Đồ án thiết kế hệ thống đóng mở cửa tự động

Đồ án đóng mở cửa tự động bằng động cơ xoay chiều ACMạch đóng mở cửa tự động sử dụng cảm biến, điều khiển động cơ AC 1kW gồm 50 cấp độ khác nhau có hồi tiếp.Trong hệ thống còn có khối giao tiếp RF để giao tiếp giữa cảm biến và khối xử lý trung tâm.Có hệ thống bảo mật bằng khóa từ.

PHÂN CÔNG NHIỆM VỤ

Trương Thanh Dũng Khối công suất + hồi tiếp + phát

hiện điểm 0

đọc xung điểm 0 + Điều khiển

Trương Công Đức Khối nguồn 12V + Khối bảo vệ

quá dòng, quá áp + Nguồn nuôi 5V ngoại vi

Nguyễn Văn Nhân Khối xử lý trung tâm + Khối

nguồn 5V cho khối XLTT + Khốithu, phát RF +Đóng mở khóa từ+Cảm biến

Đọc cảm biến + quét phím + đóng mở khóa từ

I Nhiệm vụ chi tiết của đề tài

- Mạch đóng mở cửa tự động sử dụng cảm biến, điều khiển động cơ

AC 1kW gồm 50 cấp độ khác nhau có hồi tiếp

- Trong hệ thống còn có khối giao tiếp RF để giao tiếp giữa cảm biến

và khối xử lý trung tâm

- Có hệ thống bảo mật bằng khóa từ

SƠ ĐỒ KHỐI

KHỐI CẢM BIẾN PHÁT RF

KHỐI NGUỒN

KHỐI ĐIỀU KHIỂN

SUẤT

KHỐI HỒI TIẾP

KHỐI NGUỒN

II Nguyên lý làm việc tổng thể

- Khối xử lý trung tâm nhận tất cả các lệnh từ các khối khác, xử

lý lệnh và đồng thời ra lệnh cho các khối khác làm việc

- Nhập mật mã từ bàn phím đưa tín hiệu về khối xử lý trung tâm

để điều khiển khóa từ

- Cảm biến thực hiện việc nhận diện vật thể chuyển động trong

phạm vi quét và gửi dữ liệu tương ứng về khối xử lý trung tâm

- Khối giao tiếp RF thực hiện việc truyền nhận dữ liệu bằng sóng

RF để giao tiếp giữa cảm biến và khối xử lý trung tâm

- Khối công suất nhận tín hiệu từ khối xử lý trung tâm để thay đổi

tốc độ quay của động cơ AC

- Khối nguồn cung cấp nguồn điện cho tất cả các khối khác thực

hiện

1.1 Khối nguồn, khối bảo vệ quá dòng quá áp (Trương Công Đức)

a Khối nguồn 12V/2A

* Nhiệm vụ chi tiết:

- Cung cấp nguồn điện áp 1 chiều ổn định Vo=(11,5-12,2)v và dòng 2)A cho động cơ DC và các linh kiện trong mạch từ điện áp xoay chiều Vin=(180-240)v

- Mạch ổn áp sử dụng Diode Zener: đơn giản nhưng cho ra dòng nhỏ I<20mA.

- Dùng trực tiếp cầu phân thế : để cho ra điện áp 12v =>cho ra dòng nhỏ

mà muốn cho ra dòng lớn => điện trở nhỏ => I lớn => nên điện trở phải dùng là trở công suất => vừa to, không hợp lí , tốn kém

- Mạch dùng transitor, IC ổn áp: cho ra được điện áp ổn định và có thể cho

ra được dòng lớn, mạch mắc đơn giản, các linh kiện có trên thị trường, hiệu suất cao hơn

=> chọn phương pháp sử dụng IC ổn áp

* Chọn linh kiện :

-Các IC ổn áp có thể dùng LM7805, LM7905, LM7809, LM7909, LM7812, LM7912, LM7815,LM7915, LM7824, LM7924

* Biện luận chọn linh kiện chính:

-Vì yêu cầu nhiệm vụ mạch nguồn +12 V nên ta sử dụng IC ổn áp

LM7815,trong đó IC LM 7812 có (12.5 Vdc ≤ Vin ≤ 35 Vdc), Vout =(11,8- 12,2)Vdc

* Chọn lựa các linh kiện phụ trợ:

- Chọn BJT để gánh dòng cho IC vì dòng ra của IC ổn áp thường rất nhỏ

do đó cần phải dùng các BJT mắc song song với nhau

+ Chọn BJT có dòng định mức lớn hơn dòng tải tối đa của mạch

+ Điện áp Vce tối đa > Vi-Vout

+ Công suất tỏa nhiệt > (Vi-Vout).Imax

BJT B688

+Hệ số khuếch đại dòng :80-160+Icmax=8A

+Vce=5v

+P=80wBJT 2N4401 : 40v-0.6A

i Trường hợp không tải :

- Điện áp Vi=(180-240)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều đi qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(13,5-15,5)Vac,vì cần dòng diện 1 chiều nên ta đưa qua cầu diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều với điện áp Vo2=(16,8-20,2)Vdc,sau đó dòng điện đi qua

tụ lọc 4700uF và 2 tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhô từ cầu để cho ra điện áp bằng phẳng hơn để đi vào IC 7812

ổn định điện áp đầu ra Vo3=(11,8-12,2)Vdc điện áp tiếp tục đi qua tụ lọc 470uF để lọc nhiễu đầu ra và tụ 10uF để tránh dao động tự kích của IC

ii Trường hợp có tải 6,6 ohm/25w dòng max 2A

-Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng do có tải nên các mức điện áp sẽ bị giảm hơn so với trường hợp chưa tải.Vin=(180-230)Vac

Vo1=(13,2-15)VacVo2=(15,2-17,5)VdcVo3=(11,5-12)Vdc

V tải =(11,5-12)Vdc

b Khối bảo vệ quá áp:

* Nhiệm vụ chi tiết:

- Có nhiệm vụ ngắt mạch khi điện áp vượt quá ngưỡng (>12V) để đảm bảo

an toàn cho mạch

* Phương pháp thực hiện:

- Phương pháp kẹp điện áp: mạch đơn giản sử dụng ít linh kiện nhược điểm:độ chính xác thấp ,gây ra hiện tượng ngắn mạch làm cho linh kiện nóng lên và có thể gây hư hỏng

- Phương phán giới hạn điện áp: độ chính xác tương đối cáo không gây ngắn mạch Nhược điểm : mạch phức tạp sử dụng nhiều linh kiện

- Phương pháp so sánh điện áp: mạch không quá phức tạp,sử dụng ít linh kiện, có độ chính xác tương đối cao, không gây ngắn mạch.Nhược điểm: cần dùng nguồn cung cấp riêng để có thể hoạt động được

LM386: là IC chỉ chứa 1 opamp, có các chân không cần dùng đến trong mạch so sánh, thường được dùng trong mạch khuếch đại âm thanh công suất nhỏ.

LM358: là IC có chứa 2 opamp, khá thích hợp trong mạch so sánh

LM339: là IC có chứa 2 opamp ,thích hợp cho mạch so sánh nhưng lại hiếm có ngoài thị trường

LM741: là IC chỉ chứa 1 opamp, có các chân không dùng đến trong mạch

=>Relay đáp ứng yêu cầu

- Cường độ dòng từ đầu ra của khối so sánh nhỏ nên không thể kích cho Relay hoạt động nên cần 1 chuyển mạch bán dẫn có thể đóng ngắt tín hiệu từ khối so sánh.Có thể dùng Mosfet,Bjt,JFET,cần 1 chuyển mạch ở tần số thấp công suất nhỏ =>Chọn BJT

- Sử dụng biến trở và các điện trở cho mạch so sánh

- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:

i Trường hợp chưa xảy ra quá áp :

- Điện áp Vin1=(11,8-12,2) lấy từ nguồn đi qua điện trở 10k và 4,7k để lấy được điện áp tại đầu vào không đảo của opamp

V(+)=(3,75-4,0)V so sánh với điện áp ngưỡng tại đầu vào đảo của opamp V(-)=(4,01-4,15) được hiệu chỉnh từ biến trở 10K có nguồn V(in)=(4,7-5,2)V Hai mức điện áp được opamp so sánh với nhau: lúc này V+ < V- => Opamp sẽ xuất ra mức 0 với điện áp V=(0-

0,05)V đi qua trở 220 ohm vào chân B của BJT nâng dòng lên vì dòng ra từ opamp khá nhỏ không đủ để kích cho Relay (trong

trường hợp này điện áp ra nhỏ nên không đủ để phân cực cho BJT dẫn ), Vbe=(0=0,05)v và điện áp chân E và chân C của BJT

Vce=(3,8-5,05)v không có dòng để kích cho Relay hoạt động nên lúc này đèn không sáng

ii Trường hợp xảy ra quá áp:

- Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng khi xảy ra quá áp ta sẽ

có các mức điện áp khác nhau:

+Vin1=(12,5-13,5)v

+V(+)=(4,15 - 4,25)v

+V(-)=(4,01 - 4,15)v

+V(+) > V(-) nên opamp sẽ xuất ra mức 1 với điện áp

Vo=(3,2-4,9)v.Lúc này điện áp Vbe =(0,6-0,85)v nên BJT dẫn và 0,18)v làm cho Relay hoạt động và ngắt nguồn dẫn đến đèn sáng báo hiệu nguồn đã được ngắt

Vce=(0-c Khối bảo vệ quá dòng

* Nhiệm vụ chi tiết:

- Đóng ngắt nguồn khi cường độ dòng điện của nguồn vượt quá 2A để bảo

vệ cho tải và các linh kiện trong mạch

* Phương pháp thực hiện:

- Phương pháp hạn dòng: mạch vẫn hoạt động liên tục với dòng tải không vượt quá giá trị định mức ngay cả khi xảy ra hiện tượng ngắn mạch tải Nhược điểm : công suất tiêu tán trên BJT lớn ,có khả năng hỏng vì nhiệt khi dẫn trong thời gian dài,khá phức tạp và sử dụng nhiều linh kiện

- Phương pháp cắt dòng : mạch khá phức tạp,sử dụng nhiều linh kiện

- Phương pháp so sánh điện áp: mạch sẽ so sánh điện áp đã được quy đổi

từ dòng điện thông qua điện trở rồi so sánh với 1 điện áp lấy mẫu Mạch không quá phức tạp,độ chính xác tương đối cao,không gây hiện tượng ngắn mạch

-Relay đóng ngắt nguồn.

- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lí làm việc:

i Trường hợp chưa xảy ra quá dòng:

- Dòng điện I=(0-2)A qua trở 0,33 ohm 5w để lấy mức điện áp để phân cực cho BJT dẫn Vr=(0-0,2)v.BJT đóng vai trò như 1 công tắc khi được phân cực thì sẽ mở Khi điện áp tại 2 đầu E và B của BJT Vbe=(0-0,2)v thì BJT chưa dẫn và Vce=(0-0,1)v, biến trở VR1 dùng để điều chỉnh điện áp tại ngõ vào không đảo cho opamp V(+)=(0-0,05)v so sánh với điện áp ngưỡng tại ngõ vào đảo được định mức qua biến trở V(-)=(1,75-1,95)v.Opamp so sánh 2 mức điện áp tại ngõ không đảo và ngõ vào đảo với nhau và V+ < V- nên điện áp ra tại opamp Vo=(0-0,05)v đi qua trở 220ohm vào chân G Vg=(0-0,05)V để kích cho thyristor dẫn ( dòng không đủ để thyristor dẫn ) nên Vak=(3,6-4,9)v,Relay dùng để đóng ngắt nguồn lúc này chưa hoạt động vì chưa nhận được tín hiệu từ thyristor nênđèn chưa sáng

ii Trường hợp xảy ra quá dòng:

- Nguyên lí hoạt động tương tự nhưng khi xảy ra quá dòng

dòng qua trở I=(2,1-2,5)A sẽ làm chênh lệch 2 mức điện áp tại chân B và E của BJT Vbe=(0,6-1,1)v làm cho BJT dẫn

Vce=(0,08-0,25)v Dòng lúc này lớn nên cần 1 con trở công suất để giảm bớt dòng để tránh hư hỏng cho opamp Điện áp tại biến trở V(+)=(2,1-2,4)v và điện áp V(-)=(1,75-1,95)v

- Khi đó opamp so sánh 2 mức điện áp V+ > V- nên opamp sẽ

xuất ra mức 1 với điện áp Vo=(3,6-4,9)v đi qua trở 220ohm để kích cho thyristor dẫn, điện áp tại chân G Vg=(0,6-1,2)v và Vak=(0,6-0,85)v kích cho Relay đóng và ngắt nguồn làm đèn sáng báo hiệu nguồn đã được ngắt

d Nguồn cung cấp cho ngoại vi

- Nhiệm vụ: cấp nguồn DC ổn định (4,6-5,2)V cho các khối ngoại vi

hoạt động

- Liệt kê các phương pháp: thiết kế mạch nguồn dùng biến áp và ic nguồn, dùng linh kiện bán dẫn, dùng module nguồn, dùng nguồn aldapter

- Chọn phương pháp: yêu cầu tạo ra điện áp ổn định 5V, dòng 0.5A

để cấp cho các khối ngoại vi, dễ dàng trong việc đo và kiểm tra mạch  chọn phương pháp thiết kế mạch nguồn với ic ổn áp

- Liệt kê các linh kiện phù hợp với phương pháp đã chọn: các loại ic

ổn áp 5v như LM7805, LM317, LM2596

- Chọn linh kiện: ic ổn áp LM7805, vì IC này có thể cấp được dòng tối

đa lên đến 1A và điện áp ổn định 5V, tuy nhiên đầu vào của IC này là điện áp DC trong khoảng từ 7-25V

- Nguyên lí làm việc: Điện áp Vi=(180-240)Vac lấy từ lưới điện xoay chiều

đi qua biến áp để hạ áp xuống mức điện áp Vo1=(13,5-15,5)Vac,vì cần dòng diện 1 chiều nên ta đưa qua cầu diode để chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều với điện áp Vo2=(16,8-20,2)Vdc,sau đó dòng điện đi qua tụ lọc 4700uF và tụ 2200uF để lọc tín hiệu nhấp nhô từ cầu để cho ra điện áp bằng phẳng hơn để đi vào IC 7805 ổn định điện áp đầu ra

Vo3=(4,8-5,2)Vdc điện áp tiếp tục đi qua tụ lọc 470uF để lọc nhiễu đầu ra

và tụ 10uF để tránh dao động tự kích của IC

1.2 Khối thu phát RF, khối đóng mở khóa từ , cảm biến , khối XLTT và khối nguồn 5V cho khối XLTT (Nguyễn Văn Nhân)

a Cảm biến :

* Nhiệm vụ : Nhận diện vật thể di chuyển vào hay ra khỏi phạm vi quét để

biết có người hay không

Tín hiệu ngõ vào : Người chuyển động

Tín hiệu ngõ ra : Có người – Mức 1 ( 2,8V – 5,2V )

Không có người – Mức 0 ( 0V – 0,5V)

* Phương pháp thực hiện : Dùng tia hồng ngoại, dùng tia laze, dùng sóng

siêu âm, dùng ánh sáng quang

Dùng ánh sáng quang : Độ nhiễu cao, không ổn định

Dùng tia laze : gây hại cho mắt nếu chiếu trực tiếp, không phù hợp

Dùng tia hồng ngoại : Nguồn thụ động, phát ra từ cơ thể con người, tiện lợi Ngoài ta tia hồng ngoại có khả năng chống nhiễu tốt

Lựa chọn phương pháp cảm biến dùng tia hồng ngoại

Các linh kiện sử dụng : E18-D80NK, Module thu phát hồng ngoại V1,

Module HC-SR501

Module thu phát hồng ngoại V1 : Khoảng cách phát hiện tầm 1-10cm -> Khoảng cách phát hiện quá nhỏ, led phát và led thu đặt gần nhau -> Dễ bị tác động khi nhiễu đánh vào -> Thu không ổn định

E18-D80NK : Khoảng cách phát hiện tốt từ 3-80cm, nhưng giá thành thị trường cao và khá cồng kềnh -> Không phù hợp.

HC-SR501 : Khoảng cách phát hiện từ 2m-5m, khoảng cách phát hiện xa, phù hợp với yêu cầu thực tế Góc quét có kết hợp với lăng lính Fresnel nênrộng hơn và quét tốt hơn Giá thành rẻ, dễ tìm kiếm trên thị trường

Lựa chọn linh kiện HC-SR501

Linh kiện phụ trợ : Không

Sơ đồ khối :

- Nguyên lí làm việc:

 Khi có chuyển động quét qua mắt nhận của cảm biến chuyển động thì Vout của cảm biến sẽ xuất mức logic 1 tương ứng khoản điện áp từ (2,8 – 5,2V)

 Khi không có chuyển động quét qua mắt nhận của cảm biến chuyển động thì Vout của cảm biến sẽ xuất mức logic 0 tương ứng khoản điện áp từ (0 – 0,5V)

* Phương pháp thực hiện :Để thu và giải mã sóng vô tuyến có 2 phương

pháp thu chính : điều chế ASK, điều chế FSK

Điều chế ASK : Điều chế thay đổi biên độ sóng mang theo tín hiệu mang tin Vì vậy phương pháp thu là tách sóng mang AM và khôi phục tín hiệu ban đầu Phương pháp này thích hợp truyền sóng ở phạm vi ngắn, tần số sóng mang thấp và chỉ có khoảng tần số xác định, dễ tạo, dễ thu

Điều chế FSK : Điều chế thay đổi tần số sóng mang theo tín hiệu mang tin

Vì vậy phương pháp thu là tách sóng mang từ tín hiệu thu được và khôi phục tín hiệu ban đầu Phương pháp này thích hợp với truyền sóng ở phạm vi rộng, tần số sóng mang cao và phải có ít nhất 2 tần số khác nhau, nhưng tạo ra khá phức tạp

Phạm vi đề tài cho phép truyền sóng <100m nên lựa chọn phương pháp điều chế ASK sử dụng sóng RF

Phương pháp giải mã lựa chọn : Giải mã theo xung dao động ngoài, vì dễ dàng điều chỉnh xung dao động phù hợp với xung dao động bên phát

Linh kiện sử dụng : Để giải mã tín hiệu ta sử dụng họ PT2272 :

Linh kiện phụ trợ :

Sử dụng mạch cộng hưởng LC để thu sóng từ môi trường bên ngoài Tín hiệu sau khi thu cần tách sóng mang -> Sử dụng transistor cao tần để tách sóng -> BJT S9018

Tín hiệu sau khi tách có biên độ thấp do suy hao trong môi trường truyền nên cần khuếch đại tín hiệu -> Sử dụng opamp LM358 để khuếch đại và nâng mức tín hiệu

Anten để thu sóng từ môi trường bên ngoài

Để thu được sóng cần có bộ phát với giá trị tần số tương ứng -> Khối phát RF

tách tần số sóng mang ra khỏi tín hiệu và đưa sóng mang theo C4 xuống mass.

 Tín hiệu sau khi tách sóng có biên độ (0,02 – 1,2V) là tín hiệu nhỏ không giải mã được Tín hiệu đưa qua LM358 để tăng lên có biên độ (1,2 – 3,3V) Sau đó qua LM358 ở chế

độ so sánh để phân thành 2 mức tín hiệu rõ ràng là mức 1 (3,3 – 5,2V) và mức 0 (0 – 0,3V)

 Tín hiệu đưa vào IC PT2272 L4 để giải mã với tín hiệu theo xung clock từ 2 chân 14 và 15

 Tín hiệu mức 1 (5 – 10 xung clock) điện áp (3,3 – 5V) thì điện áp đầu ra là (3,3 – 5V)

 Tín hiệu mức 0 (2 – 3 xung clock) điện áp (3,3 – 5V) thì điện

* Phương pháp thực hiện : Phương pháp điều chế ASK, phương pháp

điều chế FSK, sử dụng công nghệ ZIGBEE

Phương pháp điều chế ASK : Chỉ dủng 1 sóng mang, dễ thực hiện, khoảngcách dễ tạo và dễ thu

Phương pháp điều chế FSK : Khoảng cách phát xa, điều chế phức tạp

Sử dụng công nghệ ZIGBEE : Có nhiều chức năng tiên tiến, công nghệ tích hợp nhiều nhưng giá thành đắt -> Không lựa chọn

Phạm vi đề tài cho phép cần đảm bảo truyền trong khoảng cách <100m nên lựa chọn phương pháp điều chế ASK sử dụng sóng RF.

Linh kiện sử dụng : PT2262, IC CC2530, Module CC1101.

IC CC2530 : Khó tìm kiếm, giá thành không phù hợp cho nghiên cứu -> Không lựa chọn

Module CC1101 : Module tích hợp sẵn => không lựa chọn

PT2262 : IC chuyên dụng cho phát sóng RF, phù hợp cho nghiên cứu và thí nghiệm

Sử dụng mạch cộng hưởng LC để tạo dao động sóng mang

Sử dụng BJT cao tần để kích thích khung cộng hưởng và khuếch đại tín hiệu để phát ra ngoài môi trường -> BJT S9018

Các cuộn dây và tụ để duy trì trạng thái dao động của mạch

Anten để phát sóng ra ngoài môi trường

- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:

 Tín hiệu đầu vào (2,8 – 5,2V) thì tín hiệu ra của PT2262 là (10 – 12V ) với độ rộng bit (5 – 10 xung clock) qua bộ trộn sóng mang và khuếch đại công suất có tần số từ (250 – 350MHz)

 Tín hiệu đầu vào (0 – 0,3V) thì tín hiệu ra của PT2262 là (10 – 12V ) với độ rộng bit (3 – 4 xung clock) qua bộ trộn sóng mang và khuếch đại công suất có tần số từ (250 – 350MHz)

Lựa chọn phương pháp sử dụng linh kiện bán dẫn.

Các linh kiện sử dụng : C828A, C1815, BT136, Tip41C.

C828A và C1815 : BJT chịu được dòng nhỏ tối đa tầm 500mA, nhưng dòng dùng để kích tải khác lớn ( ~1A) nên sẽ gây cháy linh kiện -> Không lựa chọn

BT136 : Kích được cho cả dòng xoay chiều và dòng một chiều -> Không cần thiết với nhiệm vụ -> Không lựa chọn

Tip41c : Transistor công suất, chịu dòng và chịu tải lớn, phù hợp với nhiệm

 Tín hiệu mức 0 (0 – 0,2V) từ vi điều khiển qua điện trở R1

có điện áp rơi trên R1 là (0 – 0,2V) sẽ tạo ra mức điện áp VbeQ1 tương ứng trên Q1 là (0 – 0,2V) và VceQ1 từ (11 – 12,2V) làm cho Q1 tắt Vì mạch mắc theo kiểu Darlington nên đồng thời điện áp từ chân E của Q1 đi vào chân B của Q2 và tạo ra mức điện áp VbeQ2 tương ứng trên Q2 là (0 – 0,2V) và VceQ2 từ (11,5 – 12,2V) và Q2 sẽ tắt, chốt khóa từ vẫn đóng

 Tín hiệu mức 1 (2,8 – 5,2V) từ vi điều khiển qua điện trở R1

có điện áp rơi trên R1 là (1 – 4V) sẽ tạo ra mức điện áp VbeQ1 tương ứng trên Q1 là (0,6 – 1,5V) và VceQ1 từ (0 – 0,2V) làm cho Q1 dẫn bão hòa Vì mạch mắc theo kiểu Darlington nên đồng thời điện áp từ chân E của Q1 đi vào chân B của Q2 và tạo ra mức điện áp VbeQ2 tương ứng trên Q2 là (0,7 – 1,5V) và VceQ2 từ (0 – 0,2V) và Q2 sẽ dẫn bão hòa, chốt khóa từ mở và điện áp rơi trên khóa từ là (11,4 – 12,2V)

e Khối xử lý trung tâm

Nhiệm vụ : Nhận lệnh từ các khối ngoại vi, xử lý lệnh và ra lệnh để điều

Lựa chọn phương pháp sử dụng vi điều khiển

Linh kiện sử dụng : ATMega328P, ATMega2560, MSP430, ESP32,

f Khối nguồn 5V cho khối XLTT :

Nhiệm vụ : Cung cấp nguồn cho khối XLTT hoạt động.

Đầu vào : 180 – 240 Vac

Đầu ra : 4,8 – 5,2 Vdc

Dòng ra : 0,5A

Phương pháp thực hiện : Sử dụng diode để sụt áp, Sử dụng diode

Zenner, dùng cầu phân thế, dùng IC ổn áp

 Sử dụng diode để sụt áp : Không ổn định vì sụt áp trên diode cố định

mà điện áp vào giảm nên điện áp ra sẽ giảm theo

 Sử dụng diode Zener : Đơn giản nhưng dòng ra nhỏ (~20mA)

 Dùng trực tiếp cầu phân thế : để cho ra điện áp 5V =>cho ra dòng nhỏ mà muốn cho ra dòng lớn => điện trở nhỏ => I lớn => nên điện trở phải dùng là trở công suất => vừa to, không hợp lí , tốn kém.

 Mạch dùng transitor, IC ổn áp: cho ra được điện áp ổn định và có thểcho ra được dòng lớn, mạch mắc đơn giản, các linh kiện có trên thị trường, hiệu suất cao hơn

Lựa chọn phương pháp sử dụng IC ổn áp

Linh kiện sử dụng : LM7805, LM317, LM2596, LM7812.

Lựa chon IC LM7805 : Bởi vì yêu cầu mạch nguồn đầu ra 5V ổn định, IC

dễ tìm kiếm trên thị trường và thông dụng, nên sử dụng IC LM7805.LM7805 :

 Vin = 5,5 – 35V

 Vout = 4,4 – 5,6V

 Dòng = 0,4A

Linh kiện phụ trợ :

Cần diode D1 ngay sau cầu diode để ngăn không cho tụ lọc lọc

phẳng dạng sóng, để lấy dạng sóng đưa vào mạch phát hiện điểm 0

Điện trở R1 nối xuống mass để ổn định dạng sóng

Tụ lọc C1, C2 để lọc gợn điện áp đầu vào

Tụ C3 để lọc nguồn đầu ra và tụ C4 để dập tắt hiện tượng tự kích

- Sơ đồ mạch:

- Nguyên lý làm việc:

 Trường hợp không tải : Điện áp xoay chiều từ mạng lưới điện có điện áp từ (180 – 240Vac) đi qua biến áp hạ áp xuống (13,8 – 15,6Vac) Điện áp được đưa qua cầu diode chỉnh lưu từ điện áp xoay chiều thành một chiều Sau cầu là dạng sóng sin đã được chỉnh lưu có biên độ (17 – 21V) Tín hiệu sau khi qua diode D1 có mức điện áp từ (18,5 – 22,2V).Tín hiệu được đưa vào tụ C1 để lọc gợn điện áp có điện áp

từ (18,5 – 22,2V) đi vào chân IN của IC ổn áp LM7805 và đầu ra tại chân OUT sẽ có mức tín hiệu ổn áp là (4,8 – 5,2V) Điện áp sau đó đi qua tụ lọc C3 để lọc nguồn đầu ra

có mức điện áp từ (4,8 – 5,2V) và qua tụ C4 để dập tắt hiện tượng tự kích

 Trường hợp có tải : Điện áp xoay chiều từ mạng lưới điện cóđiện áp từ (180 – 240Vac) đi qua biến áp hạ áp xuống (13,8 – 15,6Vac) Điện áp được đưa qua cầu diode chỉnh lưu từ điện áp xoay chiều thành một chiều Sau cầu là dạng sóng sin đã được chỉnh lưu có biên độ (17 – 21V) Tín hiệu sau khi qua diode D1 có mức điện áp từ (17,5 – 20,2V) Tín hiệu được đưa vào tụ C1 để lọc gợn điện áp có điện áp từ (17,5 – 20,2V) đi vào chân IN của IC ổn áp LM7805 và đầu ra tại chân OUT sẽ có mức tín hiệu ổn áp là (4,5 – 5,2V) Điện áp sau đó đi qua tụ lọc C3 để lọc nguồn đầu ra có mức điện áp

từ (4,5 – 5,2V) và qua tụ C4 để dập tắt hiện tượng tự kích Điện áp trên tải (4,5 – 5,2V).

1.3

Khối công suất, hồi tiếp và phát hiện điểm 0 (Trương Thanh Dũng)

a Khối công suất

- Nhiệm vụ: Điều chỉnh tốc độ động cơ AC, P = 1kW

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi số đôi cực

Khó thực hiện vì kích thước động cơ lớn, chỉ điều chỉnh bằng tốc độ cố định

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi tần số

Khó thực hiện vì để thay đổi tần số thì phải dùng biến tần mà biến tần thì phức tạp và chi phí cao

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp

Không gây tổn hao nhưng phải có nguồn riêng, có điện áp điều chỉnh

được

Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện trở mạch roto của động cơ và roto dây quấn.

Không thực hiện được vì hiệu suất không cao, tốc độ điều chỉnh còn phụ thuộc vào tải

Chọn phương pháp: Điều chỉnh tốc độ bằng cách thay đổi điện áp

Có các cách thay đổi điện áp như sau:

Mắc nối tiếp với tải một điện trở hoặc một điện kháng

Dùng máy biến áp

Hai cách này có nhược điểm là kích thước lớn, khó điều chỉnh liên tục khi dòng điện lớn

Dùng Triac để điều khiển góc kích pha

Để phù hợp với động cơ AC 220V, I = 5A ta chọn Triac BTA 41 Umax = 600V, Imax = 40A

Để khối công suất giao tiếp với khối xử lý thì cần phải cách ly giữa hai tầngđiện mạch khác nhau, chống nhiễu, chống ồn,…

Các phương pháp:

+ Dùng rơ-le

Nhược điểm: Gây ồn và gây nhiễu cho các thiết bị xung quanh

+ Dùng Opto (hay còn gọi là cách ly quang)

Opto cấu tạo gồm 1 LED và 1 transistor (1)

Opto cấu tạo gồm 1 LED và 1 DIAC (2)

Chọn loại (2) vì dẫn được dòng xoay chiều.

a Trường hợp quay thuận có tải P = 1kW, I = 5A

Tín hiệu mức 0: Uvào = 0V ÷ 0.2V, Ura = 180V ÷ 240V

- VBE = 0V ÷ 0.3V

- VBC = -0.2V ÷ 0.2V

b Trường hợp quay nghịch có tải P = 1kW, I = 5A.

Tín hiệu mức 0: Uvào = 0V ÷ 0.2V, Ura = 180V ÷ 240V

- VBE = 0V ÷ 0.3V

- VBC = -0.2V ÷ 0.2V

- VCE = 0V ÷ 0.2V

 Transistor NPN C1815 không dẫn