được trang bị công tắc cảm ứng, được cài đặt sẵn để tự động bật khi đạt đến mức độ ánh sáng nhất định và theo thời gian đã được cấu hình.

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 sẽ 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, quang trở sẽ thay đổi giá trị của nó, dẫn đến việc giảm hoặc tăng điện trở Trong mạch sử dụng vi điều khiển, vi điều khiển sẽ được sử dụng để đọc các giá trị điện trở này.

Để điều khiển bóng đèn 220VAC, cần sử dụng biến áp hạ điện áp xuống 12VAC, sau đó chuyển đổi qua cầu diode thành 12VDC Điện áp này tiếp tục được ổn định xuống 5VDC qua mạch ổn áp, cung cấp 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 dựa trên mã màu, với công suất khoảng 1/4W đến 3W Việc bố trí điện trở cần phải đúng giá trị công suất tùy thuộc vào vị trí của nó trên sơ đồ nguyên lý.

Để chọn giá trị tụ đúng loại theo sơ đồ nguyên lý, cần đọc giá trị của từng loại tụ để xác định chính xác Sử dụng VOM để đo kiểm tra khả năng nạp và 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 bóng tối, điện trở thường lớn hơn 1M, nhưng khi được chiếu sáng mạnh, giá trị này có thể giảm xuống dưới 100 ôm.

MOC 3021 bao gồm 6 chân, trong đó tích hợp một diode và 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, làm cho 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, do đó MOC 3021 không hoạt động và triac BT136 không được kích, làm cho 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 nhiệt độ giúp bảo vệ hiệu quả cho mạch và máy trong quá trình làm việc liên tục, từ đó tăng tuổi thọ cho thiết bị Ngoài ra, giải pháp này còn góp phần tiết kiệm điện năng, mang lại lợi ích kinh tế cho người sử dụng.

Khi có sự chênh lệch nhiệt độ giữa đầu nóng và đầu lạnh, sẽ xuất hiện sức điện động V tại đầu lạnh Để đảm bảo độ ổn định và đo chính xác nhiệt độ ở đầu lạnh, chất liệu sử dụng đóng vai trò rất quan trọng.

Các loại cặp nhiệt độ E, J, K, R, S, T mang lại sức điện động khác nhau, vì vậy cần lưu ý khi chọn đầu dò và bộ điều khiển phù hợp.

Tiêu đề	Giáo trình Điện tử ứng dụng trong tự động điều khiển
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	2018
Thành phố	Cần Thơ

Định dạng
Số trang	117
Dung lượng	2,76 MB