báo cáo kết thúc học phần thực tập tay nghề điện tử thiết kế mạch điện bằng proteus

Bằng tâm huyết và sự hợp tác, chúng ta có thể hình thành một tương lai đầy hứa hẹn, nơi công nghệ không chỉ là công cụ mà còn là đối tác đồng hành, giúp chúng ta định hình một xã hội hiệ

THIẾT BỊ, PHẦN MỀM VÀ LINH KIỆN THỰC HÀNH

Các thiết bị cơ bản dùng trong thực hành

 Mỏ hàn chì và : Dùng để làm chảy chì hàn và tạo ra mối hàn kết nối các linh kiện và mạch điện tử.

Hình 0.1 Mỏ hàn điện công suất nhỏ

 Chì hàn và nhựa thông: Dung để lắp ráp các linh kiện vào mạch điện tử, thường dùng các loại chì có đường kính khoảng 1mm, loại dễ nóng chảy. Trong quá trình hàn thỉnh thoảng ta nên dùng thêm nhựa thông để tăng cường them chất tẩy rửa khi lớp nhựa thong trong chì hàn không đủ.

Hình 0.2 Chì hàn và nhựa thông

Các loại kềm là dụng cụ phổ biến để xử lý linh kiện điện, đặc biệt là cắt gọn chân linh kiện và nối dây Nếu không có điều kiện sở hữu loại kềm chuyên dụng, bạn có thể sử dụng kềm thường sắc bén để đảm bảo hiệu quả tương đương trong các tác vụ cắt và nối.

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

 Máy khoan linh kiện: Dùng để khoan các lỗ chân linh kiện hay làm rỗng các lỗ khoan sẵn có trên mạch in, ứng với mỗi loại linh kiện ta sử dụng mũi khoan tương ứng.

Hình 0.4 Máy khoan linh kiện điện tử

 Phíp đồng và dây điện: Dùng phíp đồng để chế tạo mạch in và dùng dây điện để kết nối các linh kiện nối dây ngoài hoặc kết nối mạch in với các thiết bị khác bên ngoài

Hình 0.5 Phíp đồng và dây điện chì được nung chảy thì hút chì sẽ dùng áp suất lớn hút bật giọt chì vào thân của nó.

Đồng hồ đo VOM là thiết bị có chức năng đo lường các thông số cơ bản của linh kiện điện tử, bao gồm điện trở, điện áp, dòng điện và kiểm tra thông mạch Nó hỗ trợ đo đạc nhiều loại linh kiện khác nhau, chẳng hạn như điện trở và BJT.

Hình 0.7 Đồng hồ đo VOM kỹ thuật số

 Máy hiện sóng Osilloscope: Hiển thị ra màn hình sự biến đổi của tín hiệu điện theo thời gian tức thời dưới dạng sóng điện từ hình sin, vuông, răng cưa, tam giác Từ việc quan sát được tín hiệu điện trên máy hiện sóng thì sẽ phân tích được ra các yếu tố liên quan đến tín hiệu đó như tần số,

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ có ổn định không, có đúng kiểu dạng sóng không để đưa ra những giải khắc phục sự cố hợp lý.

Hình 0.8 Máy hiện sóng Oscilloscope

 Các thiết bị khác như dao cắt mica, kéo, giấy nhám, nhựa thông lỏng, thuốc ngâm mạch in, giấy in mạch, kính lúp, nhíp gắp linh kiện

Hình 0.9 Các thiết bị thực hành khác

Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus

Phần mềm Proteus từ Labcenter Electronics hỗ trợ mô phỏng hoạt động của mạch điện tử, bao gồm cả thiết kế mạch và lập trình cho các dòng vi điều khiển phổ biến như MCS-51, PIC, AVR Proteus nổi bật với khả năng mô phỏng đa dạng các linh kiện điện tử và hỗ trợ chuyên sâu cho các loại MCU kể trên.

Phần mềm Proteus dễ dàng thao tác và thực hiện thiết kế mạch nguyên lý, mô phỏng, thiết kế mạch in PCB, layout 3D với thư viện phong phú và giao diện dễ sử dụng.

Hình 0.11 Màn hình làm việc chính của phần mềm Proteus

1.2.2 Mô phỏng mạch nguyên lý

Tại giao diện chính của phần mềm, ta chọn vào biểu tượng SchematicCapture để vào màn hình làm việc mô phỏng nguyên lý mạch điện.

Hình 0.12 Truy cập vào Schematic Capture

Tại màn hình mô phỏng, chúng ta chọn vào ký hiệu chữ P để truy cập thư viện linh kiện để lấy linh kiện

Hình 0.13 Chọn vào thư viện linh kiện

Ta tìm kiếm các linh kiện bằng ô nhập từ khóa, các tên linh kiện phổ thông chúng ta có thể lên tham khảo trên internet.

Hình 0.14 Tìm kiếm linh kiện theo tên

Chúng ta thực hiện lấy linh kiện và kết nối các linh kiện bằng cách kéo thả chuột.

Hình 0.15 Lựa chọn và kết nối các linh kiện

Ta có thể nhấn đúp chuột vào linh kiện hoặc nhấn chuột phải và nhấn vàoEdit propeties để thay đổi tên hoặc thông số của linh kiện cho phù hợp.

Hình 0.16 Thay đổi tên hoặc các thông số cho linh kiện

Ta có thể chọn công cụ Ocsilloscope để hiển thị dạng sóng đầu ra và thực hiện mô phỏng hoạt động của mạch điện bằng nút mô phỏng.

Hình 0.17 Cho chạy mạch nguyên lý

Nếu mạch mô phỏng chạy và không có thông báo cảnh báo thì mạch nguyên lý được chúng ta mô phỏng thành công Có thể chuyển sang vẽ PCBLayout.

1.2.3 Vẽ mạch in PCB Layout

Ta chọn vào biểu tượng PCB Layout để thực hiện vẽ mạch in

Hình 0.18 Vào màn hình vẽ mạch in PCB

Sau đó chúng ta vẽ khung mạch in bằng biểu tượng vẽ ô vuông phía bên trái giao diện, chọn vào Board Edge và thực hiện kéo thả chuột để tạo khung vẽ mạch in.

Hình 0.19 Tạo khung vẽ mạch in PCB

Chúng ta thực hiện lấy các PCB của linh kiện tại ô Components và sắp xếp lên khung vẽ mạch in.

Hình 0.20 Sắp xếp các PCB của linh kiện

Chúng ta chọn biểu tượng Design Rule Manager để thiết lập các thông số cho các đường dây dẫn trong mạch in.

Hình 0.21 Thiết lập các thông số của dây dẫn trong mạch in

Sau đó chúng ta chọn biểu tượng Auto-Router và thiết lập các thông số để đi dây tự động.

Hình 0.22 Thiết lập thông số để đi dây tự động

Hình 0.23 Phủ đồng cho mạch in

Sau khi phủ đồng chúng ta kiểm tra lại và hoàn thiện mạch in.

Hình 0.24 Hoàn thành mạch in PCB

Chúng ta chọn biểu tượng Visualizer để xem mô phỏng Layout 3D của mạch một cách trực quan Ta có thể xoay, lăn chuột hoặc sử dụng các công cụ ở phía bên dưới màn hình để xem được nhiều góc cạnh và nhiều hướng xa gần khác nhau.

Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Fritzing

Fritzing là phần mềm mã nguồn mở, giúp ta dễ dàng thiết kế mạch điện tử Đặc biệt hỗ trợ tốt cho các dự án Arduino

Là phần mềm mã nguồn mở nên cộng đồng sử dụng khá lớn, điều này giúp Sketchup dễ dàng tiếp cận nhiều đối tượng khác nhau Do đó, bạn có thể dễ dàng tìm thấy các diễn đàn, trang web hoặc bài giảng liên quan đến Sketchup.

Tại giao diện phần mềm, ta chọn File -> New, mở ra Project mới mô phỏng Breadboard

Hình 1.27 Tạo Project mới Để mô phỏng, ta chọn các linh kiện bên thanh công cụ bên phải, bằng cách nhấp chuột cháy và kéo các linh kiện ra bên ngoài.

Hình 1.28 Giao diện thiết kế breadboard

Hình 1.29 Thanh công cụ chứa linh kiện điện tử Để đi dây ta nhấp vào đầu nối của linh kiện, sau đó kéo nó vào một điểm trong bảng board Thay đổi màu sách dây dẫn bằng nhấp chuột trái vào dây dẫn, sau đó nhấp chuột phải chọn Wire color -> chọn màu cho dây dẫn.

Hình 1.30 Nối dây và thay đổi màu sắc dây dẫn

Tiến hành chạy mạch nguyên lý

Hình 1.31 Mạch mô phỏng Breadboard

Hình 1.32 Giao diện thiết kế mạch in

Hình 1.33 Giao diện vẽ mạch in PCB

1.3.4 Giao diện code trên Fritzing

Giao diện này dùng để viết và nhập các code cho bộ vi xử lý Arduino.

Hình 1.34 Giao diện nhập Code trên Frizing

Các linh kiện điện tử cơ bản dùng trong thực hành

Hình 0.35 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của điện trở

Hình 0.36 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của biến trở

Hình 0.37 Ký hiệu và hình ảnh thực tế các loại tụ điện

Hình 0.38 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của cuộn cảm

Hình 0.39 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của diode

Hình 0.40 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của transistor

Hình 0.42 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của led

Hình 0.43 Ký hiệu và hình ảnh thực tế máy biến áp

Hình 0.44 Hình ảnh thực tế của các loại IC

tHIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN BẰNG PROTEUS

Mạch dao động

2.1.1 Mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Tụ C3, C4 là tụ lọc nguồn Tụ C1, C2 là tụ lọc nhiễu cao tần do tụ C3, C4 có tiềm ẩn tính cảm nên không lọc được nhiễu tần số cao Tụ C5, C6 là tụ lọc nguồn sau ổn áp.

Từ nguồn xoay chiều 220VAC, điện áp được hạ áp xuống còn 12VAC bằng biến áp, sau đó được chỉnh lưu cầu diode thành 12VDC Tụ điện làm mịn điện áp biên độ thành 12VDC Điểm giữa làm chuẩn (mass = 0V), cực dương nguồn là +17V và cực âm nguồn là -17V Tiếp theo, điện áp được ổn áp thành +12VDC và -12VDC thông qua IC 7812 và 7912.

Hình 2.27 Mô phỏng mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Hình 2.28 PCB Layout mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Hình 2.29 Layout 3D mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Mạch tạo xung vuông

2.2.1 Mạch tạo xung vuông dùng transistor

Giả thiết khi đóng nguồn, cả hai transistor đều thông nhưng do cấu tạo của hai tranzito không hoàn toàn giống nhau nên có một chiếc thông hơn.

Sau một quá trình quá độ xảy ra giữa các cực của hai transistor, Q1 thông và Q2 khoá Khi Q1 thông, tụ C2 dược nạp, tụ C1 phóng điện Tụ C2 được nạp theo đường từ dương nguồn +12V đến RC2 đến tiếp giáp BE của Q1 xuống đất.

Tụ điện C phóng điện theo đường từ cực dương của tụ qua cực dương của Q1, qua điện trở trong Ri của nguồn, qua điện trở RB2 rồi đến cực âm của tụ Khi tụ C1 phóng hết điện tích, điện áp UBE của transistor T2 tăng dần, transistor T2 dẫn Lúc này, transistor Q1 sẽ khóa.

Quá trình cứ lặp đi lặp lại như trên.

Hình 2.5 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng transistor

Hình 2.6 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng transistor

Hình 2.7 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng transistor

2.2.2 Mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

 Giai đoạn 1: Tụ C nạp từ điện áp 0V đến VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 nhỏ hơn VCC/3 nên tín hiệu xuất ra chân

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 nằm trong khoảng từ VCC/3 đến 2VCC/3, tín hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là vẫn ở mức 1.

 Giai đoạn 3: Tụ C nạp qua ngưỡng 2VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 lớn hơn 2VCC/3, tín hiệu ra chân 3 xuống mức 0 làm cho transistor ở chân 7 dẫn, chân 7 được kéo xuống mức 0 Tụ C bắt đầu xả qua Rb, điện áp trên tụ giảm dần.

 Giai đoạn 4: Tụ C xả từ 2VCC/3 đến VCC/3

Tương tự giai đoạn 2, tín hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là mức 0

 Giai đoạn 5: Tụ C xả qua ngưỡng VCC/3

Khi tụ C xả qua ngưỡng VCC/3 (tức là điện áp trên tụ C bắt đầu thấp hơn VCC/3) thì lúc này tương tự giai đoạn 1, tín hiệu ra chân 3 sẽ là mức 1 và tụ C bắt đầu nạp lại.

Chu kỳ nạp xả của tụ tiếp tục.

Trong quá trình hoạt động bình thường của IC 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 đến 2Vcc/3.

Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm điện áp trên C bảng 2Vcc/3 Nạp điện với thời hẳng là (Ra+Rb)C.

Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện áp trên C bằng Vcc/3 Xả điện với thời hằng là Rb.C.

Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện.

Tín hiệu ngõ ra sẽ có dạng xung vuông.

Hình 2.8 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

Hình 2.9 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

Hình 2.10 Layout 3D mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

Hình 2.11 Mạch Breadboard thực tế

Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch thực tế

Nguyên lý làm việc: Mạch công tắc điều khiển từ xa bao gồm hai giai đoạn Giai đoạn đầu vào chứa bóng bán dẫn BC557, tụ điện 100uf, điện trở 4,7K, điện trở 100 ohms và TSOP TSOP về cơ bản là một bộ thu IR hoạt động như một bộ chuyển mạch Nó chuyển đổi tín hiệu IR thành tín hiệu điện trong mạch Vì vậy, trong mạch này, nó làm tương tự Nó chuyển đổi tín hiệu IR tới của điều khiển từ xa và kích hoạt chân 14 của IC có dây thông qua bóng bán dẫn Do đó, ở giai đoạn đầu ra, một xung được tạo ra ở chân 2 của IC mà tru kích hoạt bóng bán dẫn BC547 Bóng bán dẫn BẬT rơ le gắn kèm dẫn động tải.

Hình 2.12 Mạch nguyên lý Remote sử dụng ic CD4071

Trong suốt thời gian học tập môn học thực tập tay nghề điện tử, em đã được có cơ hội trải nghiệm và áp dụng những kiến thức lý thuyết đã học trong quá trình học tập Môn học này đã giúp em phát triển, cải thiện và đạt được nhiều kỹ năng quan trọng cho chuyên ngành của em trong tương lai Bên cạnh đó, nó còn mở ra cho em một cái nhìn toàn diện hơn về ngành công nghiệp điện tử và những thách thức mà nó mang lại, nó giúp em hiểu rõ hơn về sự quan trọng của việc liên kết giữa kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành Cuối cùng, môn học thực tập tay nghề điện tử đã là một hành trình học tập đáng nhớ và quan trọng đối với em Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần VănThọ, nhờ có được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy mà em đã hoàn thành báo cáo của mình một cách trọn vẹn nhất Em xin chân thành cảm ơn đến thầy trong thời gian qua!

Định dạng
Số trang	38
Dung lượng	8,76 MB