Thiết kế mạch nguồn một chiều ổn áp có điện áp ra thay đổi (0 ¸ 15v)

MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP Mục Lục: I.Ý Tưởng: II.Giới Thiệu Chung: III Sơ Đồ,Nguyên Lý Hoạt Động Của Khối: IV Thiết Kế Phần Cứng: V:Thiết Kế Phần Mềm: I.Ý Tưởng Ngày với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử ứng dụng ngày rộng rãi hầu hết lĩnh vực kinh tế - xã hội đời sống Trong tất thiết bị điện tử vấn đề nguồn cung cấp vấn đề quan trọng định đến làm việc ổn định hệ thống Hầu hết thiết bị điện tử sử dụng nguồn điện chiều ổn áp với độ xác ổn định cao Hiện kỹ thuật chế tạo nguồn điện ổn áp khía cạnh nghiên cứu phát triển với mục đích tạo khối nguồn có công suất lớn, độ ổn định, xác cao, kích thước nhỏ (các nguồn xung) Từ tầm quan trọng ứng dụng thực tế nguồn điện chiều ổn áp dựa vào kiến thức học tự tìm hiểu, em chọn đề tài: “Thiết kế mạch nguồn chiều ổn áp có điện áp thay đổi (0 ¸ 15V)” để qua tìm hiểu kĩ nguyên lí hoạt động mạch nguồn đồng thời củng cố thêm kĩ thiết kế mạch Do khả kiến thức thân hạn chế, đề tài chắn không tránh thiếu sót, em mong nhận đóng góp ý kiến thầy cô bạn để đề tài hoàn thiện II.Giới Thiệu Chung 2.1: Arduino Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế Arduino cố gắng mang đến phương thức dễ dàng, không tốn cho người yêu thích, sinh viên giới chuyên nghiệp để tạo nhiết bị có khả tương tác với môi trường thông qua cảm biến cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho người yêu thích bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ phát chuyển động Đi với môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy máy tính cá nhân thông thường cho phép người dùng viết chương trình cho Aduino ngôn ngữ C C++ a Phần Cứng Một mạch Arduino bao gồm vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình mở rộng với mạch khác Một khía cạnh quan trọng Arduino kết nối tiêu chuẩn nó, cho phép người dùng kết nối với CPU board với module thêm vào dễ dàng chuyển đổi, gọi shield Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua chân khách nhau, nhiều shield định địa thông qua serial bus I²Cnhiều shield xếp chồng sử dụng dạng song song Arduino thức thường sử dụng dòng chip megaAVR, đặc biệt ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560 Một vài vi xử lý khác sử dụng mạch Aquino tương thích Hầu hết mạch gồm điều chỉnh tuyến tính 5V thạch anh dao động 16 MHz (hoặc cộng hưởng ceramic vài biến thể), vài thiết kế LilyPad chạy MHz bỏ qua điều chỉnh điện áp onboard hạn chế kích cỡ thiết bị Một vi điều khiển Arduino lập trình sẵn với boot loader cho phép đơn giản upload chương trình vào nhớ flash on-chip, so với thiết bị khác thường phải cần nạp bên Điều giúp cho việc sử dụng Arduino trực tiếp cách cho phép sử dụng máy tính gốc nạp chương trình Theo nguyên tắc, sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất board lập trình thông qua kết nối RS-232, cách thức thực lại tùy thuộc vào đời phần cứng Các board Serial Arduino có chứa mạch chuyển đổi RS232 sang TTL Các board Arduino lập trình thông qua cổng USB, thực thông qua chip chuyển đổi USB-to-serial FTDI FT232 Vài biến thể, Arduino Mini Boarduino không thức, sử dụng board adapter cáp nối USB-to-serial tháo rời được, Bluetooth phương thức khác (Khi sử dụng công cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay ArduinoIDE, công cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sử dụng.) Board Arduino đưa hầu hết chân I/O vi điều khiển để sử dụng cho mạch Diecimila, Duemilanove, Uno đưa 14 chân I/O kỹ thuật số, số tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) chân input analog, sử dụng chân I/O số Những chân thiết kế nằm phía mặt board, thông qua header 0.10-inch (2.5 mm) Nhiều shield ứng dụng plug-in thương mại hóa Các board Arduino Nano, Arduino-compatible Bare Bones Board Boarduino cung cấp chân header đực mặt board dùng để cắm vào breadboard Có nhiều biến thể Arduino-compatible Arduino-derived Một vài số có chức tương đương với Arduino sử dụng để thay qua lại Nhiều mở rộng cho Arduino thực thiện cách thêm vào driver đầu ra, thường sử dụng trường học để đơn giản hóa cấu trúc 'con rệp' robot nhỏ Những board khác thường tương đương điện có thay đổi hình dạng-đôi trì độ tương thích với shield, không Vài biến thể sử dụng vi xử lý hoàn toàn khác biệt, với mức độ tương thích khác b Phần Mềm Môi trường phát triển tích hợp (IDE) Arduino ứng dụng cross-platform (nền tảng) viết Java, từ IDE sử dụng cho Ngôn ngữ lập trình xử lý(Processing programming language) project Wiring Nó thiết kế để dành cho nghệ sĩ người tập tành làm quen với lĩnh vực phát triển phần mềm Nó bao gồm chương trình code editor với chức đánh dấu cú pháp, tự động brace matching, tự động canh lề, compile(biên dịch) upload chương trình lên board với cú click chuột Một chương trình code viết cho Arduino gọi sketch.[5] Các chương trình Arduino viết C C++ Arduino IDE kèm với thư viện phần mềm gọi "Wiring", từ project Wiring gốc, giúp thao tác input/output dễ dàng 2.2:LCD 16x2 Chân Ký hiệu Mô tả Vss VDD VEE RS R/W Chân nối đất cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với GND mạch điều khiển Chân cấp nguồn cho LCD, thiết kế mạch ta nối chân với VCC=5V mạch điều khiển Điều chỉnh độ tương phản LCD Chân chọn ghi (Register select) Nối chân RS với logic “0” (GND) logic “1” (VCC) để chọn ghi + Logic “0”: Bus DB0-DB7 nối với ghi lệnh IR LCD (ở chế độ “ghi” write) nối với đếm địa LCD (ở chế độ “đọc” - read) + Logic “1”: Bus DB0-DB7 nối với ghi liệu DR bên LCD Chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write) Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt E động chế độ ghi, nối với logic “1” để LCD chế độ đọc Chân cho phép (Enable) Sau tín hiệu đặt lên bus DB0-DB7, lệnh chấp nhận có xung cho phép chân E + Ở chế độ ghi: Dữ liệu bus LCD chuyển vào(chấp nhận) ghi bên phát xung (high-to-low transition) tín hiệu chân E + Ở chế độ đọc: Dữ liệu LCD xuất DB0-DB7 phát cạnh lên (low-tohigh transition) chân E LCD giữ bus đến chân E xuống mức thấp Tám đường bus liệu dùng để trao đổi thông tin với MPU Có chế độ sử dụng đường bus : + Chế độ bit : Dữ liệu truyền 7-14 DB0 - DB7 15 - 16 - 2.3:Cầu phân áp 2.4:Cầu Chì đường, với bit MSB bit DB7 + Chế độ bit : Dữ liệu truyền đường từ DB4 tới DB7, bit MSB DB7 Nguồn dương cho đèn GND cho đèn Đây thiết bị bảo vệ mạch điện sử dụng nhằm phòng tránh tượng tải đường dây gây cháy, nổ 2.5:LM317 Đây coi linh kiện chuyển đổi tiện dụng Dùng để chuyển đổi điện áp dương từ +1.25 đến +37V Và có khẳ cung cấp dòng 1.5A với : +ADJ chân điều khiển + Vo điện áp đầu + Vi điện áp đầu vào * Thông số LM317:[separator] + Điện áp đầu vào Vi = 40V + Nhiệt độ vận hành t = - 125° + Dòng điện điều chỉnh từ : + Công suất tiêu thụ lớn 20W + Dòng điện đầu lớn Imax = 1.5A + Đảm bảo thông số Vi - Vo >= 3V 2.6:LM 7805 78xx loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra, với điều kiện đầu vào luôn > đầu 3V Tùy loại IC 78xx mà ổn áp đầu Ví dụ : 7806 - 7809 - Họ IC 78xx gồm có chân : Chân (Vin): Chân nguồn đầu vào Chân (GND): Chân nối đất Chân (Vout): Chân nguồn đầu 2.7:Tụ Điện 470 µF Tác dụng: lọc nhiễu 2.8:DIODE 1N4007 Thông số kỹ thuật: Model: plastic, DO-41 Điện áp làm việc: 50 – 1000V Dòng điện giới hạn: Imax= 1A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 150oC Diode 1N4007 diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường sử dụng adapter AC cho thiết bị gia dụng thông thường Diode 1N4007 chịu điện áp tối đa lên đến 1000V Dòng điện cực đại qua diode 1N4007 1A, dòng cao gây nóng cháy diode 2.9:LED 2.10: Điện Trở,Biến Trở: Biến trở 5K Điện trở: 10K, 5K, 4K, 220 III Sơ Đồ,Nguyên Lý Hoạt Động Của Khối - Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong số trường hợp dùng trực tiếp U1 mà không cần biến áp - Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp chiều không phẳng UT (có giá trị thay đổi nhấp nhô) Sự thay đổi phụ thuộc vào dạng mạch chỉnh lưu - Bộ lọc có nhiệm vụ san điện áp chiều dập mạch UT thành điện áp chiều UO1 nhấp nhô - Bộ ổn áp chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) đầu UO2 (IT) UO1 thay đổi theo ổn định UO1 hay IT Trong nhiều trường hợp yêu cầu cao không cần ổn áp hay ổn dòng chiều Tùy theo điều kiện yêu cầu cụ thể mà chỉnh lưu mắc theo sơ đồ khác dùng van chỉnh khác Bộ chỉnh lưu công suất vừa lớn thường dùng mạch chỉnh lưu ba pha Dưới khảo sát khối nêu nguồn chiều IV Thiết Kế Phần Cứng 4.1:Sơ Đồ Nguyên Lý 4.2:Sơ Đồ Mạch In 4.3: Hình Ảnh Thực Tế: V:Thiết Kế Phần Mềm /* LiquidCrystal Library - Custom Characters Demonstrates how to add custom characters on an LCD display The LiquidCrystal library works with all LCD displays that are compatible with the Hitachi HD44780 driver There are many of them out there, and you can usually tell them by the 16-pin interface This sketch prints "I Arduino!" and a little dancing man to the LCD The circuit: * LCD RS pin to digital pin 12 * LCD Enable pin to digital pin 11 * LCD D4 pin to digital pin * LCD D5 pin to digital pin * LCD D6 pin to digital pin * LCD D7 pin to digital pin * LCD R/W pin to ground * 10K potentiometer: * ends to +5V and ground * wiper to LCD VO pin (pin 3) * 10K poterntiometer on pin A0 created 21 Mar 2011 by Tom Igoe modified 11 Nov 2013 by Scott Fitzgerald Based on Adafruit's example at https://github.com/adafruit/SPI_VFD/blob/master/examples/createChar/createChar.pde This example code is in the public domain http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal Also useful: http://icontexto.com/charactercreator/ */ // include the library code: #include // initialize the library with the numbers of the interface pins LiquidCrystal lcd(7, 6, 2, 3, 4, 5); int sensorReading, i ; float tong, analog_TB; float voltage, a; void setup() { // initialize LCD and set up the number of columns and rows: lcd.begin(16, 2); lcd.begin(16, 2); pinMode(A0, INPUT); Serial.begin(9600); } void loop() { // read the potentiometer on A0: tong = 0; analog_TB = 0; for (int i = 0; i < 1000; i++) { sensorReading = analogRead(A0); tong += sensorReading; } analog_TB = tong / 1000; a = (analog_TB * 5) / 1024; voltage = * (analog_TB * 5) / 1024; lcd.setCursor(2, 0); lcd.print(" Voltage:"); lcd.setCursor(4, 1); lcd.print(voltage); lcd.print("V "); // lcd.print(a); // lcd.print("V"); // delay(200); } KẾT LUẬN Sau thời gian tìm hiểu thiết kế, chúng em hoàn thành đồ án thiết kế Kết thiết kế lắp ráp thành mạch điện kết hoạt động mạch đạt yêu cầu thiết kế Qua đề tài thiết kế giúp em áp dụng kiến thức học vào thực tế đồng thời nâng cao khả tự tìm hiểu thiết kế mạch điện khác [...]... nhô) Sự thay đổi này phụ thuộc vào từng dạng mạch chỉnh lưu - Bộ lọc có nhiệm vụ san bằng điện áp một chiều dập mạch UT thành điện áp một chiều UO1 ít nhấp nhô hơn - Bộ ổn áp một chiều (ổn dòng) có nhiệm vụ ổn định điện áp (dòng điện) ở đầu ra của nó UO2 (IT) khi UO1 thay đổi theo sự mất ổn định của UO1 hay IT Trong nhiều trường hợp nếu không có yêu cầu cao thì không cần bộ ổn áp hay ổn dòng một chiều. .. 2.10: Điện Trở,Biến Trở: Biến trở 5K Điện trở: 10K, 5K, 4K, 220 III Sơ Đồ,Nguyên Lý Hoạt Động Của Khối - Biến áp để biến đổi điện áp xoay chiều U1 thành điện áp xoay chiều U2 có giá trị thích hợp với yêu cầu Trong một số trường hợp có thể dùng trực tiếp U1 mà không cần biến áp - Mạch chỉnh lưu có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều U2 thành điện áp một chiều không bằng phẳng UT (có giá trị thay đổi. .. lcd.print("V"); // delay(200); } KẾT LUẬN Sau một thời gian tìm hiểu và thiết kế, chúng em đã hoàn thành đồ án thiết kế của mình Kết quả thiết kế đã được lắp ráp thành mạch điện và kết quả hoạt động của mạch đạt được những yêu cầu thiết kế Qua đề tài thiết kế này đã giúp em có thể áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế đồng thời nâng cao khả năng tự tìm hiểu và thiết kế các mạch điện khác ...Đây là một thiết bị bảo vệ mạch điện sử dụng nhằm phòng tránh các hiện tượng quá tải trên đường dây gây cháy, nổ 2.5:LM317 Đây được coi là một linh kiện chuyển đổi khá là tiện dụng Dùng để chuyển đổi điện áp dương từ +1.25 đến +37V Và có khẳ năng cung cấp dòng quá 1.5A với : +ADJ là chân điều khiển + Vo là điện áp đầu ra + Vi là điện áp đầu vào * Thông số của LM317:[separator] + Điện áp đầu vào... 0 - 125° + Dòng điện điều chỉnh là từ : 5 + Công suất tiêu thụ lớn nhất là 20W + Dòng điện đầu ra lớn nhất Imax = 1.5A + Đảm bảo thông số Vi - Vo >= 3V 2.6:LM 7805 78xx là loại dòng IC dùng để ổn định điện áp dương đầu ra, với điều kiện đầu vào luôn luôn > đầu ra 3V Tùy loại IC 78xx mà nó ổn áp đầu ra là bao nhiêu Ví dụ : 7806 - 7809 - Họ IC 78xx gồm có 3 chân : Chân 1 (Vin): Chân nguồn đầu vào Chân... Chân nguồn đầu ra 2.7:Tụ Điện 470 µF Tác dụng: lọc nhiễu 2.8:DIODE 1N4007 Thông số kỹ thuật: Model: plastic, DO-41 Điện áp làm việc: 50 – 1000V Dòng điện giới hạn: Imax= 1A Nhiệt độ hoạt động: -55oC ~ 150oC Diode 1N4007 là một diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường được sử dụng trong các adapter AC cho các thiết bị gia dụng thông thường Diode 1N4007 chịu được điện áp tối đa lên đến 1000V Dòng điện. .. bộ chỉnh lưu 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 IV Thiết Kế Phần Cứng 4.1:Sơ Đồ Nguyên Lý 4.2:Sơ Đồ Mạch In 4.3: Hình Ảnh Thực Tế: V:Thiết Kế Phần Mềm /* LiquidCrystal Library - Custom Characters Demonstrates how to... modified 11 Nov 2013 by Scott Fitzgerald Based on Adafruit's example at https://github.com/adafruit/SPI_VFD/blob/master/examples/createChar/createChar.pde This example code is in the public domain http://www.arduino.cc/en/Tutorial/LiquidCrystal Also useful: http://icontexto.com/charactercreator/ */ // include the library code: #include // initialize the library with the numbers of the interface... Phần Cứng 4.1:Sơ Đồ Nguyên Lý 4.2:Sơ Đồ Mạch In 4.3: Hình Ảnh Thực Tế: V:Thiết Kế Phần Mềm /* LiquidCrystal Library - Custom Characters Demonstrates how to add custom characters on an LCD display The LiquidCrystal library works with all LCD displays that are compatible with the Hitachi HD44780 driver There are many of them out there, and you can usually tell them by the 16-pin interface This