Kỹ Thuật - Công Nghệ - Kỹ thuật - Công nghệ thông tin UBND TỈNH QUẢNG NAM TRỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH ------------ ĐÀO THỊ TUYẾT MINH CHẾ TẠO MẠCH TỰ ĐỘNG BÁO ĐỘNG VÀ NGĂN NỚC LŨ TRÀN VÀO NHÀ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Quảng nam, tháng 5 năm 2018 UBND TỈNH QUẢNG NAM TRỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA LÝ – HÓA – SINH ------------ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Tên đề tài: CHẾ TẠO MẠCH TỰ ĐỘNG BÁO ĐỘNG VÀ NGĂN NỚC LŨ TRÀN VÀO NHÀ Sinh viên thực hiện ĐÀO THỊ TUYẾT MINH MSSV: 2114020230 CHUYÊN NGÀNH: S PHẠM VẬT LÝ KHÓA: 2014 – 2018 Cán bộ hƣớng dẫn Th.S NGÔ THỊ HỒNG NGA MSCB: V.07.01.03 Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và đƣợc sự hƣớng dẫn khoa học của Th.S Ngô Thị Hồng Nga. Các nội dung nghiên cứu, mạch điện tử trong đề tài này là tự tìm hiểu và chƣa công bố dƣới bất kỳ hình thức nào trƣớc. Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm về nội dung bài khóa luận của mình. Trƣờng đại học Quảng Nam không liên quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực hiện Quảng Nam, tháng 5 năm 2018 Tác giả khóa luận Đào Thị Tuyết Minh LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, ngƣời thân động viên giúp tôi hoàn thành bài khóa luận này. Để hoàn thành bài khóa luận này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới cô Th.S Ngô Thị Hồng Nga đã tận tình giảng dạy, hƣớng dẫn giúp đỡ trong quá trình làm bài khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trƣờng Đại học Quảng Nam đã tận tình giảng dạy giúp đỡ em trong những năm vừa qua DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT SW1: Công tắc 1 SW2: Công tắc 2 Q1: Transistor 1 Q2: Transistor 2 D3: Đèn led RL 1: Rơ-le 1 RL 2: Rơ-le 2 MỤC LỤC BẢNG Bảng 1: Bảng quy ƣớc màu điện trở ......................................................................5 Bảng 2: Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch ...............................................39 MỤC LỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: Ký hiệu điện trở ............................................................................. 4 Hình 1.2: Hình dáng thực của một điện trở công suất................................... 5 Hình 1.3: Hình dạng thực của loại điện trở 4 vạch màu................................ 5 Hình 1.4: Cách ghi ký hiệu giá trị trên điện trở SMD ................................... 5 Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở SMD ...................................................... 6 Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp ............................................................... 7 Hình 1.6: (b) Điện trở mắc song song ........................................................... 7 Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở .......................................... 8 Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh ......................... 8 Hình 1.9: (a) Ký hiệu của tụ không phân cực ............................................... 9 Hình 1.9: (b) Ký hiệu của tụ có cực .............................................................. 9 Hình 1.10: (a) Cấu tạo của tụ điện gốm ...................................................... 10 Hình 1.10: (b) Cấu tạo của tụ hoá ............................................................... 10 Hình 1.11: Hình ảnh thực của tụ gốm ......................................................... 10 Hình 1.12: Hình dạng và kích thƣớc của tụ hoá .......................................... 10 Hình 1.13: Hình tụ hoá ghi điện dung là 185uFđiện áp 320V ................... 11 Hình 1.14: Hình tụ gốm và trị số bằng ký hiệu ........................................... 11 Hình 1.15: Cách đọc giá trị tụ ..................................................................... 12 Hình 1.16: Vài loại tụ gốm .......................................................................... 12 Hình 1.17: Tụ hoá có phân cực âm dƣơng .................................................. 13 Hình 1.18: (a) Hình mắc nối tiếp 2 tụ điện .................................................. 14 Hình 1.18: (b) Hình mắc song song các tụ điện .......................................... 14 Hình 1.19: (a) Hình mắc hai tụ không phân cực ......................................... 15 Hình 1.19: (b) Hình mắc hai tụ phân cực .................................................... 15 Hình 1.20: Hình ký hiệu biến dung ............................................................. 15 Hình 1.21: Hình tụ xoay sử dụng trong radio cũ (tụ không khí) ...................... 15 Hình 1.22: Kí hiệu của cuộn cảm ................................................................ 16 Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi không khí (b) Cuộn dây lõi Ferit ............... 16 Hình 1.24: Tính nạpxả năng lƣợng của cuộn cảm ..................................... 17 Hình 1.25: Cấu tạo loa ................................................................................ 18 Hình 1.26: Hình cấu tạo máy biến áp .......................................................... 18 Hình 1.27: Máy biến áp nguồn và máy biến áp nguồn hình xuyến ............ 19 Hình 1.28: Máy biến áp xung và cao áp ...................................................... 20 Hình 1.29: (a) Mạng tinh thể Ge loại N ...................................................... 20 Hình 1.29: (b) Đồ thị vùng năng lƣợng BD Ge loại N ................................ 20 Hình 1.30: (a) Mạng tinh thể Ge loại P ....................................................... 21 Hình 1.30: (b) Đồ thị vùng năng lƣợng BD Ge loại P ............................... 21 Hình 1.31: Tiếp xúc P-N ............................................................................. 21 Hình 1.32: Diode ......................................................................................... 22 Hình 1.33: Led đơn ...................................................................................... 23 Hình 1.34: Rờ-le .......................................................................................... 23 Hình 2.1: (a) transistor NPN và kí hiệu ....................................................... 25 Hình 2.1: (b) Transistor PNP và kí hiệu ...................................................... 25 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của một transistor loại PNP.............................. 26 Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN 27 Hình 2.4: Mạch điện ở chế độ khuếch đại của transistor loại NPN ............ 28 Hình 2.5: (a) Đặc tuyến ngõ vào ................................................................. 29 Hình 2.5: (b) Đặc tuyến ngõ ra .................................................................... 29 Hình 2.5: (c) Đặc tuyến truyền .................................................................... 30 Hình 2.6: (b) Hình mắc Bazơ chung .......................................................... 30 Hình 2.6: (a) Hình mắc Emitter chung ........................................................ 30 Hình 2.6: (c) Hình mắc Collector chung ..................................................... 31 Hình 2.7 transistor c1815 thực tế ................................................................ 31 Hình 2.8 Cấu tạo bên trong của transistor c1815 ........................................ 31 Hình 2.9: Sơ đồ mạch cảm biến ánh sáng ................................................... 32 Hình 2.10: Sơ đồ mạch hẹn giờ bật - tắt đơn giản....................................... 33 Hình 2.11: Sơ đồ mạch dao động đa hài dùng transistor ............................ 34 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch tự động báo động nƣớc lũ tràn vào nhà........... 38 Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý ........................................................................... 41 Hình 3.3: (a) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ kéo cửa lên ...... 42 Hình 3.3: (b) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ kéo cửa xuống. 42 Hình 3.4: Mạch thực tế ................................................................................ 43 Hình 3.5: Mô hình thực tế ........................... Error Bookmark not defined. Hình 3.6: Mô hình thực tế khi đã hoạt động ............................................... 44 MỤC LỤC NỘI DUNG ĐỀ TÀI ...................................... Error Bookmark not defined. PHẦN 1: MỞ ĐẦU ...................................................................................... 1 1.1. Lí do chọn đề tài ..................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................. 2 1.3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu .......................................................... 2 1.4. Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................ 2 1.5. Lịch sử nghiên cứu ................................................................................. 2 1.7. Cấu trúc của đề tài .................................................................................. 3 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU ....................................................... 4 CHƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ ......................... 4 1.1. Linh kiện điện tử thụ động ..................................................................... 4 1.1.1. Điện trở ................................................................................................. 4 1.1.1.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo ............................................................... 4 1.1.1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở ................................................... 5 1.1.1.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng ..................................... 8 1.1.2. Tụ điện ................................................................................................... 9 1.1.2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo ............................................................... 9 1.1.2.2. Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. ................................................. 10 1.1.2.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng. ................................. 15 1.1.3. Cuộn cảm ............................................................................................ 16 1.1.3.1. Ký hiệu, cấu tạo và phân loại ......................................................... 16 1.1.3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm .............................................. 16 1.1.3.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng .................................. 18 1.2. Chất bán dẫn ......................................................................................... 20 1.2.1. Bán dẫn loại N .................................................................................... 20 1.2.2. Chất bán dẫn loại P............................................................................ 21 1.2.3. Tiếp xúc P-N ....................................................................................... 21 1.3. Các loại linh kiện điện tử thông dụng khác .......................................... 22 1.3.1. Diode ................................................................................................... 22 1.3.2. Đèn led đơn ......................................................................................... 22 1.3.3. Rờ-le .................................................................................................... 23 CHƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ TRANSISTOR, TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠNG MẠCH ỨNG DỤNG CỦ A NÓ ..................................................................................................................... 25 2.1. Khái quát về transistor lƣỡng cực (BJT) .............................................. 25 2.1.1. Cấu tạo và ký hiệu .............................................................................. 25 2.1.2. Nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của Transistor ............... 25 2.1.3. Đặc tuyến của Transistor lưỡng cực ................................................. 28 2.1.4. Các cách mắc Transistor đơn giản .................................................. 30 2.2. Tìm hiểu về transistor c1815 ................................................................ 31 2.2.1. Cấu tạo ................................................................................................ 31 2.2.2. Các thông số cơ bản ........................................................................... 32 2.2.3. Một số mạch ứng dụng dùng transistor c1815 ................................. 32 2.2.3.1. Mạch cảm biến ánh sáng ................................................................ 32 2.2.3.2. Mạch hẹn giờ bật - tắt đơn giản...................................................... 33 2.2.3.3. Mạch dao động đa hài dùng transistor ........................................... 34 3.1. Sơ lƣợc về phần mềm mô phỏng .......................................................... 36 3.2. Sơ đồ khối và chức năng của từng khối trong mạch tự động báo động nƣớc lũ tràn vào nhà .................................................................................... 38 3.2.1. Sơ đồ khối ......................................................................................... 38 3.2.2. Chức năng của từng khối ................................................................ 38 3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch .......................................................................... 41 3.3.1. Sơ đồ .................................................................................................... 41 3.3.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................... 41 3.5. Lắp ráp mạch thực tế ............................................................................ 43 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .................................................. 45 1. Kết luận .................................................................................................... 45 2. Kiến nghị ................................................................................................. 45 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................ 46 1 PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1.1. Lí do chọn đề tài Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng có nhiề u phát triển vƣợt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hi ện đại và văn minh hơn. Sự phát triển kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nhƣ sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định là nhữ ng yếu tố cần thiết làm cho hoạt động con ngƣời đạt hiệu quả cao. Transistor là một linh kiện điện tử xuất hiện khắp nơi trong sinh hoạt hằng ngày, nó đƣợc ứng dụng rất rộng rãi trong lĩnh vực điện tử, vì nếu kết hợp với các linh kiện thích hợp thì nó có thể thực hiện nhiều chức năng nhƣ mạch khuếch đại một chiều, mạch khuếch đại xoay chiều và mạch đóng mở rơle….đặc biệt là transistor c181 5 khi hoạt động trong mạch điện, có vai trò nhƣ một cái van cách li hay điều chỉnh dòng điện, điện áp trong mạch, từ vai trò này mà transistor c1815 đƣợc ứng dụng rất nhiều. Chính vì những ƣu thế nổi bật đó cùng với những kiến thức có đƣợc đã thôi thúc em nghiên cứu và cảm thấy thích thú với các linh kiện điện tử có ứng dụng cao này. Là một sinh viên chuyên ngành Vật l sinh ra và lớn lên ở miền trung – nơi chịu ảnh hƣởng nặng nề của thiên tai, mà đặc biệt là mƣa lũ. Ngoài ra, các tỉnh thành khác hằng năm phải chịu những đợt triều cƣờng, nƣớc dâng cao tràn vào nhà và các cơ sở hạ tầng khiến cho hàng ngàn ngôi nhà bị chìm trong nƣớc lũ, những điều đó đã nhen nhóm cho em tƣởng ứng dụng những linh kiện điện tử – cụ thể là Transistor c1815 để chế tạo ra một hệ thống nhằm báo động và ngăn chặn nƣớc lũ vào nhà để có thể giúp ích cho ngƣời dân, hạn chế thiệt hại về ngƣời và của khi lũ tràn vào nhà. chính vì những lí do trên cùng với sự hứng thú, muốn tìm hiểu em đã chọn đề tài: “Chế t o ch tự động o động và ng n nƣớc tràn vào nhà”. 2 1.2. Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu transistor c1815 và các linh kiện điện tử khác. Chế tạo mạch tự động báo động và ngăn nƣớc lũ tràn vào nhà. 1.3. Đối tƣợng và ph vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các linh kiện điện tử, transistor c1815 và mạch tự động báo động nƣớc lũ tràn vào nhà. Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về transistor c1815 và chế tạo mạch tự động báo động và ngăn nƣớc lũ tràn vào nhà. 1.4. Phƣơng ph p nghiên cứu - Nghiên cứu lí thuyết: tổng hợp và phân tích lí thuyết dựa trên sách, vở, giáo trình, trang web…để hiểu rõ về các linh kiện, hiểu đƣợc nguyên lí hoạt độ ng của mạch cảm tự động báo động và ngăn nƣớc lũ vào nhà. Từ đó hiể u và xây dựng mạch ứng dụng có sử dụng transistor. - Nghiên cứu thực nghiệm: Thực hành lắp ráp mạch điện tử sử dụ ng transistor c1815. 1.5. Lịch sử nghiên cứu Từ trƣớc đến nay đã có nhiều đề tài nghiên cứu về transistor và ứ ng dụng vào thực tiễn. - Luận văn khoa học, đề tài: “Mạch đèn tín hiệu và mạch nháy đa hài dùng transitor” của sinh viên Phạm Ngọc Giao trƣờng Đại học bách khoa Hà Nội. - Bài khóa luận tốt nghiệp, đề tài: “Mạch cảnh báo nƣớc đầy dùng IC 555” củ a sinh viên Nguyễn Trúc Linh trƣờng Đại học Quảng Nam. Với đề tài của mình, tôi kế thừa những cơ sở lí luận củ a các công trình nghiên cứu trƣớc đây. Từ đó tìm hiểu và xây dựng mạch ứng dụng có sử dụ ng transistor cho riêng mình. 1.6. Đóng góp của đề tài - Với đề tài này giúp cho các sinh viên hiểu rõ về transistor c1815 và ứ ng dụng của transistor việc thiết kế các mạch điện tử có ích trong cuộc sống. 3 - Mạch báo động và ngăn nƣớc lũ vào nhà rất hữu ích cho các gia đình, các công trình kiến trúc, bảo vệ công trình, nhà cửa khỏi tình trạng ngập nƣớc. 1.7. Cấu trúc của đề tài PHẦN 1: MỞ ĐẦU PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠ NG MẠCH ỨNG DỤNG CỦA NÓ CHƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH TỰ ĐỘNG BÁO ĐỘNG NỚC LŨ TRÀN VÀO NHÀ BẰNG PHẦN MỀM VÀ LẮP RÁP MẠCH THỰC TẾ PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 4 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1. Linh kiện điện tử thụ động 1.1.1. Điện trở Khái niệm: Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu mộ t vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở vô cùng lớn. 1.1.1.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a. Điện trở của dây dẫn: Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu, độ dài và tiết diện của dây đƣợc tính theo công thức sau: S L R Trong đó: ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu (Ωm) L là chiều dài dây dẫn (m) S là tiết diện dây dẫn (m2) R là điện trở đơn vị là (Ω-Ohm) b. Điện trở trong thiết bị điện tử: Điện trở đƣợc làm từ các hợp chất kim loại, tùy theo tỉ lệ pha trộn mà ngƣời ta tạo ra đƣợc các loại điện trở có trị số khác nhau. - Kí hiệu: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên l nhƣ sau: Hình 1.1: Ký hiệu điện trở - Đơn vị: Ω trong đó: 1KΩ = 1000Ω; 1MΩ = 1000000Ω. - Phân loại: các loại điện trở trong các mạch điện tử có thể phân loạ i theo công suất, theo độ chính xác, theo vật liệu chế tạo, theo hình dáng... Nế u phân loại theo công suất thì có các loại nhƣ sau: + Loại 1: Các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên. Ví dụ nhƣ các điện trở công suất, điện trở sứ...là các điện trở đƣợc sử dụng trong mạch điện tử có dòng R1 1k R2 1k 5 điện lớn đi qua. Các điện trở này khi hoạt động sẽ sinh ra một nhiệt năng khá lớ n. Chính vì thế chúng đƣợc cấu tạo từ các vật liệu chịu nhiệt. Hình 1.2: Hình dáng thực của một điện trở công suất + Loại 2: Điện trở thƣờng là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đế n 0,5W. Là loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ, chỉ cho các dòng điện có cƣờng độ nhỏ đi qua. Hình 1.3: Hình dạng thực của loại điện trở 4 vạch màu + Loại 3: Các điện trở có công suất và kích thƣớc rất nhỏ (loại điện trở dán SMD) Là loại điện trở đƣợc làm theo công nghệ dán bề mặt, tức là dán trực tiếp lên bảng mạch in. Khi đó ngƣời ta có thể thu nhỏ kích thƣớc mạch rất nhiều. Kích thƣớc của điện trở loại này có thể nhỏ tới 0,6mm x 0,3mm. Hình 1.4: Cách ghi ký hiệu giá trị trên điện trở SMD 1.1.1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở a. Đọc giá trị - Loại1: Thì trị số điện trởcông suất thƣờng đƣợc ghi trực tiếp trên thân. - Loại 2: Điện trở thƣờng đƣợc ký hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu. Giá trị điện trở đƣợc tính theo quy ƣớc quốc tế. Bảng 1. Bảng quy ƣớc màu điện trở Màu Giá trị hàng tr -chục-đơn vị Số nhân Sai số Đen 0 100 20 6 Nâu 1 101 1 Đỏ 2 102 2 Cam 3 103 - Vàng 4 104 - Lục 5 105 - Lam 6 106 - Tím 7 107 - Xám 8 108 - Trắng 9 109 - Vàng kim - 10-1 5 Bạch kim - 10-2 10 Không màu - 20 - Đối với loại 4 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng chục, vòng 2 là số hàng đơn vị, vòng 3 là số nhân và vòng 4 là sai số. Giá trị R xác định nhƣ sau: R = (vòng 1)(vòng 2) 10(vòng 3) (vòng 4) - Đối với loại 5 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng trăm, vòng 2 là số hàng chục, vòng 3 là số hàng đơn vị, vòng 4 là số nhân và vòng 5 là sai số. Giá trị R xác định nhƣ sau: R = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) 10(vòng 4) (vòng 5) - Loại 3: điện trở dán SMD có giá trị là: 47103 = 47000Ω = 47KΩ có giá trị là: 473102 = 47300Ω =47.3KΩ Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở SMD 7 b. Cách mắc điện trở - Mắc kiểu nối tiếp 2 điện trở R1 và R2 đƣợc một điện trở tƣơng đƣơng R: R = R1+R2 Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp - Mắc kiểu song song 2 điện trở đƣợc một điện trở tƣơng đƣơng R:R 1 = 1 1 R + 2 1 R Hình 1.6: (b) Điện trở mắc song song c. Công suất của điện trở Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ mộ t công suất P tính đƣợc theo công thức :R 2 2 I R U UIP - Theo công thức trên ta thấy, công suất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở. - Công suất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính đƣợc trƣớc khi lắp điệ n trở vào mạch. - Nếu đem một điện trở có công suất danh định nhỏ hơn công suất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy. - Thông thƣờng ngƣời ta lắp điện trở vào mạch có công suất danh định ≥ 2 lần công suất mà nó sẽ tiêu thụ.R1 180R R2 180RR3 10k R4 10k 8 1.1.1.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng a. Biến trở Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệ u là VR chúng có hình dạng nhƣ sau : Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở b. Điện trở gói (thanh) Nhiều điện trở đƣợc đóng gói thành chung một khối. Mỗi điện trở bên trong có giá trị bằng nhau và bằng giá trị ghi trên gói. Kí hiệu trên sơ đồ nguyên l nhƣ sau: Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh c. Ứng dụng của điện trở Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và nhƣ vậy điện trở là linh kiệ n quan trọng không thể thiếu đƣợc, trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau : R4 1k R3 1k R2 1k R1 1k 9 - Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp. - Mắc điện trở thành cầu phân áp để có đƣợc một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trƣớc. 1.1.2. Tụ điện Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng đƣợc sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv... 1.1.2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a. Ký hiệu Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor). Thông thƣờng nếu là tụ có cự c tính thì trên ký hiệu sẽ có sự khác nhau giữa hai bản tụ. Ngƣợc lại, tụ không có cự c tính thì trên ký hiệu hai bản tụ giống nhau. Hình 1.9: (a) Ký hiệu của tụ không phân cực Hình 1.9: (b) Ký hiệu của tụ có cực b. Cấu tạo của tụ điện - Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. - Ngƣời ta thƣờng dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điệ n môi và tụ điện cũng đƣợc phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này nhƣ tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá.++ 10 Hình 1.10: (a) Cấu tạo của tụ điện gốm Hình 1.10: (b) Cấu tạo của tụ hoá Hình 1.11: Hình ảnh thực của tụ gốm Hình 1.12: Hình dạng và kích thƣớc của tụ hoá 1.1.2.2. Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. a. Đọc giá trị 11 - Điện dung: Là đại lƣợng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực củ a tụ điện, điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức C = ξ . S d Trong đó: C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) ξ: Là hằng số điện môi của lớp cách điện. d : là chiều dày của lớp cách điện. S : là diện tích bản cực của tụ điện. Đơn vị điện dung của tụ: Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thƣờng dùng các đơn vị nhỏ hơn nhƣ MicroFara (μF), NanoFara (nF), PicoFara (pF). 1 F = 1000 mF 1 mF = 1000 uF 1 uF = 1000 nF 1 nF = 1000pF - Với tụ hoá: Giá trị điện dung của tụ hoá đƣợc ghi trực tiếp trên thân tụ . Hình 1.13: Hình tụ hoá ghi điện dung là 185uFđiện áp 320V - Với tụ giấy, tụ gốm: Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu Hình 1.14: Hình tụ gốm và trị số bằng ký hiệu Cách đọc: Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 ) 12 Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5 hay 10 của tụ điện . - Tụ giấy và tụ gốm còn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thậ p phân và lấy đơn vị là MicroFara Hình 1.15: Cách đọc giá trị tụ Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ: - Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng đƣợc ghi trị số điệ n áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu đƣợc, quá điệ n áp này tụ sẽ bị nổ. - Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ ngƣời ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp cực đại ghi trên thân tụ cao gấ p khoảng 1,4 lần. Phân loại: Tụ điện có nhiều loại nhƣ tụ giấy, tụ gốm, tụ mi ca, tụ hoá nhƣng về tính chất thì ta phân tụ là hai loại chính là tụ không phân cực và tụ phân cực. - Tụ giấy, tụ gốm, tụ mica (tụ không phân cực ). Các loại tụ này không phân biệt cực tính âm dƣơng của chân tụ và thƣờng có điện dung nhỏ từ 0,47 μF trở xuống, các tụ này thƣờng đƣợc sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu, mạch dao động... Hình 1.16: Vài loại tụ gốm - Tụ hoá (tụ có phân cực). 13 Tụ hoá là tụ có phân cực âm dƣơng, tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47μF đến khoảng 4.700 μF, tụ hoá thƣờng đƣợc sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ.. Hình 1.17: Tụ hoá có phân cực âm dƣơng b. Đo tụ điện Có thể kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ đo điện trở loại kim hoặc đồng hồ số (có chức năng kiểm tra tụ). Khi đồng hồ kim ở thang đo điện trở thì gi ữa que đen và que đỏ có tồn tại một điện áp (do pin bên trong đồng hồ đo). Que đen (+) và que đỏ (-). Ta dùng điện áp này để kiểm tra tính nạpphóng của tụ điện. Nếu tụ tốt thì tính nạpphóng thể hiện rõ. Khi đặt kim đồng hồ vào 2 chân của tụ điện kim đồng hồ chạy từ ∞Ω về phía 0Ω (đến S1), sau đó kim chạy lùi lại về phía ∞Ω (đến S2). ∞Ω---S2---S1---0Ω hoặc ∞Ω---S2---0Ω---S1. Vị trí của S1 và S2 cũng nhƣ tốc độ di chuyển của kim đồng hồ phụ thuộc vào thang đo, điệ n dung của tụ điện và chất lƣợng tụ. - Đối với tụ giấy và tụ gốm thƣờng hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập. Do điện dung của loại tụ này nhỏ nên ta thƣờng dùng thang đo 1k hoặc 10k, nên đảo vị trí kim vài lần khi tiến hành đo: + Khi đo tụ còn tốt kim phóng lên rồi lùi trở về phía vị trí cũ. Điệ n dung của tụ càng nhỏ thì S1 và S2 càng ở gần ∞Ω. (Lƣu các tụ nhỏ quá < 1nF thì S1, S2 trùng với ∞Ω) + Khi đo tụ bị rò ta thấy kim lên lƣng chừng thang đo và dừng lạ i không trở về vị trí cũ. + Khi đo tụ bị chập ta thấy kim lên đến 0 Ω và không trở về. - Đối với tụ hoá ít khi bị rò hay bị chập nhƣ tụ giấy, nhƣng chúng lạ i hay hỏng ở dạng bị khô (khô hoá chất bên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ Có ký hiệu dấu “–“ bên chân âm 14 bị giảm, để kiểm tra tụ hoá, ta thƣờng so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt. Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω, điện dung càng lớn thì để thang càng thấp: + Đo hai tụ và so sánh độ phóngnạp, khi đo ta đảo chiều que đo vài lầ n. Nếu hai tụ phóngnạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt + Trƣờng hợp kim lên mà không trở về là tụ bị rò. - Trƣờng hợp tụ đƣợc gắn trên bo mạch, ta phải chú ý ảnh hƣởng củ a linh kiện mắc song song trực tiếp hoặc gián tiếp với tụ. c. Mắc tụ điện - Hai tụ điện mắc nối tiếp có điện dung tƣơng đƣơng Ctd đƣợc tính bởi công thức:tdC 1 = 1 1 C + 2 1 C hay Ctd =2 1 21 C C CC Hình 1.18: (a) Hình mắc nối tiếp 2 tụ điện + Khi mắc nối tiếp thì điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ tƣơng đƣơng bằng tổng điện áp chịu cho phép của các tụ cộng lại. Utd = U1 + U2 + Khi mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá ta cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ trƣớc phải nối với cực dƣơng tụ sau. Hình 1.18: (b) Hình mắc song song các tụ điện - Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tƣơng đƣơng bằng tổng điệ n dung của các tụ cộng lại. Ctd = C1 + C2 Ctd C2C1 + C...
KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
Linh kiện điện tử thụ động
Khái niệm: Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở vô cùng lớn
1.1.1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a Điện trở của dây dẫn: Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu, độ dài và tiết diện của dây đƣợc tính theo công thức sau:
Trong đó: ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu (Ωm)
L là chiều dài dây dẫn (m)
S là tiết diện dây dẫn (m 2 )
R là điện trở đơn vị là (Ω-Ohm) b Điện trở trong thiết bị điện tử: Điện trở đƣợc làm từ các hợp chất kim loại, tùy theo tỉ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau
- Kí hiệu: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên l nhƣ sau:
Hình 1.1: Ký hiệu điện trở
- Phân loại: các loại điện trở trong các mạch điện tử có thể phân loại theo công suất, theo độ chính xác, theo vật liệu chế tạo, theo hình dáng Nếu phân loại theo công suất thì có các loại nhƣ sau:
+ Loại 1: Các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên Ví dụ nhƣ các điện trở công suất, điện trở sứ là các điện trở đƣợc sử dụng trong mạch điện tử có dòng
5 điện lớn đi qua Các điện trở này khi hoạt động sẽ sinh ra một nhiệt năng khá lớn Chính vì thế chúng đƣợc cấu tạo từ các vật liệu chịu nhiệt
Hình 1.2: Hình dáng thực của một điện trở công suất + Loại 2: Điện trở thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W
Là loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ, chỉ cho các dòng điện có cường độ nhỏ đi qua
Hình 1.3: Hình dạng thực của loại điện trở 4 vạch màu + Loại 3: Các điện trở có công suất và kích thước rất nhỏ (loại điện trở dán SMD)
Là loại điện trở đƣợc làm theo công nghệ dán bề mặt, tức là dán trực tiếp lên bảng mạch in Khi đó người ta có thể thu nhỏ kích thước mạch rất nhiều Kích thước của điện trở loại này có thể nhỏ tới 0,6mm x 0,3mm
Hình 1.4: Cách ghi ký hiệu giá trị trên điện trở SMD
1.1.1.2 Cách đọc, đo và cách mắc điện trở a Đọc giá trị
- Loại1: Thì trị số điện trở/công suất thường được ghi trực tiếp trên thân
- Loại 2: Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu Giá trị điện trở đƣợc tính theo quy ƣớc quốc tế
Bảng 1 Bảng quy ƣớc màu điện trở
Màu Giá trị hàng tr -chục-đơn vị Số nhân Sai số Đen 0 10 0 20%
- Đối với loại 4 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng chục, vòng 2 là số hàng đơn vị, vòng 3 là số nhân và vòng 4 là sai số Giá trị R xác định nhƣ sau:
- Đối với loại 5 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng trăm, vòng 2 là số hàng chục, vòng 3 là số hàng đơn vị, vòng 4 là số nhân và vòng 5 là sai số Giá trị R xác định nhƣ sau:
R = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) * 10 (vòng 4) (vòng 5)
- Loại 3: điện trở dán SMD có giá trị là: 47*10 3 = 47000Ω = 47KΩ có giá trị là: 473*10 2 = 47300Ω G.3KΩ Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở SMD
- Mắc kiểu nối tiếp 2 điện trở R1 và R2 được một điện trở tương đương R:
Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp
- Mắc kiểu song song 2 điện trở được một điện trở tương đương R:
Hình 1.6: (b) Điện trở mắc song song c Công suất của điện trở
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công suất P tính đƣợc theo công thức :
- Theo công thức trên ta thấy, công suất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở
- Công suất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch
- Nếu đem một điện trở có công suất danh định nhỏ hơn công suất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy
- Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công suất danh định
≥ 2 lần công suất mà nó sẽ tiêu thụ
1.1.1.3 Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng a Biến trở
Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình dạng nhƣ sau :
Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở b Điện trở gói (thanh)
Nhiều điện trở đƣợc đóng gói thành chung một khối Mỗi điện trở bên trong có giá trị bằng nhau và bằng giá trị ghi trên gói Kí hiệu trên sơ đồ nguyên l nhƣ sau:
Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh c Ứng dụng của điện trở Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và nhƣ vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu đƣợc, trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau :
- Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp
- Mắc điện trở thành cầu phân áp để có đƣợc một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước
Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng đƣợc sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv
1.1.2.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a Ký hiệu
Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor) Thông thường nếu là tụ có cực tính thì trên ký hiệu sẽ có sự khác nhau giữa hai bản tụ Ngƣợc lại, tụ không có cực tính thì trên ký hiệu hai bản tụ giống nhau
Hình 1.9: (a) Ký hiệu của tụ không phân cực
Hình 1.9: (b) Ký hiệu của tụ có cực b Cấu tạo của tụ điện
- Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi
Chất bán dẫn
Biến áp xung Cao áp
Hình 1.28: Máy biến áp xung và cao áp
Hình 1.29: (a) Mạng tinh thể Ge loại N
Hình 1.29: (b) Đồ thị vùng năng lƣợng BD Ge loại N
Từ chất bán dẫn tinh khiết ban đầu cho vào ít nguyên tố hóa trị 5 nhƣ Sb, Pb (có 5 điện tử lớp ngoài cùng) liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Ge xung quanh nó, thừa ra một điện tử, chất bán dẫn mang điện âm => chất bán dẫn loại N
Hình 1.30: (a) Mạng tinh thể Ge loại P
Hình 1.30: (b) Đồ thị vùng năng lƣợng BD Ge loại P
Từ chất bán dẫn ban đầu cho vào ít nguyên tố hóa trị 3 nhƣ Indium (có
3 điện tử lớp ngoài cùng) liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Ge xung quanh nó, thiếu một điện tử, tạo thành lỗ trống, chất bán dẫn mang điện dương => chất bán dẫn loại P
Trong chất bán dẫn loại N: electron là hạt dẫn điện đa số, lỗ trống là hạt dẫn điện thiểu số Trong chất bán dẫn loại P: lỗ trống là hạt dẫn điện đa số, electron là hạt dẫn điện thiểu số
Các loại linh kiện điện tử thông dụng khác
Electron từ N sang P, lỗ trống từ P sang N, tạo thành một điện trường tiếp xúc E tx (nhỏ) Điện trường này ngăn cản không cho electron từ N tiếp tục sang P Sau một thời gian ngắn, hiện tƣợng khuếch tán sẽ chấm dứt, hai bên tiếp xúc P–N sẽ tạo ra một vùng nghèo hạt mang điện đa số, vùng này có điện trở lớn
Khi đặt tiếp xúc P – N vào điện trường ngoài:
- E ngoài ngƣợc chiều với E tx : làm vùng nghèo hạt mang điện hẹp lại Cho dòng điện I qua từ P sang N
- E ngoài cùng chiều E tx : không có dòng điện I qua tiếp xúc P–N từ N sang P Lớp tiếp xúc P – N chính là cấu tạo của diode
1.3 C c o i inh kiện điện tử thông dụng kh c
Hình 1.32: Diode Diode đƣợc cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n đƣợc ghép với nhau Diode thông dụng nhất là 1N4007, có chức năng dùng để đổi điện xoay chiều, thường là điện thế 50Hz đến 60Hz sang điện thế một chiều Tùy loại của Diode mà nó có thể chịu đựng đƣợc dòng từ vài trăm mA đến loại công suất cao có thể chịu đựng đến vài trăm A Diode chỉnh lưu chủ yếu là loại silic Hai đặc tính kỹ thuật cơ bản của diode chỉnh lưu là dòng thuận tối đa và dòng ngược tối đa (điện áp đánh thủng) Hai đặc tính này sẽ do nhà sản xuất cho biết
Hình 1.33: Led đơn Led đơn là một dạng của diode Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra năng lượng dưới dạng nhiệt Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) khi có dòng điện đi qua thì có hiện tƣợng bức xạ quang (phát ra ánh sáng) Tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát ra có màu sắc khác nhau Led có điện áp phân cực thận cao hơn diode nắn điện nhƣng điện áp phân cực ngƣợc cực đại thường không cao
= 5mA – 20mA (thường chọn 10mA)
Led thường được dùng trong các mạch trạng thái báo hiệu, chỉ thị trạng thái của mạch nhƣ báo nguồn, trạng thái thuận hay ngƣợc
Rờ-le là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản Nó gồm 2 phần chính là nam châm điện và các tiếp điểm Cấu tạo của rờ-le: Rờ-le có cấu tạo hết sức đơn giản, gồm 4 bộ phận sau đây: nam châm điện –lõi sắt –lò xo –các tiếp điểm Rờ-le gồm 2 phần tách rời nhau là phần đế dưới và phần nam châm điện Một công tắc đóng ngắt nguồn cho nam châm điện Khi công tắc đóng (on), nam châm điện có từ trường sẽ hút thanh sắt, thanh sắt dịch chuyển giữa hai vị trí giống như một công tắc Khi có lực hút từ trường, thanh sắt ở vị trí hai (thường hở) đèn sáng Ngược lại, lò xo sẽ kéo thanh sắt lên vị trí một (thường đóng) làm hở mạch, đèn tắt Nhìn chung, công dụng của Rờ-le là “dùng một năng lƣợng nhỏ để đóng cắt nguồn năng lƣợng lớn hơn” Rờ-le đƣợc dùng khá thông dụng trong các ứng dụng điền khiển động cơ và chiếu sáng
Rờ-le là linh kiện dùng trong điều khiển, nó sẽ “tác động” (đóng công tắc lại chẳng hạn) ngõ ra khi tín hiệu điều khiển ngõ vào (tín hiệu có thể dạng điện, từ, ánh sáng, nhiệt ) đạt đến ngƣỡng nào đó (set point) Nhƣ vậy, có thể hiểu Relay là công tắc điều khiển gián tiếp (nghĩa là không cần tay con người vặn như công tắc cơ)
KHÁI QUÁT VỀ TRANSISTOR, TÌM HIỂU VỀ
Sơ lƣợc về phần mềm mô phỏng
- Mạch báo động và ngăn nước lũ vào nhà rất hữu ích cho các gia đình, các công trình kiến trúc, bảo vệ công trình, nhà cửa khỏi tình trạng ngập nước
1.7 Cấu trúc của đề tài
PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠNG MẠCH ỨNG DỤNG CỦA NÓ
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH TỰ ĐỘNG BÁO ĐỘNG NƯỚC LŨ TRÀN VÀO NHÀ BẰNG PHẦN MỀM VÀ LẮP RÁP MẠCH THỰC TẾ
PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
1.1 Linh kiện điện tử thụ động
Khái niệm: Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở vô cùng lớn
1.1.1.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a Điện trở của dây dẫn: Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu, độ dài và tiết diện của dây đƣợc tính theo công thức sau:
Trong đó: ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu (Ωm)
L là chiều dài dây dẫn (m)
S là tiết diện dây dẫn (m 2 )
R là điện trở đơn vị là (Ω-Ohm) b Điện trở trong thiết bị điện tử: Điện trở đƣợc làm từ các hợp chất kim loại, tùy theo tỉ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau
- Kí hiệu: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên l nhƣ sau:
Hình 1.1: Ký hiệu điện trở
- Phân loại: các loại điện trở trong các mạch điện tử có thể phân loại theo công suất, theo độ chính xác, theo vật liệu chế tạo, theo hình dáng Nếu phân loại theo công suất thì có các loại nhƣ sau:
+ Loại 1: Các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên Ví dụ nhƣ các điện trở công suất, điện trở sứ là các điện trở đƣợc sử dụng trong mạch điện tử có dòng
5 điện lớn đi qua Các điện trở này khi hoạt động sẽ sinh ra một nhiệt năng khá lớn Chính vì thế chúng đƣợc cấu tạo từ các vật liệu chịu nhiệt
Hình 1.2: Hình dáng thực của một điện trở công suất + Loại 2: Điện trở thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W
Là loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ, chỉ cho các dòng điện có cường độ nhỏ đi qua
Hình 1.3: Hình dạng thực của loại điện trở 4 vạch màu + Loại 3: Các điện trở có công suất và kích thước rất nhỏ (loại điện trở dán SMD)
Là loại điện trở đƣợc làm theo công nghệ dán bề mặt, tức là dán trực tiếp lên bảng mạch in Khi đó người ta có thể thu nhỏ kích thước mạch rất nhiều Kích thước của điện trở loại này có thể nhỏ tới 0,6mm x 0,3mm
Hình 1.4: Cách ghi ký hiệu giá trị trên điện trở SMD
1.1.1.2 Cách đọc, đo và cách mắc điện trở a Đọc giá trị
- Loại1: Thì trị số điện trở/công suất thường được ghi trực tiếp trên thân
- Loại 2: Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu Giá trị điện trở đƣợc tính theo quy ƣớc quốc tế
Bảng 1 Bảng quy ƣớc màu điện trở
Màu Giá trị hàng tr -chục-đơn vị Số nhân Sai số Đen 0 10 0 20%
- Đối với loại 4 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng chục, vòng 2 là số hàng đơn vị, vòng 3 là số nhân và vòng 4 là sai số Giá trị R xác định nhƣ sau:
- Đối với loại 5 vòng màu thì: vòng 1 là số hàng trăm, vòng 2 là số hàng chục, vòng 3 là số hàng đơn vị, vòng 4 là số nhân và vòng 5 là sai số Giá trị R xác định nhƣ sau:
R = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) * 10 (vòng 4) (vòng 5)
- Loại 3: điện trở dán SMD có giá trị là: 47*10 3 = 47000Ω = 47KΩ có giá trị là: 473*10 2 = 47300Ω G.3KΩ Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở SMD
- Mắc kiểu nối tiếp 2 điện trở R1 và R2 được một điện trở tương đương R:
Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp
- Mắc kiểu song song 2 điện trở được một điện trở tương đương R:
Hình 1.6: (b) Điện trở mắc song song c Công suất của điện trở
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công suất P tính đƣợc theo công thức :
- Theo công thức trên ta thấy, công suất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở
- Công suất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch
- Nếu đem một điện trở có công suất danh định nhỏ hơn công suất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy
- Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công suất danh định
≥ 2 lần công suất mà nó sẽ tiêu thụ
1.1.1.3 Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng a Biến trở
Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR chúng có hình dạng nhƣ sau :
Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở b Điện trở gói (thanh)
Nhiều điện trở đƣợc đóng gói thành chung một khối Mỗi điện trở bên trong có giá trị bằng nhau và bằng giá trị ghi trên gói Kí hiệu trên sơ đồ nguyên l nhƣ sau:
Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh c Ứng dụng của điện trở Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và nhƣ vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu đƣợc, trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau :
- Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp
- Mắc điện trở thành cầu phân áp để có đƣợc một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước
Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động đƣợc sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng đƣợc sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv
1.1.2.1 Ký hiệu, phân loại, cấu tạo a Ký hiệu
Sơ đồ khối và chức năng của từng khối trong mạch tự động báo động nước lũ tràn vào nhà
3.2 Sơ đồ khối và chức n ng của từng khối trong ch tự động o động nước tràn vào nhà
Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch tự động báo động nước lũ tràn vào nhà
3.2.2 Chức năng của từng khối
- Khối nguồn: Khối này có nhiệm vụ cung cấp nguồn cho toàn bộ các khối còn lại trong mạch Gồm có một bộ nguồn 5v DC
- Khối cảm biến: Gồm có 2 dây dò nhận nhiệm vụ dẫn điện khi phát hiện có nước ngập
- Khối điều khiển: Có nhiệm vụ nhận tín hiệu từ khối cảm biến và xử lí tín hiệu để đƣa đến khối vận hành Gồm có 2 rơ-le 5v DC, 2diode 1N4007, 2 transistor c1815, 3 điện trở, một đèn led, 2 công tắc hành trình, một công tắc đảo chiều motor và 1 loa báo động
- Khối vận hành: Khi nó nhận đƣợc tín hiệu từ khối điều khiển sẽ kích hoạt cho mô tơ hoạt động Gồm có một mô tơ 5V
Bảng 2 Danh sách linh kiện sử dụng trong mạch
Hình ảnh thực tế Số ƣợng
Dây điện dò Không có 1
Lắp ráp mạch thực tế
- Mạch báo động và ngăn nước lũ vào nhà rất hữu ích cho các gia đình, các công trình kiến trúc, bảo vệ công trình, nhà cửa khỏi tình trạng ngập nước
1.7 Cấu trúc của đề tài
PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠNG MẠCH ỨNG DỤNG CỦA NÓ
CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH TỰ ĐỘNG BÁO ĐỘNG NƯỚC LŨ TRÀN VÀO NHÀ BẰNG PHẦN MỀM VÀ LẮP RÁP MẠCH THỰC TẾ
