TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU QUẦN ÁO KHI TRỜI MƯA

Kỹ Thuật - Công Nghệ - Thạc sĩ - Cao học - Công nghệ thông tin UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH ---------- LÊ TỰ GIÀU TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU QUẦN ÁO KHI TRỜI MƯA KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Quảng Nam, tháng 5 năm 2017 UBND TỈNH QUẢNG NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH ---------- KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên đề tài: TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO HỆ THỐNG THU QUẦN ÁO KHI TRỜI MƯA Sinh viên thực hiện LÊ TỰ GIÀU MSSV: 2113010206 CHUYÊN NGÀNH: SƯ PHẠM VẬT LÍ KHÓA 2013 – 2017 Cán bộ hướng dẫn ThS. NGÔ THỊ HỒNG NGA MSCB: ……… Quảng Nam, tháng 5 năm 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng 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 chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước. 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. Trường 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 2017 Người nghiên cứu khóa luận Lê Tự Giàu LỜI CẢM ƠN Tôi xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, người 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, hướng dẫn giúp đỡ trong quá trình làm bài khóa luận tốt nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Quảng Nam đã tận tình giảng dạy giúp đỡ em trong những năm vừa qua Quảng nam, tháng 5 năm 2017 Người nghiên cứu khóa luận Lê Tự Giàu DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮC Kí hiệu, chữ viết tắc Ý nghĩa BD Bán dẫn SW1 Công tắc Q Transistor RL Rơ-le MỤC LỤC PHẦN 1: MỞ ĐẦU ........................................................................................... 1 1.1. Lí do chọn đề tài .......................................................................................... 1 1.2. Mục tiêu của đề tài ...................................................................................... 1 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ............................................................... 1 1.4. Phương pháp nghiên cứu ............................................................................. 2 1.5. Lịch sử nghiên cứu ...................................................................................... 2 1.7. Cấu trúc của đề tài ....................................................................................... 2 PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.............................................................. 4 CHƯƠNG 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 ............................................................................................ 15 1.1.3.1. Ký hiệu, cấu tạo và phân loại ....................................................... 15 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 ............................... 17 1.2. Chất bán dẫn .............................................................................................. 19 1.2.1. Bán dẫn loại N ................................................................................... 19 1.2.2. Chất bán dẫn loại P ............................................................................. 20 1.2.3. Tiếp xúc P-N....................................................................................... 20 1.3. Các loại linh kiện điện tử thông dụng khác ............................................... 20 1.3.1. Đèn led đơn ......................................................................................... 21 1.3.2. Diode ................................................................................................... 21 1.3.3. Rờ-le ................................................................................................... 22 CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ TRANSISTOR, TÌM HIỂU VỀ RANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠNG MẠCH ỨNG DỤNG CỦA NÓ ................................... 23 2.1. Khái quát về transistor lưỡng cực (BJT) ................................................... 23 2.1.1. Cấu tạo và ký hiệu .............................................................................. 23 2.1.2. Nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của Transistor .................. 23 2.1.3. Đặc tuyến của Transistor lưỡng cực ................................................... 27 2.1.4. Các cách mắc Transistor đơn giản ..................................................... 28 2.2. Tìm hiểu về transistor c1815 ..................................................................... 30 2.2.1. Cấu tạo ................................................................................................ 30 2.2.2. Các thông số cơ bản ............................................................................ 31 2.2.3. Một số mạch ứng dụng dùng transistor c1815 ....................................... 31 2.2.3.1. Mạch chống trộm bằng tia laze........................................................ 31 2.2.3.3. Mạch dao động đa hài dùng transistor ............................................. 33 3.1. Sơ lược về phần mềm mô phỏng .............................................................. 34 3.2. Sơ đồ khối và chức năng của từng khối trong mạch cảm biến nước mưa 36 3.3. Sơ đồ nguyên lý mạch ............................................................................... 38 3.3.1. Sơ đồ ................................................................................................... 38 3.3.2. Nguyên lý hoạt động ........................................................................... 39 3.4. Kết quả mô phỏng ..................................................................................... 39 3.5. Lắp ráp mạch thực tế ................................................................................. 40 PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ......................................................... 42 1. Kết luận ........................................................................................................ 42 2. Kiến nghị ...................................................................................................... 42 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................... 43 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: Ký hiệu của tụ điện ......................................................................... 9 Hình 1.10: Cấu tạo của tụ điện gốm(a) và tụ hoá(b) .................................... 10 Hình 1.11: Hình ảnh thực của tụ gốm........................................................... 10 Hình 1.12: Hình dạng và kích thước 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 dương.................................................... 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 (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 ................................................................. 15 Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi không khí (b) Cuộn dây lõi Ferit .................................................................. 16 Hình 1.24: Tính nạpxả năng lượng của cuộn cảm ....................................... 17 Hình 1.25: Cấu tạo loa .................................................................................. 17 Hình 1.26: Hình cấu tạo máy biến áp ........................................................... 18 Hình 1.27: Máy biến áp nguồn và máy biến áp nguồn hình xuyến .............. 18 Hình 1.28: Máy biến áp xung và cao áp ....................................................... 19 Hình 1.29: (a) Mạng tinh thể Ge loại N ........................................................ 19 (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại N ................................. 19 Hình 1.30: (a) Mạng tinh thể Ge loại P (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại P .................................. 20 Hình 1.31: Tiếp xúc P-N ............................................................................... 20 Hình 1.32: Led đơn ....................................................................................... 21 Hình 1.33: Diode........................................................................................... 21 Hình 1.34: Rờ-le ........................................................................................... 22 Hình 2.1: (a )Transistor NPN và kí hiệu ...................................................... 23 Hình 2.1: (b )Transistor PNP và kí hiệu ....................................................... 23 Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của một transistor loại PNP ............................... 24 Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN . 25 Hình 2.4: Mạch điện ở chế độ khuếch đại của transistor loại NPN.............. 26 Hình 2.5: (a) Đặc tuyến ngõ vào ................................................................... 27 Hình 2.5: (b) Đặc tuyến ngõ ra ..................................................................... 27 Hình 2.5: (c) Đặc tuyến truyền ..................................................................... 28 Hình 2.6: (a) Hình mắc Emitter chung ......................................................... 28 Hình 2.6: (b) Hình mắc Bazơ chung ............................................................ 29 Hình 2.6: (c) Hình mắc Collector chung ...................................................... 30 Hình 2.7: Transistor c1815 thực tế ............................................................... 30 Hình 2.8: Cấu tạo bên trong của transistor c1815 ........................................ 30 Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch cảm biến nước mưa .......................................... 36 Hình 3.2: Sơ đồ mạch ................................................................................... 38 Hình 3.3: (a) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ kéo dây ra ......... 39 Hình 3.3: (b) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ cuộn dây vào..... 40 Hình 3.4: Mạch thực tế ................................................................................. 40 Hình 3.5: Mô hình thực tế............................................................................. 41 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 nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định là những yếu tố cần thiết làm cho hoạt động con người đạt hiệu quả cao. Transistor là một linh kiện điện tử xuất hiện khắp nơi trong sinh hoạt hằng ngày, nó được 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 như mạch khuếch đại một chiều, mạch khuếch đại xoay chiều và mạch đóng mở rơle….đặc biệt là transistor c1815 khi hoạt động trong mạch điện, có vai trò như một cái van cách li hay điều chỉnh dòng điện, điện áp trong mạch, từ vai trò này mà transistor c1815 được ứng dụng rất nhiều. Ngoài ra, cuộc sống hiện nay đang ngày càng phát triển đi cùng với đó là nhu cầu của con người tăng lên từng ngày, việc chế tạo ra những thiết bị máy móc thông minh để nâng cao chất lượng cuộc sống là điều cần thiết. Chính vì vậy việc chế tạo ra hệ thống thu quần áo khi trời mưa là một ý tưởng rất hay, giúp cho công việc phơi quần áo, đặc biệt vào những ngày mưa trở nên đơn giản và tiện lợi. Chính vì những lý do trên em chọn đề tài “Tìm hiểu về Transistor c1815 và ứng dụng chế tạo hệ thống thu quần áo khi trời mưa ”. 1.2. Mục tiêu của đề tài Tìm hiểu transistor c1815 và các linh kiện điện tử khác. Chế tạo hệ thống thu quần áo khi trời mưa. 1.3. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Các linh kiện điện tử và transistor c1815 Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về transistor c1815 và chế tạo hệ thống thu quần áo khi trời mưa. 2 1.4. Phương pháp 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 được nguyên lí hoạt động của mạch cảm biến nước mưa. Từ đó hiểu và xây dựng mạch ứng dụng có sử dụng transistor. - Nghiên cứu thực nghiệm: Thực hành lắp ráp mạch điện tử sử dụng transistor c1815 1.5. Lịch sử nghiên cứu Từ trước đến nay đã có nhiều đề tài nghiên cứu về transistor và ứng dụng vào thực tiễn. - Luận văn khoa học, đề tài: “ Mạch khuếch đại công suất transistor ” của sinh viên Hoàng Văn Quí trường Đại học sư phạm Hà Nội 2. - Bài luận văn, đề tài:” Thiết kế, chế tạo và kiểm tra các đặc tính điện của transistor hiệu ứng trường sử dụng ống nano carbon “ của thạc sĩ Hoàng Hải Liên. Với đề tài của mình, tôi kế thừa những cơ sở lí luận của các công trình nghiên cứu trước đây. Từ đó tìm hiểu và xây dựng mạch ứng dụng có sử dụng 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 ứng dụng của transistor việc thiết kế các mạch điện tử có ích trong cuộc sống. - “Hệ thống tự động thu quần áo khi trời mưa” rất hữu ích trong các gia đình. Ngoài ra, mạch cảm biến nước mưa còn được ứng dụng hệ thống tưới cây tự động giảm thiểu việc tưới dư thừa nước ngày mưa và báo động trời mưa đối với xưởng sản xuất, chế biến đồ khô bằng hệ thống còi hú…. 1.7. Cấu trúc của đề tài PHẦN 1: MỞ ĐẦU 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 3 CHƯƠNG 3: MÔ PHỎNG MẠCH CẢM BIẾN NƯỚC MƯA 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 CHƯƠNG 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 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 được tính theo công thức sau: S L R  Trong đó: ρ là điện trở suất 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 được 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 lý như sau: Hình 1.1: Ký hiệu điện trở - Đơn vị: Ω, KΩ, MΩ, trong đó: 1KΩ = 1000Ω; 1MΩ = 1000000Ω. - 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 như sau: 5 + Loại 1: Các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên. Ví dụ như các điện trở công suất, điện trở sứ... 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 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) 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 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 được tính theo quy ước quốc tế. 6 Bảng quy ước màu điện trở Màu Giá trị hàng trăm-chục-đơn vị Số nhân Sai số Đen 0 100 20 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 - Loại 3: điện trở dán SMD có giá trị là: 47103 = 47000Ω = 47KΩ có giá trị là: 473102 = 47200Ω =47.2KΩ Hình 1.5: Cách đọc giá trị điện trở SMD - 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 như sau: R = (vòng 1)(vòng 2) 10(vòng 3)  (vòng 4) 7 - 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 như sau: R = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) 10(vòng 4)  (vòng 5) b. Cách mắc điện trở - Mắc kiểu nối tiếp 2 điện trở R1 và R2 được một điện trở tương đương R: R = R1+R2 R1 180R R2 180R Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp - Mắc kiểu song song 2 điện trở được một điện trở tương đương R: R 1 = 1 1 R + 2 1 R R3 10k R4 10k 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 được 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 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. 8 - 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 như sau : Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở b. Điện trở gói (thanh) Nhiều điện trở được 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 lý như sau: R4 1k R3 1k R2 1k R1 1k Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh 9 c. Ứng dụng của điện trở Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được, 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 được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước. 1.1.2. Tụ điện Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được 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. Ngược lại, tụ không có cực tính thì trên ký hiệu hai bản tụ giống nhau. + + Hình 1.9: Ký hiệu của tụ điện 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. - Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá. 10 Hình 1.10: Cấu tạo của tụ điện gốm(a) và tụ hoá(b) Hình 1.11: Hình ảnh thực của tụ gốm Hình 1.12: Hình dạng và kích thước của tụ hoá 1.1.2.2. Cách đọc, đo và cách mắc tụ điện. a. Đọc giá trị - Điện dung: Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của 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. 11 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 thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như 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 được ghi trực tiếp trên thân tụ => Tụ hoá là tụ có phân cực (-) , (+) và luôn luôn có hình trụ . 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 ) 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 thập phân và lấy đơn vị là MicroFara 12 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 được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ. - Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp cực đại ghi trên thân tụ cao gấp khoảng 1,4 lần. Phân loại: Tụ điện có nhiều loại như tụ giấy, tụ gốm, tụ mi ca, tụ hoá nhưng 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 dương của chân tụ và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 μF trở xuống, các tụ này thường được 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) Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47μF đến khoảng 4.700 μF, tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ.. 13 Hình 1.17: Tụ hoá có phân cực âm dương 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 giữa 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 như tốc độ di chuyển của kim đồng hồ phụ thuộc vào thang đo, điện dung của tụ điện và chất lượng tụ. - Đối với tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập. Do điện dung của loại tụ này nhỏ nên ta thường 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. Điện dung của tụ càng nhỏ thì S1 và S2 càng ở gần ∞Ω. (Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì S1, S2 trùng với ∞Ω) + Khi đo tụ bị rò ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại 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 như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô (khô hoá chất bên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ hoá, ta thường 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: Có ký hiệu dấu “ – “ 14 + Đo hai tụ và so sánh độ phóngnạp, khi đo ta đảo chiều que đo vài lần. Nếu hai tụ phóngnạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt + Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị rò. - Trường hợp tụ được gắn trên bo mạch, ta phải chú ý ảnh hưởng của 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 tương đương C td được tính bởi công thức: tdC 1 = 1 1 C + 2 1 C hay Ctd = 2 1 21 C C CC  Ctd C2C1 Hình 1.18: (a) Hình mắc nối tiếp 2 tụ điện + Khi mắc nối tiếp thì điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ tương đương 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 trước phải nối với cực dương tụ sau. + 1uF + 1uF + 1uF Hình 1.18: (b) Hình mắc song song các tụ điện - Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại. Ctd = C1 + C2 Ctd C2 C1 + Ctd + C2 + C1 15 Hình 1.19: (a) Hình mắc hai tụ không phân cực (b) Hình mắc hai tụ phân cực + Điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ điện tương tương bằng điện áp cho phép của tụ có điện áp cho phép thấp nhất. + Nếu là tụ hoá thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương. 1.1.2.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng. Biến dung: có các ký hiệu như sau: Hình 1.20: Hình ký hiệu biến dung Ví dụ tụ xoay (tụ không khí) là một loại biến dung. Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài. Hình 1.21: Hình tụ xoay sử dụng trong radio cũ (tụ không khí) 1.1.3. Cuộn cảm 1.1.3.1. Ký hiệu, cấu tạo và phân loại a. Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật Hình 1.22: Kí hiệu của cuộn cảm b. Cấu tạo và phân loại Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferit hay lõi thép kỹ thuật điện. 16 Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi không khí (b) Cuộn dây lõi Ferit 1.1.3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm - Hệ số tự cảm (định luật Faraday). Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua. L = l Sn 72 10.....4   Trong đó: L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) n : là số vòng dây của cuộn dây. l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) S : là tiết diện của lõi, tính bằng m 2 μ : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi - Cảm kháng: Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . Z L = 2.  .f.L Trong đó: Z L : là cảm kháng, đơn vị là Ω f : là tần số đơn vị là Hz L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry (H) - Điện trở thuần của cuộn dây: Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ đo điện trở, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt th́ điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở th...

UBND TỈNH QUẢNG NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH

- -LÊ TỰ GIÀU

TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ ỨNG DỤNG CHẾ TẠO

HỆ THỐNG THU QUẦN ÁO KHI TRỜI MƯA

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Quảng Nam, tháng 5 năm 2017

UBND TỈNH QUẢNG NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH

- -KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

Tên đề tài: TÌM HIỂU VỀ TRANSISTOR C1815 VÀ ỨNG DỤNG CHẾ

TẠO HỆ THỐNG THU QUẦN ÁO KHI TRỜI MƯA

Sinh viên thực hiện

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi và được sự hướng 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 chưa công bố dưới bất kỳ hình thức nào trước

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 Trường 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 2017

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Quảng Nam

đã tận tình giảng dạy giúp đỡ em trong những năm vừa qua

MỤC LỤC

PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1

1.1 Lí do chọn đề tài 1

1.2 Mục tiêu của đề tài 1

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 1

1.4 Phương pháp nghiên cứu 2

1.5 Lịch sử nghiên cứu 2

1.7 Cấu trúc của đề tài 2

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 4

CHƯƠNG 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 15

1.1.3.1 Ký hiệu, cấu tạo và phân loại 15

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 17

1.2 Chất bán dẫn 19

1.2.1 Bán dẫn loại N 19

1.2.2 Chất bán dẫn loại P 20

1.2.3 Tiếp xúc P-N 20

1.3 Các loại linh kiện điện tử thông dụng khác 20

1.3.1 Đèn led đơn 21

1.3.2 Diode 21

1.3.3 Rờ-le 22

CHƯƠNG 2: KHÁI QUÁT VỀ TRANSISTOR, TÌM HIỂU VỀ RANSISTOR C1815 VÀ CÁC DẠNG MẠCH ỨNG DỤNG CỦA NÓ 23

2.1 Khái quát về transistor lưỡng cực (BJT) 23

2.1.1 Cấu tạo và ký hiệu 23

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động và chế độ làm việc của Transistor 23

2.1.3 Đặc tuyến của Transistor lưỡng cực 27

2.1.4 Các cách mắc Transistor đơn giản 28

2.2 Tìm hiểu về transistor c1815 30

2.2.1 Cấu tạo 30

2.2.2 Các thông số cơ bản 31

2.2.3 Một số mạch ứng dụng dùng transistor c1815 31

2.2.3.1 Mạch chống trộm bằng tia laze 31

2.2.3.3 Mạch dao động đa hài dùng transistor 33

3.1 Sơ lược về phần mềm mô phỏng 34

3.2 Sơ đồ khối và chức năng của từng khối trong mạch cảm biến nước mưa 36 3.3 Sơ đồ nguyên lý mạch 38

3.3.1 Sơ đồ 38

3.3.2 Nguyên lý hoạt động 39

3.4 Kết quả mô phỏng 39

3.5 Lắp ráp mạch thực tế 40

PHẦN 3: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 42

1 Kết luận 42

2 Kiến nghị 42

PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 43

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: Ký hiệu của tụ điện 9

Hình 1.10: Cấu tạo của tụ điện gốm(a) và tụ hoá(b) 10

Hình 1.11: Hình ảnh thực của tụ gốm 10

Hình 1.12: Hình dạng và kích thước của tụ hoá 10

Hình 1.13: Hình tụ hoá ghi điện dung là 185uF/điện 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 dương 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

(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 15

Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi không khí

(b) Cuộn dây lõi Ferit 16

Hình 1.24: Tính nạp/xả năng lượng của cuộn cảm 17

Hình 1.25: Cấu tạo loa 17

Hình 1.26: Hình cấu tạo máy biến áp 18

Hình 1.27: Máy biến áp nguồn và máy biến áp nguồn hình xuyến 18

Hình 1.28: Máy biến áp xung và cao áp 19

Hình 1.29: (a) Mạng tinh thể Ge loại N 19

(b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại N 19

Hình 1.30: (a) Mạng tinh thể Ge loại P (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại P 20

Hình 1.31: Tiếp xúc P-N 20

Hình 1.32: Led đơn 21

Hình 1.33: Diode 21

Hình 1.34: Rờ-le 22

Hình 2.1: (a )Transistor NPN và kí hiệu 23

Hình 2.1: (b )Transistor PNP và kí hiệu 23

Hình 2.2: Sơ đồ nguyên lý của một transistor loại PNP 24

Hình 2.3: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN 25 Hình 2.4: Mạch điện ở chế độ khuếch đại của transistor loại NPN 26

Hình 2.5: (a) Đặc tuyến ngõ vào 27

Hình 2.5: (b) Đặc tuyến ngõ ra 27

Hình 2.5: (c) Đặc tuyến truyền 28

Hình 2.6: (a) Hình mắc Emitter chung 28

Hình 2.6: (b) Hình mắc Bazơ chung 29

Hình 2.6: (c) Hình mắc Collector chung 30

Hình 2.7: Transistor c1815 thực tế 30

Hình 2.8: Cấu tạo bên trong của transistor c1815 30

Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch cảm biến nước mưa 36

Hình 3.2: Sơ đồ mạch 38

Hình 3.3: (a) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ kéo dây ra 39

Hình 3.3: (b) Sơ đồ mô phỏng mạch hoạt động khi mô tơ cuộn dây vào 40

Hình 3.4: Mạch thực tế 40

Hình 3.5: Mô hình thực tế 41

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 nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn Sự phát triển kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định là những

yếu tố cần thiết làm cho hoạt động con người đạt hiệu quả cao

Transistor là một linh kiện điện tử xuất hiện khắp nơi trong sinh hoạt hằng ngày, nó được 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 như mạch khuếch đại một chiều, mạch khuếch đại xoay chiều và mạch đóng mở rơle….đặc biệt là transistor c1815 khi hoạt động trong mạch điện, có vai trò như một cái van cách

li hay điều chỉnh dòng điện, điện áp trong mạch, từ vai trò này mà transistor c1815 được ứng dụng rất nhiều

Ngoài ra, cuộc sống hiện nay đang ngày càng phát triển đi cùng với đó là nhu cầu của con người tăng lên từng ngày, việc chế tạo ra những thiết bị máy móc thông minh để nâng cao chất lượng cuộc sống là điều cần thiết Chính vì vậy việc chế tạo ra hệ thống thu quần áo khi trời mưa là một ý tưởng rất hay, giúp cho công việc phơi quần áo, đặc biệt vào những ngày mưa trở nên đơn giản và tiện lợi

Chính vì những lý do trên em chọn đề tài “Tìm hiểu về Transistor c1815 và ứng dụng chế tạo hệ thống thu quần áo khi trời mưa ”

1.2 Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu transistor c1815 và các linh kiện điện tử khác Chế tạo hệ thống thu quần áo khi trời mưa

1.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các linh kiện điện tử và transistor c1815

Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về transistor c1815 và chế tạo hệ thống thu

quần áo khi trời mưa

1.4 Phương pháp 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 được nguyên lí hoạt động của mạch cảm biến nước mưa Từ đó hiểu và xây dựng mạch ứng dụng có sử

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 CẢM BIẾN NƯỚC MƯA 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

1.1.1 Điện trở

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 được tính theo công thức sau:

S

L

RTrong đó: ρ là điện trở suất 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 được 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 lý như sau:

+ Loại 1: Các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên Ví dụ như các điện trở công suất, điện trở sứ

- 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 được tính theo quy ước quốc tế

Bảng quy ước màu điện trở

- 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 như 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 như sau:

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 được theo công thức :

R

2

2

I R

U UI

- Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công suất danh định

> = 2 lần công suất mà nó sẽ tiêu thụ

b Điện trở gói (thanh)

Nhiều điện trở được 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 lý như sau:

R4 1k R3

1k

R2 1k

R1

1k

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 như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được, 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 được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước

1.1.2 Tụ điện

Khái niệm: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được 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 Ngược lại, tụ không có cực tính thì trên ký hiệu hai bản tụ giống nhau

+

+

Hình 1.9: Ký hiệu của tụ điện

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

- Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụ

giấy, tụ gốm, tụ hoá

- Điện dung: Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của

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 thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (μF), NanoFara (nF), PicoFara (pF)

- 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 )

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 thập 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 được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ

- Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người

ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp cực đại ghi trên thân tụ cao gấp khoảng 1,4 lần

* Phân loại: Tụ điện có nhiều loại như tụ giấy, tụ gốm, tụ mi ca, tụ hoá nhưng 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 dương của chân tụ và thường

có điện dung nhỏ từ 0,47 μF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu, mạch dao động

Hình 1.17: Tụ hoá có phân cực âm dương

∞Ω (đến S2) [∞Ω -S2 -S1 -0Ω] hoặc [[∞Ω -S2 -0Ω -S1] Vị trí của S1 và S2 cũng như tốc độ di chuyển của kim đồng hồ phụ thuộc vào thang đo, điện dung của tụ điện và chất lượng tụ

- Đối với tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập Do điện dung của loại tụ này nhỏ nên ta thường 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 Điện dung của tụ càng nhỏ thì S1 và S2 càng ở gần ∞Ω (Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì S1, S2 trùng với ∞Ω)

+ Khi đo tụ bị rò ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại 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 như tụ giấy, nhưng chúng lại hay

hỏng ở dạng bị khô (khô hoá chất bên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ

bị giảm, để kiểm tra tụ hoá, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt Để đồng hồ ở thang từ [x1]Ω đến [x100]Ω, điện dung càng lớn thì để thang càng thấp:

Có ký hiệu dấu

“–“

+ Đo hai tụ và so sánh độ phóng/nạp, khi đo ta đảo chiều que đo vài lần Nếu hai tụ phóng/nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt

+ Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị rò

- Trường hợp tụ được gắn trên bo mạch, ta phải chú ý ảnh hưởng của linh kiện mắc song song trực tiếp hoặc gián tiếp với tụ

2

*

C C

C C



Ctd

C2C1

Hình 1.18: (a) Hình mắc nối tiếp 2 tụ điện + Khi mắc nối tiếp thì điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ tương đương 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 trước phải nối với cực dương tụ sau

+1uF+1uF

+1uF

Hình 1.18: (b) Hình mắc song song các tụ điện

- Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại

Hình 1.19: (a) Hình mắc hai tụ không phân cực (b) Hình mắc hai tụ phân cực

+ Điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ điện tương tương bằng điện áp cho

phép của tụ có điện áp cho phép thấp nhất

+ Nếu là tụ hoá thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương

1.1.2.3 Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng

Biến dung: có các ký hiệu như sau:

Hình 1.20: Hình ký hiệu biến dung

Ví dụ tụ xoay (tụ không khí) là một loại biến dung Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài

Hình 1.21: Hình tụ xoay sử dụng trong radio cũ (tụ không khí)

1.1.3 Cuộn cảm

1.1.3.1 Ký hiệu, cấu tạo và phân loại

a Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý

L1 là cuộn dây lõi không khí, L2 là cuộn dây lõi ferit, L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật

Hình 1.22: Kí hiệu của cuộn cảm

b Cấu tạo và phân loại

Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là không khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferit hay lõi thép kỹ thuật điện

Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi không khí (b) Cuộn dây lõi Ferit

1.1.3.2 Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm

- Hệ số tự cảm (định luật Faraday) Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng

cho sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dòng điện biến thiên chạy qua

Trong đó: L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H)

n : là số vòng dây của cuộn dây

l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m)

S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2

μ : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

- Cảm kháng: Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản

trở dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều

ZL = 2. f.L Trong đó: ZL: là cảm kháng, đơn vị là Ω

f : là tần số đơn vị là Hz

L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry (H)

- Điện trở thuần của cuộn dây:

Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ

đo điện trở, thông thường cuộn dây có phẩm chất tốt th́ điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động

- Tính chất nạp, xả của cuộn cảm :

+ Cuộn dây nạp năng lượng: Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo công thức

W = L.I2 / 2 Trong đó: W: năng lượng (J)

L: hệ số tự cảm (H)

I: cường độ dòng điện(A)

Hình 1.24: Tính nạp/xả năng lượng của cuộn cảm

Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng =>

đó là hiên tượng cuộn dây xả điện

b Biến áp:

biến áp có lõi bằng thép lõi ferit lõi không khí

Hình 1.26: Hình cấu tạo máy biến áp

- Tỷ số vòng / vol của biến áp:

Gọi: n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp

U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp

U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp

=> Ta có các hệ thức như sau:

U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số vòng dây quấn

U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện

áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ

* Phân loại biến áp trong các ứng dụng điện tử:

- Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Hình 1.27: Máy biến áp nguồn và máy biến áp nguồn hình xuyến

+ Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply , biến áp này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vòng / vol lớn

+ Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công suất âm tần, biến áp cũng sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn , vì vậy có số vòng/ vol thấp hơn,

khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz

- Biến áp xung và cao áp:

Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung, biến áp cao áp Lõi biến áp xung làm bằng ferit, do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công suất rất mạnh, so với biến áp nguồn thông thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho công suất mạnh gấp hàng chục lần

Hình 1.28: Máy biến áp xung và cao áp

1.2 Chất bán dẫn

1.2.1 Bán dẫn loại N

Hình 1.29: (a) Mạng tinh thể Ge loại N (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại N

Từ chất bán dẫn tinh khiết ban đầu cho vào ít nguyên tố hóa trị 5 như 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