Đồ án Mạch đếm sản phẩm đặt trước số đếm

Với những thành tựu của khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào sảnxuất thì mạch đếm sản phẩm mang lại lợi ích lớn trong dây chuyền sản xuất của cácnhà máy.. LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

LỜI CẢM ƠN 5

PHẦN 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 6

1 ĐẶT VẤN ĐỀ 6

2 MỤC TIÊU 6

3 NHỮNG SẢN PHẨM LIÊN QUAN 6

4 PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 8

5 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 9

6 GIỚI HẠN ĐỀ TÀI .9

PHẦN 2 NỘI DUNG 10

Chương 1 GIỚI THIỆU LINH KIỆN 10

1.1IC 74192 10

1.2IC 74247 11

1.3IC 7408 13

1.4LED 7 ĐOẠN 14

1.5 LM 7805 15

1.8 IC 741 17

1.9 MOC 3020 18

1.10 Triac ………19

1.11 Diode……… 19

Chương 2 THIẾT KẾ 20

2.1 Sơ đồ khối 20

2.1.1 Sơ đồ khối 20

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động 20

2.2 Thiết kế 21

2.2.1 Khối nguồn 21

2.2.2 Khối thu phát hồng ngoại 22

2.2.3 Khối đếm 23

2.2.4 Khối so sánh 24

2.2.5 Khối đặt trước số đếm 25

2.2.6 Khối giải mã và hiển thị 25

2.3 Sơ đồ nguyên lý 26

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 26

2.3.2 Nguyên lý hoạt động toàn mạch 27

Chương 3 THI CÔNG 28

3.1 Sơ đồ mạch in 28

3.2 Sơ đồ đặt linh kiện 29

Phần 3 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 31

1 Kết luận 31

2 Hướng phát triển 31

Phần 4 PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

PHỤ LỤC 32

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

LỜI NÓI ĐẦU



Khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển làm nền tảng thúc đẩy các ngành côngnghiệp, nông nghiệp … cùng phát triển Việc ứng dụng những thành tựu của ngànhkhoa học kỹ thuật sẽ giảm bớt nhân lực, thời gian, chi phí … trong các dây chuyềnsản xuất Với những thành tựu của khoa học kỹ thuật đã được ứng dụng vào sảnxuất thì mạch đếm sản phẩm mang lại lợi ích lớn trong dây chuyền sản xuất của cácnhà máy Việc đếm chính xác số sản phẩm trên dây chuyền, có thể đặt trước được

số đếm sản phẩm mong muốn để kết thúc lấy sản phẩm đó là mục tiêu đặt ra củamạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm

Mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm được nghiên cứu và phân tích dựa trênchức năng của các linh kiện cũng như các IC số Mục tiêu hướng đến của mạch đếmsản phẩm là độ chính xác cao, thiết kế và thi công đơn giản, rẻ tiền

Từ những kiến thức đã học, thực hành và sự hướng dẫn tận tình của giáo viênhướng dẫn em đã hoàn thành “Mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm dùng ICsố”

LỜI CẢM ƠN



Để hoàn thành đồ án “ Mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm” em xin chânthành cảm ơn sự hướng dẫn tận tình của Thầy TRƯƠNG NGỌC ANH – giảng viênkhoa Điện – Điện Tử, trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp.HCM Cùng với sựgiúp đỡ chân tình của các bạn trong lớp 12341 em đã thực hiện tìm hiểu sâu vềmạch

Trong quá trình tìm hiểu đề tài, thi công mạch không tránh khỏi những sai sót

Em mong Thầy cùng các bạn góp ý để đề tài hoàn thiện hơn và em hiểu sâu hơn về

đề tài

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn!

PHẦN 1 GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1 ĐẶT VẤN ĐỀ:

Những thành tựu của ngành kỹ thuật điện – điện tử đã được ứng dụng trongnhiều ngành Để tăng năng xuất lao động, giảm thời gian, giảm thiểu chi phí, nhất làhạn chế tai nạn lao động trong công nghiệp…vì vậy, mạch điện tử có vai trò rấtquan trọng trong dây chuyền sản xuất công nghiệp Để để hạn chế tối đa thời gian,nhân lực và tăng độ chính xác trong việc đếm số sản phẩm trên một dây chuyển sảnxuất công nghiệp từ đây mạch đếm sản phẩm được ứng dụng rộng và ngày càngđược nghiên cứu sâu hơn Từ thực tiễn đó, em đã muốn tìm hiểu và thi công vềmạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm

2 MỤC TIÊU:

Mạch đếm sản phẩm sẽ đếm số sản phẩm đi qua bằng phương pháp đếm xung.Mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền sẽ chắn ngang quá trình thu và phát hồngngoại của Led thu – Led phát tạo một xung điện, xung điện này đi vào khối đếm vàđược đếm tăng 1 đơn vị sản phẩm nhờ IC 74192 Sau đó hiển thị số đếm thông qualed 7 đoạn nhờ IC 74247 giải mã Để đặt trước một số đếm bất kỳ ta tác động xungvào phần mạch hiển thị số đếm trước qua nút nhấn và hiển thị ra led 7 đoạn Sốđếm trong phần mạch đếm sẽ được so sánh với số đặt trước (số bất kỳ) do ngườidùng đặt, khi 2 giá trị đếm được và số đặt trước bằng nhau (về 00) thì mạch ngừngđếm (cho dù có sản phẩm đi qua) và báo lên cho người kỹ thuật biết bằng bóng đènđiện AC 220v/60w

3 NHỮNG SẢN PHẨM LIÊN QUAN:

 Khi đổ xăng ở các trạm bán xăng lẻ, bạn thường đặt trước số tiền trả Nhânviên bán xăng nhập số tiền vào cây xăng và hiển thị lên bảng ( có thể chỉ hiển thị

trong vài giây rồi tự động reset về 0 bảng giá phải trả - đây chính là thao tác nhậptrước số đếm cho mạch Xăng được bơm ứng với tín hiệu xung vào và có mạch đếm

để hiển thị số tiền tương ứng với số xăng đã được bơm – đây là khối đếm lên Khi

số tiền đếm bằng số tiền nhập vào trước thì ngưng việc bơm xăng thông qua khối sosánh Khi nhân viên cất lại cần bơm xăng tương ứng với việc nhấn nút reset lạimạch và trả về 0 trên bảng hiển thị Đây là một trong số những ứng dụng thực tiễncủa mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm

 Trong dây chuyền sản xuất sản phẩm công nghiệp, sản phẩm chạy trên băngchuyền cắt ngang tín hiệu thu phát hồng ngoại hay cảm biến hồng ngoại tạo xungđiện Xung điện được đưa vào khối đếm và sau đó hiển thị số sản phẩm Cũng cóthể hệ thống liên kết với máy tính và tự động lưu trữ dữ liệu vào máy tính Nếumuốn làm ra với một số lượng sản phẩm nhất định thì có thể tạo khối đặt trước sốđếm

 “ Mạch đếm sản phẩm ” cũng được ứng dụng trong máy đếm tiền Khi tiềnđược thả vào khay sẽ được cuốn vào máy bằng các bánh răng và đệm cao su, tiền sẽ

4 PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN:

Để hoàn chỉnh mạch đếm sản phẩm có đặt trước số đếm cần thiết kế các khốisau: khối nguồn 5V,khối thu phát hồng ngoại, khối đếm, đặt trước số đếm, khối sosánh, khối hiển thị

Phương án thực hiện:

 Khối thu phát hồng ngoại:

 Dùng Led thu và Led phát hồng ngoại Việc dùng Led phát và thu hồng ngoại

có nhiều nhược điểm Hạn chế nhược điểm của khối thu phát hồng ngoại khidùng Led phát và Led thu là mạch tạo dao động xung trước Led phát để tăng tần

số cho Led phát

 Dùng cảm biến ( gồm cả phần phát và thu), phần phát thường dùng laser vì cótính định hướng cao và ổn định, để phát ra ánh sáng mục đích chống nhiễu so vớicác loại ánh sáng khác và chính xác hơn Phần thu là transistor quang để thu ánhsánh hồng ngoại

- Các chân A , B , C , D là các chân để điều khiển giá trị bắt đầu đếm.

- Chân DOWN là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm xuống

- Chân UP là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm lên.

- Chân VCC là chân cấp nguồn còn chân GND là chân nối mass

- Chân CO\ và chân BO\ dùng để liên kết với IC 74192 khác để đếm được giá trịcao hơn

- Chân CLR dùng để xóa giá trị về 0

Sơ đồ chân IC 74247 Bảng thông số IC 74247

- Chân 1, 2, 6, 7: chân dữ liệu BCD vào: chân 7 = 20, chân 1 = 21, chân 2= 22, chân6=23

- Chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14: các chân ra tác động mức thấp, tương ứng với cácđoạn a, b, c, d, e, f, g, f trên led 7 đoạn

- Chân 8:chân nối GND

- Chân 16: chân nối VCC

- Chân 4: gồm ngõ vào xóa BI được để không hay nối VCC cho hoạt động giải mãbình thường Khi nối BI ở mức thấp, các ngỏ ra đều tắt bất chấp trạng thái của ngỏvào

- Chân 5: ngõ vào xóa gợn sóng RBI được nối lên VCC hay để không khi khôngdùng để xóa số 0 vô nghĩa( số 0 trước số có nghĩa hay số 0 thừa bên trái dấu chấmthập phân…)

- Chân 3: là chân ngõ vào dùng để kiểm tra led, khi nối mức thấp thi các led đềusáng bất chấp ngõ vào dữ liệu

trong mạch và giá trị cần đặt trước IC7408

sánh đó

- Chân 7 : nối mass

- Các chân 1 , 2 , 4 , 5, 9, 10, 12, 13 là các chân đầu vào

- Các chân 3, 6, 8, 11 là các chân ra

L L L H

1.4. LED 7 ĐOẠN

Hình ảnh thực tế Led 7 đoạn Sơ đồ chân Led 7 đoạn

- Led 7 đoạn dùng hiển thị các số từ 0 đến 9, đèn gồm 7 đoạn a, b, c, d, e, f, g và mộtdấu chấm

- Khi tổ hợp các đoạn cháy sáng sẽ tạo được một con số thập phân từ 0 -9

 Loại Anot chung : là đầu anot của các

Led được nối chung lại với nhau và được

Bảng trạng thái Led 7 đoạn

1.5 LM 7805

Hình ảnh thực tế LM 7805 Cấu tạo chân LM 7805

+ Chân số 1 (Input ): Chân nối với nguồn đã chỉnh lưu nguồn vào từ 5V đến 18V.+ Chân số 2 (Mass ): Nối GND

+ Chân số 3 (Output ): Ngõ ra đã được ổn áp là 5V

 Khi Led thu không nhận được tín hiệu từ Led

phát, điện trở của Led thu rất lớn, V2>V3 => lối

ra điện áp bằng 0, khi Led thu nhận được tín hiệu

từ Led phát, điện trở của Led thu giảm xuống

mạnh (sự giảm đó phụ thuộc vào cường độ Led

phát), khi đó V2<V3=>lối ra điện áp bằng 5V

Hình ảnh thực tế Led thu – phát

1.7 C1815

Hình ảnh thực tế C1815 Cấu tạo chân C1815

 C1815 hoạt động như một công tắt bán dẫn, khi chưa có mức cao tác động thìC1815 ngưng hoạt động, làm cho dòng không thể chạy từ nguồn qua tải xuống massnên mạch không hoạt động, khi có mức cao tác động vào chân B(base) thì dòng chạy

từ nguồn qua tải về mass tạo thành mạch kín và hoạt động

1.8 IC 741

 Đối với chức năng so sánh thì ICLM741

thực hiện như sau :

 Nếu V+ > V- thì Vout = 1 Sơ đồ chân IC 741

 Nếu V+ < V- thì Vout = 0

- Chân 6 : nối nguồn 220v thông qua

điện trở 470(công suất)

- Chân 3, 5: không dùng tới

1.10 Triac

Hình ảnh thực tế của Triac

Cấu tạo chân của Triac

 Triac là thiết bị bán dẫn ba cựa, bốn lớp có đường đặt tính volt-ampe đối xứng, nhận góc mở a cho cả hai chiều

 Triac được chế tạo để làm việc trong mạch điện xoay chiều, có tác dụng như 2 SCR đấu song song ngược

 Triac dùng để điều chỉnh tốc độ động cơ một chiều, trong mạch chỉnh lưu, ngoài

ra triac còn dùng để điều chỉnh ánh sáng điện, nhiệt độ

Chương 2 THIẾT KẾ

2.1 Sơ đồ khối

2.1.1 Sơ đồ khối

2.1.2 Nguyên tắc hoạt động

 Khối thu phát hồng ngoại: Led thu và Led phát sẽ phát và thu tín hiệu hồng

ngoại liên tục khi có sản phẩm qua thì ánh sáng hồng ngoại giữa 2 Led bịchặn làm thay đổi điện áp Sự thay đổi điện áp ứng với tạo 1 xung điện

 Khối đếm: nhận xung điện và đếm xuống khi điện áp thay đổi theo sườn lên

của xung ( giảm 1 khi điện áp đổi từ 0V lên 5V )

 Khối giải mã và hiển thị: giải mã Led 7 đoạn và hiển thị số ra Led.

 Khối đặt trước số đếm: nhấn nút sẽ thay đổi điện áp và ứng với việc tạo ra

xung điện cấp vào khối đếm và hiển thị kết quả đếm qua Led 7 đoạn sau khiqua khối giải mã

 Khối so sánh: lấy giá trị đếm được so sánh với giá trị đặt vào.

 Khối nguồn: cung cấp nguồn 5V cho toàn mạch hoạt động.

2.2 Thiết kế

2.2.1 Khối nguồn

 Mạch nguồn tạo dòng ra 5V ổn định khi ngỏ vào 9 - 12V AC

 Nguồn từ biến áp ra 9v AC vào diode cầu biến đổi thành nguồn DC qua các

tụ lộc vào IC 7805 (ổn áp) sau khi qua IC 7805 nguồn ra chỉ còn 5v dc để cấpvào mạch

2.2.2 Khối thu phát hồng ngoại

V C C

Đồ án 1 “ Mạch đếm sản phẩm đặt trước số đếm” GVHD: TRƯƠNG NGỌC ANH

 Khi chưa có vật đi qua thì led thu sẽ dẫn vì được chiếu sáng bởi led phát khi ledthu dẫn thì điện áp chân (+) > chân (-) của IC LM741 làm cho ngõ ra Vout = Vcc,thì transistor dẫn nên ngõ ra out = 0

Khi có vật đi qua thì Led thu sẽ ngưng dẫn vì bị khuất ánh sáng của Led phát khiLed thu ngưng dẫn thì điện áp chân (-) > chân (+) của IC LM741 làm cho ngõ raVout= 0,thì Transistor ngưng dẫn nên ngõ ra out = 1

 Cứ như vậy sẽ tạo được xung đếm cho mạch

2.2.3 Khối đếm

U 2

L E D 7

7 6 4

5

2 1 9

1 0

3 8

a b c

p

d e f g

4 5 3

1 3

1 2

1 1

1 0 9

4 5 3

1 3

1 2

1 1

1 0 9

5

2 1 9

1 0

3 8

a b c

p

d e f g

- Khi có xung đếm vào IC đếm hàng đơn vị thì IC sẽ đếm từ 9 xuống 0 theo mã nhịphân và được đưa đến IC giải mã 74LS247 để giải mã và hiển thị ra led 7 đoạn

- Khi IC 74192 hàng đơn vị đếm xuống 10 lần thì tự động kích chân 13 ra 1 xungđiện ứng với chân 4 của IC 74192 hàng chục được kích đếm xuống 1

 Mạch sẽ đếm từ 99 → 00, số đặt trước là số bất kỳ và khi về 00 thì dừng đếm vàbáo hiệu bằng bóng đèn

2.2.4 Khối so sánh

- Khối so sánh sẽ so sánh các

mức điện áp ra của các chân IC

74192(chân 3,2,6,7) Khi Led hiện

00 tức là các chân 3,2,6,7 của IC

74192 đang ơ mức thấp(0000) Tín

hiệu sẽ được đưa về các IC cổng

logic để so sánh, tín hiệu từ các

chân 3,2,6,7 sẽ qua các diode có

chức năng giống như cổng OR sau

khi qua cổng NOT tín hiệu đảo

trạng thái lên mức cao(1111) và

đưa vào cổng AND = 1 rồi đưa

tiếp vào cổng NOT một lần nữa sẽ

đảo trạng thái xuống mức thấp = 0

đưa vào cổng AND = 0, làm cho

mạch ngừng đếm dù cho có tín

U 1 0 C

7 4 H C 1 4

5 6

1 4

4

1 1 5 B

D C

1 4 4

1 1 5 B

D C

U 8 A

7 4 H C 0 8

1 2 3

2.2.6 Khối giải mã và hiển thị

1 4 4

1 1 5 B

D C

1 4

4

1 1 5 B

D C

5

2 1 9

1 0

3 8

a b c

p

d e f g

4 5 3

1 3

1 2

1 1

1 0 9

V C C

 Khi có xung đếm vào IC đếm hàng đơn vị thì IC sẽ đếm từ 9 xuống 0 theo

mã nhị phân và được đưa đến IC giải mã 74LS247 để giải mã và hiển thị ra led

7 đoạn

2.3 Sơ đồ nguyên lý

2.3.1 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

2.3.2 Nguyên lý hoạt động toàn mạch

U 2

L E D 7

7 4

5

2 9

1 0

3

a c

4

1 3

1 1 9

5

2 9

1 0

3

a c

1 4

4

1 1 5

4

1 3

1 1 9

1 4 4

1 1 5

Mạch đếm sản phẩm sẽ đếm số sản phẩm đi qua bằng phương pháp đếm xung.Mỗi sản phẩm đi qua trên băng chuyền sẽ chắn ngang quá trình thu của Led thu vàtạo ra một xung điện, xung điện này đi vào khối đếm và được đếm xuống 1 đơn vịsản phẩm nhờ IC 74192 Sau đó hiển thị số đếm thông qua led 7 đoạn nhờ IC 74247giải mã Để đặt trước một số đếm bất kỳ ta tác động xung vào phần mạch đếm IC

74192 qua nút nhấn và hiển thị ra led 7 đoạn Và khi cho mỗi sản phẩm đi qua thì giátrị ở hàng đơn vị sẽ được giảm đi một đơn vị cho đến khi về 00 va báo hiệu bằngbóng đèn AC sáng lên Và khi đó mạch sẽ ngừng đếm cho dù có sản phẩm đi qua

3.1 Sơ đồ mạch in

Khối nguồn

& Khối thu phát hồng ngoại

Khối điếm & Xử lý

3.2 Sơ đồ đặt linh kiện

Khối nguồn & Khối thu phát hồng ngoại

Khối giải mã & Hiển thị

Khối điếm &

 Mạch đếm xuống khi có sản phẩm qua

 Dừng dây chuyền sản xuất khi đếm đến 1 số lượng sản phẩm đặt trước.

 Dùng cảm biến hồng ngoại để thay thế cho khối thu phát hồng ngoại sử dụngLed thu phát…

Phần 4 PHỤ LỤC VÀ TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO

 PGS.TS Nguyễn Hữu Phương - Sách “Mạch số” – NXB Thống Kê – 2004 –trang 297/ trang 317 / trang 328 / trang 368 – 374

 http://www.dientuvietnam

 http://tailieu.vn

 http://spkt.net/diendan

 http://thuviendientu.net