thiết kế và thi công mô hình máy đo tần số hiển thị số dùng trong giảng dạ

http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố OBO OK S CO M BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP KIL ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH MÁY ĐO TẦN SỐ HIỂN THỊ SỐ DÙNG TRONG GIẢNG DẠY SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ LỚP: 95 KĐĐ GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN:CÔ VŨ BẢO TUYÊN T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO KIL OBO OKS CO M TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giáo viên hướng dẫn : cô VŨ BẢO TUYÊN Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP HCM KIL OBO OKS CO M KHOA : ĐIỆN BỘ MÔN : ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP Giáo viên xét duyệt: Sinh viên thực hiện: NGUYỄN VĂN KHÁNH NGUYỄN MINH TỨ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M GIÁO VIÊN XÉT DUYỆT T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M MỤC ĐÍCH VÀ GIỚI HẠN ĐỀ TÀI I./ Mục đích đề tài: Đề tài mô hình máy đo tần số ứng dụng làm đồ dùng dạy học cho môn học đo lường điện Thiết bò đo tần số có nhiều loại nhiều phương pháp đo máy đo tần số thò kim, máy đo tần số thò rung, máy đo tần số thò số.v.v… Trong luận văn tốt nghiệp, chúng em tìm hiểu mạch điện thi công máy đo tần số thò số dạng mô hình dùng giảng dạy Mô hình sử dụng linh kiện vi mạch số nhằm giới thiệu cho người hiểu thêm ứng dụng cuả vi mạch số thiết bò đo lường điện Mô hình máy đo tần số thò số sau thi công dùng cho việc giảng dạy học tập cuả sinh viên trường đại học sư phạm kỹ thuật môn học đo lường điện II./ Giới hạn đề tài: Các thiết bò đo lường điện dùng kỹ thuật số đa dạng nhiều chức thời gian hạn chế nên thực điều bản: tìm hiểu loại máy đo tần số, cấu trúc nguyên lý hoạt động cuả vi mạch số Sau thiết kế, thi công mạch đo tần số dùng vi mạch số Giới hạn tần số làm việc cuả máy khoảng tần số HZ đến 20 KHZ, biên độ tín hiệu cần đo cao đáp ứng 15 V thấp 100mV Nguồn điện cung cấp cho máy 220 V T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố MỤC LỤC KIL OBO OKS CO M Lời nói đầu Chương I : Tổng Quan Về Đo Lường Điện I Sai số cấp xác II Các loại thiết bò đo tần số Chương II : Cơ Sở Lý Luận III Giới thiệu vi mạch số IV Các mạch taọ dao động V Cấu tạo mạch đếm VI Mạch giải mã hiển thò VII Giao tiếp công suất Chương III : Thiết Kế Mạch Đếm Tần Số I Sơ đồ khối toàn mạch II Mạch dao động chuẩn III Mạch chia tần số tín hiệu ngõ vào mạch khống chế thời gian đếm giây IV Mạch giới hạn biên độ tín hiệu ngõ vào V Mạch đếm giải mã VI Mạch hiển thò VII Mạch nguồn Chương IV : Thi Công I Hình dạng mô hình II Sơ đồ nguyên lý Mạch ngõ vào Mạch dao động chuẩn Mạch đếm giải mã Mạch hiển thò III Lắp ráp cân chỉnh thiết bò Chương VI: Kết Luận T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố Chương I KIL OBO OKS CO M TỔNG QUAN VỀ ĐO LƯỜNG ĐIỆN I/ SAI SỐ VÀ CẤP CHÍNH XÁC: 1/ Nguyên nhân sai số: Mọi phép đo có sai số Sai số nguyên nhân khác gây dụng cụ đo, điều kiện tiến hành phép đo người đo Dụng cụ đo chế tạo với độ xác khác giá trò đọc từ dụng cụ đo Độ xác thân dụng cụ đo phụ thuộc vào môi trường Mức độ ảnh hưởng môi trường đến kết đo tùy thuộc vào kết cấu cụ thể dụng cụ đo Người ta đưa thêm đại lượng sai số đáng kể vào kết đo Sai số người đo, trước hết sai số đọc đặc biệt phải suy với thang đo phi tuyến Khi kim nằm hai độ khắc vạch người đọc cần phải phán đoán giá trò gần kết đo Sai số ngoại suy không 0,5 giá trò hai vạch khắc độ Ngoài phụ thuộc vào trình độ sử dụng dụng cụ đo, người đo gây sai số khác Nhưng sai số lớn, ta gọi phép đo sai số, phải loại bỏ tính toán 2/ Phân loại sai số: Người ta chia sai số làm loại theo tính chất thống kê a/ Sai số hệ thống: Là sai số có giá trò xác đònh điều kiện xác đònh Do ta biết trước giá trò tính bù vào kết đo, tức ta bỏ sai số hệ thống khỏi kết đo sau tính toán b/ Sai số ngẫu nhiên: Là sai số có giá trò ngẫu nhiên tiến hành phép đo điều kiện Để có kết đo xác ta dùng phương pháp thống kê, lấy trung bình cộng kết đo, với số phép đo lớn Cần nhớ phép lấy trung bình cộng loại bỏ sai số hệ thống Việc phân chia sai số hệ thống sai số ngẫu nhiên có tính chất tương đối Cùng nguyên nhân gây sai số, tùy thuộc vào điều kiện nghiên cứu, lúc coi sai số ngẫu nhiên, lúc khác coi sai số hệ thống Nói chung sai số coi sai số hệ thống ta biết rõ nguyên nhân mức độ gây sai số tác động Nếu ta quan tâm T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M đến tính chất thống kê sai số, không khống chế nguyên nhân gây sai số, sai số có tính chất ngẫu nhiên Việc lấy trung bình cộng loại sai số ngẫu nhiên số lượng phép đo đủ lớn, sau cho tác động gây sai số ngẫu nhiên biến đổi phạm vi lớn, sai số ngẫu nhiên có dạng phân bố chuẩn 3/ Cấp xác dụng cụ đo: Cấp xác dụng cụ hay thiết bò đo tỉ số tính theo phần trăm sai số lớn cho phép điều kiện làm việc bình thường thiết bò đo với giá trò đònh mức thiết bò Do sử thiết bò đo lường cần quan tâm đến cấp xác thiết bò đo ghi máy sổ tay kỹ thuật thiết bò đo Để từ cấp xác đánh giá sai số kết đo Ví dụ vôn kế có ghi cấp xác nghóa giới hạn sai số cho tầm đo 1% II/ CÁC LOẠI THIẾT BỊ ĐO TẦN SỐ: 1/ Tần số kim kiểu tỉ số kế điện động: Hình II.1a Tần số kim kiểu tỉ số điện động, cấu đo tỉ số điện động Cuộn tónh mắc nối tiếp nối tụ điện C1 Cuộn động mắc nối tiếp với tụ C2, cuộn động mắc nối tiếp với điện cảm LF Chọn giá trò điện cảm L đủ lớn, tụ điện có giá trò đủ nhỏ để bỏ qua ảnh hưởng điện trở thân cuộn dây tỉ số kế Từ (H.II.1) ta thấy dòng I1 pha với dòng It, I2 chậm pha 180o so với dòng Để loại bỏ gốc chậm pha này, ta bảo đầu dây động lúc dòng điện qua dòng tónh hai cuộn động đồng pha, không phụ thuộc vào tần số nguồn Giá trò hiệu dụng dòng điện qua cuộn dây động tính: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố L uậ nA ù n tố t N ghiệ p I1  2f U C U 2f L KIL OBO OKS CO M I2  Như gốc  kim tương ứng với giá trò:  I1Cos I1   2f  LC I 2Cos I Với giá trò L,C biết không thay đổi ta xác đònh giá trò tần số nguồn theo số  kim Người ta khắc độ trực tiếp lên mặt độ số Để tăng độ nhạy phạm vi đo từ f1 đến f2 tức phạm vi cần đo tầng số kế ta thay L C2 hai mạch cộng hưởng nối tiếp với tần số cộng hưởng nhỏ f1, vò trí C2 thay mạch cộng hưởng nối tiếp tầng số cộng hưởng cao f2 Với tần số khoảng f1 đến f2, mạch cộng hưởng có tính chất điện cảm, cộng hưởng có tính chất điện dung, với điều kiện pha tương tự mắc L C2, với mạch cộng hưởng trở kháng lân cận tần số cộng hưởng thay đổi nhanh theo tần số, độ nhạy cao 2./ Tần số kim kiểu tỉ số từ điện: Hình II.2 Người ta dùng cấu đo tỉ số kế từ điện để tạo tần số kế kim T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 10 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M L uậ nA ù n tố t N ghiệ p EL : cho phép chốt ngõ vào, mức thấp cho phép tín hiệu giải mã LED, mức cao chốt kết vừa hiển thò BI ngõ vào xóa số tác dộng mức thấp LT :ngõ vào thử đèn Oa đến Og ngõ sang LED đoạn Decoder: giải mã Driver: mạch đệm Latches: Bộ nhớ trung gian để nhớ kết thời gian ngắn (mạch chốt) Bảng trạng thái IC 4511B: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 51 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố L uậ nA ù n tố t N ghiệ p B X X L L H H L L H H L L H H L L H H X A X X L H L H L H L H L H L H L H L H X a H L H L H H L H L H H H L L L L L L Ngõ ( output) b c d E g H H H H H L L L L L H H H H H H H L L L H L H H L H H L L L H H L L H L H H L H L H H H H H H L L L H H H H H H H L L H L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L L KIL OBO OKS CO M LE X X L L L L L L L L L L L L L L L L H Ngõ vào ( input ) BI LT D C X L X X L H X X H H L L H H L L H H L L H H L L H H L H H H L H H H L H H H L H H H H L H H H L H H H L H H H L H H H H H H H H H H H H H H H H H H X X Display f H L L L H H H H H L H H L L L L L L Blank Blank Blank Blank Blank Blank Blank (* ) Trong mạch hiển thò ta cần phải tắt số vô nghiã,ví dụ kết đo làø 10 phải hiển thò làø 10 0010 Như biết IC 4511B có ngõ vào BI tác động mức thấp đèn tắt, ngõ IC đếm 0000 (BCD) ngõ vào BI mức thấp, ngõ lên trạng thái [1] ngõ vào BI mức cao Dạng mạch kết nối sau: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 52 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M L uậ nA ù n tố t N ghiệ p VI./ MẠCH HIỂN THỊ: Mạch đo tần số không thiết bò đo thực dụng mà mô hình hoạt động dùng giảng dạy môn đolường điện, dùng làm thiết bò đo phòng thí nghiệm đo lường điện Đối với mô hình dùng để dạy học nên cần phần hiển thò thật rõ để người góc quan sát được, với yêu ta chọn phần hiển thò LED đoạn loại lớn, loại đèn tiêu tốn thấp loại đèn cathod lạnh hay đèn tim, nguồn cung cấp cho đèn LED thường thấp Thông số loại LED Điện áp cung cấp : V Dòng điện tối đa : 20mA Kích cở : ( x 5) cm Kích thước đoạn : cm Loại màu trắng phát sáng cho ánh sáng màu đỏ Điện áp dòng diện ngõ IC 4511B không đủ kích cho LED sáng cần thêm mạch kéo dòng cho LED Ta dùng linh kiện rời TRANSISTOR để làm mạch thúc, ngõ IC 4511B trạng thái mức cao LED sáng, trạng thái mức thấp LED tắt nên ta sử dụng transistor loại PNP T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 53 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M L uậ nA ù n tố t N ghiệ p Điện áp cấp cho LED 6V dòng điện qua tối đa 15mA Khi chân B mức cao transistor ngưng dẫn dòng điện chạy qua RC R1 qua LED làm cho đèn phát sáng, lúc điện áp rơi LED 0.7V Điện trở RC = VCC  VC I LED 12  = 400  15mA  0.7 = 330  R1 = 15mA RC = Để transistor làm việc vùng bảo hoà điện trở RB = 10 RC RB = K Khi chân B mức thấp transistor dẫn dòng điện đổ từ nguồn VCC = 12V qua mối nối CE xuống mass lúc VCE = 0.2V làm cho LED tắt VII./ MẠCH NGUỒN: Trong phần mạch giới hạn biên độ tín hiệu ngõ vào phần hiển thò sử dụng nguồn cung cấp 12V, nguồn cung cấp cho loại IC đếm mạch 5V Như mạch nguồn cho cấp điện áp +12 V, -12V, + 5V Để đơn giản cho việc chọn lựa nguồn linh kiện ổn áp cho mạch ta trọng đến phần tử tiêu hao dòng đáng kể mạch Các cổng CMOS loại có dòng tiêu thụ lớn Id = 50 mA mức điện nguồn cung cấp 5V Dòng điện tổng qua CMOS :6 x 50mA = 300 mA IC đếm bao gồm: IC 4518B x 3, 4017B x 4, IC 4040B dòng điện tiêu thụ IC 10 mA Dòng điện tổng là: (8 x 10)mA = 80mA Tổng dòng điện qua LED : (4 x x 15) mA = 420 mA Tổng dòng điện toàn mạch là: (300 + 420 + 80 ) = 800 mA Tổng dòng điện nguồn cung cấp + V là: (300 + 80) = 380 mA Chọn IC 7805 để tạo nguồn ổn áp + V, thông số IC 7805: Dòng điện ngõ ra: I0 = A T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 54 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M Điện áp ngõ vào: Vin =  35 V Điện áp ngõ ra: V0 = 4.8  5.2 V Chọn IC LM 317 LM 337 để tạo nguồn ổn áp + 12V , -12 V Thông số kỹ thuật IC LM317: Dòng điện đònh mức : I0 = 1.5A Điện áp ngõ V = Vin - 1.2 Điện áp ngõ vào : Vin = 1.2  37V Thông số kỹ thuật IC LM 337 Dòng điện đònh mức : I0 = 1.5A Điện áp ngõ :V = Vin + 1.2 Điện áp ngõ vào : Vin = 1.2  37 V Trong mạch cần nguồn đối xứng 12V nên chọn biến áp có điểm giữa, điện áp vào 220 VAC , điện áp lấy 12 VAC Tụ 10F nối từ chân ADJ xuống mass để triệt tiêu độ gợn điện áp, tụ 0.1F dùng lọc nhiễu tần số cao làm cho điện áp ngõ có dạng phẳng Điện trở R = 120 biế trở VR = k tạo thành cầu phân áp để điều chỉnh điện áp cho chân ADJ nhằm điều chỉnh điện áp ngõ  Giải thích nguyên lý hoạt động toàn mạch: Chức linh kiện mạch IC 7805 dùng ổn áp nguồn 5V cung cấp cho IC đếm IC 317 vàø IC 337 dùng ổn áp nguồn +12V, -12V cung cấp cho khuếch đại đầu vào mạch nguồn cho LED hiển thò IC 40106B chỉnh dạng sóng tín hiệu ngõ vào, phần dùng lắp mạch dao động chuẩn IC 4518B (1), IC 4040B IC 4081(1) dùng để chia tần số xung 32 KHZ xuống tần số xung chuẩn 1HZ IC 4017B (1) khống chế mạch đếm giây, giữ kết giây reset mạch đếm giây IC 4518B ( 2,3) đếm BCD đồng T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 55 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M IC 4511B ( 1,2,3,4) giải mã BCD sang LED 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 giai đo x1, x10 , x100  Nguyên lý hoạt động: Khi cấp nguồn cho mạch, lúc chưa có tín hiệu ngõ vào hình hiển thò số Khi đưa tín hiệu cần đo tần số vào, ý đến biên độ để điều chỉnh công tắc SW1 vò trí phù hợp biên độ tín hiệu lớn mà không làm hỏng mạch Tín hiệu cần đo sau mạch giới hạn biên đưa vào IC 40106 để dạng méo xung có chỉnh dạng sóng sin thành xung vuông Nếu ta để công tắc SW2 vò trí (x1) kết hiển thò kết phép đo, công tắc vò trí (x10 hay x100) kết qủa phép đo kết qủa hiển thò nhân với giai đo( x10 hay x100) Tín hiệu sau sửa dạng đưa vào ngõ vào cổng AND ngõ vào lại tín hiệu điều khiển có tần số xung 1HZ Phần xung 1HZ tạo từ dao động chuẩn 32KHZ đưa đến ngõ vào IC 4017, ngõ O0 nối chân điều khiển cho phép tín hiệu cần đo vào mạch đếm Khi ngõ O0 = (1) cổng AND thông tín hiệu vào mạch đếm IC 4518 (2, 3) sau thời gian giây cổng AND khóa không cho tín hiệu vào Ngõ O1 = (1) thông qua cổng NOT nối đến chân EL IC 4511B cho phép tín hiệu đếm vào mạch giải mã sang LED đoạn, sau thời gian giây kết chốt lại ngõ O2 = (1) mạch đếm Reset lặp lại chu kì đếm Chân IC 4518 (2) nối với chân 10 (CP1b) để mạch đếm (1A) đếm từ đến mạch (1B) đếm lên kết qủa hiển thò 10 HZ, mạch đếm từ đến 99 tự động quay Để hiển thò LED chân (14) cuả 4518B (2) nối qua chân (2) IC 4518B (3), chân (6) nối với chân 10 (CP 2b), mạch đếm số xung lớn 9999 HZ số xung vượt kết hiển thò 0, kết qủa hiển thò không bò nhấp nháy mạch làm việc T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 56 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố CHƯƠNG IV KIL OBO OKS CO M THI CÔNG I./ HÌNH DẠNG MÔ HÌNH: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 57 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M II./ SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ: 1./ Mạch ngõ vào: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 58 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M 2./ Mạch dao động chuẩn: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 59 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M 3./ Mạch đếm giải mã: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 60 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M 4./ Mạch hiển thò: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 61 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M III./ LẮP RÁP VÀ CÂN CHỈNH: 1./ Bảng liệt kê linh kiện: a./ Linh kiện 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 IC 4017 x 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 giải mã: IC 4518B x IC 4511B x IC 4072B x IC 4071 d./Mạch hiển thò: R: Điện trở hạn dòng cho tất Led đoạn: 330 RC: Điện trở kéo nguồn cho tất Led 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 T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 62 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M VR1 = VR2 = 2K R1 = R2 = 120 IC ổn áp dương LM317, LA 7805 IC ổn áp âm LM 337 2./ Cân chỉnh sai số thiết bò: a./ Cân chỉnh: Sau lắp ráp linh kiện vào mạch Modul, ghép Modul lại với để mô hình hoàn tất máy đo tần số Kiểm tra Modul trứớc cấp nguồn Công tắc chuyển mạch mức điện áp tín hiệu ngõ vào đặt vò trí 5V, chỉnh giai đo vò trí X1 Dùng máy phát sóng tạo nguồn tín hiệu ngõ vào có tần số 10HZ Nếu kết hiển thò 10HZ máy hoạt độg tốt, kết không dao động chuẩn tạo xung điều khiển chưa Ta cần chỉnh tần số dao động nội để kết cho phép đo đúng, sau cần cố đònh tần số sai số dao động nội này, cân chỉnh tín hiệu có biên độ thấp hàng (mV) Ta cần đưa tín hiệu có tần số thấp 10HZ tần số cao 20KHZ để xem thiết bò có hoạt động hay không Nếu không đáp ứng ta điều chỉnh Modul khuếch đại tín hiệu ngõ vào b./ Sai số thiết bò: Như biết linh kiện vi mạch số điều có thời gian trể đònh, nghóa có xung tác động ngõ vào sau khoảng thời gian ngắn TS ngõ ra, thay đổi trạng thái Trong mạch dùng cổng AND để làm mạch khoá tín hiệu vào mạch đếm, khoảng thời gian 1s cho phép xung vào mạch đếm chu kỳ trước chu kỳ sau có số xung vào mạch đếm không giống nhau, sai lệch xung T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 63 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố Chương V KIL OBO OKS CO M Kết luận I / KẾT LUẬN: Qua sáu tuần thực luận văn tốt nghiệp, chúng em hoàn tất yêu cầu đặt xây dựng mô hình máy đo tần số hiển thò số dùng giảng dạy môn đo lường điện Thiết bò dùng để đo lường điện có nhiều loại máy đo điện áp, máy đo dòng điện, máy đo tần số… Trong loại máy đo có kiểu cấu tạo khác ví dụ máy đo tần số có máy đo tần số thò kim, máy đo tần số thò số, máy đo tần số thò dạng rung Loại máy đo tần số thò số cấu tạo từ linh kiện vi mạch số nên kích thước trở nên gọn nhẹ nhiều so với loại máy đo tần số khác Tuy nhiên, đề tài thiết kế mô hình để dạy học nên mạch điện cuả máy chia nhiều Modul theo chức cuả khối để dể dàng minh hoạ giảng dạy loại máy đo tần số Kích thước cuả mô hình thiết kế vừa phải phù hợp cho việc giảng dạy, phần hiển thò số dùng LED đoạn loại lớn để người học dễ quan sát Màu màu chữ kết hợp bật để người học thấy khối chức cuả mô hình Luận văn hoàn tất phần lý thuyết phần thiết kế thi công Tuy nhiên thời gian có hạn nên chưa hoàn chỉnh nguồn nuôi phụ nguồn điện xoay chiều 220/110V II / HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Mô hình dùng giảng dạy lý thuyết, chưa dùng phòng thí nghiệm cấp xác cuả máy chưa cao mức sai số máy chưa thể sử dụng cho phòng thí nghiệm Sai số giai đo 10 HZ, nguyên nhân cuả sai số sử dụng IC đếm làm mạch chia 10 để tạo giai đo Ngoài nguyên nhân gây sai số không đáng kể thời gian trễ cuả cổng AND Nếu có điều kiện thời gian kinh phí, chúng em khắc phục sai số để mô hình hoàn chỉnh dùng [phòng thí nghiệm đo lường điện T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 64 http://kilobooks.com L uậ nA ù n tố t N ghiệ p THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M TÀI LIỆU THAM KHẢO Đo lường điện Nguyễn Ngọc Tân Vi mạch số Nguyễn Hữu Phương Sổ tay tra cứu linh kiện quang điện tử Sổ tay tra cứu CMOS T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 65 [...]... trở kháng vào của các cầu chỉnh lưu Ta có: U R I C = 2 f C U IR = Tỉ số kế đo tỉ số dòng qua cuộn 1 và cuộn 2 chính là đo tỉ số giữa IR và IC I C 2 f C = IR R Như vậy ta có thể khắc độ tỉ số kế trực tiếp theo tần số Để tăng độ nhạy, ta có thể thay C bằng 1 mạch cộng hưởng nối tiếp, cộng hưởng ở tần số thấp hơn hoặc cao hơn bằng tần số cần đo 3/ Tần số kế kiểu rung: Tần số kế kiểu rung dựa vào hiện tượng... OBO OKS CO M phân nửa Dạng sóng của QA có tác dụng như xung đồng hồ đối với FFB nên tần số ra ở QB bằng phân nũa tần số QA Tương tự tần số ở QD bằng phân nữa tần số ở QC Như vậy tác dụng của mạch là chia tiếp tần số, nên sau bốn tầng tần số của dạng sóng vào được chia cho 24 = 16 Điều quan trọng là trong hệ thống nhò phân sự chia đôi tần số liên tiếp lại là sự đếm tần số Mạch có 4 tần FF như trên gọi... thái của mạch trở lại như trong quá trình C1 xả điện Điện trở R3 nằm trên đường xả điện của C1 và C2 có thể thay đổi giá trò để cho tần số mạch thay đổi Khi mạch đối xứng nghóa là C1 = C2; R1 = R2, tần số ra của mạch là: f = 1 2 RC Để có tần số dao động thấp (vài Hezt) ta có thể dùng tụ lớn đến vài ngàn F, nếu không cần dạng sóng ổn đònh cao về tần số giới hạn trên, tần số của mạch khoảng 10MHz Nếu... dụng người ta không khắc độ bản rung tần số riêng mà theo tần số nguồn, tức nửa tần số rung 4/ Tần số kế chỉ thò số: T rườ ng Đ ại H ọcS ư P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 11 http://kilobooks.com THƯ VIỆN ĐIỆN TỬ TRỰC TUYẾN M ôH ình M á y Đ oT ầ n S ố KIL OBO OKS CO M L uậ nA ù n tố t N ghiệ p Hình II.4: Sơ đồ mạch chia tần số Điện áp Ux có tần số fx cần đo được khuếch đại thành điện áp U1,... theo thời gian, tần số thay đổi của lực hút bằng 2 lần tần số nguồn điện, các lực rung bò rung theo Lực hút thay đổi làm giá trò bò rung theo, với tần số của lực hút, tức 2 lần tần số nguồn Do tính chất cộng hưởng lá rung, lá rung có tần số riêng bằng tần số của lực sẽ rung mạnh nhất Quan sát các bản rung, ta sẽ biết bản nào rung mạnh nhất, từ đó xác đònh tần số của nguồn điện cần đo Để tiện sử dụng... ghiệ p Hình IV.2a.4 Hình IV.2a.4 là ứng dụng để chỉ báo của 7445, ngõ vào 7445 chỉ chòu được 5V nhưng có thể nhận dòng lớn (đến 80mA) nên chỉ có thể dùng để thúc trực tiếp b./ Đèn Led 7 đo n: Một trong các số chỉ báo thông dụng là đèn Led 7 đo n Đèn gồm 7 đo n mang tên a, b, c, d, e, f, g được sắp xếp theo hình số 8, xem hình (H.IV.2.b.1) Bên dưới mặt 7 đo n là một số đèn Led (thường là 7) và hệ thống... điện thế ở ngõ vào của cổng gần thềm logic nên khi tụ nạp điện và xả điện, điện thế ở ngõ vào dao động trên dưới mức thềm logic khiến ngõ ra dao động giữa hai mức logic 1 và 0 Tần số dao động là: f = 1 2(RL + R )C Dạng sóng ra ở Q và Q đối pha nhau, mạch này không hoạt động ở tần số thấp (dưới vài chục Hz) vì phải dùng tụ điện có điện dung lớn (trên vài chục F) 2/ Mạch dao động đa hài dùng cổng Nand:... đòi hỏi tần số dao động chuẩn thật thấp (Hz  chục Hz) nên sử dụng dao động thạch anh làm tần số chuẩn rồi chia xuống tần số yêu cầu thì mạch sẽ trở nên phức tạp và tốn kém 1k 1k 10MHZ 47P 22k 20P 40pF III./ CẤU TẠO MẠCH ĐẾM: Mạch đếm chiếm một vò trí khá quan trọng trong kỹ thuật điện tử nói chung và trong các thi t bò nói riêng Mạch đếm được xem như là một công cụ đếm các xung điện để xuất ra kết quả... điểm của vi mạch số: – Ít bò ảnh hưởng bởi nhiễu âm (noise) – Dễ được chế tạo thành mạch tích hợp (IC) và trong thực tế đã có rất nhiều mạch tích hợp số được sản xuất cho nhiều chức năng khác nhau – Thi t kế và phân tích mạch đơn giản hơn – Thuận tiện cho việc điều khiển tự động lưu trữ và xử lý dữ liệu (data), kết hợp với các loại máy tính 3/ Nhược điểm: Tín hiệu được xử lý phải là dạng xung có hai... 1MHz), nên sau khi sửa thành dạng xung vuông (U3) cần cho qua mạch chia tần số để thành U4 có tần số fn xung chuẩn (U4) tác động vào Flip – Flop theo nguyên lý kích thích bằng cạnh trước (ký hiệu FF) tạo ra xung mở cổng (U5) trong thời gian Tn Sai số của xung được đếm trong thời gian cổng mở là 1 xung Vì thế khi tần số fx cần đo thấp thì cần thay đổi thời gian mở cổng Tn Trong thực tế chu kỳ xung chuẩn ... vào 5V Diode zener xen thành phần nhiễu có biên độ vượt 5Vp-p Như mạch giới hạn biên độ tín hiệu ngõ vào có cấp giới hạn 15V - 10V - 5V -1 0mV Chúng ta ước lượng biên độ tín hiệu cần đo tần số để... 45% Vdd: - Điện áp cung cấp đến 18VDC - Dòng điện tónh 5nA mức điện áp cung cấp 5VDC - Dạng mạch kết nối sau: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 49 http:/ /kilobooks. com... xung tín hiệu vào - chốt kết hiển thò - reset lại mạch đếm Dạng sóng mô tả nguyên lý hoạt động cuả mạch: T rườ ng Đ ại H ọcS P hạmK ỹT huậ t T hà nh P hốH ồChí M inh 43 http:/ /kilobooks. com THƯ