đồ án thiết kế nguồn một chiều biến đổi từ 0v đến 15v

Lời nói đầu Ngày nay, với sự phát triển mạch mẽ của nền khoa học công nghệ đời sống con người ngày càng được cải thiện và nâng cao. Những ưng dụng của công nghệ không chỉ vào công nghiệp mà còn trong cả đời sống hàng ngày của con người .Từ những ứng dụng của các hệ thống thì cần cung cấp một điện năng để vận hành dưới dạng điện áp và dòng điện. Do đó, điện cung cấp trên các mạch phải được điểu chỉnh và chuyển đổi thành các đại lượng điện áp và dòng điện sao cho phù hợp với các mạch điện tử và số. Là sinh viên kỹ thuật nói chung và ngàng kỹ thuật điện tử nói riêng, việc nắm bắt công nghệ và ứng dụng của chúng vào đời sống là vô cùng quan trọng để theo kịp công nghệ mới ra. Do đó, việc nghiên cứu , tìm tòi và nắm bắt chúng là một điều tất yếu . Xuất phát từ thực tế và yêu cầu của thầy cô giao cho , chúng em đã bắt tay sưu tầm và tìm hiểu về đề tài thầy cô giao cho là “ thiết kế nguồn một chiều biến đổi từ 0v đến 15v”.Do trình độ hạn chế và nhận thức còn kém nên sản phẩm của chúng em còn nhiều thiếu sót nên mong được sự đóng góp và quan tâm giúp của thầy cô và bạn bè .Để sản phẩm của chúng em được hoàn thiện và được ứng dụng nhiều vào đời sống. Xin chân thành cảm ơn thầy cô chú ý và quan tâm đề tài của chúng em! Sinh viên thực hiện I.Mục tiêu, phân tích yêu cầu và phương án thực hiện 1.1. Mục tiêu Hoàn thành được đề tài được giao theo đúng yêu cầu và thời gian quy định, sản phẩn phải gọn nhẹ, hiệu quả ứng dụng cao và kinh tế, dễ lắp ráp và thay thế . Qua đó có thể hiểu biết thêm về các linh kiện cũng như ứng dụng của chúng vào thực tế. 1.2 Yêu cầu của đề tài Yêu cầu của đề tài là: Thiết kế mạch điện một chiều biến đổi từ 0v đến 15v sử dụng các linh kiện có sẵn trên thị trường, thi công phân tích nguyên lý hoạt động của mạch .Từ đó đưa vào thực tế. 1.3 Phương án thực hiện Trước hết, phải phân tích yêu cầu của đề tài được giao. Nắm bắt dõ được mục đích và yêu cầu của đề tài. Để từ đó có sở để bắt tay vào công việc sưu tầm, tìm tòi mạch của một số anh chị khóa trước cũng như tìm trên mạng internet để từ đó làm cơ sở cho việc xây đựng và thiết kế đề tài cho nhóm. Khi đó có cơ sở để thực hiện nhóm sẽ bắt tay vào công việc xây dựng mạch trên mô hìnhvừa chọn lọc và thiết kế theo nhiều phương án để tìm ra phương án tối tối ưu nhất cho việc thiết kế và thi công mạch sau nay. Sau khi đã xây dựng được mạch chạy trên mô hình thì nhóm sẽ bắt tay vào việc xây dựng và hoàn mạch sao cho hiệu quả kinh tế nhất. II.Cơ sở lý thuyết 2.1 Tổng quan về một linh kiện có trong mạch 2.1.1 Máy biến áp Máy biến thế có thể thay đổi hiệu điện thế xoay chiều, tăng thế hoặc hạ thế, đầu ra cho 1 hiệu điện thế tương ứng với nhu cầu sử dụng. Máy biến áp được sử dụng quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa. Ngoài ra còn có các máy biến thế có công suất nhỏ hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà, hay các cục biến thế, cục xạc, dùng cho các thiết bị điện với hiệu điện thế nhỏ (230 V sang 24 V, 12 V, 3 V, ). Bài này hướng dẫn các pác tự quấn lấy 1 cái máy biến áp phù hợp với mục đích sử dụng của mình. Không cần phải đi mua cho dù nó rẻ hơn. Hình ảnh minh họa máy biến áp được quấn xong Để quấn được máy biến áp thì chúng ta cần phải lưu ý mấy vấn đề cơ bản sau đây : + Công suất biến áp + Điện áp đầu vào + Điện áp đầu ra + Tổn hao của máy biến áp + Quan trọng hơn nữa cần để ý đến vật tư quấn máy biến áp a. Máy biến áp Máy biến áp có cấu tạo rất đơn giản nó gồm những phần sau : + Thứ 1 : Nó có 1 cuộn dây sơ cấp. Đây là cuộn dây đầu vào. Điện áp đầu vào được đưa vào cuộn dây này. + Thứ 2 : Cuộn dây sơ cấp. Đây là cuộn dây đầu ra. Điện áp đầu ra được lấy từ cuộn dây này + Thứ 3: Lõi sắt hay Ferit. Đây cũng là gông đỡ cho biến áp và là phần cảm ứng giữa hai cuộn sơ cấp và thứ cấp Máy biến áp nó cấu tạo gồm 3 phần chính đó. Chỉ có điện áp xoay chiều mới truyền được qua biến áp chuẩn nhất là điện áp hình sin. 2.1.2Điện trở a) Khái niệm. - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu có một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ và ngược lại vật cách điện có điện trở cực lớn. - Điện trở của dây dẫn là sự phụ thuộc vào chất liệu và tiết diện của dây dẫn được tính theo công thức: R = . Trong đó: R là điện trở. Đơn vị là Ω là điện trở suất. L là chiều dài dây dẫn. S là tiết diện của dây dẫn. b) Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử. * Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tử không phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúng được làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo ra các con điện trở có điện dung khác nhau. Hình 1.9 Điện trở Kí hiệu : Đơn vị đo bằng Ω, KΩ, MΩ. 1MΩ = 1000 KΩ = 1000000Ω * Cách đọc trị số điện trở trong thực tế. Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế: Màu Trị số Sai số Bạc 10% Vàng 5% Đen 0 Nâu 1 1% Đỏ 2 2% Cam 3 Vàng 4 Xanh 5 0.5% Lục 6 0.25% Tím 7 0.1% Xám 8 Trắng 9 Bàng 1.3 màu sắc điện trở theo quy ước quốc tế Chú ý: điện trở là linh kiện không phân cực nên khi mắc vào mạch điện ta không cần để ý đến đầu âm dương làm gì (đầu nào cũng như đầu nào). c. Xác định chất lượng của điện trở. * Để xác định chất lượng của điện trở chúng ta có những phương pháp sau: - Quan sát bằng mắt: Kiểm tra xem màu sắc thân điện trở có chỗ nào bị đổi màu hay không. Nếu có thì giá trị của điện có thể bị thay đổi khi làm việc. - Dùng đồng hồ vạn năng và kết hợp với chỉ số ghi trên thân của điện trở để xác định chất lượng của điện trở. * Những hư hỏng thường gặp ở điện trở: - Đứt: Đo Ω không lên. - Cháy: do làm việc quá công suất chịu đựng. - Tăng trị số: Thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạt tính của lớp bột than bị biến chất làm tăng trị số của điện trở. - Giảm trị số: Thường xảy ra ở các loại điện trở dây quấn là do bị chạm một số vòng dây(sự cố này ít xảy ra nhất). - d. Các loại điện trở đặc biệt. a) Điện trở nhiệt (Thermitor). Loại này được chế tạo từ chất bán dẫn, nên có khả năng nhạy cảm với nhiệt độ. - Nhiệt độ tăng làm tăng giá trị của điện trở (Nhiệt trở dương). - Nhiệt độ tăng làm giảm giá trị của điện trở (Nhiệt trở âm). b) Điện trở cảm nhận độ ẩm. - Độ ẩm tăng làm tăng giá trị của điện trở (dương). - Độ ẩm tăng làm giảm giá trị của điện trở (âm). c) Quang trở (Light Dependent Resistor): Được chế tạo có đặc điểm là khi ánh sáng chiếu vào sẽ làm thay đổi giá trị điện trở. d) Biến trở (Variable Resister). - Công dụng: Dùng để biến đổi(thay đổi) giá trị điện trở, qua đó làm thay đổi điện áp hoặc dòng điện ra trên biến trở. Ký hiệu: V R T V R Loại thông thường Loại vi chỉnh - Loại thông thường đòi hỏi sự điều chỉnh với độ chính xác không cao. - Loại vi chỉnh được dùng để hiệu chỉnh độ chính xác của mạch điện. *Lưu ý: Đối với VR loại than, thực tế có 2 loại: A và B. - Loại A: Chỉnh thay đổi chậm đều, được sử dụng để thay đổi âm lượng lớn nhỏ trong Ampli, Cassette, Radio, TV, hoặc chỉnh độ tương phản (Contrass), chỉnh độ sáng (Brightness) ở TV, Biến trở loại A còn có tên gọi là biến trở tuyến tính. - Loại B: Chỉnh thay đổi đột biến nhanh, sử dụng chỉnh âm sắc trầm bổng ở Ampli. Biến trở loại B còn có tên gọi là biến trở phi tuyến hay biến trở loga. *Hư hỏng thực tế: - Đối với các VR loại than thường gặp các hư hỏng như: đứt, bẩn, rỗ mặt than. Trường hợp mặt than bị bẩn, rỗ mặt sẽ xảy ra hư hỏng thường gặp trong thực tế ví dụ như ở máy Ampli vặn Volume nghe sột sẹt Để khắc phục nhanh hỏng hóc trong trường hợp này ta dùng xịt gió thổi sạch các cáu bẩn, rồi nhỏ một ít dầu máy khâu vào biến trở là xong. *Cách đo biến trở: - Vặn đồng hồ về thang đo Ohm. - Đo cặp chân 1-3 rồi đối chiếu với giá trị ghi trên thân biến trở. - Đo tiếp cặp chân 1-2 rồi dùng tay chỉnh thử xem kim đồng hồ thay đổi: + Nếu thay đổi chậm ta xác định VR là loại A . + Nếu thay đổi nhanh ta xác định VR là loại B. + Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển hẳn về ∞ là biến bị trở đứt + Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển về ∞ rồi lại trở lại vị trí gần đó là biến trở bị bẩn, rỗ mặt. 2.1.3 Tụ điện. Tụ điện là một linh kiện thụ động và được sử dụng rộng rãi trong các mạch điện tử, được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu mạch truyền tín hiệu, mạch dao động… a) Khái niệm. Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp. Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý là: Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF). Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộn nhau được. Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực. b) Cấu tạo. Hình 1.10. Cấu tạo của tụ điện Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi như tụ hóa, tụ gốm, tụ giấy…Hình dạng tụ trong thực tế. Hình 1.11 Tụ gốm. Hình 1.12 Tụ hóa. c. Xác định chất lượng của tụ điện. dụng thang đo Ohm của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim. - Khi đo tụ >100µF Chọn thang đo x1 - Khi đo tụ 10àF đến 100 µF Chọn thang đo x10 - Khi đo tụ 104 đến 10 µF Chọn thang đo x1K - Khi đo tụ 102 đến 104 Chọn thang đo x10K - Khi đo tụ 100pF đến 102 Chọn thang đo x1M - Khi đo tụ <100pF Chọn thang đo x10M Đo 2 lần có đảo chiều que đo: - Nếu kim vọt lên rồi trả về hết: Khả năng nạp xả của tụ còn tốt. - Nếu kim vọt lên 0Ω : Tụ bị nối tắt (Bị đánh thủng, bị chạm, chập) - Nếu kim vọt lên trả về không hết: Tụ bị rò rỉ. - Nếu kim vọt lên trả về lờ đờ: Tụ bị khô. - Nếu kim không lên: Tụ bị đứt (Chú ý: Kiểm tra tụ không đúng thang đo, không đủ kích thích cho tụ nạp xả được) 2.1.4 Điôt a. Điốt. Được cấu tạo từ hai lớp bán dẫn tiếp xúc nhau. Diode có hai cực là Anot (A) và Katot (K). Nó chỉ cho dòng một chiều từ A sang K và nó được coi như van một chiều trong mạch điện và được ứng dụng rộng rãi trong các máy thu thanh thu hình, các mạch chỉnh lưu, ổn định điện áp. Hình 1.13 Cấu tạo Hình 1.14 Hình dạng diode trong thực tế. Hình 1.15 Kí hiệu diode trong các mạch nguyên lý. Nguyên tắc hoạt động của diode: chỉ cho dòng một chiều từ A đến K chứ không cho dòng chạy ngược lại. b. LED. LED là viết tắt của Light Emitting Diode,( có nghĩa là điốt phát quang) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại , tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N • Tính chất. Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn. LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5V đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra. c. phân loại Điốt được chia ra nhiều thể loại tùy theo vùng hoạt động của Điốt Phân loại theo sự phân cực: • Điốt phân cực thuận : Chỉ cần một điện áp dương đủ để cho Điốt dẫn điện . Điốt sẽ cho dòng điện đi qua theo một chiều từ Cực Âm đến Cực Dương và sẽ cản dòng điện đi theo chiều ngược lại. Thí dụ : Điốt Bán dẫn, LED • Điốt phân cực nghịch :Chỉ cần một điện áp âm đủ để cho Điốt dẫn điện . Điốt sẽ cho dòng điện đi qua theo 2 chiều . Thông thường, dẫn điện tốt hơn trong chiều nghịch. Thí dụ : Điốt Zener, Điốt biến dung [...]... được chọn có thể so sánh với dòng điện cực gốc IB, dòng điện tổng chảy qua RrA Iq = 2.IB đến 10IB Chọn Iq = 8,5 IB RrB là tải của R7 và một phần của VR1 RrA là tải của R5 và một phần của VR1 Lời kết Sau một thời gian nghiên cứu về “bộ nguồn một chiều biến đổi từ 0v đến 15v dựa vào kiến thức thực tế và kiến thức của thầy cô chuyền dậy , chúng em đã hoàn thành đồ môn học Đặc biệt qua đồ án môn học đầu tiên... xoay chiều 2 20v thành điện áp xoay chiều có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp điên áp 2 20v mà không cần biến áp - Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều không bằng phẳng (có giá trị thay đổi nhấp nhô) Sự thay đổi này phụ thuộc vào từng dạng mạch chỉnh lưu - Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều thành điện áp một chiều. .. hồi tiếp) và ổn áp xung Trong phạm vi của đồ án này chúng ta chỉ xét đến mạch ổn áp có hồi tiếp với nguyên tắc thực hiện các sơ đồ ổn áp có hồi tiếp, phân loại và một số loại IC ổn áp tuyến tính 1.2 Sơ đồ nguyên lý 1.3 Nguyên lý làm việc *) Đối với mạch điều chỉnh điện áp một chiều biến đổi từ 0v đến 15v: 1.3.1 Nhiệm vụ của các linh kiện - Tụ 2200uF là tụ lọc nguồn chính, lọc điện áp sau chỉnh lưu 18v... qua đến khi điện áp mạch mắc bằng điện áp định mức của điốt - Đây là cốt lõi của mạch ổn áp Điốt phát quang hay còn gọi là LED (Light Emitting Diode) :là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n Điốt quang (photodiode): là loại nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi ánh sáng... nối vào nguồn điện áp dương nên khi vùng bán dẫn P bị mất lỗ trống sẽ hút lỗ trống từ nguồn dương lên thế chỗ tạo thành dòng điện IE N P N E IE C IC B IB Hình 1.17 Cấu tạo Hình1.18 Hình ảnh thực tế của H1061 Datasheet của H1060 III .Thiết kế và thi công phần cứng 1.1 Sơ đồ khối AC 2 20v -50hz Biến áp Bộ chỉnh lưu Bộ lọc Bộ nguồn ổn áp Ngõ ra dc Chức năng của các khối như sau: - Biến áp để biến đổi điện... có thể mắc theo những sơ đồ khác nhau và dùng các van chỉnh khác nhau Bộ chỉnh lưu công suất vừa và lớn thường dùng mạch chỉnh lưu ba pha Dưới đây chúng ta sẽ đi khảo sát từng khối nêu trên trong bộ nguồn một chiều -Khối ổn áp một chiều ra tải khi điện áp và tần số điện lưới thay đổi, khi tải biến đổi (nhất là đối với bán dẫn) rất thường gặp trong thực tế Điện trở ra của bộ nguồn cung cấp yêu cầu nhỏ,... xứng - Khi cấp một điện áp 2 20V AC vào máy biến áp, máy biến áp sẽ hạ áp làm đầu ra có điện áp là 18V AC - Dòng điện thứ cấp qua bộ chỉnh lưu hình cầu đổi dòng AC thành DC - Sau khi chỉnh lưu thu được điện áp một chiều nhấp nhô Vì vậy, tụ C1 tham gia lọc nguồn Kết quả là được điện áp tương đối bằng phẳng Dòng điện qua điện trở R1, LED1 làm LED1 phát sáng - Dòng điện một chiều lần lượt được đưa vào các... khi chiều phân cực thay đổi từ thuận sang nghịch, nhưng khi tần số tăng đến một ngưỡng nào • • • • • đó, sự ngưng dẫn không thể đủ nhanh để ngăn chặn dòng điện suốt một phần của bán kỳ ngược Điốt Schottky khắc phục được hiện tượng này Điốt Zener: còn gọi là "điốt đánh thủng" hay "điốt ổn áp": là loại điốt được chế tạo tối ưu để hoạt động tốt trong miền đánh thủng Khi sử dụng điốt này mắc ngược chiều. .. cầu nhỏ, để hạn chế sự ghép ký sinh giữa các tầng, giữa các thiết bị cùng chung nguồn chỉnh lưu Việc ổn định điện áp xoay chiều có nhiều hạn chế nhất là khi điện áp lưới thay đổi nhiều Dùng bộ ổn áp một chiều bằng phương pháp điện tử được sử dụng phổ biến hơn đặc biệt khi công suất ra tải yêu cầu không lớn và tải tiêu thụ trực tiếp điện áp một chiều Các dạng bộ ổn áp trên thực tế được chia làm ba loại.. .Một số loại điốt thông dụng (Riêng hình dưới cùng là một cầu nắm điện được tích hợp từ bốn đi ốt để nắn điện xoay chiều thành một chiều) Điốt phát quang (LED) Các Điốt thường thấy: • • Điốt bán dẫn: cấu tạo bởi chất bán dẫn Silic hoặc Gecmani có pha thêm một số chất để tăng thêm electron tự do Loại này dùng chủ yếu để chỉnh lưu . là một điều tất yếu . Xuất phát từ thực tế và yêu cầu của thầy cô giao cho , chúng em đã bắt tay sưu tầm và tìm hiểu về đề tài thầy cô giao cho là “ thiết kế nguồn một chiều biến đổi từ 0v đến. là: Thiết kế mạch điện một chiều biến đổi từ 0v đến 15v sử dụng các linh kiện có sẵn trên thị trường, thi công phân tích nguyên lý hoạt động của mạch .Từ đó đưa vào thực tế. 1.3 Phương án thực. giống như điốt bán dẫn, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n. • Điốt quang (photodiode): là loại nhạy với ánh sáng, có thể biến đổi ánh sáng vào thành