Tiểu luận mạch đèn tự mở khi trời tối và tự tắt khi trời sáng

- Ứng dụng của điện trở: + Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp: Ví dụ: có một bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V t

Trang 1

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, khái niệm kỹ thuật số đã trở nên quen thuộc với nhiều người bởi

vì sự phát triển của ngành này đã có ảnh hưởng rất lớn với sự phát triển kinh tế toàn cầu Nhờ có ưu điểm của xử lý số như độ tin cậy trong truyền dẫn, tín đa thích nghi và kinh tế của nhiều phần mềm khác nhau, tín tiện lợi trong điều khiển và khai thác mạng Kỹ thuật số đã và đang thâm nhập mạnh mẽ vào kỹ thuật điện tử, điều khiển tự động, phát thanh truyền hình, y tế, nông nghiệp và ngay cả trong các dụng cụ sinh hoạt gia đình Ngay từ những ngày đầu khai sinh, kỹ thuật số nói riêng và ngành điện tử nói chung đã tạo ra nhiều bước đột phá mới mẽ cho các ngành kinh tế khác và còn đảm bảo được yêu cầu của người dùng cả về chất lượng

và dịch vụ Đồng thời kiến thức về kỹ thuật số là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên, nhất là sinh viên điện tử.

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành điện

tử đã ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp Trong lĩnh vực điều khiển, từ khi công nghiệp chế tạo loại vi mạch lập trình phát triển đã đem đến các kỹ thuật điều khiển hiện đại có nhiều ưu điểm hơn so với việt sử dụng các mạch điều khiển lắp ráp bằng các linh kiện rời như kích thước nhỏ, giá thành rẻ, độ làm việc tin cậy, công suất tiêu thụ nhỏ Trong lĩnh vực điều khiển đã được ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị, sản phẩm phục vụ cho nhu cầu sinh hoạt ngày ngày của con người như máy giặc, đồng hồ báo giờ… đã giúp cho cuộc sống của chúng ta ngày càng hiện đại hơn và tiện nghi hơn

Những thành tựu của nó đã có thể biến được những cái tưởng chừng như không thể thành cái có thể, góp phần nâng cao đời sống vật chất và tinh thần cho con người Cùng với kinh nghiệm thực tế, em đã có cơ hội chuyển những kiến thức

thực tế qua đề tài Niên luận 2: “MẠCH ĐÈN TỰ MỞ KHI TRỜI TỐI VÀ TỰ

Trang 2

Đề tài: Mạch đèn tự mở khi trời tối và tự tắt khi trời sáng.

LỜI CẢM TẠ

Trên thực tế không có sự thành công nào mà không gắn liền với những sự hỗ trợ, giúp đỡ dù ít hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp của người khác Trong suốt thời gian từ khi bắt đầu học tập ở giảng đường đại học đến nay, em đã nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của quý Thầy Cô, gia đình và bạn bè.

Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi đến quý Thầy Cô ở khoa Kỹ Thuật Công Nghệ - Trường Đại Học Tây Đô Và đặc biệt là ThS.Nguyễn Thanh Phong đã tận tâm hướng dẫn chúng em qua từng buổi học trên lớp cũng như những buổi nói chuyện, thảo luận về lĩnh vức sáng tạo trong nghiên cứu khoa học.Nếu không có những lời hướng dẫn, dạy bảo của Thầy thì em nghĩ bài Niên Luận 2 này của em rất khó có thể hoàn thiện được Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn Thầy.

Bài Niên Luận 2 được thực hiện trong khoảng thời gian gần 4 tuần, bước đầu đi vào thực tế, tìm hiểu về lĩnh vực sáng tạo trong nghiên cứu khoa học, kiến thức của

em còn hạn chế, còn nhiều bỡ ngỡ Do vậy, không tránh khỏi những điều thiếu sót,

em rất mong nhận được những ý kiến đóng gớp quý báu của quý Thầy Cô và các bạn học cùng lớp để kiến thức của em trong lĩnh vực này được hoàn thiện hơn Sau cùng, em xin kính chúc quý Thầy Cô trong khoa Kỹ Thuật Công Nghệ và Thầy ThS.Nguyễn Thanh Phong thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.

Sinh viên thực hiện

Nguyễn Vũ Linh

Trang 3

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

………

Giảng viên

Trang 4

ThS Nguyễn Thanh Phong

1 Giới thiệu về các linh kiện điện tử sử dụng.

1.1.Điện trở.

- Sử dụng gồm có điện trở 10k và 1k.

- Điện trở là một đại lượng vật lí biểu thị đặc tính cản trở dòng điện của một

vật có khả năng cho dòng điện chạy qua Vật nào dẫn điện càng tốt thì điện trở của nó càng nhỏ và ngược lại

- hình dạng thực tế: - ký hiệu:

- Cách xác định diện trở:

Trang 6

- Ứng dụng của điện trở:

+ Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp:

Ví dụ: có một bóng đèn 9V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 3V trên điện trở.

Hạn dòng cho bóng đèn

Như hình trên ta có thể tính được trị số và công xuất của điện trở cho phù hợp như sau: Bóng đèn có điện áp 9V và công xuất 2W vậy dòng tiêu thụ là: I = P / U = (2 / 9) = Ampe đó cũng chính

là dòng điện đi qua điện trở.Vì nguồn là 12V, bóng đèn 9V nên cần sụt áp trên R là 3V Vậy ta suy ra điện trở cần tìm là R = U/ I = 3 / (2/9) = 27 / 2 = 13.5 Ω Công xuất tiêu thụ trên điện trở là: P = U.I = 3.(2/9)

= 6/9 W vì vậy ta phải dùng điện trở có công xuất P > 6/9 W

+ Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước.

Cầu phân áp dùng để điều chỉnh U1 theo ý

Từ nguồn 12V ở trên thông qua cầu phân áp R1 và R2 ta lấy ra điện áp U1, áp U1 phụ thuộc vào giá trị hai điện trở R1 và R2.theo công thức:

U1 = U.R1/(R1 + R2)

Thay đổi giá trị R1 hoặc R2 ta sẽ thu được điện áp U1 theo ý muốn ( thường thì thay đổi R1, R2 cố

định )

+ Phân cực cho bóng bán dẫn hoạt động.

Mạch phân cực cho Transistor

1.2 Tụ điện.

- Sử dụng gồm có tụ: 2200µF để nắn nguồn đôi.

- Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động rất phổ biến, được cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song, cótính chất cách điện một chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp

Trang 7

- Cấu tạo của tụ điện : bên trong tụ điện là 2 bản cực kim loại được đặt cách điện với nhau, môi trường giữa 2 bản tụ này được gọi là điện môi (môi trường không dẫn điện) Điện môi có thể là: không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh Tùy theo lớp cách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng.

- Đặt tính cơ bản: Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thanh dòng điện.Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

- Ký hiệu: tụ điện có ký hiệu là C

Trang 8

- Đơn vị của tụ điện :

Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như:

1F=10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

- Cách đọc giá trị điện dung trên tụ điện:

+ Tụ hóa: Giá trị điện dung của tụ hóa được ghi trực tiếp trên thân tụ Tụ hóa là tụ có phân cực

(-), (+) và luôn có hình trụ Vd: tụ hóa 1000µF 25V

+ Tụ giấy và tụ gốm: trị số được ký hiệu trên thân bằng ba số.

Cách đọc: Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3)

Vd: Ví dụ: tụ gốm ghi 102 nghĩa là

Giá trị = 10 x 102 = 1000p (Lấy đơn vị là picô Fara)

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện

- Giá trị điện áp trên thân tụ:

+ Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ

+ Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần

Ví dụ mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 35V.vv

- Phân loại tụ điện:

Trang 9

+ Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực ): Các loại tụ này không phân biệt âm dương và

thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạchđiện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

+ Tụ hoá ( Tụ có phân cực ): Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ

+ Tụ xoay : Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trongRadio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dò đài

- Phương pháp kiểm tra tụ điện:

+ Đo kiểm tra tụ giấy và tụ gốm

Trang 10

 Tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập, để phát hiện tụ dò rỉ hoặc bị chập ta làm như sau: Khi đo kiểm tra tụ giấy hoặc tụ gốm ta phải để đồng hồ ở thang x1KΩ hoặc x10KΩ, và phải đảo chiều kim đồng hồ vài lần khi đo

 Khi đo tụ tụ tốt: kim phóng lên 1 chút rồi trở về vị trí cũ (Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì kim sẽ không phóng nạp)

 Khi đo tụ tụ bị dò ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí cũ

 Khi đo tụ tụ bị chập ta thấy kim lên = 0 Ω và không trở về

+ Đo kiểm tra tụ hoá

 Tụ hoá ít khi bị dò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng bị khô (khô hoá chất bên trong lớp điện môi) làm điện dung của tụ bị giảm, để kiểm tra tụ hoá, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùng điện dung

 Để kiểm tra tụ hoá C2 có trị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, ta dùng tụ C1 còn mới có cùng điện dung và đo so sánh

 Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω (điện dung càng lớn thì để thang càng thấp)

 Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp, khi đo ta đảo chiều que đo vài lần

 Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụ C2 phóng nạp kém hơn

do đó tụ C2 ở trên đã bị khô

 Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị dò

 Chú ý: Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch, ta cần phải hút rỗng một chân tụ khỏi mạch in

1.3 Biến trở:

- Sử dụng gồm có biến trở: 10k

- Biến trở Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR

Trang 11

1.4 Quang trở.

- Hình dạng thực tế:

- Điện trở quang hay quang trở, photoresistor, LDR (Light-dependent resistor, tiếng Anh còn dùng

cả từ photocell), là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào Đó

là điện trở phi tuyến, phi ohmic

- Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò, như trong mạch đóng cắt đèn

chiếu bằng kích hoạt của sáng tối

Nguyên lý hoạt động của quang trở:

- Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và không có tiếp giáp nào Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω

- Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự do trong khối chất và làm chất bán dẫn thành dẫn điện Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon được hấp thụ

- Tuỳ thuộc chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước sóng photon khác nhau Quang trở phản ứng trễ hơn điốt quang, cỡ 10 ms, nên nó tránh được thay đổi nhanh của nguồnsang

Trang 12

1.5 RELAY.

- Sử dụng relay 12v

- Relay: Là một thiết bị dùng để Bộ Xử lý điều khiển thiết bị điện, bằng cách cấp nguồn điện áp

thấp và công suất nhỏ điều khiển đóng mở thiết bị sử dụng điện áp cao và công suất lớn vận hành

+ Phát tia lửa điện khi chuyển trạng thái: khi làm việc với thiết bị sử dụng công suất lớn, sẽ gây

ra tia lửa điện trong thời gian chuyển từ trạng thái điều này rất nguy hiểm nếu môi trường có khí

dễ cháy nổ: Ga, xăng tuy Relay thường bọc rất kín nhưng không hẳn đã an toàn Đây cũng

Trang 13

chính là nhược điểm của Relay sẽ bị mòn theo thời gian ở mỗi tiếp điểm và tiếp xúc kém dần chomỗi lần đón mở, cần bảo trì và thay thế định kỳ

+ Relay có cuộn cảm nên khi điều khiển đóng mở phải sử dụng một diode chống điện áp ngược khi tắt nguồn cấp cho cuộn cảm Đặc điểm rất thú vị của cuộn cảm là dòng điện trong cuộn cảm không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian, do đó khi ngắt điện sẽ xuất hiện sự tăng

áp rất lớn ngược chiều với điện áp nguồn cấp, do đó để phần tử điều khiển không bị đánh thủng

do điện áp ngược này ta cần phải dùng diode để triệt tiêu điện áp ngược của cuộn cảm

+ Không nên dùng relay để điều khiển thiết bị điện một chiều có điện áp trên 48V Vì mỗi khi đóng mở tiếp điểm sẽ phát ra hồ quang rất nguy hiểm sẽ làm cháy tiếp điểm, và nguy hiểm hơn

sẽ gây chạm nổ rất nghiêm trọng Xem thêm thông tin về đặc điểm của nguồn điện

- Việc điều khiển để vận hành các thiết bị trong gia đình sử dụng Relay là giải pháp khả thi và ưu

tiên vì đơn giản và ổn định, hiện tại chưa nên nghĩ dùng linh kiện điện tử để thay thế cho Relay Chú ý khi điều khiển trong nhà bếp vì có khí Gas

1.6 DIODE 1N4148.

- 1N4148 la loại diode đóng cắt tốc độ cao, dòng điện, điện áp thấp

Trang 14

- Đây là loại diode có thời gian phục hồi nhanh Đóng cắt được các xung có tần số rất cao và các đường truyền tín hiệu xung trong các mạch tín hiệu 1N4148 không giống như các diode chỉnh lưu thông thường Ngoài nó có chức năng đóng cắt được tần số cao nó còn có chức năng của của một diode thông thường Nhưng thường được sử dụng cho các mạch đóng cắt với tần số cao hay để ngăn tín hiệu ngược với công suất rất thấp

- Thông số quan trọng của 1N4148 :

+ Điện áp ngược: 75V

+ Thời gian phục hồi: 4ns

+ Dòng điện thuận: 300mA

+ Công suất tiêu tán: 500mW

+ Nhiệt độ hoạt động: -65 ~ 175 độ C

1.7 TRANSITOR.

Hình dạng thực tế:

Ký hiệu:

Trang 15

Cấu tạo của Transistor (Bóng bán dẫn)

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp

P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau.

- Cấu tạo Transistor:

- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là

B (Base), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp.

- Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát (Emitter) viết tắt là E,

và cực thu hay cực góp (Collector) viết tắt là C, vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được.

Trang 16

Trang 17

Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E trong đó (+) nguồn vào cực

Ngay khi dòng IB xuất hiện => lập tức cũng có dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB

Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB và phụ thuộc theo một công thức.

IC = β.IB

Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE

Trang 18

IB là dòng chạy qua mối BE

β là hệ số khuyếch đại của Transistor

Giải thích : Khi có điện áp UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, khi xuất hiện dòng IBE do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, vì vậy số điện tử tự do từ lớp bán dẫn

N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P(cực B) lớn hơn số lượng lỗ trống rất nhiều, một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB còn phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.

- Xét hoạt động của Transistor PNP.

Sự hoạt động của Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE ngược lại Dòng IC đi từ E sang C còn dòng

IB đi từ E sang B.

1.8.Biến áp.

Cấu tạo của biến áp.

- BA là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp (đưa điện áp vào) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấn trên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit.

- Ký hiệu:

Định dạng
Số trang	27
Dung lượng	0,96 MB