điện tử thực hành lý thú

Dẫn nhập Khoa học kỹ thuật là thành tựu chung của nhân loại. Trong đó môn điện tử lại là một mũi nhọn tiên phong đầy sức mạnh, nó giúp con người tiến vào một thời kỳ biến đổi phi thường. Ngày nay, ai ai cũng lấy tri thức điện tử làm động lực chính cho phát triễn của xã hội và của cá nhân nữa, do vậy trên thế giới kiến thức điện tử từng giây từng phút được viết ra với rất nhiều thứ tiếng khác nhau, mỗi khi có dịp tìm đọc các sách nước ngoài, chúng ta sẽ tìm được và thu thập được rất nhiều hiểu biết từ các nguồn tư liệu khác nhau của các nước. Trong lần này tôi sẽ cùng Bạn đọc nhanh, đọc tóm lược nhưng đầy đủ một cuốn sách dầy 487 trang chữ Hoa với chủ đề: "Tự làm thực hành với các mạch điện tử thực dụng lý thú". Sách tuy cũ, hình không đẹp nhưng viết rất cơ bản. Nói trước với Bạn: Cách thức tôi dùng để soạn loạt bài này là cắt lấy các hình vẽ, biên soạn lại hình, sắp xếp lại cho rõ ràng và rồi ghi phần giải thích bằng chữ Việt (dĩ nhiên) và khi cần thì cho thêm ý kiến nhận xét của người soạn. Người biên tập: Vương Khánh Hưng. Phần 1: Sóng âm và sóng điện từ trường. Năng lượng là một thực thể quan trọng của cuộc sống, nó tạo ra công, nó có thể truyền đi theo 2 dạng: * Dạng năng lượng truyền đi theo kiểu tập trung, như Bạn ném một hòn đá, bắn đi một viên đạn, tất cả năng lượng đều tập trung trong sức bay của hòn đá hay viên đạn, khi đụng vào một vật gì nó sẽ tác động vào vật đó, làm cho nó biến dạng, gẫy đổ… * Dạng năng lượng truyền đi theo kiểu phân tán, như sóng nước, như sóng âm hay sóng điện từ trường. Khi sóng âm đập vào màn nhĩ nó sẽ làm màn nhĩ rung, khi sóng điện từ trường dập vào khung anten nó sẽ làm xuất hiện dòng điện trong khung anten . Ở đây chúng ta sẽ khảo sát việc truyền năng lượng ở dạng sóng. (1) Sóng âm: Khi một vật thể tạo ra chấn động, như Bạn vỗ tay xuống bàn, hét vào không khí, nó sẽ phát ra sóng âm, khi Bạn nói chuyện, lưỡi rung trong miệng Bạn sẽ tạo ra sóng âm, sóng âm là dạng sóng cơ học nó lan truyền trong không khí với tốc độ 340m/s. Khi sóng âm đập vào màn nhĩ của ai đó, nó sẽ tạo ra các xung động thần kinh truyền về đại não và qua giải mã của bộ óc, chúng ta sẽ nhận ra nội dung của lời nói. Sóng âm là dạng sóng cơ học, nó cần có thực thể như không khí mới tạo được sự lan truyền. Bạn thử ném một cục đá xuống nước, trên mặt nước sẽ xuất hiện sóng, nó lan tỏa từ tâm điểm ra xa dần và sẽ làm dao động các chiếc lá nỗi trên mặt nước chung quanh. Số lần dao động của sóng gọi là tần số, tính theo đơn vị Hertz (Hz). Với sóng âm tần số sóng âm nghe được từ 15Hz đến 20000Hz. Các sóng âm có tần số dưới 300Hz gọi là âm trầm (Bass), các sóng âm có tần số cao hơn 3000Hz gọi là âm bỗng (Treble), phần còn lại ở giữa gọi là âm trung (Medium). Nói chung các sóng cơ học phải cần có thực thể mới lan truyền được. Cũng do lan truyền trên thực thể nên với tính ma sát, sóng cơ không lan truyền nhanh và không lan truyền đi xa được (2) Sóng điện từ trường: Bây giờ, chúng ta nói đến hiện tượng sóng điện từ trường. Chúng ta biết chung quanh điện tích luôn tồn tại một điện trường và chung quanh dòng điện luôn tồn tại một từ trường, đó là điện từ trường liên kết với điện tích và dòng điện . Khi chúng ta dùng mạch dao động với cuộn dây (tạo ra từ trường) và tụ điện (tạo ra điện trường) sẽ tạo ra được dạng điện trường và từ trường liên kết với nhau, đó chính là sóng điện từ trường. Sóng điện từ trường lan tỏa từ anten vào không gian chân không với tốc độ 300.000 cây số trong 1 giây (300.000km/s), đó chính là tốc độ giới hạn, và cũng là tốc độ lan truyền của ánh sáng. (3) Sóng vô tuyến điện. Sóng điện từ trường là một thực thể mang năng lượng, nên ngày nay nó được ứng dụng rộng rãi trong kỷ thuật vô tuyến liên lạc. Người ta phân chia và đặt tên các sóng vô tuyến theo tần số của nó. Bạn xem bảng phân dãy các sóng vô tuyến sau: Phần 2: cách phát sóng vô tuyến điện: Đặc điểm sóng vô tuyến điện là tốc độ lan truyền nhanh, do tốc độ truyền sóng là một hằng số, nghĩa là mỗi giây, sóng đi được 300.000 cây số, từ đó chúng ta có: Bước sóng x Tần số = c (c là một hằng số tức 300.000 km) Người ta còn phân biệt sóng theo bước sóng. Bước sóng là đoạn đường sóng “đi được” ứng với 1 chu kỳ của sóng. Vậy tần số càng cao thì chu kỳ càng nhỏ và bước sóng sẽ càng ngắn. Ngoài ra sóng có các đặc tính như: (1) Tính phản xạ: khi tia sóng chạm vào một vật cản to, tia sóng sẽ vội lại, đó là tính phản xạ của sóng. Chúng ta có góc phản xạ bằng góc tới. (2) Tính khúc xạ (hay chiết xạ): Khi sóng truyền qua một môi trường có chiết suất khác, như từ không khí vào nước, tia sóng sẽ bị bẻ cong, đó là tính chiết xạ. (3) Tính nhiễu xạ (nhiễu ở đây có nghĩa là đi vòng qua): Khi sóng chạm vào một vật cản nhỏ (nhỏ hơn bước sóng), thì nó đi vòng qua vật cản (chúng ta thấy điều này, khi ở mé sau của cây sào vẫn có sóng nước). (4) Tính giao thoa (thoa ở đây là con thoi): Khi các tia sóng cùng tần số “gặp nhau”, Các tia sóng sẽ giao thoa với nhau, nếu khi hai tia sóng “cộng vào” mà cùng pha thì cường độ sóng sẽ mạnh lên và nếu ngược pha thì cường độ sóng sẽ triệt tiêu. Với những đặc điểm tự tồn tại trong không gian chân không, tốc độ lan truyền cực nhanh, có tính phân bố năng lượng rộng, do vậy, người ta đã dùng sóng điện từ trường làm phương tiện liên lạc vô tuyến ở khắc mọi nơi và quan trọng hơn cho ra đời một chuyên ngành radio và điều kiển từ xa cực kỳ hấp dẫn. Ở đây, chúng ta tìm hiểu đặc tính truyền sóng của các loại sóng: Với sóng dài và sóng trung. Sóng dài (ý muốn nói sóng điện từ trường có bước sóng dài, từ 30000 đến 3000m): Với lại sóng điện từ trường này, các vật thể trên mặt đất như rừng rậm, sông núi,…ít hấp thu loại sóng này, nghĩa là cường độ sóng không bị yếu đi, với bước sóng dài nó còn có thể đi vòng qua các vật cản lớn, do đó khi muốn liên lạc với nhau trên mặt đất, vốn có các vật cản lớn, người ta thường dùng loại sóng điện từ trường có bước sóng dài để phát và thu. Sóng trung (có bước sóng từ 1000m đến 100m, nghĩa là ứng với tần số 300KHz đến 3000KHz): Sóng trung được dùng trong lĩnh vực radio AM MW (Medium Wave). Tầm phát của sóng trung không xa, vì lúc ban ngày sóng trung bị hấp thu mạnh bởi tầng ly tử (còn gọi là tầng ion), bị hấp thu bởi tia cực tím của ánh sáng mặt trời, và khi tia sóng đụng vào các vật cản như nhà cửa, cao ốc…, cường độ sóng cũng bị xuy yếu nhiều. Người ta chỉ dùng sóng trung cho các thông tin liên lạc trong thành phố như radio AM MW, tầm phát sóng không xa và rộng, chúng ta có radio AM, băng tần từ 560KHz đến 1600KHz. Với sóng ngắn. Sóng ngắn (có bước sóng từ 100m đến 10m, hay tần số từ 3MHz đến 30MHz ): Sóng ngắn có tính phản xạ mạnh, nên không phù hợp với việc truyền sóng trên mặt đất vì gặp nhiều vật cản. Chúng ta biết ở bên trên từ độ cao 40Km đến 800Km là tầng mà ở đó các phân tử khí bị kích thích bởi tia tử ngoại của mặt trời nên đã bị mất cân bằng về điện tích, chúng ta gọi nó là tầng ion hay tầng ly tử. Tầng ly tử trở thành một “tấm gương” lớn bao phủ quả địa cầu và tạo sự phản xạ cho các tia sóng ngắn. Người ta đã lợi dụng sự xuất hiện của tầng ly tử để truyền phát các tia sóng ngắn đi rất xa, chúng ta có radio AM SW (Short Wave). Tuy nhiên do tính không ổn định của tầng ly tử nên việc truyền phát sóng ngắn thường không ổn định như sóng trung. Với sóng cực ngắn. Sóng cực ngắn (có bước sóng từ 10m đến 1m hay tần số từ 30MHz đến 300MHz): Với bước sóng này, nó sẽ đi xuyên qua tầng ly tử ra ngoài vũ trụ (thành phần phả xạ lại rất yếu), do đó chúng ta không thể dùng tầng ly tử để truyền sóng siêu ngắn. Với loại sóng này, chỉ có thể truyền theo nguyên tắc là các anten thu phát phải nhìn thấy nhau, đó là lý do mà các anten TV phải giươn thật cao để thu được sóng của đài truyền hình. Cũng do vậy, loại sóng này không thể truyền xa và rộng được. Phạm vi của nó trong khoảng từ 50Km đến 100Km. Cách mở rộng phạm vi truyền sóng. Trường hợp muốn truyền sóng đi xa và tạo ra vùng phủ sóng rộng, người ta phải dùng đến các trạm trung chuyển. Có 2 cách truyền qua các trạm trung chuyển, cách dùng sóng siêu ngắn truyền đến các trạm thu phát trung chuyển với anten có kích thước nhỏ và cách khác là dùng sóng tán xạ với anten có miệng thu sóng rộng. Với sóng vi ba. Sóng vi ba (ở đây, "vi" có nghĩa là rất nhỏ và "ba" có nghĩa là sóng, sóng vi ba có bước sóng từ 1m đến 1mm, tần số từ 300MHz đến 300000MHz). với bước sóng quá ngắn, nó bị ảnh hưởng rất mạnh bởi các vật cản như nhà cửa, cây cối…, do đó với loại sóng vi ba, người ta dùng các trạm vệ tinh để thu phát sóng và làm trung chuyển, vì ở trên không trung ít gặp các vật cản. Ngày nay sóng cực ngắn hay sóng vi ba cùng với hệ thống vệ tinh đã trở thành một công cụ liên lạc vô tuyến toàn cầu và ra ngoài vũ trụ nữa, nó có ý nghĩa cực kỳ quan trọng đối với nhân loại. Phần 3: Hiểu biết cơ bản về các linh kiện của ngành vô tuyến điện. Điện trở và họ điện trở. Điện trở là một linh kiện cơ bản nhất của tất cả các mạch điện. Trong các mạch điện, điện trở dùng làm các ống dẫn điện, dòng chảy qua các điện trở là do có lệch áp giữa 2 đầu của điện trở. Điện trở có rất nhiều chủng loại, điện trở than (RT), điện trở màn kim loại (RJ), điện trở dây quấn (RX)…Trong họ các điện trở, chúng ta chiết áp, nhiệt trở, quang trở, ẩm trở, từ trở, điện trở cầu chì… Khi Bạn có một điện trở trên tay, Bạn cần biết 2 tham số chính, đó là: (1) Sức cản dòng của điện trở, đơn vị tính theo ohm, kilo-ohm và mega-ohm… 1K = 1000 ohm và: 1M = 1000K Các điện trở thường có sai số, hay mức gia giảm. Độ gia giảm của các điện trở thông dụng thường là 5%, 10% và 20%. Cách ghi trị các điện trở trên mạch có thể như sau: 4.7K hay 4k7, 1.5K hay 1k5… Với các điện trở ống, người ta ghi trị điện trở bằng các vòng màu. Với điện trở 4 vòng màu thì: * Màu của vòng 1 và vòng 2: dùng biểu thị số theo màu. Thí dụ: màu đỏ là 2, màu lục là 5… * Màu của vòng 3: dùng biểu thị số số 0. Thí dụ: màu đỏ (2) là 00, màu cam (3) là 000… * Màu của vòng 4: dùng ghi trị gia giảm. Thí dụ: màu bạc là gia giảm 10%, không màu là 20% Người ta còn dùng các gạch ghi trên ký hiệu của điện trở để chỉ công suất, tức cho biết sức chịu nóng của các điện trở. Bạn xem hình: Bạn có thể ghép các điện trở lại với nhau và tạo ra các điện trở có trị tương đương theo ý muốn của Bạn. Thí dụ: khi Bạn muốn có 1 điện trở 15K Bạn có thể cho ghép nối tiếp điện trở 10K với 5K. Và khi muốn có điện trở 5K Bạn có thể cho ghép song song 2 điện trở 10K. Để tính trị của các điện trở tương đương Bạn dùng các công thức sau: (2) Công suất đốt nóng của điện trở. Để tính công suất đốt nóng trên các điện trở, Bạn dùng các công thức sau (Bạn xem hình). Nói chung điện trở có kích thước càng lớn, sức chịu nóng càng cao. (3) Người ta kiểm tra trị điện trở bằng Ohm kế. Khi dùng Ohm kế đo một điện trở, Bạn thường làm theo trình tự sau: - Trước hết nhìn điện trở để đoán biết trị của điện trở. - Chọn thang đo Ohm sao cho thích hợp. - Chập 2 đầu cây đo lại và chỉnh kim về vạch chỉ 0 ohm - Đoán vị trí kim sẽ dừng. Lúc đo, chờ kim đến dừng ngay vị trí đã dự đoán trước. Nếu đúng là tốt. Chiết áp. Biến trở hay chiết áp: Hình vẽ cho thấy các biến trở thường dùng trên các thiết bị điện tử . Biến trở hay chiết áp được cấu tạo từ một vành cung than, trên đó có một điểm chạy, khi Bạn xoay trục cho dời điểm chạy, Bạn đã làm thay đổi trị của điện trở. Các hư hỏng thường gặp của các điện trở thường là bị tăng ohm bị cháy, bị đứt. Với các chiết áp thì bị mòn lớp than, bị nứt bể chổ chân nối. Bạn hãy kiểm tra các điện trở bằng Ohm kế, nếu phát hiện hư thì thay mới là xong. Bạn nhớ, do điện trở dùng làm ống dẫn điện, nên trong mạch DC, trên 2 đầu một điện trở thường có lệch áp, nếu khi kiểm tra một điện trở bằng phép đo volt DC, phát hiện ngang 2 đầu điện trở không có lệch áp, Bạn hãy xem kỹ lại mạch điện, rất có thể phần mạch này đã bị mất dòng do hở mạch. Tụ điện. Tụ điện là kho chứa điện, nó cất giữ các điện tích trên các bản cực và các điện tích này tạo ra điện trường nằm phân bố trong lớp điện môi. Cấu tạo của một tụ điện là dùng 2 bản cực ép ở giữa là một màn mỏng làm bằng chất không dẫn điện và gọi nó là điện môi. Sức chứa điện, quen gọi là điện dung, đơn vị tính là Farad (F, Faraday). Trị điện dung tùy theo kích thước của bản cực và độ dầy mỏng của lớp điện môi. Bản cực càng to, lớp điện môi càng mỏng, tụ chứa các nhiều điện. Khi trên tay Bạn có một tụ điện Bạn cần biết 2 tham số chính sau: (1) Điện dung, tức sức chứa điện của tụ, người ta ghi trên tụ trị điện dung: Thí dụ: 10uF, 0.01uF, 100pF,… (2) Điện áp làm việc của tụ, tức là sức chịu áp của tụ: Thí dụ: trên tụ ghi là 16V, 400V… Một tụ ghi là 1000uF/16V có nghĩa là trị điện dung của nó là 1000uF và sức chịu áp là 16V. Khi làm việc, điện áp trên tụ này không được cao hơn mức 16V, mức áp trên tụ quá cao sẽ làm nổ tụ. Bạn có thể cho ghép các tụ điện lại để tạo ra một tụ điện tương đương có trị điện dung và sức chịu áp theo ý muốn của Bạn. * 2 tụ ghép nối tiếp sẽ làm giảm trị điện dung, nhưng tăng sức chịu áp. * 2 tụ ghép song song sẽ làm tăng trị điện dung, nhưng không tăng sức chịu áp. Trong tất cả các mạch điện, tụ điện làm việc theo 2 quá trình. Quá trình nạp điện và quá trình xả điện. * Khi nạp điện, mức áp trên tụ tăng dần lên cho đến lúc bằng với mức nguồn nạp. * Khi xả điện, mức áp trên tụ giảm dần xuống cho đến lúc bằng 0 (tụ đã xả hết điện). Người ta đặt tên các tụ điện thường theo chất đã được dùng tạo điện môi, do vậy chúng ta có tụ hóa, tụ mica, tụ giấy, tụ xứ, tụ gốm (tức tụ ceramic), tụ thủy tinh… Khi muốn làm thay đổi trị điện dung của một tụ điện, Bạn có thể dùng các tụ xoay (quen ghi là VC). Tụ xoay thường dùng trong các bẩy sóng tạo bởi cuộn dây và tụ xoay, nó dùng để bắt sóng điện từ trường hay tạo ra tín hiệu dạng sin có tần số thay đổi được tùy theo trị của tụ xoay. Hình dạng các tụ điện thường thấy như các hình vẽ như sau: [...]... dòng điện ứng Điện trở DC của các cuộn cảm L thường rất nhỏ, nên nó không tạo tính cản dòng điện DC, đối với dòng điện DC có thể xem cuộn cảm L như làm ngắn mạch Chúng ta biết, sự biến đổi từ thông sẽ tạo ra dòng điện ứng trong cuộn dây, dòng điện này chống lại sự biến đổi của dòng điện ngoài nên cuộn cảm có sức cản dòng điện AC rất mạnh Có thể coi cuộn cảm như một kho chứa điện theo dòng I (và tụ điện. .. mạch điện tử thực dụng lý thú A Các mạch dùng nạp pin Phân tích sơ đồ mạch điện: Mạch này dùng ic ổn áp và điều áp LM317 nên điện áp ra có thể chỉnh đến mức gần 40V Mức áp điều chỉnh của LM317 là trong phạm vi từ 1.25V đến 37V, dòng ra lớn nhất là 1.5A, nội trở nhỏ 0.05 ohm, độ dợn sóng khoảng 1mV Trong mạch: T là biến áp cách ly, định áp ra bên cuộn thứ cấp là 18V, qua cầu 4 diode nắn dòng và điện. ..Khi nghi tụ điện hư, Bạn có thể kiểm tra tụ bằng một ohm kế Chúng ta biết tụ không cho dòng điện DC chảy qua (vì giữa 2 bản cực là một lớp cách điện) , do đó khi dùng Ohm kế đo một tụ điện, kim sẽ phải chỉ vạch “vô cực”, nếu kim lên cho thấy lớp điện môi đã bị rĩ điện, bị chạm, cần thay tụ tốt khác Tụ điện thường có các hư hỏng như sau: * Tụ rĩ, lúc này Bạn... loại mạch điện (hai linh kiện cơ bản kia là điện trở R và tụ điện C) Cuộn cảm thường ghi là L và có đơn vị tính là Henry (H), đó là hệ số tự cảm Cuộn dây hay cuộn cảm L là linh kiện điện từ nên nó có rất nhiều công dụng trong thực tế Hình dạng của các cuộn dây, như các hình vẽ sau đây: Cuộn cảm L được chế tạo từ các cuộn dây dẫn điện, bên ngoài có phủ lớp vecni rất mỏng dùng làm lớp cách điện Khi cuộn... các tụ trong mạch khi mạch cắt điện Mạch rất dễ ráp, cơ hội thành công cao, nếu có nhu cầu, Bạn hãy ráp thử xem Phân tích sơ đồ mạch điện: Với loại pin nạp NiCd, Bạn phải dùng nguồn dòng hằng (cường độ dòng điện ra không thay đổi theo tải) để cho nạp điện lại cho pin, để có mạch nguồn cấp dòng hằng Bạn có thể ráp theo sơ đồ mạch điện sau: Trong mạch: T là biến áp cách ly, điện áp ra bên thứ cấp là 12V... cấp là 14V Qua cầu nắn dòng với 4 diode VD1…VD4, chúng ta có dòng điện dạng xung một chiều Bạn dùng Led chỉ thị và điện trở hạn dòng R1 để báo trạng thái mở điện của mạch IC (7805) và R2 dùng tạo nguồn cấp dòng hằng để nạp lại điện cho pin (Các loại pin NiCd thường nó nạp lại điện bằng nguồn dòng hằng) Các điện trở R3, RP và R4 làm thành cầu đo áp dùng đo mức volt trên pin VT1 với R5 dùng làm mạch... kim lên chậm (do dòng điện ứng phát sinh trong cuộn dây dùng chống lại dòng điện ngoài) Nói chung, khi hoạt động các baps không được quá nóng, ấm ấm là bình thường Loa Loa là bộ chuyển đổi dòng điện tín hiệu âm thanh ra sóng âm truyền lan truyền trong không gian và đến tai của mọi người Loa thường dùng ký tự B hay BL (trên sơ đồ TQ) Cấu tạo của Loa điện động: Vựa vào nguyên lý điện từ học, người ta... sẽ nạp vào các pin NiCd gắn trên chân C Mạch rất dễ ráp, cơ hội thành công cao, nếu có nhu cầu, Bạn hãy ráp thử xem Phân tích sơ đồ mạch điện: Công dụng của mạch điện này là: Khi nguồn Pin nạp trong mạch đã yếu, Bạn nhấn nút S, mạch sẽ cho nạp điện vào pin và khi pin đã nạp đầy thì sẽ tự động tắt, ngưng nạp Nếu [in trong mạch còn đầy điện thì mạch nạp sẽ không hoạt động Trong mạch: T là biến áp cách... làm kho chứa điện lớn, trên tụ C1 sẽ có khoảng 16VDC Khi Bạn dùng Led chỉ thị phải nhớ dùng điện trở hạn dòng R1 Để có nguồn dòng hằng, Bạn dùng 1 diode zener VD5 với điện trở định dòng qua VD5 là R2, nó cho ghim cố định mức áp trên chân B của transistor VT1 Ở đây VT1 và VT2 là 2 transistor cho ghép phức hợp để tăng độ nhậy Biến trở RP gắn trên chân E dùng để định mức dòng hằng, dòng điện này cho chảy... nạp vào tụ C1, điện áp DC sẽ lên khoảng 25V Tụ C2 dùng lọc nhiễu tần cao Led chỉ thị phải có điện trở hạn dòng R1 Mạch ổn áp dùng ic LM317, với chân 3 nối vào nguồn DC (25V), chân 2 cho điện áp ra cấp cho tải, V là volt kết đo mức áp ngả ra và chân 1, gắn mạch chỉnh áp tạo bởi R2 và biến trở RP Tụ C3 dùng lọc nhiễu, tụ C4 làm tăng độ ổn áp trên ngả ra Các diode VD6, VD7 dùng tạo đường xả điện cho các . tuyến điện. Điện trở và họ điện trở. Điện trở là một linh kiện cơ bản nhất của tất cả các mạch điện. Trong các mạch điện, điện trở dùng làm các ống dẫn điện, dòng chảy qua các điện trở là do. sóng điện từ trường. Chúng ta biết chung quanh điện tích luôn tồn tại một điện trường và chung quanh dòng điện luôn tồn tại một từ trường, đó là điện từ trường liên kết với điện tích và dòng điện. nhưng đầy đủ một cuốn sách dầy 487 trang chữ Hoa với chủ đề: "Tự làm thực hành với các mạch điện tử thực dụng lý thú& quot;. Sách tuy cũ, hình không đẹp nhưng viết rất cơ bản. Nói trước với