CHƯƠNG IV THIẾT kế và TÍNH TOÁN MẠCH

CHƯƠNG IV_THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN MẠCH IV.1_Sơ đồ nguyên lý mạch điện IV.1.1 Mạch điều khiển trung tâm iV.1.1.1 Module giao tiếp vi điều khiển máy tính TXM A X R XM A X TXV m f /6 v 11 10 C 10m f C 3 R IN R IN T IN T IN C 1+ C 2+ C 1C 2V+ V- C M A X232 15 com R 1O U T R 2O U T T1O U T T2O U T G N D P1 13 R XM A X VC C U VC C 16 VC C m f /6 v 12 R XV 14 TXM A X C m f C 10m f IV.1.1.2 Module vi điều khiển pic U R R R R R R R R B B B B B B B B 3 3 3 T1 T2 13 14 R ESET C O N 2 VC C R R R R R R A A A A A A /A N /A N /A N /A N /R E F /T C L K /A N /S S R R R R R R R R B B B B B B B B /IN T R C /T O S O /T C L K R C /T O S I/C C P R C /C C P R C /S C K /S C L R C /S D I/S D A R C /S D O R C /T X/C K R C /R X/D T O S C /C L K O S C /C L K O U T M C L R /V P P 11 32 VD D VD D 12 VC C R R R R R R R R D D D D D D D D /P /P /P /P /P /P /P /P S S S S S S S S P P P P P P P P R E /R D /A N R E /W R /A N R E /C S /A N 1 1 2 2 R C R C R C SC L SD A R C TXV R XV 2 2 2 9 R R R R R R R R D D D D D D D D 10 G N D 2 R R 250 31 J6 A A A A A A G N D VC C R R R R R R R 250 250 P IC L C D 4007 R 10k D T1 R C 104 U R ESET , D LED D LED LED T2 TH A C H A N H C 33p 1k C 33p SW re s e t 0 J4 J3 R R R R R R C C C C D D J1 R R R R R R C D A A A A A A 5 VC C A J5 SC L SD A I2 C R R R R R R D D D D D D 5 LED J2 R R R R R R R R B B B B B B B B 7 R O LE IV.1.2 Mạch Relay VC C _BAR VC C _BAR R R LS1 VC C D J1 D IO D E U 1 R v x l1 C O N 2 Q 2N 1069 R 10 H 21A1 VC C C O N R J4 R -1 -S P D T D VC C _BAR VC C _BAR R R VC C _BAR LS2 LED 1 R 11 v x l2 C O N D IO D E U J2 C O N R Q 2N 1069 R 12 H 21A1 J5 D 10 -1 -S P D T R D VC C VC C _BAR VC C _BAR LS3 R R LED D 11 v x l3 D IO D E U R 13 R Q 2N 1069 D H 21A1 J12 J6 2 C O N 2 -1 -S P D T VC C _BAR v v v v v v v v x x x x x x x x l8 l7 l6 l5 l4 l3 l2 l1 VC C R 14 R LED LS4 VC C _BAR R R D 12 D IO D E U C O N R 15 v x l4 -1 -S P D T D C O N VC C _BAR R 16 LS5 R LED D 13 VC C _BAR U Q 2N 1069 VC C J7 R H 21A1 R R D IO D E J8 2 -1 -S P D T C O N R 17 v x l5 Q 2N 1069 R 18 H 21A1 D R VC C VC C _BAR R R R LS6 LED VC C _BAR D 14 D IO D E U R 19 v x l6 R R R R -1 -S P D T LS7 LED D 15 R R VC C _BAR VC C _BAR LS8 LED D 16 D IO D E R 24 v x l8 H 21A1 C O N D R 22 R R U J10 -1 -S P D T Q 2N 1069 H 21A1 VC C R 21 v x l7 D IO D E U C O N VC C _BAR R 20 VC C _BAR J9 2N 1069 D VC C Q H 21A1 R 23 R Q 2N 1069 R D LED J11 -1 -S P D T C O N V.2.3 Mạch đo nhiệt độ LM335 V.2.4 Mạch nguồn D U J1 - + V IN VO U T G N D J2 ac D IO D E B R ID G E C C 7805 C m f /5 v C 10m f 104 J3 C 104 5v J4 C 104 5v R 270 J5 C 104 5v C 104 5v D LED U V IN VO U T AD J 7812 C m f /5 v J6 C 10 104 2 12v V.2_Phân tích tính toán mạch MẠCH NGUỒN RESET: Mạch dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống, gọi tắt reset hệ thống 16f877A reset cách giữ chân MCLR mức thấp MCLR tác động tay tác động cấp nguồn (reset máy) Dưới dạng mạch reset:  Sơ đồ mạch: VC C VC C D R R D IO D E R R R M C LR R M C LR SW R C C C C Hình 6.2: R mach reset tự động mạch reset tay Giải thích mạch: Khi vừa cấp nguồn, điện áp tụ 0V ngõ đưa đến chân reset mức cao, PIC bắt đầu hoạt động chế độ Sau tụ nạp điện chân reset PIC mức cao, PIC phép hoạt động Hoặc mạch hoạt động mà nhấn nút SW làm IC ngưng hoạt động (do tụ phóng điện), PIC hoạt động trở lại nút nhấn SW thả tụ nạp đến giá trị để chân reset PIC không bị tác động Tính toán: nguồn cung cấp cho mạch 5V nên IC thuộc họ CMOS hiểu mức logic cao điện áp chân ngõ vào 3.5V, mức thấp 1V Do đó, để IC thoát khỏi trạng thái reset (mức thấp) điện áp chân reset (điện áp R2) phải ≤ 1V Ta có: VCC = 5V mà Vcc= VC + VR = VC + 1V   VC = 4V ; ( chọn VR=1V IC thoát khỏi trạng thái Reset ) Giả sử lúc chưa có điện áp cung cấp, Vcc = 0V, Vc = 0V Khi có điện áp Vcc =5V, tụ nạp điện với phương trình nạp: VC =VCC (1 −e t − RC ) với: τ = RC: thời nạp tụ t: thời gian tụ nạp đầy  =5(1 −e e −t RC =1- t − RC ) t = 0.2  = 1,6 RC Chọn t = 0.13 s  RC= 0.0812 s Chọn C = 10 uF  R = τ = 8.12 K Ω C Vậy, ta chọn R2 = 8.2 K Ω Tính R1: Nhấn nút SW , tụ bắt đầu xã điện: VCC = 5V, (3V>VRESET =VR2) Ta có: VRESET = (VCC /(R1 + R2) x R1 R1 = (VCC R2 – VRESET R2)/VRESET = 10K MACH ROLE : Bộ đóng ngắt dùng transistor: Để đóng ngắt mạch điện tử, người ta dùng khóa đếm điện tử Các khóa có trạng thái phân biệt, trạng thái đóng (còn gọi trạng thái dẫn) điện trở cực khóa nhỏ; trạng thái ngắt (còn gọi trạng thái tắt) điện trở khóa lớn, coi hở eạch Việc chuyển đổi khóa từ trạng thái sang trạng thái khác tác động tín hiệu điều khiển ngõ vào, đồng thời trình chuyển trạng thái thực với vận tốc định, gọi tốc độ đóng mở khóa Để làm khóa điện tử ta dùng transistor BJT FET, tùy theo điện áp phân cực mà transitor làm việc trạng thái tắt dẫn (sử dụng chế độ khuếch đại hay bảo hòa) Thông thường người ta sử dụng mạch khóa dùng transistor BJT mắc EC (cực phát chung), đòi hỏi công suất điều khiển thấp Sơ đồ mạch tiêu biểu: VC C R V i VCC/R c Ics R Q IB B Vces VC C VC E Vγ VBE Hình b Hình c VF: điện áp mở Ics: dòng I¬c bão hòa VCES : điện áp bão hòa Muốn cho transistor T1 nằm trạng thái ngắt điện áp UBE chuyển tiếp JE phải nhỏ điện áp ngưỡng VF VBE< VF Do phải thỏa mãn điều kiện : VI +ICBO x R < VF (IBCO :Dòng rĩ ) Transistor T1 làm việc trạng thái dẫn VI tác động xung dương, lúc tùy theo dòng ngõ vào IB mà transistor dẫn làm việc vùng khuếch đại vùng bão hòa Trong mạch khuếch đại: chuyển tiếp JE phân cực thuận, chuyển tiếp Jc phân cực nghịch Dòng IB có giá trị dương thỏa mãn hệ thức sau IC = IB + ICEO IE = IB + IC Điện áp cực thu VO = VCE = VCC -ICRC (1) Điện áp ngõ phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển ngõ vào Tuy nhiên để tăng khả chống nhiễu khóa chọn transistor làm việc vùng bão hòa (ví dụ điểm B hình b) Trong vùng VI lớn nên dòng IB dòng IC lớn Từ công thức(1) IC lớn, suy ra: VO = VCE nhỏ (điện áp bão hòa) V CES = 0,1V đến 0,2V Điều tương ứng với tình trạng chuyển tiếp JE JC phân cực thuận Do VCES nhỏ nên giá trị IC xem VCC RC định IC ? ICS = (VCC – VCES)/ RC IC = VCC /RC T VC C V i R Q R ELAY VCC =12v VI 5v VI = IBRB +VBE suy ra: IB = (VI -VBE )/RB Trans bão hòa: IB ≥ ICmax /βsat ≈ IC sat /βsat vôí βsat =20 ÷ 25 ⇒ VCC/RB ≥ (VCC -VCesat )/(βsat × Rreley) ⇒ βsat × Rreley ≥ RB Choïn β = 20 Rreley =400 Ω ⇒ RB =3,3 KΩ T VC C V i R Q R ELAY ... đến giá trị để chân reset PIC không bị tác động Tính toán: nguồn cung cấp cho mạch 5V nên IC thuộc họ CMOS hiểu mức logic cao điện áp chân ngõ vào 3.5V, mức thấp 1V Do đó, để IC thoát khỏi trạng... J5 C 104 5v C 104 5v D LED U V IN VO U T AD J 7812 C m f /5 v J6 C 10 104 2 12v V.2_Phân tích tính toán mạch MẠCH NGUỒN RESET: Mạch dùng để thiết lập lại trạng thái ban đầu cho hệ thống, gọi tắt... ICEO IE = IB + IC Điện áp cực thu VO = VCE = VCC -ICRC (1) Điện áp ngõ phụ thuộc vào tín hiệu điều khiển ngõ vào Tuy nhiên để tăng khả chống nhiễu khóa chọn transistor làm việc vùng bão hòa