Giáo trình phân tích khả năng ứng dụng nguyên lý mạch dao động dùng cổng logic p5 doc

 Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn cho mạch, lúc này chưa có tín hiệu ngõ vào trên màn hình hiển thị là số 0.. Khi đưa tín hiệu cần đo tần số vào, chú ý đến biên độ để điều chỉnh côn

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 56

IC 4511B ( 1,2,3,4) giải mã BCD sang LED 7 đoạn

IC 741 (1,2 ) khuếch đại biên độ tín hiệu ngõ vào

IC 4017B (2 ,3 ) mạch chia tần số tín hiệu ngõ vào tạo các giai đo x1, x10 , x100

 Nguyên lý hoạt động:

Khi cấp nguồn cho mạch, lúc này chưa có tín hiệu ngõ vào trên màn hình hiển thị là số 0 Khi đưa tín hiệu cần đo tần số vào, chú ý đến biên độ để điều chỉnh công tắc SW1 ở vị trí phù hợp khi biên độ tín hiệu quá lớn mà không làm hỏng mạch Tín hiệu cần đo sau khi mạch giới hạn biên được đưa vào IC

40106 để dạng méo xung nếu có hoặc chỉnh dạng sóng sin thành xung vuông Nếu như ta để công tắc SW2 ở vị trí (x1) thì kết quả hiển thị chính là kết quả của phép đo, nếu công tắc ở vị trí (x10 hay x100) thì kết qủa của phép đo sẽ bằng kết qủa hiển thị nhân với giai đo( x10 hay x100)

Tín hiệu sau khi được sửa dạng được đưa vào một ngõ vào cổng AND ngõ vào còn lại là tín hiệu điều khiển có tần số xung là 1HZ Phần xung 1HZ được tạo từ dao động chuẩn 32KHZ đưa đến ngõ vào IC 4017, ngõ ra O0 được nối chân điều khiển cho phép tín hiệu cần đo vào mạch đếm Khi ngõ ra

O0 = (1) cổng AND được thông tín hiệu vào mạch đếm IC 4518 (2, 3) sau thời gian 1 giây cổng AND được khóa không cho tín hiệu vào Ngõ ra O1 = (1) thông qua cổng NOT nối đến chân EL của IC 4511B cho phép tín hiệu đếm vào mạch giải mã sang LED 7 đoạn, sau thời gian 1 giây kết quả được chốt lại ngõ ra O2 = (1) mạch đếm được Reset và lặp lại chu kì đếm mới

Chân 6 của IC 4518 (2) nối với chân 10 (CP1b) để khi mạch đếm (1A) đếm từ 0 đến 9 thì mạch (1B) đếm lên 1 kết qủa hiển thị là 10 HZ, mạch đếm được là từ 0 đến 99 tự động quay về 0 Để hiển thị được 4 LED thì chân (14) cuả 4518B (2) nối qua chân (2) của IC 4518B (3), chân (6) nối với chân 10 (CP2b), mạch đếm được số xung lớn nhất là 9999 HZ khi số xung vượt quá thì kết quả hiển thị là 0, kết qủa hiển thị không bị nhấp nháy trong khi mạch làm việc

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 57

CHƯƠNG IV

THI CÔNG

I./ HÌNH DẠNG MÔ HÌNH:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 58

II./ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ:

1./ Mạch ngõ vào:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 59

2./ Mạch dao động chuẩn:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 60

3./ Mạch đếm và giải mã:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 61

4./ Mạch hiển thị:

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 62

III./ LẮP RÁP VÀ CÂN CHỈNH:

1./ Bảng liệt kê linh kiện:

a./ Linh kiện của mạch ngõ vào:

R1 = R4 = R5 = R6 = 1K

R2 = 50

R3 = 100K

R7 = 2,2K

C1 = 0,01F

C2 = 0,1F

C3 = C4 = 0,1F

Diode Zener 5,5V

IC 741 x 2

IC 4017 x 2

b./ Linh kiện mạch dao động:

R1 = R2 = 1K

C1 = 0,1

XTAL = 32,768KHZ

IC 4518B

IC 4040B

IC 4017

IC 4081X

IC 40106

c./ Mạch đếm và giải mã:

IC 4518B x 2

IC 4511B x 4

IC 4072B x 2

IC 4071

d./Mạch hiển thị:

R: Điện trở hạn dòng cho tất cả Led 7 đoạn: 330

RC: Điện trở kéo nguồn cho tất cả Led 7 đoạn = 390

Transistor thúc Led: A564 (PNP)

e./ Mạch nguồn:

Tranformer: 220/+- 12VAC

Diode D1 : D4: IN 4007

C1 = C2 1000F/50V

C3 = C4 = C7 = C8 =0.1F

C5 = C6 =10F

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 63

VR1 = VR2 = 2K

R1 = R2 = 120

IC ổn áp dương LM317, LA 7805

IC ổn áp âm LM 337

2./ Cân chỉnh và sai số của thiết bị:

a./ Cân chỉnh:

Sau khi lắp ráp các linh kiện vào trong mạch của từng Modul, ghép các Modul lại với nhau để được một mô hình hoàn tất là máy đo tần số Kiểm tra các Modul trứớc khi cấp nguồn

Công tắc chuyển mạch mức điện áp tín hiệu ngõ vào đặt ở vị trí 5V, chỉnh giai đo ở vị trí X1 Dùng máy phát sóng tạo nguồn tín hiệu ngõ vào có tần số là 10HZ Nếu kết quả hiển thị là 10HZ thì máy đã hoạt độg tốt, nếu kết quả không đúng là do bộ dao động chuẩn tạo xung điều khiển chưa đúng

Ta cần chỉnh tần số ở bộ dao động nội để được kết quả cho phép đo là đúng, sau đó cần cố định tần số sai số của bộ dao động nội này, khi cân chỉnh những tín hiệu có biên độ thấp hàng (mV) Ta cần đưa tín hiệu có tần số thấp 10HZ và tần số cao 20KHZ để xem thiết bị có hoạt động được hay không Nếu như không đáp ứng ta điều chỉnh ở Modul khuếch đại tín hiệu ngõ vào b./ Sai số của thiết bị:

Như chúng ta đã biết là các linh kiện vi mạch số điều có thời gian trể nhất định, nghĩa là khi có xung tác động ở ngõ vào thì sau khoảng thời gian ngắn

TS thì ngõ ra, mới thay đổi trạng thái

Trong mạch dùng cổng AND để làm mạch khoá tín hiệu vào mạch đếm, trong khoảng thời gian 1s cho phép xung vào mạch đếm của chu kỳ trước và chu kỳ sau có số xung vào mạch đếm không giống nhau, sai lệch ít nhất là một xung

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 64

Chương V

Kết luận

I / KẾT LUẬN:

Qua sáu tuần thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng em đã hoàn tất được yêu cầu đặt ra là xây dựng mô hình máy đo tần số hiển thị số dùng trong giảng dạy môn đo lường điện Thiết bị dùng để đo lường điện có nhiều loại như máy đo điện áp, máy đo dòng điện, máy đo tần số… Trong từng loại máy đo có các kiểu cấu tạo khác nhau ví dụ như máy đo tần số thì có máy đo tần số chỉ thị kim, máy đo tần số chỉ thị số, máy đo tần số chỉ thị dạng rung Loại máy đo tần số chỉ thị số được cấu tạo từ linh kiện vi mạch số nên kích thước có thể trở nên gọn nhẹ rất nhiều so với các loại máy đo tần số khác Tuy nhiên, đề tài này là thiết kế mô hình để dạy học nên mạch điện cuả máy được chia ra nhiều Modul theo chức năng cuả từng khối để dể dàng minh hoạ khi giảng dạy về các loại máy đo tần số Kích thước cuả mô hình được thiết kế vừa phải phù hợp cho việc giảng dạy, phần hiển thị số dùng LED 7 đoạn loại lớn để người học dễ quan sát Màu nền và màu chữ kết hợp nổi bật để người học có thể thấy được từng khối chức năng cuả mô hình

Luận văn đã hoàn tất phần lý thuyết cơ bản cũng như phần thiết kế và thi công Tuy nhiên do thời gian có hạn nên chưa hoàn chỉnh được nguồn nuôi phụ khi không có nguồn điện xoay chiều 220/110V

II / HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Mô hình chỉ dùng trong giảng dạy lý thuyết, chưa dùng ngay trong phòng thí nghiệm được do cấp chính xác cuả máy chưa cao và mức sai số của máy chưa thể sử dụng cho phòng thí nghiệm Sai số giữa các giai đo là 10 HZ, nguyên nhân cuả sự sai số này là do sử dụng các IC đếm làm mạch chia 10 để tạo các giai đo Ngoài ra còn một nguyên nhân gây ra sai số nhưng không đáng kể là thời gian trễ cuả cổng AND

Nếu như có điều kiện về thời gian và kinh phí, chúng em sẽ khắc phục sự sai số này để mô hình hoàn chỉnh hơn và có thể dùng trong [phòng thí nghiệm đo lường điện

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1 Đo lường điện Nguyễn Ngọc Tân

2 Vi mạch số Nguyễn Hữu Phương

3 Sổ tay tra cứu linh kiện quang điện tử

4 Sổ tay tra cứu CMOS