Đang tải... (xem toàn văn)
Qua việc khảo sát mạch Led nhấp nháy sử dụng IC 555 chúng ta đã hiểu thêm về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của IC 555 cũng như mạch Led nhấp nháy trong khoa học và đời sống. Như chúng ta đã biết mạch Led nhấp nháy được sử dụng rất nhiều trong thực tế như trong khoa học ứng dụng dùng làm đồng hồ số, các vi mạch điện tử,…Hay trong đới sống như là đèn quảng cáo, đèn tín hiệu giao thông, đèn trang trí,…Nhờ đó ta tiếp thu được những tri thức giúp cho việc học tập và nghiên cứu đạt hiệu quả cao hơn.
MỤC LỤC Trang Mục lục Lời cảm ơn .2 Mở đầu .3 I Mục đích .4 II Mạch led nhấp nháy dùng IC555 Giới thiệu linh kiện mạch 1.1IC555 .4 1.1.1Giới thiệu, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, chân 555 1.1.2 Chức chân 555 .8 1.2 Tụ điện (tụ hoá) 1.3 Điện trở 13 1.3.1 Khái niệm điện trở 13 1.3.2 Các trị số điện trở thông dụng .16 1.3.3 Ứng dụng điện trở .18 1.4 Biến trở 19 1.5 Diode phát quang (LED) 19 Nguyên tắc lắp ráp mạch 22 2.1Sơ đồ lắp ráp mạch 23 2.2 Nguyên tắc hoạt động 23 2.3 Yêu cầu thao tác lắp ráp mạch 24 Kết luận 25 LỜI CẢM ƠN Trước hết chúng em xin bày tỏ lòng kính trọng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo: Đỗ Xuân Quân Người thầy bảo, hướng dẫn chúng em thực tập lớn thời gian qua Nhờ việc tổ chức cho sinh viên tham gia làm tập lớn tạo điều kiện cho chúng em tiếp cận với phương pháp học tập mới, phương pháp làm việc theo nhóm, làm việc khoa học để nâng cao tinh thần làm việc, chịu trách nhiệm hoàn thành tốt nhiệm vụ giao Chúng em xin chân thành cảm ơn bạn sinh viên lớp cử nhân lý k6 – Trường ĐH Khoa Học bên cạnh động viên, giúp đõ tạp điều kiện thuận lợi cho chúng em qua trình thực tiểu luận Mặc dù có nhiều cố gắng, thừi gian ngắn vốn kiến thức nhiều hạn chế nên tiểu luận không tránh khỏi sai làm thiếu sót, chúng em mong nhận góp ý chân thành thầy cô bạn để tiểu luận hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn! Thái nguyên, tháng 05 năm 2011 Nhóm sinh viên MỞ ĐẦU Ngày nhân loại trải qua phát triển vượt trội mặt Việt Nam đất nước phát triển giàu mạnh, để góp phần thay đổi nhanh chóng mặt đất nước ta ngày hôm đữa đất nước cần học tập, nghiện cứu phát triển nhiều lĩnh vực Lăm bắt nhiều thành tựu vĩ đại giới, đặc biệt lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung ngành điện tử nói riêng Thế hệ trẻ không ngừng phấn đấu học hỏi sớm bị thụt lùi lạc hậu nhanh chóng Chính điều nhà trường, môn Vật lý với thầy cô giảng dạy chủ chương đào tạo theo hình thức sâu rộng, phát triển từ thấp đến cao Để nâng cao chất lượng học tập tạo điều kiện tổ chức cho sinh viên tham gia làm báo cáo, tập lớn Chính làm tiểu luận, tập lớn giúp sinh viên bắt kiến thức bản, từ nâng cao kiến thức thân Môn thực tập điện tử số môn học áp dụng phương pháp Được hướng dẫn, trợ giúp thầy giáo Đỗ Xuân Quân, vận dụng kiến thức học trình học tập trường tham khảo nhiều tài liệu nhóm chúng em định chọn tiểu luận mạch Led nhấp nháy dùng IC 555 Trong điện tử tự - động hoá đóng vai trò không nhỏ Điện tử góp phần vào trình tự động hoá thứ giúp người đại hoá sống Báo cáo áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển Mà thực tế IC 555 nhằm mục đích giúp chúng em hiểu tường tận vi điều khiển, cách đọc, viết nhận biết chân IC mà chúng em học, tìm hiểu nghiên cứu qua sách cách thực vận dụng tực tế Trong thực tế, ứng dụng vi điều khiển đa dạng phong phú Tuy nhiên phạm vi, thời gian trình độ chúng em nhiều hạn chế nên việc nghiên cứu tìm hiểu vi điều khiển nhiều điều chưa rõ Trong báo cáo chúng em xin giới thiệu ứng dụng IC 555 để hiển thị đèn Led nhấp nháy I Mục đích Khảo sát mạch led nhấp nháy dùng IC555 II Mạch led nhấp nháy dùng IC555 Giới thiệu linh kiện mạch Các linh kiện mạch bao gồm: IC555 Tụ hoá 100 µ F Tụ hoá 10 µ F Điện trở 470 Ω Điện trở 1,5 kΩ Biến trở 220 kΩ Bo mạch Diode - Đèn led (2 con) Nguồn chiều 12V 1.1 IC555 IC555 loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo xung vuông thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất Sau bảng thông số 555 có thị trường : + Điện áp đầu vào : - 18V ( Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) + Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA + Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất lớn : 600mW Các chức 555: + Là thiết bị tạo xung xác + Máy phát xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) Đấy thông số IC555 1.1.1Giới thiệu, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, chân 555 IC 555 du nhập vào năm 1971 công ty Signetics Corporation dòng sản phẩm SE555/NE555 gọi máy thời gian loại có Nó cung cấp cho nhà thiết kế mạch điện tử với chi phí tương đối rẻ, ổn định mạch tổ hợp cho ứng dụng đơn ổn không ổn định Từ thiết bị làm với tính thương mại hóa 10 năm qua số nhà sản suất ngừng sản suất loại IC cạnh tranh lý khác Tuy công ty khác lại sản suất dòng Các dạng hình dáng chân 555 thực tế: Hình dạng IC555 hình hình Loại chân hình tròn loại chân hình vuông Nhưng thị trường Việt Nam chủ yếu loại chân vuông Nhìn hình ta thấy cấu trức 555 tương đương với 20 transitor, 15 điện trở diode phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tương đương có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức hay công suất đầu ra.Một số đặc tính 555 : Điện áp cung cấp nằm khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ đến mA Dòng điện ngưỡng xác định giá trị lớn R + R Để điện áp 15V điện trở R + R phải 20M Tất IC thời gian có tụ điện để tạo thời gian đóng cắt xung đầu Nó chu kì hữu hạn tụ điện (C) nạp điện hay phòng điện thông qua điện trở R Thời gian xác định tính thông qua điện trở R tụ điện C Mạch nạp RC hình 4B Giả thiết tụ điện ban đầu phóng điện.Khi mà đóng công tắc tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở Điện áp qua tụ điện từ giá trị lên đến giá trị định mức vào tụ Đường cong nạp thể qua hình 4A.Thời gian tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp hiểu thời gian số Giá trị thời gian tính công thức đơn giản sau: t = R.C Đường cong nạp tụ điện 1.1.2 Chức chân IC555 IC NE555 P gồm có chân + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung + Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp.Mạch so sánh dùng transitor NPN với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1 mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức không 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC 10 khác, tuỳ theo tỉ lệ pha trộn mà điện trở có trị số lớn hay nhỏ Bên điện trở bọc lớp cách điện Công dụng: Trong mạch điện điện trở có tác dụng điều chỉnh điện áp, hạn chế dòng điện, chia điện áp, điều chỉnh hệ số khuếch đại, ổn định nhiệt,… a) Hình dáng ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo loại điện trở có trị số khác Hình dạng điện trở thiết bị điện tử Ký hiệu điện trở sơ đồ nguyên lý b) Đơn vị điện trở • Đơn vị điện trở Ω (Ohm) , KΩ , MΩ 1KΩ = 1000 Ω • 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω • c) Cách ghi đọc trị số điện trở • • Các điện trở có kích thước nhỏ ghi trị số vạch mầu theo quy ước chung giới.( xem hình ) Các điện trở có kích thước lớn từ 2W trở lên thường ghi trị số trực tiếp thân Ví dụ điện trở công xuất, điện trở sứ 15 Trở sứ công xuất lớn , trị số ghi trực tiếp Cách đọc giá trị điện trở thông thường phân làm cách đọc, tuỳ theo ký hiệu có điện trở Dưới hình cách đọc điện trở theo vạch màu điện trở 16 Đối với điện trở có giá trị định nghĩa theo vạch màu có loại điện trở: Điện trở vạch màu điện trở vạch màu vạch màu Loại điện trở vạch màu vạch màu hình vẽ Khi đọc giá trị điện trở vạch màu vạch màu cần phải để ý chút có khác chút giá trị Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu dựa giá trị màu sắc ghi điện trở cách tuần tự: Đối với điện trở vạch màu - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở 17 - Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số điện trở Đối với điện trở vạch màu - Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm giá trị điện trở - Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục giá trị điện trở - Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị giá trị điện trở - Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ 10 dùng nhân với giá trị điện trở - Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số điện trở Ví dụ hình vẽ, điện trở vạch màu phía có giá trị màu là: xanh cây/xanh da trời/vàng/nâu cho ta giá trị tương ứng bảng màu 5/6/4/1% Ghép giá trị ta có 56x104Ω=560kΩ sai số điện trở 1% Tương tự điện trở vạch màu có màu là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu tương ứng với giá trị 2/3/7/0/1% Như giá trị điện trở 237x100=237Ω, sai số 1% 1.3.2 Các trị số điện trở thông dụng Ta kiếm điện trở có trị số bất kỳ, nhà sản xuất đưa khoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng , bảng mầu sắc trị số điện trở thông dụng 18 Các giá trị điện trở thông dụng 19 1.3.3 Ứng dụng điện trở Điện trở có mặt nơi thiết bị điện tử điện trở linh kiện quan trọng thiếu được, mạch điện Hình ảnh mạch tạo dao động R C Mạch tạo dao động sử dụng IC 555 1.4 Biến trở Biến trở hay gọi chiết áp, cấu tạo gồm điện trở màng than hay có dây quấn dạng hình cung góc quay 270 o Có trục xoay nối với trượt làm than (cho biến trỏ dây quấn) hay kim loại có biến trở than, trượt ép lên mặt điện trở để tạo kiểu tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở xoay trục 20 1.5 Diode phát quang (LED) LED thường dùng mạch báo hiệu, thị trạng thái mạch báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược, ký hiệu hình dáng LED hình 21 LED có nguyên lý phát quang giống hệt laser bán dẫn: hạt điện kết hợp vùng nhỏ giải phóng lượng xạ LED khác laser chỗ không cần gương để làm buồng cộng hưởng hiệu suất cao laser nhiều không cần có ngưỡng phát quang Do ánh sáng LED phát ánh sáng gần đơn sắc, ko kết hợp Đèn LED trắng vốn sản phẩm từ linh kiện bán dẫn phát ánh sáng xanh dương tím bước sóng 360-470 nm (do vật liệu bán dẫn GaN InGaN) kích hoạt phosphore phát ánh sáng trắng, giống đèn neon, có tuổi thọ lớn đèn neon gấp 20-100 lần hiệu suất phát sáng lên đến gần trăm lumens/Watt Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tiên đoán đèn LED đẩy lùi dần loại bóng đèn sản xuất trước vào khứ, trở thành công nghệ thắp sáng toàn cầu vào thập niên 2020 Tính kỹ thuật Đèn LED trắng nói riêng đèn LED nói chung có nhiều ứng dụng rộng rãi mà đèn huỳnh quang không làm đèn xe, đèn đường, đèn hầm mỏ, đèn chiếu hậu cho hình điện thoại cầm tay, đèn chiếu hậu cho hình tinh thể lỏng (LCD), in ấn kỹ thuật số mang đến quan tâm tầm cỡ quốc gia nhiều nước Mỹ, Nhật, Trung Quốc châu Âu Đèn LED điều khiển đổi màu dễ dàng máy tính điều khiển tay Một đặc điểm khác đèn LED tiêu hao lượng không nóng Bóng đèn truyền thống, đèn neon, đèn halogen cần từ 110-220 V cháy được, đèn LED trắng cần từ 3-24 V để phát sáng Do tiêu hao lượng nên đèn LED sử dụng vùng sâu vùng xa mà không cần nhà máy phát điện công suất cao Đèn LED trắng sử dụng với pin mặt trời, 22 gần với pin nhiên liệu chạy hỗn hợp nước rượu Đèn pin dùng LED trắng sử dụng dễ dàng bị điện, cần vài cục pin thắp sáng đèn Hiệu kinh tế Một bóng đèn LED 6w có công suất tương đương với bóng đèn Halogen 20w Đèn LED trắng có tuổi thọ tới 50.000 sử dụng, gấp 50 lần so với bóng đèn 60W Điều có nghĩa chúng thắp sáng liên tục vòng năm Trên góc độ kinh tế, bối cảnh tắt đón đầu công nghệ cao, đa số công ty đa quốc gia giới chứng tỏ hiệu kinh tế công nghệ nguồn đặc thù khác Công nghệ nguồn đưa đến nhiều ứng dụng khác đưa đến siêu lợi nhuận Một công nghệ nguồn công nghệ bán dẫn vi mạch, đưa đến cách mạng khoa học công nghệ lãnh vực công nghệ thông tin, công nghệ tự động hóa khí xác, công nghệ sinh học Ngày nay, vốn đầu tư cho công nghệ bán dẫn vi mạch để làm sản phẩm chip điện tử máy tính, thiết bị cầm tay số hóa (digital equipments) cao Do phải đưa đáp án cho chiến lược đầu tư phát triển công nghệ cao cho Việt Nam câu trả lời công nghệ đèn LED nói riêng công nghệ bán dẫn phát sáng nói chung Sự phát triển ưu việt công nghệ bán dẫn đưa đến cách mạng khoa học kỹ thuật thắp sáng, hứa hẹn thị trường công nghệ cao mới, thị trường thắp sáng toàn cầu công nghệ đèn LED trắng Đây công nghệ không đòi hỏi nhiều vốn đầu tư công nghệ bán dẫn vi mạch, công nghệ cao giới mà đất nước ta cần nhanh chóng tham gia 23 để tạo đột phá kinh tế thị trường kinh tế toàn cầu, để bù đắp lại thời phát triển qua thị trường bán dẫn vi mạch Ứng dụng khắp nơi Đèn LED trắng khác với đèn LED màu biết đến đất nước ta qua bóng đèn nhỏ nhiều màu: xanh, trắng, đỏ, vàng gắn Noel mùa Giáng sinh, bảng hiển thị giao thông nằm gần trạm thu phí tuyến đường lớn, hình phẳng khổng lồ để nhà biệt thự thủ đô HN TP HCM Các hiển thị màu đèn LED xuất khắp cửa hiệu, phố phường, siêu thị, tiệm ăn TP lớn nước Đèn LED ngày ứng dụng rộng rãi chiếu sáng trang trí nội thất, chiếu sáng mặt tiền tòa nhà, chiếu sáng hồ bơi Nguyên tắc lắp ráp mạch Lắp ráp mạch theo sơ đồ Tụ điện lắp theo chiều âm dương 24 2.1 Sơ đồ lắp ráp mạch Mạch LED nhấp nháy dùng IC555 2.2 Nguyên tắc hoạt động Khi bắt đầu cấp nguồn cho mạch điện đèn tắt, tín hiệu lối mức cao, tụ C1 lạp điện từ Vcc (qua chân IC 555) qua R3, R4 RV1 qua tụ C1 xuống đất, điện áp tụ C1 tăng dần U c1> (2/3)*Vcc, qua so sánh điện lối lật trạng thái từ U max xuống Ura tụ C1 phóng điện, tụ phóng từ C1 qua RV1, R4 qua IC 555 xuống đất, tụ C1 phóng điện điện áp tuh C1 giảm dần Uc1[...]... nguồn nuôi 12V cho sơ đồ hoạt động 27 KẾT LUẬN Qua việc khảo sát mạch Led nhấp nháy sử dụng IC 555 chúng ta đã hiểu thêm về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của IC 555 cũng như mạch Led nhấp nháy trong khoa học và đời sống Như chúng ta đã biết mạch Led nhấp nháy được sử dụng rất nhiều trong thực tế như trong khoa học ứng dụng dùng làm đồng hồ số, các vi mạch điện tử,…Hay trong đới sống như là đèn quảng... điện tử và chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động + Chân số 8 (Vcc): Là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại IC5 55 thấp nhất là con NE 7555) 1.2 Tụ điện (tụ hoá) Định nghĩa... thái từ U ra max xuống Ura min tụ C1 phóng điện, tụ phóng từ C1 qua RV1, R4 qua IC 555 xuống đất, tụ C1 phóng điện và điện áp trên tuh C1 giảm dần cho đến khi Uc1