Khoa học kỹ thuật trở thành nềntảng vững chắc thúc đẩy mạnh mẽ nắm vai trò quyết định Nổi trội hơn cả là ngànhcông nghệ thông tin và kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị v
GIỚI THIỆU
Lý do chọn đề tài
Truyền âm thanh bằng cáp quang là một chủ đề đáng quan tâm và được nghiên cứu rộng rãi trong ngành truyền thông hiện nay Dưới đây là những lí do chọn đề tài này:
-Tốc độ truyền dữ liệu: Cáp quang có tốc độ truyền dữ liệu cực nhanh, có thể truyền được hàng nghìn kênh âm thanh và video cùng lúc Điều này giúp giảm đáng kể thời gian truyền tải âm thanh so với các công nghệ truyền thông khác.
-Chất lượng âm thanh: Truyền âm thanh bằng cáp quang giúp tránh được nhiễu từ các tia điện từ và nhiễu động từ, giúp cải thiện chất lượng âm thanh so với các công nghệ truyền thông khác.
-Độ tin cậy cao: Cáp quang có độ bền cao, ít bị ảnh hưởng bởi môi trường xung quanh, giúp đảm bảo độ tin cậy của hệ thống truyền thông.
-Tiết kiệm năng lượng: Truyền âm thanh bằng cáp quang tiết kiệm năng lượng hơn so với các công nghệ truyền thông khác, giúp giảm thiểu tác động đến môi trường.
-Đặc tính kỹ thuật: Cáp quang có đặc tính kỹ thuật tốt như độ bền, độ dẫn quang cao, độ suy hao thấp, dễ dàng lắp đặt và bảo trì.
-Do đó, nghiên cứu về truyền âm thanh bằng cáp quang có ý nghĩa và tiềm năng trong việc phát triển các hệ thống truyền thông, đặc biệt là trong các ứng dụng âm thanh cao cấp như các phòng thu âm, hội trường, sân khấu, các thiết bị âm thanh gia đình và các ứng dụng truyền thông trực tuyến.
Mục tiêu nghiên cứu
-Thiết kế, chế tạo -Biết tính toán, lựa chọn linh kiện -Có khả năng lập trình với độ chính xác cao, ứng dụng được trong thực tế -Hoàn thành mô hình sản phẩm thực tế
-Tìm hiểu, sử dụng thành thạo.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
-Đối tượng : Mạch điện,cáp quang-Phạm vi nghiên cứu: Mô hình sử dụng cáp quang để truyền
Phương pháp nghiên cứu
-Sử dụng tài liệu trên các trang web để tìm kiếm thông tin kiến thức.
-Sử dụng phần mềm Orcad để mô phỏng mạch thực nghiệm.
-Đi sâu tìm hiểu một số thuật toán điều khiển
CƠ SỞ LÝ THUYẾT
IC khuếch đại âm thanh LM386
LM386 là một IC khuếch đại âm thanh được sử dụng rộng rãi, được sản xuất ở dạng nhúng 8 chân, VSSOP, SOIC và các gói khác Về cơ bản, IC này được thiết kế cho các ứng dụng thương mại điện áp thấp, ngoài các ứng dụng thương mại nó còn là một vi mạch nổi tiếng trong giới đam mê điện tử Độ lợi bên trong của IC được đặt là 20 nhưng nó có thể được điều chỉnh bằng cách kết nối một điện trở và tụ điện nối tiếp giữa chân số 1 và 8, bằng cách này, người dùng có thể điều chỉnh độ lợi trong khoảng 20 đến 200 Nhờ kích thước nhỏ, dòng điện tĩnh thấp và yêu cầu điện áp thấp nên IC này rất lý tưởng để sử dụng trong nhiều ứng dụng và thiết bị di động chạy bằng pin.
-Tính năng / Thông số kỹ thuật của IC LM386 :
-Độ nhiễu và biến dạng mạch thấp -Kích thước nhỏ (gói nhúng 8 chân) -Nguồn điện tĩnh chỉ 24mW trên nguồn 6V -Mức tiêu thụ dòng điện chỉ là 4mA ở chế độ chờ -Hoạt động với điện áp cấp rộng từ 4V đến 18V -Mạch bên ngoài chỉ cần vài linh kiện
-Mức tăng điện áp tối thiểu đến tối đa là từ 20 đến 200-Cũng được sản xuất trong gói VSSOP và SOIC-Đầu ra tối đa của LM386N-4 là 1000mW trên 16V.
Tụ vuông vàng
Tụ vuông vàng là tụ điện có điện môi được chế tạo theo công nghệ Polypropylene Film, 2 chân cắm của linh kiện được mạ thiếc Tụ vuông vàng đáp ứng cao tần và điện áp cao Tụ vuông vàng là tụ không phân cực thường được ứng dụng trong các mạch chuyển đổi nguồn cung cấp điện và đài phát thanh-giám sát, truyền hình ứng dụng, khớp nối ăng ten.
-Thông số kỹ thuật(tụ vuông vàng) :
-Tụ điện 275V x2 mpx/MKP 275 vac 0.47uf
-Loại: x2 mpx/MKP Thông số kỹ thuật(tụ vuông vàng) -Điện dung: 0.47uf
-Đánh giá điện áp: 275V -Sai số: 5%
Transistor NPN (2N3904)
2N3904 là một transistor NPN do đó cực góp (C) và cực phát (E) sẽ được để mở (phân cực ngược) khi chân gốc (B) được giữ ở mặt đất và sẽ bị đóng (phân cực thuận) khi tín hiệu được cấp cho chân gốc 2N3904 có độ lợi là 300; giá trị này xác định khả năng khuếch đại của transistor Lượng dòng điện tối đa có thể chạy qua chânC là 200mA, do đó không thể nối các tải tiêu thụ hơn 200mA bằng transistor này Để phân cực transistor phải cấp dòng điện cho chân gốc, dòng điện này (IB) được giới hạn ở 5mA.
Khi transistor này được phân cực hoàn toàn thì nó có thể cho phép tối đa 200mA chạy qua cực góp và cực phát.
Giai đoạn này được gọi là “Vùng bão hòa” và điện áp được phép trên cực góp - cực phát (VCE) hoặc cực góp - cực gốc (VCB) tương ứng là 40V và 60V Khi dòng điện cực gốc được loại bỏ, transistor sẽ tắt hoàn toàn, giai đoạn này được gọi là “Vùng cắt” và điện áp cực gốc - cực phát có thể vào khoảng 600 mV.
-Độ lợi dòng điện DC (hFE) tối đa là 300 -Dòng cực góp liên tục (IC) là 200mA -Điện áp cực gốc - cực phát (VBE) là 6V -Điện áp cực góp - cực phát (VCE) là 40V -Điện áp cực góp - cực gốc (VCB) là 60V
- Sơ đồ chân Transistor NPN 2N3904 :
-Chân số 1 (chân E): dòng điện đi ra cực E-Chân số 2 (chân B): điều khiển phân cực của transistor-Chân số 3 (chân C): dòng điện đi vào cực C
IC LM741
LM741 là một IC opamp được đóng gói với nhiều tính năng IC này có nhiều gói khác nhau Số lượng transistor được sử dụng trong mạch bên trong của IC là 20 Nó có thể được sử dụng trong rất nhiều các mạch tương tự Tính năng của nó như độ lợi cao, tiêu thụ dòng điện thấp và điện áp cung cấp rộng rất lý tưởng để sử dụng trong các mạch hoạt động bằng pin Hơn nữa, IC cũng được bảo vệ quá tải từ cả hai phía tức là đầu vào và đầu ra, tính năng này giúp mạch bên trong của IC không bị hư hại do quá tải.
-Tính năng / Thông số kỹ thuật của IC LM741 :
-IC này chứa mạch bảo vệ quá tải ở đầu vào và đầu ra.
-IC cũng chứa mạch bảo vệ ngắn mạch.
-Mạch bên trong được thiết kế để luôn ổn định ở các nhiệt độ khác nhau.
-Có thể hoạt động trong phạm vi cấp nguồn rộng.
-Có thể được vận hành với cả nguồn đơn và kép.
-Tiêu thụ điện năng thấp.
-Độ lợi cao -Thay thế trực tiếp cho LM201, MC1439, 748.
-Mạch bên trong cũng được bảo vệ chốt (latch up).
-Dòng hoạt động từ 1,7 đến 2,8mA.
-Ứng dụng : -Nó có thể được sử dụng trong bộ so sánh -Bộ khuếch đại DC có thể được chế tạo bằng cách sử dụng IC này -Nó cũng có thể được sử dụng trong bộ khuếch đại cộng
-Có thể được sử dụng trong nhiều mạch rung-Bộ lọc hoạt động có thể được xây dựng bằng cách sử dụng IC này
Led thu phát hồng ngoại
Hình 2.5 Led thu phát hồng ngoại
LED thu phát hồng ngoại về bản chất cũng giống một diode phát quang thông thường Tuy nhiên chúng có sự khác biệt đó là bước sóng nó phát ra không nằm trong vùng ánh sáng nhìn thấy Chính vì lý do đó mà mắt thường khó có thể quan sát được LED phát hồng ngoại phát ra ánh sáng nào Dựa vào tính chất nằm ngoài dải ánh sáng nhìn thấy nên chúng ít bị nhiễu bởi ánh sáng thông thường Điều đặc biệt là chúng không phát ra ánh sáng lên được ứng dụng rất nhiều trong các máy móc cần hoạt động vào ban đêm.
-Nguyên lý hoạt động của LED thu phát hồng ngoại :
-Giống như tất cả các loại đèn LED đang có trên thị trường, nguyên lý LED thu phát hồng ngoại sử dụng điốt và nhiều chất bán dẫn đơn giản Điốt luôn có thiết kế sao cho dòng điện chỉ có thể chạy theo một hướng.
-Khi các dòng điện chạy, electron rơi từ một phần của diode vào lỗ trên một phần khác Để rơi vào các lỗ này, các electron phải làm năng lượng dưới dạng photon tạo ra ánh sáng.
-Bước sóng và màu sắc của ánh sáng được tạo ra phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng trong diode.
-Đèn LED phát hồng ngoại sử dụng vật liệu tạo ra ánh sáng trong phần hồng ngoại của quang phổ, tức là, ngay dưới những gì mắt người có thể nhìn thấy.
-Đèn LED hồng ngoại khác nhau có thể tạo ra ánh sáng hồng ngoại của các bước sóng khác nhau, giống như các đèn LED khác nhau tạo ra ánh sáng có màu sắc khác nhau.
-Ứng dụng của LED thu phát hồng ngoại :
Sản phẩm này được ứng dụng khá nhiều trong các camera hồng ngoại,các điều khiển từ xa của những thiết bị điện tử dân dụng , các cảm biến phát hiện sản phẩm trong dây chuyền sản xuất, các cảm biến dò đường của những robot….nhìn tổng quan lại thì các sản phẩm đèn LED này được sử dụng nhiều để phát ra các loại tia hồng ngoại trong các cảm biến.
Microphone
-Linh kiện micro thay thế model 6050 là linh kiện mic thông dụng được sử dụng để thay thế hầu hết các thiết bị điện tử hiện nay với kích thước nhỏ bé.
-Hàng tháo máy,đã test kỹ chất lượng và độ nhạy bằng thiết bị chuyên dụng, đảm bảo nhạy cho ta sử dụng thay thế cho micro karaoke, tai nghe, và các thiết bị khác
-Mic siêu nhạy với dãy tần số đáp ứng: 26-28dB, tăng cường độ nhạy cho âm thanh đầu vào.Linh kiện micro model 6050 luôn là sự lựa chọn hàng đầu của nhiều dân ngành để chửa các căn bệnh: chết mic, trở cao, mic yếu không nhạy,
Hình 2.6 Microphone -Thông số kỹ thuật :
-Model: 6050-Chất liệu: kim lọai-Độ nhạy: 50-60dB -Tần số đáp ứng: 40Hz-13KHZ -Đường kính 1cm
Switch
-Công tắc gạt thường được sử dụng trong các mạch điện tử, các thiết bị cần đóng cắt với trạng thái ON hoặc OFF.
-Là loại công tắc nhỏ gọn, độ bền cao.
-Đầu công tắc có sẵn vít vặn để cố định công tắc với vỏ sản phẩm.
- Số chân: 5 chân- Chất liệu: Nhựa và Kim loại- Loại: Công tắc gạt
Tụ hóa 220uF/50V
Tụ hóa là tụ phân cực, có dung môi là một lớp hóa chất, có hình trụ, trị số được ghi trực tiếp trên thân tụ.
Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì lớp cách điện sẽ bị đánh thủng, trong thực tế ta phải lắp tụ có trị số điện áp cao gấp khoảng 1,5 lần điện áp của mạch điện.
-Kết luận : Nhóm tôi chọn tụ hóa 220uF/50V
- Điện dung: 220uF - Điện áp: 50V - Loại: Điện dung cố định - Kích thước: 10x13mm
- Dẫn điê Ÿn xoay chiều và lọc ph ng điê Ÿn áp mô Ÿt chiều.
- Thường được lắp trong các mạch âm tần hoă Ÿc lọc nguồn có tần số thấp.
- Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại.
- Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu.
- Tụ hoá (trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp.
Điện trở
Hình 2.10 Điện trở Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng R Nó là đại lượng vật lý đặc trưng cho tính chất cản trở dòng điện của vật liệu. Điện trở kháng được định nghĩa là tỉ số của hiệu điện thế giữa hai đầu vật thể đó với cường độ dòng điện đi qua nó.
-Kết luận: Nhúm tụi chọn điện trở 200 Ω,2,2 k Ω ẳ W
Tụ gốm
-Tụ gốm là một tụ điện có giá trị cố định, trong đó vật liệu gốm là chất điện môi Nó được chế tạo từ hai hoặc nhiều lớp gốm sứ xen kẽ và một lớp kim loại hoạt động như các điện cực.
-Tụ gốm là một thiết bị không phân cực, do đó bạn có thể nối nó trong mạch điện theo hướng nào cũng được Vì lý do này nó an toàn hơn so với tụ hóa là tụ phân cực Đó cũng chính là sự khác nhau giữa tụ gốm và tụ hóa Nếu bạn để ý hai chân của tụ gốm sẽ thấy nó bằng nhau do nó không phân cực, còn tụ hóa có một chân dài một chân ngắn để xác định hai cực của nó.
-Đặc điểm của tụ gốm :
Tụ gốm có một số đặc điểm :
-Dung sai chính xác: Tụ gốm được sử dụng chủ yếu cho các ứng dụng cần độ ổn định cao và trong các thiết bị có tiêu thụ thấp Các thiết bị này cung cấp kết quả rất chính xác và giá trị điện dung của tụ gốm luôn ổn định đối với điện áp, tần số và nhiệt độ được sử dụng.
-Kích thước nhỏ gọn Trong trường hợp cần yêu cầu về mật độ đóng gói thì linh kiện này có lợi thế lớn khi so sánh với các tụ điện khác Ví dụ, một tụ điện gốm nhiều lớp “0402” có kích thước khoảng 0,4 mm x 0,2 mm.
-Công suất cao và điện áp cao: Một số loại tụ gốm được sản xuất để có thể chịu điện áp cao, các tụ điện này lớn hơn nhiều so với ORCARD Loại này có các chân chuyên dụng được sử dụng để kết nối an toàn với nguồn điện áp cao Tụ điện gốm loại này chịu được điện áp từ 2kV đến 100kV.
-Ứng dụng của tụ gốm :
Các ứng dụng của tụ gốm như sử dụng trong trạm phát, lò cảm ứng, nguồn cung cấp năng lượng laser cao áp, bộ ngắt mạch điện, ứng dụng mật độ cao, bảng mạch in, trong bộ chuyển đổi DC sang DC Ngoài ra nó cũng được sử dụng như tụ điện thông thường trên các chổi của động cơ DC để giảm thiểu nhiễu RF.
TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ
Sơ đồ nguyên lý
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lí khối phát
KHỐI HIỂN THỊKHỐI PHÁT KHỐI THU b)Sơ đồ nguyên lí khối thu :
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lí khối thu
Mạch in trên phần mềm Orcad
Hình 3.3 Mạch in khối phát b)Mạch in khối thu :
Hình 3.4 Mạch in khối thu
THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ
Thi công mạch
-Cần chọn màu đen trên phần mềm thiết kế ORCARD cũng như khi cài đặt máy in để in ra màu đen.
Bước 2 cắt phíp đồng: -Cắt phíp đồng để làm bảng mạch
Hình 4.1 Phíp đồng được cắt trước khi thi công
-Cắt phíp đồng theo kích thước bảng mạch bằng cưa.
-Chà phần cạnh miếng đồng bằng bông gòn hoặc bằng miếng rửa chén để loại bỏ lớp oxit trên phíp đồng Bề mặt nhám cũng giúp cho hình ảnh từ giấy dính tốt hơn.
Bước 3 : căn chỉnh mạch vẽ với phíp đồng
-Chuyển phần in ORCAD lên miếng đồng
-Đặt bảng mạch được in trên giấy bóng lên bảng đồng Đảm bảo rằng bo mạch được căn chỉnh chính xác dọc theo đường viền của giấy in và sử dụng băng keo để giữ bảng và giấy in ở đúng vị trí.
-Cần đảm bảo phần in ra ở trên mặt bóng của giấy.
Bước 4 ủi: -Ủi để chuyển mạch từ giấy in vào tấm đồng
Hình 4.2 Ủi để chuyển mạch từ giấy in vào phíp đồng
-Sau khi in trên giấy bóng, đặt hình mạch in xuống tấm đồng và chỉnh bàn ủi lên nhiệt độ cao nhất.
-Đặt bảng và giấy in lên mặt bàn gỗ sạch sao cho mặt lưng của giấy in hướng về phía bạn.
-Sử dụng kẹp để giữ một đầu cố định Sau đó đặt bàn ủi nóng lên đầu còn lại trong 10 giây Tiếp đến, ủi nhẹ dọc theo mặt giấy in bằng mũi bàn ủi từ 5 đến 15 phút.
-Chú ý đến phần rìa của bảng mạch, bạn cần phải ủi từ từ.
-Nhiệt từ bàn ủi sẽ chuyển mực in từ giấy qua tấm đồng.
-Chú ý: không chạm trực tiếp vào tấm đồng vì lúc này nó rất nóng.
-Sau khi ủi xong, đặt tấm in vào nước ấm trong 10 phút Giấy sẽ mềm ra và bạn có thể gỡ ra nhẹ nhàng.
-Trong một số trường hợp khi bạn gỡ giấy ra thì một số đường bị mờ.
-Bạn có thể sử dụng bút lông dầu để làm đậm nó lên.
Hình ảnh mạch sau khi ủi xong
Hình 4.3 khối phát sau khi được ủi-Mạch in khối thu :
Hình 4.4 mạch in khối thu sau khi ủi
-Đầu tiên đeo găng tay cao su vào.
-Đặt vài tờ báo phía dưới để dung dịch ăn mòn không đổ ra sàn.
-Lấy một cái hộp nhựa và đổ đầy nước.
-Hòa 2-3 muỗng bột FeCl3 vào nước.
-Nhúng bảng mạch in vào dung dịch ăn mòn trong 30 phút.
-FeCl3 phản ứng với phần đồng chưa có lớp in và loại ra khỏi bảng mạch.
Quá trình này được gọi là ăn mòn Sử dụng kẹp để gắp mạch in ra và kiểm tra phần đồng không phủ mực in đã ăn mòn hết chưa Nếu chưa tiếp tục bỏ nó vào trong dung dịch.
Hình ảnh mạch in hoàn thành sau khi rửa
Hình 4.6 mạch in khối phát sau khi rửa -Mạch in khối thu :
Hình 4.7 mạch in khối thu sau khi rửa
Bước 6 Vệ sinh và khoan lỗ:
-Cần chú ý khi đổ dung dịch ăn mòn ra ngoài môi trường vì nó rất độc với các sinh vật sống trong nước Đừng đổ vào ống cống vì có thể làm hỏng đường ống.
Bạn có thể pha loãng nó ra rồi đem vứt ở chỗ an toàn.
-Tiếp theo nhỏ vài giọt aceton vào bông gòn để lau sạch phần mực in, lúc này sẽ lộ mặt đồng ra Rửa sạch và lau khô bằng khăn sạch Cắt đến kích thước cuối cùng và làm mịn cạnh bằng giấy nhám.
Hình 4.8 Sử dụng dụng cụ làm sạch mạch đồng
-Bây giờ bạn có thể khoan lỗ bằng khoan chuyên dụng và hàn các linh kiện vào mạch Nếu bạn muốn có màu xanh lá cây để nhìn cho đẹp thì có thể thêm một lớp sơn chống hàn lên bề mặt.
Hình ảnh mạch đồng sau khi sử dụng dụng cụ làm sạch mặt của mạch in
-Mạch in khối phát sau khi được làm sạch :
Hình 4.9 Mạch in khối phát sau khi được vệ sinh bề mặt -Mạch in khối thu sau khi được làm sạch :
Hình 4.10 Mạch in khối thu sau khi được vệ sinh bề mặt