báo cáo thực tập công nhân mạch bjt cảm biến ánh sáng mosfet

LỜI MỞ ĐẦUThế giới bước vào kỷ nguyên số, một kỷ nguyên được đánh dấu bằng sựra đời của điện tử, máy móc công nghệ cao.. ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊNBài 1: Thi công và kiểm tra mạch điện tử c

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

BÁO CÁO THỰC TẬP CÔNG NHÂN

Năm học: 2023 – 2024 Học kỳ II

Sinh viên thực hiện: Trần Đình Bảo Huy - 106210035

Đặng Đỗ Tuấn Kiệt – 106210036

Lê Nguyễn Đức Huy - 106210126

Đà Nẵng, ngày 04 tháng 01 năm 2024

LỜI MỞ ĐẦU

Thế giới bước vào kỷ nguyên số, một kỷ nguyên được đánh dấu bằng sự

ra đời của điện tử, máy móc công nghệ cao Đáp ứng nhu cầu gắt gao của xã hội, ngành Điện tử ngày càng phát triển mạnh mẽ hơn để đào tạo ra những thế hệ kỹ sư với trình độ chuyên môn cao Một thế hệ kỹ sư được đào tạo đầy

đủ và bài bản những kiến thức để có thể tạo ra những thiết bị, máy móc đáp ứng mọi thu cầu của cuộc sống

Mạch BJT, CẢM BIẾN ÁNH SÁNG, MOSFET là sản phẩm nền tảng phát triển các sản phẩm Điện tử phục vụ cho nhu cầu của con người Hưởng lợi từ Chương trình Đào tạo ngành Kỹ thuật Điện tử - Viễn thông, chúng em được học các kiến thức về điện tử thông qua các môn học: Lý thuyết mạch 1&2, Kỹ thuật mạch điện tử 1&2 Những kiến thức đó đảm bảo cho chúng em có một nền tảng tốt để thực hiện phân tích và thiết kế mạch cơ bản

Nhận thấy sự hữu ích và tiện lợi của dạng mạch cơ bản về hiệu suất, hệ

số sử dụng nguồn, công suất, độ lợi băng thông, biên độ tín hiệu ra Nhóm

em đã quyết định hoàn thành ba đề tài

Trong quá trình thực hiện đồ án tuy gặp nhiều khó khăn, nhưng chúng

em đã nhận được sự hướng dẫn tận tình và chu đáo đến từ KS Lê Hồng Nam Điều đó đã tạo một thuận lợi to lớn để chúng em hoàn thành

Đồng thời, chúng em xin CAM KẾT những nội dung trong bài báo cáo dưới đây thuộc sở hữu của chúng em, không thực hiện sao chép nguyên văn những đồ án trước đó Tất cả những kiến thức tham khảo được đều được dẫn chứng cụ thể

Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn KS Lê Hồng Nam đã tận tình giúp đỡ chúng em trong thời gian qua Chúng em xin chúc thầy sức khỏe, hạnh phúc và thành công trong công việc

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Nhiệm vụ bài 1

Trần Đình Bảo Huy Thi công và kiểm tra mạch điều khiển động cơ DC (dùng

BJT PNP) Đặng Đỗ Tuấn Kiệt Thi công và kiểm tra mạch điều khiển động cơ DC (dùng

Mosfet kênh N)

Lê Nguyễn Đức Huy Thi công và kiểm tra mạch điều khiển động cơ DC (dùng

Triac)

ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN

Bài 1: Thi công và kiểm tra mạch điện tử cơ bản

I Thi công và kiểm tra mạch điều khiển động cơ DC 12V – 0,58A dùng BJT PNP (Trần Đình Bảo Huy)

1 Lý thuyết

a Sơ đồ mạch

b Nguyên lý làm việc

 Khi ta ngắt tín hiệu khỏi mạch, điện áp đầu vào của opto nằm dưới ngưỡng dẫn (3,3V – 5V), khi đó điện áp VEC của BJT xấp xỉ hoặc bằng điện áp nguồn 12V, motor không hoạt động

 Khi ta kết nối tín hiệu 5V với mạch, có dòng điện chạy qua R1 sau đó đi qua diode phát quang của opto

 Diode phát quang sáng lên, ánh sáng truyền tới transistor quang ở phía đối diện, làm cho transistor này dẫn bão hòa

 Khi transistor quang dẫn, có dòng điện chạy từ nguồn 12V, qua BJT PNP đến động cơ DC, R2 có tác dụng hạn dòng đi vào BJT, R3 có tác dụng ngắt BJT khi tín hiệu ở mức 0

 Diode D1 có tác dụng chống ngược dòng, bảo vệ BJT PNP Khi kết nối mach với nguồn, diode lúc này được phân cực ngược nên không hoạt động, khi ngắt tín hiệu 5V khỏi mạch, có dòng ngược từ động cơ đưa

về tuy nhiên BJT PNP lúc này đã ngưng dẫn, dòng đi qua diode giúp bảo vệ BJT

 Khoản điện áp từ ngõ vào đến ngõ ra:

 Tín hiệu điều khiển mức thấp (mức 0): cung cấp điện áp 0V – 1,1V cho opto, khi đó opto không dẫn Điện áp cực E của opto là 0V, VEB = 0V – 0,05V, điện áp VEC của BJT xấp xỉ hoặc bằng điện áp nguồn 12V

=> Động cơ không hoạt động

 Tín hiệu điều khiển mức cao (mức 1): cung cấp điện áp 3,3V – 5V cho opto dẫn, điện áp VEB của BJT vào khoảng 0,7V – 0,8V, BJT dẫn

bão hòa, động cơ hoạt động Điện áp động cơ lúc này gần bằng điện

áp nguồn 12V => động cơ hoạt động

c Tính chọn linh kiện

 Chọn động cơ (tải): 12V – 0,58A

 Nguồn Vcc = 12V và tín hiệu ngõ vào 5V

 Tính chọn opto:

 𝑉in max ≥ 5𝑉

 𝐼ff ≥ 0.01A

 𝑃 ≥ 0.05𝑊

 Chọn opto: PC817

 Tính chọn BJT:

 𝑉CE ≥ 2VCC = 24𝑉

 𝐼C ≥ 2IE = 2A

 𝑃C ≥ 2Pmax = 24𝑊

 Chọn BJT B688

 Chọn diode: 1N4007

 Tính chọn R1:

R1 = 5−V I F

F

= 5−1,2 20.10 −3 =19 0 Ω

 Chọn R1 = 220 Ω

 Tính chọn R2:

Q1 trong opto dẫn bão hòa => VCE1 = 0,2V

IB = h I C

fe

= 0.58

55 =10,5 mA

R2 = V CC I−0,7

B

=1, 07 k Ω

 Chọn R2 = 1kΩ

 Tính chọn R3: chọn dòng ngắt BJT: IB off = 10uA

R3 = 0,7

10.10−6=70 k Ω

 Chọn R3 = 68kΩ

Bảng giá trị linh kiện

d Mô phỏng mạch

 Mô phỏng mạch ở mức 0:

 Opto: VF = 0V, Vin = 0V, VCE = 12V

 BJT: VBE = 0V, VCE = 12V

 Động cơ: Vmotor = 0V, Imotor = 0A

 Mô phỏng mạch ở mức 1:

 Opto: VF = 1,22V, Vin = 5V, VCE = 0,24V

 BJT: VBE = 0,71V, VCE = 0,4V

 Động cơ: Vmotor = 11,6V, Imotor = 0,56A

 Nhận xét kết quả mô phỏng:

 Mức 0: điện áp vào opto vào khoảng 0V – 0,3V, không dẫn, điện áp rơi toàn bộ trên BJT, động cơ không hoạt động => đúng với nguyên lý

 Mức 1:

 Opto: điện áp VF và điện áp VCE ở ngõ ra đều nằm gần khoảng yêu cầu (VF : 1,2V – 1,4V, VCE : 0V – 0,2V)

 BJT: điện áp VBE phù hợp để dẫn bão hòa (0,71V, thuộc khoảng 0,65V – 0,75V) nhưng VCE lớn hơn so với VCE SAT (0,4V, không thuộc khoảng 0V – 0,2V)

 Động cơ: không hoạt động ở công suất tối đa do Imotor = 0,56A  0,58A và Vmotor = 11,6V < 12V

 Opto hoạt động tốt, BJT chưa hoạt động tốt

 Ở mức 0, điện áp ngõ vào opto vào khoảng 0V – 0,2V, ngõ ra vào khoảng 11,5V – 12V, trong khi điện áp trên động cơ là 0V => mạch hoạt động tốt ở mức 0

 Ở mức 1, điện áp ngõ vào opto vào khoảng 1,2V – 1,4V, ngõ ra vào khoảng 0V – 0,2V trong khi điện áp trên động cơ là 11,6V < 12V => opto

hoạt động tốt nhưng BJT hoạt động chưa tốt dẫn đến điện áp và dòng trên động cơ không đạt mức tối đa

2 Thực hành

2.1 Thi công mạch

 Các thiết bị và dụng cụ sử dụng

 Phần mềm vẽ mạch in: Altium Designer

 Thiết bị gia công mạch in: bo đồng 1 lớp, bột sắt, máy khoan, đồng

hồ điện tử, mỏ hàn, chì hàn, nhựa thông, nguồn 12V và 5V

 Linh kiện điện tử: Optocouple PC817, BJT B688, điện trở 2k2Ω, 390Ω

, 68kΩ, , motor 12V DC, dây dẫn, 4 domino

a Vẽ và thi công mạch in

 Thi công mạch in:

 In mạch in lên giấy, cắt bo đồng theo kích thước phù hợp sau đó chà nhám mặt kim loại trên bo đồng

 Dùng bàn ủi in mạch in lên bo đồng

 Ngâm bo đồng đã được in vào dung dịch bột sắt đã hòa tan với nước lắc nhẹ sau để loại bỏ phần đồng không liên quan

 Vệ sinh chà đi lớp mực in trên bo đồng

 Dùng máy khoan, khoan lỗ theo kích thước tương ứng với vị trí của từng linh kiện

b Kiểm tra linh kiện rời (đọc giá trị và kiểm tra)

 Điện trở: sử dụng đồng hồ đo KYOURITSU 1009, bậc thang đo điện trở Kiểm tra giá trị điện trở

 R1: vạch màu: đỏ - đỏ - nâu – vàng kim, sai số 5%, giá trị: 209 Ω –

231 Ω, o ược 217đo được 217 đo được 217 Ω => ạtđo được 217

 R2: vạch màu: nâu – đen – đen – nâu – nâu, sai số 1%, giá trị: 990 Ω – 1010 Ω, o ược 1002đo được 217 đo được 217 Ω => ạtđo được 217

 R3: vạch màu: xanh dương – xám – đen – đỏ - nâu, sai số 1%, giá trị:

67320Ω – 68680Ω, đo được 68320Ω => đạt

 Kiểm tra chất lượng của linh kiện:

 BJT B688:

 Đặt que đen vào chân B, que đỏ vào chân C => 0,63V

 Đặt que đen vào chân B, que đỏ vào chân E => 0,61V

 Đạt

 Diode 1N4007: đặt que đen vào cực cathode, que đỏ vào anode, đồng hồ hiển thị 0,65V, đảo que đo, đồng hồ không hiện số liệu

 Đạt

c Hàn và kiểm tra mạch in

 Dùng mỏ hàn, chì , nhựa thông , hàn linh kiện vào bo mạch mà ta đã làm

 Hàn linh kiện sao cho lượng chì vừa đủ phủ hết chân linh kiện và

không bị dính vào chân linh kiện khác hoặc dính sang phần Mass

 Kiểm tra lại các mối hàn đã chắc chắn và dính vào chân linh kiện hay chưa

 Dùng đồng hồ đo chuyển sang chế độ đo hở mạch để kiểm tra lại

các linh kiện đã được hàn xem có linh kiện nào chưa ăn vào dây

dẫn trong mạch sau đó hàn chỉnh sửa lại nếu có lỗi

2.2 Kiểm tra mạch

 Các thiết bị sử dụng: đồng hồ điện tử, nguồn cấp 12V, 5V, motor 12V DC

a Kiểm tra BJT B688

 Tín hiệu điều khiển ở mức 0:

 VEB = 0V ∈ (0V ÷ 0,05V)

 VEC = 12V ∈ (11,5V ÷ 12V)

 Vmotor = 0V ∈ (0V ÷ 0,05V)

 Tín hiệu điều khiển ở mức 1:

 VEB = 0,73V ∈ (0,65V ÷ 0,75V)

 VEC = 0,02V ∈ (0V ÷ 0,2V)

 Vmotor = 12V ∈ (11,5V ÷ 12V)

b Kiểm tra optocouple PC817

 Tín hiệu điều khiển ở mức 0:

 VCE = 12V ∈ (11,5V ÷ 12V)

 VF = 16mV ∈ (0V ÷ 0,05V)

 VEB = 0V ∈ (0V ÷ 0,05V)

 Tín hiệu điều khiển ở mức 1:

 VCE = 0,31V ∉ (0V ÷ 0,2V)

 VF = 1,23V ∈ (1,2V ÷ 1,4V)

 VBE = 0,73V ∈ (0,65V ÷ 0,75V)

c Kiểm tra động cơ DC

 Tín hiệu điều khiển ở mức 0:

 Vmotor = 0V ∈ (0V ÷ 0,05V)

 Imotor = 0A

 Tín hiệu điều khiển ở mức 1:

 Vmotor = 12V ∈ (11,5V ÷ 12V)

 Imotor = 0,061A << 0,58A

II Thi công và kiểm tra mạch điều khiển tải DC 12V - 1A dùng mosfet kênh N (Đặng Đỗ Tuấn Kiệt)

1 Lý thuyết

a Sơ đồ mạch

Hình 2.1 Sơ đồ mạch

b Nguyên lý làm việc

 TH1: Tín hiệu điều khiển ở mức thấp (mức 0): Khi tín hiệu điều khiển ở mức thấp, cung cấp điện áp 0V đến 1.1V cho đầu vào mạch opto, khi đó điện áp đầu vào của opto (Vf) không đạt ngưỡng điện áp yêu cầu (1.2V đến 1.4V), opto không dẫn Khi opto không dẫn, điện áp cực E của opto bằng 0V, đây là điện áp đầu vào mạch Mosfet, lúc này, điện áp đầu vào của Mosfet là VGS bằng 0V, điện áp đầu ra của Mosfet là VDS bằng 12V, lúc này điện áp cung cấp cho động cơ là 0V, động cơ không hoạt động

 TH2: Tín hiệu điều khiển ở mức cao ( mức 1): Khi tín hiệu điều khiển ở mức cao, cung cấp điện áp 3.6V đến 5V cho đầu vào mạch opto, khi đó điện áp đầu vào của opto (Vf) đạt ngưỡng điện áp yêu cầu (1.2V đến 1.4V), opto dẫn, từ đó điện áp ngõ ra VCE của opto trong khoảng từ 0 – 0,2V Khi opto dẫn, đây là điện áp đầu vào mạch Mosfet, lúc này,

điện áp đầu vào của Mosfet là VGS nằm trong khoảng yêu cầu là 11,8V đến 12V, điện áp đầu ra của Mosfet là VDS xấp xỉ 0,4V, lúc này điện áp cung cấp cho động cơ là 12V, động cơ hoạt động

c Tính chọn linh kiện

Hình 2.2 Sơ đồ mạch

 Thông số tải: 12V – 1A

 Nguồn : Vcc=12V và 5V

 Tính chọn opto

 𝑉in max ≥ 5𝑉

 𝐼ff ≥ 0.01A

 𝑃 ≥ 0.05𝑊

 Chọn Opto : PC817 :

 Tính chọn Mosfet:

Hình 2.3a Sơ đồ mạch ở mức 1(3,6V-5V)

Hình 2.3b Sơ đồ mạch ở mức 1(0 – 0.1V)

 Chọn MOSFET đảm bảo các yêu cầu sau:

 𝑉𝐷𝑆 ≥ 2𝑉𝐷𝐷 = 24𝑉

 𝐼𝐷𝑆 ≥ 2𝐼𝐷𝐷 = 2A

 𝑃 ≥ 2𝑃𝐷𝐷 = 24𝑊

 Chọn Mosfet IRF520

Bảng 2.1 Thông số IRF520

 Chọn Diode D1: Diode D1 là diode chống dòng ngược bảo vệ Mosfet nên suy ra chọn D1 là 1N4007

 Tính R1:

R1=3,6 (V )−V f

3,6−1,2 20.10 −3 =120(Ω)

 Chọn R1là 100 Ω

 Tính R2: R2 có tác dụng giúp MOSFET tắt nhanh hơn, hạn chế ảnh hưởng của nhiễu

R2=V GSoff

Id =

4,5 0,001=4,5(kΩ)

 Chọn R2 là 3,3 kΩ

Bảng giá trị linh kiện:

Mosfet IRF520

Động cơ 12V – 1A

Diode 1N4007

Opto PC817

Bảng 2.2 Danh sách linh kiện

d Mô phỏng mạch

Bảng 2.3 Kết quả mô phỏng

e Nhận xét kết quả mô phỏng

Nhận xét linh kiện:

 Opto:

 Mức 0:

 Vf = Vin = 0V ( trong khoảng từ 0V – 0,1V)

 Vf = VCE = 12V (trong khoảng từ 11,5V – 12V)

 Mức 1:

 Vf = VCE = 1,32V (trong khoảng từ 1,2V – 1,4V)

 Vf = VCE = 0,2V (trong khoảng từ 0,2V – 0,3V)

 Opto hoạt động tốt

 MOSFET:

 Mức 0:

 VGS = 0V ( trong khoảng từ 0V – 0,1V)

 Vout = VDS = 12V ( trong khoảng từ 11,5V – 12V)

Input =1

Từ 3,6V -> 5V

Input = 0

Từ 0V -> 1,1V

 Mức 1:

 VGS = 11,8V ( trong khoảng từ 11.5V – 12V)

 Vout = VDS = 0,2V( trong khoảng từ 0V – 0,2V)

 Mosfet hoạt động tốt

Nhận xét toàn mạch

• Mức 0:

 VDC = 0V ( trong khoảng từ 0V – 0,1V)

 IDC = 0 A

 Vout = VDS = 12V ( trong khoảng từ 11.5V – 12V)

• Mức 1:

 VDC = VMOTOR =11,8V ( trong khoảng từ 11.5V – 12V)

 IDC = 0,5A ( ≥ 0.5A )

 Vout = VDS = 0,2V (trong khoảng từ 0 – 0,2V)

 Tín hiệu ngõ ra thay đổi theo tín hiệu ngõ vào đúng với nguyên lí III Thi công và kiểm tra mạch điều khiển tải DC 12V - 1A dùng Triac (Lê Nguyễn Đức Huy)

1 Lý thuyết

a Sơ đồ mạch

b Nguyên lý làm việc

 Điện áp mức 1 : 5V đặt vào chân con opto, con MOC3021 sẽ tự phát quang, ánh sáng quang của Diode sẽ kích cho Triac quang mở thông 2 chân 4 và 6 để dòng chạy qua kích chân Triac, làm cho con Triac hoạt động để ổn định dòng xoay chiều làm cho đèn sáng

 Điện áp mức 0 : ở điện áp 0V con diode ở Opto sẽ không hoạt động không thể kích cho con Triac phát quang khiến cho cổng 4 và 6 đóng Không có dòng kích cho chân G của Triac khiến cho dòng điện xoay chiều không được dẫn đèn sẽ không sáng

 Điện áp mức 1 chuyển sang mức 0 : khi đã kích được chân Triac ở mức 1 dòng sẽ được dẫn Sau khi chuyển về lại mức 0 tuy ko có dòng kích nhưng Triac vẫn dẫn và cho phép dòng điện chạy qua làm cho đèn sáng

c Tính chọn linh kiện

 MOC3021:

 Vin : 1.15V – 1.5V

 IR : 10.10-3 A

 Vout : 3V

 BTB16 – 800B

 VG : 0.2 – 1.5

 IG : 50m – 100mA

 R2= Vcc−Vr IR = 10.105−1.2−3 = 380(Ω) )

 Chọn R2=220(Ω) )

 R1=Va−Vg−Voutmax Ig = 30−1.5−350 mA = 510(Ω) )

 Chọn R1= 470(Ω) )

Bảng linh kiện :

d Mô phỏng mạch

Nhận xét :

 MOC 3021

 Ở mức cao :

 Vin : 1.17V (1.15V - 1.5V)

 Vout : 0.6V (0V – 3V)

 Ở mức thấp :

 Vin : 0V

 Vout : 220V (Triac quang không hoạt động không có dòng ra )

 Opto làm việc theo tín hiệu đầu vào

 MOC 3021 hoạt động tốt

 BTB16-800B

 Ở mức cao

 Vin = 0,01 (0V – 0.01 V)

 Vout = 0,97V (0.2 – 1.5 )

 Ở mức thấp

 Vin = 0

 Vout = 220V (Triac đóng không cho dòng điện chạy qua )

 Triac hoạt động tốt

Mức cao :

Mức thấp

Mức cao về mức thấp

Triac khi đã được kích có thể đảm bảo dòng điện luôn chạy ổn định do đó mặc

dù khi không còn dòng kích điện trong mạch vẫn đảm bảo cho đèn luôn hoạt động