Tuthienbao com dung ic so 8859

Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động tuthienbao.com Việt Nam nước phát triển giàu mạnh, để thay đổi nhanh chóng mặt đất nước Việt Nam ngày hơm có nhiều đứa Việt âm thầm, học tập, nghiên cứu lĩnh vực Nắm 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 thụt lùi lạc hậu nhanh chóng Chính điều làm cho trường “ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP.HCM” sớm chủ trương đào tạo theo hình thức sâu rộng, từ thấp đến cao Để tăng chất lượng học tập nhà trường nói chung khoa điện tử nói riêng tạo điều kiện tổ chức cho sinh viên làm đồ án Chính làm đồ án Sinh viên nắm bắt hết bản, từ dần nâng cao kiến thức Vì lẽ mà nhóm chúng em tham khảo nhiều tài liệu đến định chọn đề tài: “Điều khiển tốc độ quay động DC” MỤC LỤC Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Phần 1: Giới thiệu linh kiện mạch 1.1 Các linh kiện sử dụng mạch 1.2 Giới thiệu linh kiện tính tốn thiết kế mạch - 1.2.1 Tụ điện - 1.2.2 Điện trở 1.2.3 Diode - 1.2.4 Led đơn 1.2.5 Transistor 1.2.6 IC 4017 1.2.7 IC 7408 - 12 1.2.8 IC 7805 - 14 1.2.9 Relay 14 1.2.10 Encoder 14 Phần 2: Sơ đồ khối chức khối 2.1 Sơ đồ khối 15 2.2 Chức khối 16 Phần 3: Sơ đồ mạch (nguyên lí + mạch in) nguyên lí hoạt động mạch 3.1 Sơ đồ nguyên lí 17 3.2 Sơ đồ mạch in 18 3.3 Hoạt động mạch 19 Phần 4: Kết luận - 20 Phần 5: Tài liệu tham khảo - 21 PHẦN Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT CÁC LINH KIỆN TRONG MẠCH 1.1 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH: ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ ¾ Điện trở Tụ điện Diode 1N4007 Công tắc DIP 10 Transistor C1815, D718 Relay 12V IC 7408, 4017, 7805 Led đơn hiển thị Động 12V + Encoder 1.2 GIỚI THIỆU LINH KIỆN VÀ TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH 1.2.1 Tụ điện: Tụ điện linh kiện thụ động cấu tạo tụ điện hai cực kim loại ghép cách khoảng d hai tụ dung dịch hay chất điện mơi cách điện có điện dung C Đặc điểm tụ cho dòng điện xoay chiều qua, ngăn cản dòng điện chiều Khi tụ nạp điện tụ bắt đầu nạp điện từ điện áp 0V tăng dần đến điện áp UDC theo hàm số mũ thời gian t Điện áp tức thời hai đầu tụ tụ tính theo cơng thức: Uc (t) = UDC(1-e-t/τ) Khi tụ xả điện điện áp tụ từ trị số VDC giảm dần đến 0V theo hàm số mũ thời gian t Điện áp hai đầu tụ xả tình theo cơng thức: Uc (t)= UDC.e-t/τ Trong đó: t: thời gian tụ nạp, đơn vị giây (s) e = 2,71828 τ =RC (đơn vị –s) Cơng thức tính điện dung tụ: Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động C = ε.S/d ε: số điện mơi s: điện tích bề mặt tụ m2 d: bề giày chất điện môi 1.2.2 Điện trở: Điện trở linh kiện thụ động có tác dụng cản trở dòng áp.Điện trở đựơc sử dụng nhiều mạch điện tử Điện trở dây dẫn có trị số điện trở lớn hay nhỏ tùy thuộc vào vật liệu làm dây, tỉ lệ thuận với chiều dài tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn Cơng thức tính: R =ρℓ/S R=U/I Trong : ρ: điện trở suất vật liệu, Ωm hay Ωmm2/m S: tiết diện dây, m2 hay mm2 ℓ : chiều dài dây (m) R : điện trở, Ohm (Ω) Điện trở có đơn vị tính Ohm, viết tắt Ω 1.2.3 Diode: Diode cấu tạo gồm hai lớp bán dẫn p-n ghép với Diode thông dụng 1N4007, có chức dùng để đổi điện xoay chiều – thường điện 50Hz đến 60Hz sang điện chiều Tùy lọai Diode mà chịu đựng dòng từ vài trăm mA đến loại cơng suất cao chịu đựng đến vài trăm A Diode chỉnh lưu chủ yếu loại Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Silic Hai đặc tính kỹ thuật Diode chỉnh lưu dòng thuận tối đa dòng ngược tối đa (điện áp đánh thủng) Hai đặc tính nhà sản xuất cho biết 1.2.4 Led đơn : Led đơn dạng Diode Thơng thường dòng điện qua vật dẫn điện sinh lượng dạng nhiệt Ở số chất bán dẫn đặc biệt (GaAs) có dòng điện qua có tượng xạ quang (phát ánh sáng) Tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát có màu khác Led có điện áp phân cực thuận cao diode nắn điện điện áp phân cực ngược cực đại thường không cao Phân cực thuận : VD = 1,4V – 1,8 V(led đỏ) tuthienbao.com VD = 2V – 2,5V (led vàng) VD= 2V – 2,8 V(led xanh lá) ID= 5mA – 20mA (thường chọn 10mA) Led thường dùng mạch trạng thái báo hiệu, thị trạng thái mạch báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược… 1.2.5 Transistor : C1815 Transistor BJT gồm ba miền tạo hai tiếp giáp p–n, miền bán dẫn loại p Miền có mật độ tạp chất cao nhất, kí hiệu n+ miền phát (emitter) Miền có mật độ tạp chất thấp hơn, kí hiệu n, gọi miền thu (collecter) Miền có mật độ tạp chất thấp, kí hiệu p, gọi miền gốc (base) Ba chân kim loại gắn với ba miền tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), collecter (C) transistor Đặc tính kỹ thuật transistor : -Điện áp giới hạn : có loại : BVCEO : điện áp đánh thủng C E cực B hở BVCBO : điện áp đánh thủng C B cực E hở BVEBO : điện áp đánh thủng E B cực C hở Trườ ờng ĐHCN Tp.HCM T Đồ án 1: Điều Đ khiển tốốc độ quay c Động -Dòng điện đ giới hạn h : Icmaxx dòng điện đ tối đa cực C vàà Ibmax dò òng điện tốối đa cựcc b Dòn ng tối đa đư ưa vào cựcc B : 10m mA Dòn ng tối đa đư ưa vào cựcc C : 1000mA Chứ ức củủa transistoor chủ yếu khuyếcch đại tín hhiệu đóng ngắt cáác mạcch điện s giới hạạn : -Cơng suất Khi có dòng điện qua transisor sinh cơng suất nhiệtt làm nónng ng suất sinhh tính t theo ơng thức : PT=IC.VCEE trannsistor, côn Ký hiệuu: transistor loại NPN N 1.2.6 Giới thiệu IC 4017: Đâyy IC C chia tần với v hệ số chhia tần từ tới 10 Hìn nh dáng củaa IC 4017: có tổng cộng sốố chân 116, đ chức nănng từnng chân nhhư IC 4017 sau:: C số 16 chân nguồn n Vcc hoạt độngg với mức điện áp chho o Chân phép p khoảng k từ 3-15 V o Chân C số chân nốii mass Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Ngoài chân nguồn mass IC 4017 có chân có chức hoạt động quan trọng là: o Chân 15 chân Master Reset hoạt động tích cực mức thấp có nhiệm vụ làm ngõ đếm trở lại vị trí hoạt động ban đầu Cụ thể tích cực mức thấp cho chân 15 hoạt động ngõ từ 01-09 trở mức thấp, ngõ 05-9 trở lại mức cao Chân hoạt động hoàn toàn độc lập với chân Clock 14 13 o Chân 14 chân xung clock hoạt động tích cực mức cao Chân có chức đưa xung clock từ bên vào để cấp cho IC hoạt động o Chân 13 chân xung clock hoạt động mức thấp Hai chân có mối liên hệ tương quan sau: trạng thái bình thường: chân 14 mức cao, chân 13 mức thấp IC hoạt động bình thường, ngõ xuất giá trị Trong trình ngõ hoạt động, ta kích mức cao cho chân 13 giá trị mức cao giữ nguyên trạng thái, ngõ lại trạng thái mức thấp hết o Các chân 3, 2, 4, 7, 10, 1, 5, 6, 9, 11 thứ tự giá trị xuất o Chân 12 hoạt động mức thấp giá trị xuất Nó hoạt động mức cao giá trị xuất sau Cấu tạo bên IC 4017: Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Bảng thật: H = trạng thái mức cao (điện dương hơn) L = trạng thái mức thấp (điện âm hơn) X = phi trạng thái chuyển bậc thang - mức dương chuyển bậc thang - mức thấp Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Biểu diễn dạng tín hiệu ngõ theo tín hiệu vào xung Clock: 1.2.7 IC 7408: IC 7408 IC số thơng dụng mạch số Hình dáng chân IC: Trườ ờng ĐHCN Tp.HCM T Đồ án 1: Điều Đ khiển tốốc độ quay c Động tuthienbao.com Tron ng IC có tổng cộộng cổổng AND Thứ tự cácc chân sau: o Chân C 1, 2, 4, 5, 9, 100, 12, 13 lầần lượt ngõ vàào b cổng g AND theeo cặp p o Chân C 3, 6, 8, 11 lầần lượt tấất ngõ rra bộộ cổng AND D o Chân C 14 nốối nguồn VCC V với mức m điện ááp hoạt động giới hạạn 4,5 V đếến 5,5 V Thường T thìì điện áp ttrung bình khoảng 5V V cho phép từ h động tốt t Chân C nối mass m hoạt Bảnng thật c IC 7408: Ở đ tíín hiệu cùnng vào m mức cao thhì ngõ sẽẽ tích cực mức caoo Cònn tín hiệuu vào mứ ức thấp ngõ tích cực mức m thấp bấất chấpp ngõ lại mức cao hay thhấp Tron ng mạch n IC 7408 sử s dụng vớ ới mục đícch AND D tíín hiệu u cần thiết để tạo giá g trị cần ssử dụng Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động 1.2.8 IC 7805: IC 7805 IC ổn áp dương Đối với IC người ta dùng tụ thoát 0,33 μ F khơng cần thiết cho ổn định, dùng tụ 0,1 μ F ngõ để cải thiện đáp ứng độ ổn áp Các tụ phải đặt hay gần IC ổn áp tốt 1.2.9 Relay: Đặc điểm: - Dòng chịu 10 A - Áp chịu 250 VAC - Độ nhạy cao - Điện áp đánh thủng cao - Hình dạng nhỏ gọn - Được dùng làm cơng tắc đóng mở 1.2.10 Encoder: Là thiết bị dùng để đếm số vòng quay động tạo xung làm tín hiệu xung cấp vào IC 4017 Cấu tạo Encoder gồm thu phát hồng ngoại đĩa xẻ thành rãnh nhỏ (tùy thuộc vào Encoder có số rãnh chia khác nhau; chẳng hạn 16 rãnh, 50 rãnh hay 100 rãnh) đủ để thu phát hồng ngoại nhận Sau lần động quay qua rãnh nhỏ thu nhận tín hiệu từ phát, tạo xung Cứ đủ số rãnh động quay vòng Ở mạch này, nhóm em dùng rãnh nhỏ để tăng số vòng quay để dễ sử dụng 11 Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động PHẦN SƠ ĐỒ KHỐI VÀ CHỨC NĂNG TỪNG KHỐI TRONG MẠCH 2.1 Sơ đồ khối: KHỐI NGUỒN KHỐI XỬ LÝ CÁC GIÁ TRỊ CẤN NẠP CHO ĐỘNG CƠ KHỐI ĐIẾU CHỈNH TỐC ĐỘ QUAY CỦA ĐỘNG CƠ ENCODER ĐẾM VỊNG QUAY ĐỘNG CƠ CHỐT TÍN HIỆU ĐƯA VÀO 12 Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động 2.2 Chức khối: 2.2.1 Khối nguồn: Khối nguồn có nhiệm vụ cung cấp nguồn hoạt động cho khối mạch Cụ thể mạch này, ta sử dụng nguồn riêng biệt ¾ Thứ nguồn 5VDC dùng để ni IC hoạt động tạo tín hiệu xuất chuẩn tránh trường hợp nhiễu điện không với tuthienbao.com mức hoạt động IC ¾ Thứ hai nguồn dùng để nuôi động hoạt động Ở ta dùng động DC 12V nên sử dụng nguồn 12V riêng cho động 2.2.2 Khối xử lý giá trị cần nạp cho động cơ: Là khối gồm nhiều đếm tín hiệu 4017 (ở mạch bộ) có nhiệm vụ đếm tín hiệu phát từ Encoder Encoder đếm vòng quay động để đưa vào khối chốt tín hiệu 2.2.3 Khối điều khiển tốc độ quay động cơ: Điện áp cấp từ nguồn qua C1815 phân cực cho đủ để kích Transistor D718 hoạt động Sau kích cho D718 hoạt động chế độ tuyến tính động thay đổi tốc độ thay đổi dòng điện từ D718 thơng qua biến trở 100k 2.2.4 Encoder: Đếm số vòng quay động xuất tín hiệu đếm đưa vào đếm 4017 2.2.5 Khối chốt tín hiệu: Gồm cổng AND Mỗi cổng AND chốt tín hiệu đếm tín hiệu 4017 13 Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động Trường ĐHCN Tp.HCM PHẦN SƠ ĐỒ MẠCH 3.1 Sơ đồ nguyên lí: 5V R46 10 CON3 14 13 U1 CLK ENA Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 C3 12V 5V GND C1 104 C2 22000u R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 R9 R10 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k D1 D2 D3 D4 D5 D6 D7 D8 D9 D10 LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED R14 R15 R16 R17 R18 R19 R20 R21 R22 R23 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k D15 D16 D17 D18 D19 D20 D21 D22 D23 D24 LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED R31 R32 R33 R34 R35 R36 R37 R38 R39 R40 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED D29 D30 D31 D32 D33 D34 D35 D36 D37 D38 SW2 SW DIP-10/SM SW4 SW DIP-10/SM SW6 SW DIP-10/SM SW8 SW DIP-10/SM 5V 5V 5V 5V 3 SW1 2 SW_T_SPDT SW3 SW_T_SPDT SW5 SW7 SW_T_SPDT SW_T_SPDT R11 4K7 R12 4K7 R13 4K7 R24 4K7 5V nguon 12VDC 1 10 D57 1N4007 C4 104 U2A 7408 U2C 7408 1000uF C123 R41 4K7 R25 4K7 IN OUT U6 7805 GND 104 10 11 C5 104 10 11 C8 104 10 11 C10 104 10 11 104 C456 U2B 7408 1000uF C789 5V LED D56 1K R26 R28 330 R27 1k LED D28 9V R42 1K 9V Q5 C1815 D27 1N4007 R43 10K MG1 R44 10K D14 1N4007 LS1 R45 10K 2 R47 10K 9V RELAY DPDT - RST 5V 5V 5V Q0 Q1 Q2 Q3 Q4 Q5 Q6 Q7 Q8 Q9 R49 R50 R51 R52 R53 R54 R55 R56 R57 R58 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k 1k + CO 4017 U3 CLK ENA RST CO 4017 U4 CLK ENA RST CO 4017 U5 CLK ENA RST CO 4017 A 15 12 14 13 15 12 14 13 15 12 14 13 15 12 LED LED LED LED LED LED LED LED LED LED D42 D43 D44 D45 D46 D47 D48 D49 D50 D51 SW9 SW_T_SPDT 9V Q6 D718 SW_T_SPDT SW10 Q7 D718 14 14 14 xung encoder RESET S1 C11 10U R61 8K2 14 16 VCC GND 16 VCC GND 16 VCC GND 16 VCC GND Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động 3.2 Sơ đồ mạch in: - 15 - Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động 3.3 Nguyên lí hoạt động: Ý nghĩa mạch kiểm soát động DC quay theo ý người sử dụng Tức là, ta cho động quay vòng tùy ý Sau quay số vòng mà ta ấn định cho động ban đầu ngừng quay tức khắc Đầu tiên, ta chọn vòng quay cho động cơng tắc Switch 10 Các Switch tượng trưng cho hàng đơn vị, chục, trăm nghìn Đơn vị tính xung Encoder ta giải thích ban đầu tức sau động quay vòng có xung từ Encoder cấp vào IC 4017 Ví dụ ta chọn số vòng quay mà động cần quay 20 vòng Lúc ta gạt Switch mức 1, Switch mức Sau đó, ta nhấn nút khởi động động động quay, Encoder bắt đầu đếm xung, đủ số vòng tín hiệu chọn ban đầu chốt cổng AND Tín hiệu chốt kích cho Rơle đóng lại làm động ngưng ngưng hoạt động Ngoài ra, để dễ dàng kiểm tra,ta điều chỉnh tốc độ quay động qua khuyếch đại điện áp - 16 - Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động PHẦN KẾT LUẬN Đồ án tập lớn, thử thách lớn sinh viên, nhiên với tập lớn giúp cho sinh viên vận dụng cách cụ thể kiến thức mà học suốt trình học tập Đây là cách học theo phương pháp tư nghiên cứu, tìm tòi, phong cách làm việc theo nhóm để quen dần với cách làm đồ án tốt nghiệp sau - 17 - Trường ĐHCN Tp.HCM Đồ án 1: Điều khiển tốc độ quay Động PHẦN TÀI LIỆU THAM KHẢO ¾ www.alldatasheet.com ¾ www.dientuvietnam.net ¾ www.diendandientu.com.vn ¾ Linh kiện điện tử, Nguyễn Tấn Phước, NXB Tổng hợp TP.HCM - 18 -