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

TUYÊN BỐ BẢN QUYỀN Tài liệu thuộc loại sách giáo trình nên nguồn thơng tin phép dùng nguyên trích dùng cho mục đích đào tạo tham khảo Mọi mục đích khác mang tính lệch lạc sử dụng với mục đích kinh doanh thiếu lành mạnh bị nghiêm cấm LỜI GIỚI THIỆU Điện tử ứng dụng tự động điều khiển môn học mô đun chuyên môn của nghề Điện tử dân dụng biên soạn dựa theo chương trình khung đã xây dựng và ban hành năm 2017 của trường Cao đẳ ng nghề Cầ n Thơ dành cho nghề Điện tử dân dụng hệ Trung cấp Giáo trình biên soạn làm tài liệu học tập, giảng dạy nên giáo trình xây dựng mức độ đơn giản dễ hiểu, ho ̣c có tập tương ứng để áp dụng và làm sáng tỏ phầ n lý thuyết Khi biên soạn, nhóm biên soạn dựa kinh nghiệm thực tế giảng dạy, tham khảo đồng nghiệp, tham khảo các giáo trình có và cập nhật kiến thức có liên quan để phù hợp với nội dung chương trình đào tạo phù hợp với mục tiêu đào tạo, nội dung biên soạn gắn với nhu cầu thực tế Nội dung giáo trình biên soạn với lượng thời gian đào tạo 120 gồm có: Bài 01 MĐ24-01: Mạch điều khiển thiết bị ánh sáng Bài 02 MĐ24-02: Mạch điều khiển thiết bị nhiệt độ Bài 03 MĐ24-03: Mạch điều khiển thiết bị âm Bài 04 MĐ24-04: Mạch điều khiển đóng mở cửa tự động Bài 05 MĐ24-05: Mạch điều khiển bơm nước tự động Bài 06 MĐ24-06: Mạch đếm người vào cửa Bài 07 MĐ24-07: Mạch điều khiển động máy giặt Bài 08 MĐ24-08: Mạch điều khiển đèn giao thông Bài 09 MĐ24-09: Mạch đèn quảng cáo Bài 10 MĐ24-10: Mạch đồng hồ hiển thị giờ, phút, giây IC số Bài 11 MĐ24-11: Mạch điều khiển quạt romote ti vi Bài 12 MĐ24-12: Mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại Giáo trình tài liệu giảng da ̣y tham khảo tốt cho nghề điện tử dân dụng, điện tử, điện công nghiệp và điện dân du ̣ng Mặc dù cố gắng tổ chức biên soạn để đáp ứng mục tiêu đào tạo không tránh thiế u sót Rất mong nhận sự đóng góp ý kiến thầy, cơ, bạn đọc để nhóm biên soạn điề u chỉnh hoàn thiện Cầ n Thơ, ngày tháng năm 2018 Tham gia biên soạn Chủ biên: Đỗ Hữu Hâ ̣u Trần Thanh Đức MỤC LỤC TRANG LỜI GIỚI THIỆU MỤC LỤC Bài 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG 11 Giới thiệu 11 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 13 Phân tích hoạt động mạch 14 4.Các bước thực mạch điều khiển thiết bị ánh sáng 15 Các dạng hư hỏng thường gặp 16 Bài 2: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG NHIỆT ĐỘ 18 1.Giới thiệu chung 18 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 22 3.Phân tích hoạt động mạch khống chế nhiệt độ 22 4.Các bước thực mạch điều khiển thiết bị nhiệt độ 23 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 24 BÀI 3: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÂM THANH 25 1.Giới thiệu 25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 26 Phân tích hoạt động mạch 27 Các bước thực mạch điều khiển thiết bị âm 27 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 28 BÀI 4: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÓNG MỞ CỬA TỰ ĐỘNG 29 1.Giới thiệu 29 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 32 3.Phân tích hoạt động mạch 38 4.Các bước thực 46 4.1.Hướng dẫn ban đầu 46 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 49 BÀI 5:MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ BƠM NƯỚC 51 1.Giới thiệu 51 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 54 Phân tích hoạt động mạch bơm nước tự động 54 Các bước thực mạch 55 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 55 BÀI 6: MẠCH ĐẾM NGƯỜI RA VÀO CỬA 57 1.Giới thiệu 57 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 57 3.Phân tích hoạt động mạch 61 Các bước thực mạch 62 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 62 BÀI 7: MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MÁY GIẶT 64 1.Giới thiệu 64 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 65 3.Phân tích hoạt động mạch điều khiển động máy giặt 65 4.Các bước thực mạch 67 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 70 BÀI 8:MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN GIAO THÔNG 72 1.Giới thiệu 72 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 72 Phân tích hoạt động mạch đèn giao thông 76 4.Các bước thực mạch điều khiển đèn giao thông 85 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 85 BÀI 9:MẠCH ĐÈN QUẢNG CÁO 87 1.Giới thiệu 87 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 87 Phân tích mạch đèn quảng cáo 91 Các bước thực mạch Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 94 BÀI 10: MẠCH ĐỒNG HỒ HIỂN THỊ GIỜ-PHÚT-GIÂY BẰNG IC SỐ 95 1.Giới thiệu 95 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 95 Phân tích hoạt động mạch đồng hồ số 96 Các bước thực 97 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 98 BÀI 11: MẠCH ĐIỀU KHIỂN QUẠT DÙNG REMOTE TV 99 1.Giới thiệu 99 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 100 3.Phân tích hoạt động mạch 101 4.Các bước thực mạch 103 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục BÀI 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ DÙNG HỒNG NGOẠI 105 1.Giới thiệu 105 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 106 Phân tích hoạt động mạch 111 4.Các bước thực 113 5.Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 115 Tài liệu tham khảo 116 GIÁO TRÌNH MƠ ĐUN Tên mơ đun: ĐIỆN TỬ ỨNG DỤNG TRONG TỰ ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN Mã mô đun: MĐ 24 Thời gian thực mô đun: 90 giờ; (Lý thuyết: 30 giờ; Thực hành, thí nghiệm, thảo luận, tập: 56 giờ; Kiểm tra: 04 giờ) Vi trí ̣ tính chấ t, ý nghĩa vai trị của mơ đun: -Vị trí mơ đun: Mơ đun bố trí sau sinh viên học xong mô-đun/ môn học Linh kiện điện tử; mạch điện tử bản, mạch điện tử nâng cao, Kỹ thuật số, thiết kế mạch máy tính - Tính chất mơ đun: Là mơ đun chun mơn nghề tự chọn - Ý nghĩa mô đun: Sau học xong mô đun “Điện tử ứng dụng tự động điều khiển” người học phải biết vận dụng kiến thức chuyên môn nghề bản, kỹ thuật số, vi điều khiển, vẽ mạch điện máy tính vv…để ứng dụng để làm mạch điện tử ứng dụng tự động điều khiển, Phân tích thiết kế điện tử ứng dụng tự động điều khiển - Vai trị mơ đun: Giáo trình “Điện tử ứng dụng tự động điều khiển” nhằm cung cấp cho học sinh kiến thức ứng dụng điện tử tự động điều khiển, phương pháp thiết kế mạch điện tử ứng dụng điều khiển tự động Mu ̣c tiêu của mơ đun: - Kiến thức: + Trình bày cấu tạo chức năng, nguyên lý hoạt động phân tích nguyên nhân hư hỏng ứng dụng điều khiển thiết bị gia đình - Kỹ năng: + Ứng dụng kết thức kỹ thuật tương tự, số điều khiển từ xa vào việc điều khiển thiết bị gia đình + Vẽ gia công mạch ứng dụng điện tử tương tự, số điều khiển từ xa cho thiết bị gia đình + Chẩn đốn, kiểm tra sửa chữa hư hỏng mạch điều khiển thiết bị dân dụng -Thái độ: +Năng lực tự chủ trách nhiệm: + Rèn luyện cho học sinh thái độ nghiêm túc, tỉ mỉ, xác thực công việc Nội dung mô đun Thời gian (giờ) Số TT Thực hành, Tên mô đun Bài 1: Mạch điều khiển thiết bị ánh sáng Giới thiệu Tổng số Lý thuyết thí nghiệm, thảo luận, tập 0.5 0.5 Kiểm tra Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch điều khiển thiết bị ánh sáng 1 Các bước thực mạch 0.5 2.5 0.5 2.5 Giới thiệu chung 0.5 0.5 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 1 Các bước thực mạch 0.5 2.5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 0.5 2.5 Bài 3: Mạch điều khiển thiết bị âm Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch điều khiển thiết bị âm 0.5 0.5 Các bước thực mạch 2.75 0.25 2.5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 0.5 2.5 Kiểm tra Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục Bài 2: Mạch điều khiển thiết bị nhiệt độ Phân tích hoạt động mạch khống chế nhiệt độ Bài 4: Mạch điều khiển đóng mở cửa Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch mở cửa tự động 0.5 0.5 Các bước thực mạch 1.25 0.25 1.5 0.5 5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục tự động Bài 5: Mạch điều khiển bơm nước tự động Giới thiệu 0.5 0.5 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch bơm nước tự động 1 Các bước thực mạch 0.5 2.5 0.5 2.5 Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch đếm người vào cửa 0.5 0.5 Các bước thực mạch 1.75 0.25 1.5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 0.5 3.5 Kiểm tra Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục Bài 6: Mạch đếm người vào cửa Bài 7: Mạch điều khiển động máy Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch điều khiển động máy giặt 0.5 0.5 Các bước thực mạch 2.75 0.25 2.5 0.5 3.5 Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 0.5 0.5 2.75 0.25 2.5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 0.5 2.5 Kiểm tra Bài 9: Mạch đèn quảng cáo dùng IC Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục Bài 8: Mạch điều khiển đèn giao thơng Phân tích hoạt động mạch đèn giao thông Các bước thực mạch giặt 1 số Giới thiệu 0.5 0.5 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch đèn quảng cáo 1 Các bước thực mạch 0.5 2.5 0.5 2.5 Giới thiệu 0.25 0.25 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch đồng hồsố 0.5 0.5 Các bước thực mạch 1.75 0.25 1.5 0.5 2.5 Giới thiệu 0.5 0.5 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 Phân tích hoạt động mạch điều khiển quạt dùng Remote TV 0.5 0.5 Các bước thực mạch 3.5 2.5 0.5 2.5 Giới thiệu 0.5 0.5 Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 0.5 0.5 0.5 0.5 2.5 1.5 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 0.5 2.5 Kiểm tra Cộng 90 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 10 Bài 10: Mạch đồng hồ hiển thị phút - giây IC số Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 11 Bài 11: Mạch điều khiển quạt dùng Remote TV Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục 12 Bài 12: Mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại Phân tích hoạt động mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại Các bước thực mạch 1 30 56 04 BÀI 1: MẠCH ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ BẰNG ÁNH SÁNG Mã bài: MĐ24-01 Giới thiệu: Mạch điều khiển thiết bị ánh sáng ứng ứng dụng nhiều đời sống hàng ngày, Mạch giúp tiết kiệm điện, tránh lãng phí sử dụng mục đích giúp mạch tăng tuổi thọ VD: Khi trời tối, trời mưa mạch tác động làm đèn sáng bất kề thời gian mà không cần can thiệp vào mạch Mục tiêu: -Ứng dụng kiến thức kỹ thuật tương tự để thực mạch điều khiển thiết bị cảm nhận ánh sáng; - Phân tích mạch ứng dụng quang trở điều khiển tự động mở đèn đường; - Trình bày xác vị trí, cấu tạo, chức nhiệm vụ, tiêu kỹ thuật linh kiện mạch; - Ráp, cân chỉnh sửa chữa mạch mở đèn đường hoạt động tốt; - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh cơng nghiệp; Nội dung bài: Giới thiệu 1.1 Giới thiệu loại thiết bị cảm nhận ánh sáng Cảm biến khả nhận biết biến đổi môi trường để ứng biến kịp thời, cảm biến ánh sáng khả nhận biết biến đổi ánh mơi trường bên ngồi mà cảm ứng nhận biết -Mạch tự động mở đèn đường -Mạch báo người vào cửa, mạch đếm sản phẩm -Mạch báo thức… Thí dụ: Với hệ thống đèn điện đường cao tốc buổi tối khơng có người bật mà tự động sáng lên được, hệ thống đèn cảm biến ánh sáng lắp công tắc cảm ứng, công tắc cảm ứng cài đặt sẵn cấu hình vào thời gian với nhiệt độ ánh sáng môi trường bên ngồi đèn sáng lên Hình 1.1.Ứng dụng cảm biến ánh sáng cho đèn đường Hình 1.2.Tự động bật đèn trời tối, tắt đèn trời sáng Hình 1.3.Cơng tắc cảm biến ánh sáng 1.2.Nguyên lý hoạt động mạch điều khiển ánh sáng Thay đổi độ sáng đèn dựa vào độ sáng mơi trường bên ngồi (VD: Mặt trời, đèn) mà cảm biến quang (quang trở) nhận Quang trở điện trở thay đổi giá trị dựa vào cường độ ánh sáng chiếu vào nghĩa bóng tối, điện trở quang trở lớn giảm dần tùy theo ánh sáng nhận Chúng ta đặt quang trở hay vị trí mà quang trở nhận ánh sáng tốt Khi độ sáng môi trường thay đổi (sáng, tối) quang trở thay đổi giá trị (giảm, tăng) Trong mạch có vi điều khiển, dùng vi điều khiển để đọc giá trị điện trở nhận 10 Bài 12: MẠCH ĐIỀU KHIỂN NHIỀU THIẾT BỊ DÙNG HỒNG NGOẠI Mã bài: MĐ24-12 Giới thiệu: Để đáp ứng nhu cầu ngày cao người dùng điều khiển nhiều thiết bị mà không cần nhiều thiết bị điều khiển từ xa Mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại thiết bị cầm tay vấn đề mà người mong muốn Mục tiêu: - Ứng dụng IC thu phát hồng ngoại điều khiển nhiều thiết bị - Phân tích mạch điều khiển nhiều thiết bị dùng hồng ngoại - Trình bày xác vị trí, cấu tạo, chức nhiệm vụ, tiêu kỹ thuật linh kiện mạch - Ráp, cân chỉnh sửa chữa mạch điều khiển 10 thiết bị dùng hồng ngoại hoạt động tốt - Thực gia công mạch yêu cầu kỹ thuật - Rèn luyện tính tỷ mỉ, xác, an tồn vệ sinh công nghiệp Nội dung bài: Giới thiệu Trong điều khiển từ xa dùng thu phát hồng ngoại mạch thường có phận thu phát sơ đồ hình 12.1 Phần phát Chọn chức Mã hố Chốt liệu Điều chế phát FM Mạch thu quang Khuếch đại giải điều chế Chuyển đổi song song sang nối tiếp Phần thu Chuyển đổi nối tiếp sang song song Dao động có điều kiện Dao động có điều kiện Hình 12.1 Sơ đồ khối mạch thu phát điều khiển từ xa dùng hồng ngoại Giải mã Mạch điều khiển động lực 1.1.Các mạch ứng dụng dùng IC 9148 – 9149 1.1.1.Phần phát Người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh yêu cầu mình, phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hoá chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dạng mã lệnh tín hiệu số gồm bit 1.Số bit mã lệnh nhị phân bit, bit…tuỳ theo số lượng phím chức nhiều hay Khi bấm phím chức đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ (khối dao động có điều kiện),tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn T bit Mã nhị phân mạch mã hoá chốt giữ mạch chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung đồng hồ mạch dịch thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh Mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM ghép mã lệnh vào sóng mang có 103 tần số cao từ 38KHz đến 100 KHz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa hơn, tức tăng cự li thu phát Phần phát LED phát hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =1 LED phát hồng ngoại sáng suốt thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit = LED khơng sáng,bên thu khơng nhận tín hiệu, xem bit = 1.1.2.Phần thu Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay quang transistor (photo transistor) Tại đây, tín hiệu phát tái lập khuếch đại, đưa qua mạch tách sóng để tách lấy liệu cần thiết mã lệnh.Mã lệnh đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp song song đưa tiếp vào mạch giải mãra thành số thập phân tương ứng dạng xung nẩy (xung kích) ngõ tương ứng để kích mở mạch điều khiển đóng mở phận chấp hành.Tần số sóng mang cịn dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu nhằm giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo mạch tách sóng mạch chuyển đổi nối tiếp song song hoạt động xác 1.2.Các mạch ứng dụng dùng IC 9148 – 9149 Mạch thu phát hồng ngoại 9148-9149 ứng dụng nhiều thực tế mạch điều khiển đèn, điều khiển quạt, báo thức, báo trộm…Mạch cho phép điều khiển đến 16 thiết bị nên tiện dụng 2.Khảo sát sơ đồ chân linh kiện 2.1.Khảo sát linh kiện thụ động Linh kiện R, L, C -Điện trở: chọn điện trở giá trị theo sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị theo màu ghi thân điện trở, công suất khoảng 1/4W -Tụ: chọn giá trị tụ loại sơ đồ nguyên lý, đọc giá trị tụ theo loại để xác định giá trị, dùng VOM đo kiểm tra tụ khả nạp, xả hay bị nối tắt mạch không Relay trung gian Relay: chọn relay phù hợp theo sơ đồ, relay bao gồm cuộn dây kích tiếp điểm Cuộn dây kích phải cấp điện áp tiếp điểm hoạt động tiếp điểm bao gồm nhiều bộ, thường có ba tiếp điểm tạo nên hai tiếp xúc tiếp điểm thường đóng tiếp điểm thường mở, sử dụng ta cần ý dòng điện áp mà tiếp điểm chịu Sơ đồ chân ký hiệu hình 12.2 12V RELAY 12VDC RELAY DPDT a) Hình 12.2 RELAY b) a) Sơ đồ chân, b) Hình dạng 104 Nút nhấn -Ký hiệu: Nút nhấn có hai loại nút nhấn đơn nút nhấn kép Nút nhấn ký hiệu hình 12.3 Nút nhấn đơn Nút nhấn kép ON OFF Hình 12.3 Ký hiệu nút nhấn -Đo kiểm tra Dùng VOM chọn giai đo Rx1 hay Rx10 Đo xác định tiếp điểm cách đo đầu dây hai trạng thái: -Khi không nhấn: NO điện trở , NC điện trở 0 -Khi nhấn: NO điện trở 0, NC điện trở  2.2 Khảo sát thu phát hồng ngoại Led phát Hình 12.4 Ký hiệu hình dạng Led phát hồng ngoại LED phát tia hồng ngoại có hình dạng giống led thường nhiên phân cực thuận cho led led phát ánh sáng ta khơng nhìn thấy Ta xác định led phát có dẫn điện tốt hay khơng thực cách đo hai đầu led lúc dẫn điện khoảng 1,2V, tuỳ theo kích thước mà led có thơng số kỹ thuật khác Ký hiệu hình dạng hình 12.4 Các thu -Led thu hồng ngoại Led thu hồng ngoại khơng giống led thường, phân cực ngược sử dụng Ký hiệu hình dạng vẽ hình 12.5 Hình 12.5 Ký hiệu hình dạng diode thu hồng ngoại -Transistor thu Transistor thu ánh sáng hồng ngoại đa dạng hình 12.6, transistor thu thường có hai chân, khơng có chân B để phân cực transistor thường Transistor thu phân cực cách chiếu ánh sáng vào mối nối CB 105 Hình 12.6 Ký hiệu hình dạng transistor thu hồng ngoại -IC thu (Mắt thu) Hình 12.7 Hình dạng loại mắt thu hồng ngoại Các thu mà thường gọi mắt thu, linh kiện nhận tia sáng hồng ngoại từ mạch phát Nó có nhiều hình dạng khác mà sơ đồ chân khác nhau, loại thông dụng giới thiệu hình 12.7, thu nhận ánh sáng hồng ngoại thường ngõ từ mức cao xuống mức thấp Chú ý led thu sử dụng phải phân cực ngược chúng 2.3.Khảo sát sơ đồ chân IC IC phát 9148 Giới thiệu IC phát TC9148, sơ đồ chân hình 12.8 16 15 14 13 12 11 10 VDD TXOUT Test Code T3 T42 T1 (S2) (S1) (H) K6 TC9148 VSS XT K1 K2 K3 K4 K5 Hình 12.8 Sơ đồ chân IC phát TC9148 -Vi mạch TC9149 chế tạo cơng nghệ CMOS Trong đó, TC9149 có dạng vỏ nhựa với 16 chân kiểu cắm thẳng hai hàng Sơ đồ chân TC9149 trình bày hình 12.9 - Chân VSS chân mass nối với cực âm nguồn điện - Chân RXIN đầu vào tín hiệu thu 106 - Chân Code (C2) Code (C3) để tạo tổ hợp mã hệ thống phần thu phần phát Mã số hai chân phải giống tổ hợp mã hệ thống phần phát thu tín hiệu - Chân OSC dùng để nối với tụ điện điện trở bên tạo dao động cho mạch - Các chân HP1 – HP5 (TC9149) đầu tín hiệu liên tục Chỉ cần thu tín hiệu tương ứng với đầu đầu ln trì mức logic -Các chân SP1 – SP5 (TC9149) đầu tín hiệu khơng liên tục Chỉ cần thu tín hiệu tương ứng với đầu đầu trì mức logic khoảng thời gian 107ms -Chân VDD chân cấp nguồn dương nối với cực dương nguồn cung cấp có điện áp 4,5V đến 5,5V b.Tổ hợp mã hệ thống - Khi sử dụng cặp thu phát ta phải cài đặt tổ hợp mã hệ thống phần phát phần thu giống mạch làm việc Sau cách tạo tổ hợp mã hệ thống -Tổ hợp mã hệ thống TC9148 TC9149 bảng 12.1 Bảng 12.1 : Bảng mã code IC thu phát TC9148 TC9149 TC9148 TC9149 C1 C2 C3 C2 C3 1 1 1 1 1 -Đối với TC9149 khơng có chân C1 nên chân C1 TC9148 đạt mức logic Qua bảng mã hệ thống ta thấy tổ hợp chân C2 C3 hai IC giống nhau, mã hệ thống Trong tổ hợp mã hệ thống khơng có tổ hợp C2 = C3 = Muốn tạo mức logic chân Code ta xem thí dụ hình 12.10 hình 12.11 hai mã code thu - phát 16 15 14 13 12 11 10 VDD TXOUT Test Code C3 C42 C1 (S2) (S1) (H) K6 TC9148 VSS XT K1 K2 K3 K4 K5 Hình 12.10 Ví dụ tạo mã code cho IC phát TC9148 Mã hệ thống phần phát: C1=C2=1, C3=0 107 16 15 14 13 12 11 10 VDD OSC Code2 SP1 SP2 SP3 SP4 Code3 TC9149 RXIN HP1 HP2 HP3 HP4 HP5 SP5 VSS Hình 12.11 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 phần thu phát Bảng 12.2: Bảng mã liên hệ phần phát thu Số phím bên phát Mã liệu Dạng xung Ngõ H S1 S2 K1 K2 K3 K4 K5 K6 Liên tục HP1 1 0 0 0 Liên tục HP2 0 0 0 Liên tục HP3 0 0 0 Liên tục HP4 0 0 0 Liên tục HP5 0 0 0 Liên tục HP6 0 0 0 Liên tục SP1 1 0 0 Mã đơn SP2 0 0 0 Mã đơn SP3 0 0 Mã đơn SP4 10 0 0 0 Mã đơn SP5 108 IC 4013 14 13 VDD QB 12 11 10 CP B CDB DB SDB Q CD4013 QA CPA CDA DA SDA VSS Q2 Hình 12.12 Sơ đồ chân IC 4013 Sơ đồ chân IC CD4013 vi mạch DFF IC có 14 chân bao gồm DFF bên Chức chân: CD4013 bên có hai FF tương ứng A B - Chân cấp nguồn nuôi chân VDD nối 3V đến 15V chân VSS nối GND - Chân Q Q hai ngõ bù - Chân CP ngõ vào xung nhịp - Chân CD xóa ngõ Q xuống nối chân lên - Chân SD đặt ngõ Q lên nối chân lên - Chân D ngõ vào đặt liệu Bảng thật -Chân điều khiển trực tiếp Khi cho SD = CD = Q = Q = Khi cho SD = CD = Q = Q = -Chân điều khiển đồng bảng 12.3 Bảng 12.3: Bảng thật DFF Ngõ vào Ngõ D CP Q Q  1  -Kiểm tra chân điều khiển trực tiếp, ráp mạch theo hình 12.13 109 KS R1 1K +5V SD R3 330 D Q R3 330 CP D1 LED CD Q KC D2 LED +5V R2 1K Hình 12.13 Mạch kiểm tra chân SD CD Lần lượt kiểm tra FF IC theo sơ đồ mạch ghi kết vào bảng 12.4, sau so sánh kết với bảng thật Bảng 12.4: Bảng kết kiểm tra chân điều khiển trực tiếp IC DFF Ngõ vào Ngõ KS KC D1 D2 Mở Đóng …… …… Đóng Mở …… …… Kiểm tra chân điều khiển đồng IC DFF, lắp mạch hình 12.14 kiểm tra FF theo sơ đồ mạch, ghi kết vào bảng 12.5 +5V KD SW SD R3 330 D Q R1 R3 330 R1 CD CP 1K Q 1K D2 LED Hình 12.14 Mạch kiểm tra chân D CP 110 D1 LED Bảng 12.5: Bảng kết điều khiển chân đồng Ngõ vào Ngõ KD CP D1 D2 Mở Nhấn …… …… Đóng Nhấn …… …… So sánh kết bảng 12.5 với bảng thật bảng 12.3 3.Phân tích hoạt động mạch 3.1.Sơ đồ nguyên lý Mạch thu Mạch thu kế để điều khiển 10 thiết bị, thiết bị nối qua chân relay LS, hình 12.15 111 Mạch phát Phần phát thiết kế mạch sử dụng nguồn pin 3V để gọn nhẹ, mạch có 10 phín bấm phát 10 tín hiệu xung điều khiển khác để điều khiển 10 thiết bị tương ứng phần thu, sơ đồ hình 12.16 LS19 LS20 LS10 LS5 LS15 RELAY RELAY LS9 9VAC - + C1815 C1815 LS16 VDD C1815 LS6 C1815 RELAY 470uF RELAY D1 333 LED LED D6 LED LED D11 D9 VDD VCC 10K 10K 10K 10K 10K 10K 10K 10K 47uF 104 D4 VDD 7805 J2 VCC VCC 10uF 4013 QACPA QACPB DA RA RB 13 QB GND 12 DB QB 11 10 1K 1K 1K 10uF 1K 1K 1K 102 C1815 10K 10K 4013 13 11 12 QACPA QACPB 10 DA RA RB QBGND DB QB 390K PHOTO-C1 14 VDD SB SA OSC VDD U1 SP3 SP2 SP1 10 11 12 13 14 15 16 10K 10uF 4013 13 CPAQA 12 10 CPBQA RA DA RB GNDQB DB QB 11 VCC 11 10 11 10 VCC 10uF 1K 1K 1K 1K 1K 1K 102 102 10uF 1K 1K 1K TC9149 SP4 SP5 HP5 HP4 HP3 HP2 CODE3 HP1 CODE2 RXIN VSS 102 10K 10K 10K 13 12 4013 10K 10K 10K 10K LED LED D10 VDD 13 12 4013 D8 CPAQA CPBQA RA DA RB GNDQB DB QB 10K CPAQA CPBQA RA DA RB GNDQB DB QB VCC 14 VDD SA SB J1 14 VDD SB SA 14 VDD SA SB 14 VDD SA SB 112 Hình 12.15 Sơ đồ mạch thu điều khiển thiết bị hồng ngoại C1815 LED VDD LED D7 D5 10K 10K 10K 10K C1815 C1815 RELAY LS13 LED LED D3 D2 VDD RELAY LS17 LS14 3 LS3 LS18 RELAY LS11 LS8 RELAY C1815 LS1 RELAY C1815 LS7 C1815 LS12 RELAY LS2 LS4 J1 + - C1 47uF A1015 Q1 C1815 Q2 3V LED HONG NGOAI R1 10 1N4148 D3 1N4148 K6 10 T1(H) 11 T2(S1) 12 T3(S2) 13 CODE 14 TEST 15 TXOUT U1 K4 K3 K5 K2 K1 XT XT VDD VSS D2 TC9148 16 R2 10K SW1 SW2 SW3 SW4 SW5 SW6 SW7 SW8 SW9 SW10 Y1 455KHz C2 47p C3 47p C4 103 C5 103 C6 103 C7 103 Hình 12.16 Sơ đồ mạch phát điều khiển thiết bị hồng ngoại C8 103 3.2.Chức linh kiện Chức linh kiện mạch thu -Các linh kiện R, C có nhiệm vụ chung giảm dịng, lọc ổn định mạch -Mạch thu có mạch nguồn ổn áp DC 5V nhằm cung cấp nguồn ổn áp cho mạch -IC thu hồng ngoại: có nhiệm vụ thu tín hiệu hồng ngoại từ led phát hồng ngoại -IC TC9149: có nhiện vụ thu tín hồng ngoại từ IC thu giải mã cho tín hiệu tương ứng tần số nhận -Các IC 4013: Nhận tín hiệu từ chân để kích đóng ngắt cho relay -LS có 10 bộ: để kết nối tải cần điều khiển nguồn cung cấp cho chúng -Các Led đơn: báo trạng thái vị trí tải điều khiển đóng Chức linh kiện mạch phát -Q1 Q2: khuếch đại dòng cho led phát hồng ngoại -Diode D1 D2: tạo mã cho tần số led phát -IC TC9148: nhận tín hiệu từ nút nhấn theo mã hoá từ diode D1 D2 kích hoạt cho led phát 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 C3 tạo dao động cộng hưởng với thạch anh 113 3.3 Nguyên lý hoạt động mạch Nguyên lý hoạt động mạch thu Nguyên tắc hoạt động mạch thu -Mạch thiết kế sử dụng để điều khiển 10 thiết bị gia đình thu phát hồng ngoại -Mạch thu: sử dụng IC thu TC9149, mạch sử dụng IC thu nhận tín hiệu từ mạch phát mã hóa theo tần số để định cho ngõ ra, ngõ xác định mã tần số xuất ngõ dạng xung khoảng thời gian, ngõ làm xung kích cho chốt DFF, (mạch thu thiết kế tối đa 16 tải) Nguyên lý hoạt động mạch phát Sử dụng IC phát TC9148, mạch phát sử dụng IC có chức phát theo tần số, mạch phát thiết kế 10 phím bấm từ đến 10, phím bấm bấm phát tần số riêng mà chia từ mạch dao động thạch anh 455KHz (IC TC9148 tối đa thiết kế 16 phím bấm) Nếu mạch phát bấm phím số tải thứ mạch thu lật ngược trạng thái trước đó, phím bấm ảnh hưởng cho tải mạch thu (ta không sử dụng Remote khác mã để điều khiển mạch) Các bước thực mạch a.Sơ đồ bố trí mạch Từ sơ đồ nguyên lý Thực bố trí linh kiện theo thứ tự cho thuận tiện việc nối dây, mạch gọn dễ kiểm tra sửa chữa Đây phần chấm điểm kỹ thực mạch học sinh nên phần không đưa cách thực cụ thể mà gợi ý bước tiêu chí để đánh giá -Bố trí mạch cho dây nối -Mạch gọn không chồng chéo dây -Các IC phải chiều để cấp nguồn không bị nhầm -Biến trở phải vị trí dễ thao tác điều chỉnh -Dễ kiểm tra đo kiểm mạch -Thay linh kiện dễ dàng có cố hay hư hỏng b.Sơ đồ nối dây Nối dây cho mạch thực bố trí linh kiện hồn tất việc bố trí linh kiện cần thiết Nối dây cần theo trình tự bước để tránh sai thiếu dây, phải ý cẩn thận chân nguồn chân mass cho IC thiếu mass IC hỏng Các bước nối dây cần tuân theo trình tự sau: Nối nguồn cho tất IC, ý dây nối cho thông nguồn test board chọn hai bên cấp nguồn -Nối dây cho mạch tạo xung có -Nối dây cho IC điều khiển với linh kiện liên quan -Nối dây cho mạch tổ hợp điều khiển tải -Nối dây cho tầng đệm ngõ có -Nối dây cho tải c.Trình tự bước thực Trình tự thực mạch phát: -Bước 1: Chuẩn bị linh kiện thiết bị cần thiết cho mạch phát -Bước 2: Bố trí IC lên test board theo chuẩn bị -Bước 3: Bố trí linh kiện tụ điện trở thạch anh nút nhấn (sử dụng khoảng đến nút nhấn để kiểm tra) -Bước 4: Nối dây kết nối mạch cho R, C, nút nhấn, thạch anh IC thu -Bước 5: Kiểm tra đo nguội mạch 114 Trình tự thực mạch thu: -Bước 1: Chuẩn bị linh kiện cho mạch thu -Bước 2: Bố trí IC mạch thu theo phần chuẩn bị -Bước 3: Bố trí linh kiện R, C, Diode, transistor, relay vào mạch -Bước 4: Nối dây liên kết chân IC với linh kiện R, C, Diode… -Bước 5: Kiểm tra đo nguội mạch -Bước 6: Đo kiểm tra mạch cấp nguồn -Bước 7: Đấu tải vào cho mạch hoạt động Đo kiểm tra mạch -Đo kiểm tra linh kiện nguồn trước lắp mạch -Đo kiểm tra vị trí bị tác động led thu phát -Đo kiểm tra linh kiện có liên quan đến điều khiển thu phát, đo kiểm tra nhiễu mạch (nên sử dụng máy sóng để kiểm tra) -Đo kiểm tra thay đổi điện áp transistor kéo Relay -Đo nóng mức điện điều khiển transistor IC -Đo kiểm tra chân cấp nguồn cho IC 4.1.Cân chỉnh sửa mạch Mạch phát -Dùng máy sóng đo xung chân tụ C2 C3 (chú ý tần số dao động 455kHz) -Dùng máy sóng đo xung chân 15 IC TC9148 nhấn trình tự nút nhấn SW1 đến SW10 Mạch thu -Dùng máy sóng đo xung chân mắt thu hồng ngoại nhấn nút nhấn bên mạch phát -Dùng máy sóng đo xung chân IC TC9149 nhấn trình tự nút nhấn SW1 đến SW10 bên mạch phát -Dùng VOM đo điện áp ngõ tất IC CD4013, kiểm tra led sáng có tương ứng ấn nút nhấn bên phần phát khơng -Đo kiểm tra transistor có kích xung ấn nút nhấn bên phần phát khơng -Đo kiểm tra tiếp điểm relay có thay đổi trạng thái ấn nút nhấn bên phần phát không Đánh giá kết Sinh viên thực xong mạch ghi lại kết đạt đánh giá khả mở rộng ứng dụng mạch 115 Các hư hỏng thường gặp cách khắc phục STT CÁC DẠNG HƯ HỎNG  Mạch phát khơng phát tín hiệu NGUYÊN NHÂN -Mạch phát không phát  Mạch thu khơng thu tín hiệu Mạch thu khơng thu tín hiệu Mạch điều khiển sai thiết bị -Tải hoạt động chập chờn, tải bị nhiễu -Các chân FF điều khiển không thiết bị CÁCH KHẮC PHỤC -Kiểm tra mạch theo sơ đồ, dùng máy đo sóng đo chân IC phát chân led phát -Kiểm tra lại led tụ tạo mã Dùng máy sóng đo kiểm tra điện áp IC thu - Kiểm tra nguồn cấp yêu cầu -Kiểm tra mass cấp cho nguồn -Kiểm tra chân transistor relay - Đo kiểm tra lại tụ chống nhiễu -Kiểm tra lại chân nối lại cho thứ tự 5.1.Câu hỏi tập thảo luận (có thể hỏi trực tiếp lớp thảo luận theo nhóm) 1.Hãy cho biết cách phân cực cho led phát hồng ngoại? 2.Hãy cho biết tần số sóng mang mạch phát dùng TC9148 bao nhiêu? 3.Hãy cho biết mã code mạch phát sử dụng bao nhiêu? 4.Hãy cho biết mã code mạch thu sử dụng bao nhiêu? 5.Hãy cho biết vai trò IC CD4013 mạch thu? 6.Thông thường để giảm nhiễu cho nút nhấn nhấn ta khắc phục nào? 7.Hãy cho biết chân thường đóng thường mở relay? 8.Kể tên mạch điều khiển thiết bị gia đình ứng dụng kỹ thuật điều khiển từ xa mà bạn biết? 116 Tài liệu tham khảo: [1].PGS.TS Nguyễn Hữu Phương [2].Nguyễn Viết Nguyên [3].Dương Minh Trí [4].A High Performance Industrial Weighing System Application Note 29 Sách kỹ thuật số Nhà XB ĐH Quốc gia Tp.HCM 2003 Giáo trình linh kiện điện tử ứng dụng – Nhà xuất giáo dục 2004 Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn - Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1998 Datasheet National Semiconductor - March 1982 117