Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số 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: R 1 = R 4 = R 5 = R 6 = 1K R 2 = 50 R 3 = 100K R 7 = 2,2K C 1 = 0,01F C 2 = 0,1F C 3 = C 4 = 0,1F Diode Zener 5,5V IC 741 x 2 IC 4017 x 2 b./ Linh kiện mạch dao động: R 1 = R 2 = 1K C 1 = 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 thò: R: Điện trở hạn dòng cho tất cả Led 7 đoạn: 330 R C : Điện trở kéo nguồn cho tất cả Led 7 đoạn = 390. Transistor thúc Led: A564 (PNP) e./ Mạch nguồn: Tranformer: 220/ + - 12V AC . Diode D 1 : D 4 : IN 4007. C 1 = C 2 1000F/50V C 3 = C 4 = C 7 = C 8 =0.1F C 5 = C 6 =10F . Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh 63 VR 1 = VR 2 = 2K R 1 = R 2 = 120 IC ổn áp dương LM317, LA 7805. IC ổn áp âm LM 337. 2./ Cân chỉnh và sai số của thiết bò: 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 vò trí 5V, chỉnh giai đo ở vò trí X 1 . Dùng máy phát sóng tạo nguồn tín hiệu ngõ vào có tần số là 10HZ. Nếu kết quả hiển thò 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 đònh 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 bò 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 bò: Như chúng ta đã biết là các linh kiện vi mạch số điều có thời gian trể nhất đònh, nghóa 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. . Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số 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 thò số dùng trong giảng dạy môn đo lường điện. Thiết bò 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 thò kim, máy đo tần số chỉ thò số, máy đo tần số chỉ thò dạng rung. Loại máy đo tần số chỉ thò 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 thò 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. . Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số 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 . II. Bước 2: Thiết kế các board khối của board B Sau khi board A đã hoạt động, các board khối của board B sẽ được thiết kế tiếp theo trình tự sau: - Thiết kế board chuyển mạch AV / TV. - Thiết kế board Tuner. - Thiết kế board IF. - Thiết kế board Audio. - Thiết kế board vi xử lý. Kết nối các board khối trên lại với nhau để board B hoạt động tốt. III. Bước 3: Kết nối board A và board B sao cho mô hình hoạt động và cân chỉnh lại cho phù hợp. IV. Bước 4: Thiết kế các board trung gian giữa các board khối với board chính và trên board trung gian có các công tắc chuyển mạch để đánh pan. . I. Bước 1: Thiết kế các board khối của board A 1. Thiết kế board nguồn ổn áp ngắt dẫn. Mạch được thiết kế trên một board riêng ( phần diode nắn điện và tụ lọc điện nằm trên board chính A ) và mạch này có thể thay bằng 1 board mạch hoạt động theo nguyên lý kiểu khác nhưng thông số kỹ thuật phải phù hợp. Để an toàn cho Sinh Viên khi thao tác thực hành, mạch được thiết kế mass cách ly. a. Thông số kỹ thuật: - V in : 130V DC ÷ 305V DC - V out : B + 1 : 115 V - B + 2 : 16 V - P max : 120 watt - Tần số hoạt động của mạch: 30KHz ÷ 50 KHz - Độ gợn sóng trên áp một chiều ( Ripple ) : 100 mV pp b. Sơ đồ khối: Phần tử chuyển mạch N ắn và lọc Dao động và điều chỉnh tần số xung p chuẩn p tham chiếu Phần tử điều khiển Vi xử lý Điện áp DC (sau khi nắn điện và lọc điện) Dò sai Phần tử cảm biến Nắn và lọc Biến áp xung cách ly mass Phần tử chuyển mạch FBT 16V 115V DC c. Sô ñoà nguyeân lyù: C12 C13 R1 D1 D3 C14 C15 C16 C17 D2 D4 C1 R2 R3 R10 C5 R30 C10 1 4 7 C2 R8 OPTO Q1 R5 R4 D5 C3 R6 Q2 R11 R12 L C6 R13 D6 C4 Q3 R7 D7 R9 D9 D8 3 2 D10 Q4 R14 R15 R17 VR R16 R18 5 6 8 D12 C11 D11 C7 C8 R19 R24 R25 R31 C18 C21 7805 AC Q8 R26 Q? NPN 5V 16V VI XÖÛ LYÙ 115V VI XÖÛ LYÙ d. Tính toán và thiết kế mạch: ª Biến áp xung: Biến áp xung hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điêän từ, lõi của biến áp là ferit nên tổn hao ít và hiệu suất cao. - Tính dòng đỉnh cuộn sơ cấp biến áp: I pp = 2P o / V Imin . δ max Điện áp DC nhỏ nhất sau khi qua chỉnh lưu: V Imim =100.1.4 =140V Điện áp DC lớn nhất sau khi chỉnh lưu: V I max =260. 1,4 =376V Tỉ số điện áp vào: K = 376 / 140 = 2,62 δ max : chu kỳ làm việc lớn nhất Chọn δ max = 0,7 Chu kỳ làm việc nhỏ nhất ngõ vào: δ min = δ max / (1- δ max ). K + δ max = 0,7 / (1- 0,7 ). 2,62 + 0,7 = 0,47 Dòng đỉnh cần tính: I pp = 2. 200 / 140. 0,7 = 4,08A Vậy chu kỳ làm việc có giá trò trong khoảng 0,47 đến 0,7 khi điện áp ngõ vào thay đổi trong khoảng từ 140 V DC đến 367V DC . -Tính chiều dài khe hở: Điện cảm sơ cấp biến áp xung: L p = V Imin .δ max /I pp .f L p =140.0,7/4,08.20 =1,2.10 3 H Thể tích hiệu dụng của lõi: V e = 0,4 L p . I 2 pp .10 8 /B 2 max Chọn B sat = 4000 gauss Suy ra: B max =B sat / 2 =2000 gauss Suy ra: V e = 0,4.3,14.10 -3 .(4,08) 2 .10 8 /( 2000) 2 Tiết diện lõi biến áp xung A e được chọn: 0,96cm 3 Chiều dài khe hở: Lg = V e / A e = 0,63 / 0,96 = 0,64 cm -Tính số vòng dây quấn: Số vòng dây quấn cho một volt là: N = 10 8 / K.f.A e .B max Chọn K =4 Suy ra n = 108 / 4.20.103.0,96.2000 = 0,7 vòng/ Volt Số vòng cuộn sơ cấp: N s =V o .n =150.0,7 = 80,5 vòng Tính cỡ dây quấn: Dòng điện tải I L là: I L =P 0 / V 0 =200/115 = 1,74 A Đường kín dây quấn: D = 1,3.(√I L /J) J : Mật độ dòng điện Chọn J = 4 A/ mm 2 Suy ra d =11,3 .(√1,74/4) =0,75 mm Vậy ta chọn cỡ dây từ 0,7 đến 0,8 mm ª Tính toán mạch điện: Chọn transistor chuyển mạch Q 102 Nguồn cung cấp được tính với điện áp vào lớn nhất: V CC =260.√2 = 367 V DC Vậy khi Q 4 ngưng dẫn thì V CE của Q 4 đạt giá trò 367 V DC Dòng điện ngõ ra cũng là dòng điện tải: I 0 = I L = P 0 /U 0 Tra sổ ta chọn transistor chuyển mạch Q 4 là 3688 Vậy ở hai chế độ làm việc thì ứng với: t on1 = d 1 / f = 0,82 / 20.10 3 = 41 µs t on2 = d 2 / f = 0,34 / 20.10 3 = 17 µs t off1 = (1/f )/t on1 = (10 6 /20.10 3 )-17 =3 µs Dòng điện cuộn cảm phóng qua tải: I pk1 = 2I Lmax. [ 1+ (V 0 /V ) ] = 2.1,774.[ 1+ (115/140)] = 6,3A Do vậy tụ lọc có giá trò: C 1 = [(I PK1 -I L ) 2 .t on1 .V Imin ]/2.V I .I PK1 .V 0 = [(6,3 - 1,74) 2 . 41.10-6.140]/2.100.10 -3 .4,66.115 = 8,23 µF C 2 = [(I PK2 - I L ).t on2 .V Imax ]/2.V I .I PK2 .V 0 = [(4,66-1,74)2.41.10-6.338]/2.100.10-3.6,3.115 = 457 µF Để đảm bảo an toàn ta chọn tụ lọc điện ngõ ra có giá trò: 1000 µF/180V . loại máy đo có các kiểu cấu tạo khác nhau ví dụ như máy đo tần số thì có máy đo tần số chỉ thò kim, máy đo tần số chỉ thò số, máy đo tần số chỉ thò dạng rung. Loại máy đo tần số chỉ thò số được. mô hình máy đo tần số hiển thò số dùng trong giảng dạy môn đo lường điện. Thiết bò 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. tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số 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: R 1 =