Đồ án kỹ thuật điện tử hutech mạch đếm

MỤC LỤC 1. PHẦN MỞ ĐẦU 2 1.1 Tính cấp thiết của bài 2 1.2 Mục đích, yêu cầu 2 1.3 Phương pháp nghiên cứu 2 1.4 Kết quả nghiên cứu 2 2. NỘI DUNG 2 2.1 Các linh kiện được sử dụng trong mạch đếm sản phẩm 2 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm 2 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 2 2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động 2 2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần 2 2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm 2 3. ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 2 3.1 Ưu điểm 2 3.2 Những khuyến điểm của mạch đếm sản phẩm 2 4. KẾT LUẬN 2 • TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ ĐỀ TÀI : MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM Ngành : KỸ THUẬT CƠ – ĐIỆN TỬ Giảng viên hướng dẫn : Ngô Quang Đại Sinh viên thực : Cao Duy Cường MSSV : 1711032256 Lớp : 17DCTA3 MỤC LỤC NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………… PHẦN MỞ ĐẦU 1.1 Tính cấp thiết của bài Hiện thời đại khoa học phát triển, công nghệ hoạt động song song với người phục vụ người một cách tối ưu nhất Ở các nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm của mình những băng chuyền đại, sản phẩm xuất nhất nhanh với số lượng lớn vì vậy việc đếm sản phẩm xuất ở khâu cuối đối với người một công việc rất khó Vậy nên mạch đếm sản phẩm sẽ giúp chúng ta kiểm soát được sản lượng cho mỗi băng chuyền một cách chính xác nhất 1.2 Mục đích, yêu cầu Mục đích của mạch đếm sản phẩm giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản phẩm máy tạo một cách đơn giản, chính xác mà không tốn công sức lao động của công nhân Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm phải hoạt động một cách chính xác, ổn định, gọn nhẹ, dễ lắp đặt dễ sửa chữa 1.3 Phương pháp nghiên cứu Dựa phương pháp nghiên cứu phân tích đặc tính chức của các linh kiện, các IC áp dụng những kiến thức đã học cùng với hướng dẫn của giảng viên phụ trách để xây dựng lên một mạch chức đếm sản phẩm hoạt động tốt đúng với yêu cầu của đề tài 1.4 Kết quả nghiên cứu Mạch đếm sản phẩm đề tài thuộc đồ án 1, nghiên cứu thực đồ án giúp sinh viên làm quen được với cách học tự nghiên cứu Với việc tự nghiên cứu thực mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng được các kiến thức đã học hướng dẫn của giảng viên để thực tốt mạch yêu cầu NỘI DUNG 2.1 Các linh kiện sử dụng mạch đếm sản phẩm Led hồng ngoại thu Led hồng ngoại phát Led đoạn Điện trở 470 Ohm Điện trở 330 Ohm Điện trở 10K Biến trở 10K Nút nhấn Tụ 10uF Tụ 100uF Tụ 100nF IC 4511 IC 4518 IC 4093 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm 10 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa nguyên tắt phát thu sóng hồng ngoại từ Led phát Led thu tạo tín hiệu xung với mức thấp ( 0V ) mức cao ( 5V ) để cấp cho chân nhận xung clock của IC đếm ( IC 4518 ) IC 4518 có nhiệm vụ đếm số xung clock ở ngõ vào chuyển đổi thành tín hiệu số thuộc hệ số nhị phân ở ngõ cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 4511 ), IC 4511 có chức chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân ngõ cấp cho Led đoạn hiển thị số thập phân 2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần a Mạch phát tín hiệu hồng ngoại 11 Điện trở R có giá trị 330 Ohm có giá trị hạng dịng cấp cho led phát hờng ngoại Led phát IR chân led phát hồng ngoại, có dòng điện chạy qua thì phát tín hiệu hờng ngoại mợt cách liên tục ngồi không gian theo hướng nhất định Ở mạch đếm sản phẩm ta chỉnh cho tín hiệu hồng ngoại phát từ led phát thẳng đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại b Mạch thu tín hiệu hồng ngoại Led thu IR led thu hờng ngoại, led sẽ cho dịng điện qua nếu nó nhận được tín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh cho led thu hướng về tín hiệu led phát Bình thường led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại cách liên tục, led thu dẫn dịng điện từ ng̀n qua biến trở 10K xuống mass Khi sản phẩm đã qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại dẫn điện, mức vào của cổng đảo thấp nên ngõ ở mức cao Sự thay đổi điện áp ngõ 12 của cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo xung clock cung cấp cho bộ đếm Hình a Hình b Hình a cấu trúc sơ đồ chân của IC 4093 với cổng AND, với cổng AND ta có thể chuyển đổi chức cổng NOT ( sơ đồ tương đương hình b ) Điện trở R4 có giá trị từ vài trục Ohm cho đến vài trăm Ohm có tác dụng hạng dòng diện cung cấp cho đèn led D3, D3 led báo xung giúp ta có thể dễ dàng nhận biết được mức áp của xung ra, nếu mức thấp thì led tắt, mức cao thì led sáng ( mạch đếm sản phẩm sử dụng R4 có giá trị 150 Ohm ) c Bộ đếm với hai IC 4518 và bộ giải mã với ba IC 4511 điều khiển led đoạn hiển thị số Giới thiệu IC đếm 4518 : Là IC được đóng gói theo dạng DIP 16, 4518 IC có chức đếm theo số trạng thái xung ngõ vào xung clock IC 4518 gồm hai bộ đếm mã số nhị phân, chân 16 lên nguồn, chân nối mass, các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6, thuộc một bộ đếm 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 thuộc bộ đếm thứ hai, hai bợ đếm có chức HÌNH DẠNG CỦA IC 4518 13 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA IC 4518 Dựa vào sơ đồ khối của 4518 ta thấy hai bộ đếm tách biệt nhau, ta phân tích bộ đếm phía gồm có chân nhận xung clock, chân ngõ vào cho phép, nhìn vào bảng thật ta sẽ nhận biết trạng thái của hai chân Nếu chân nhận xung từ mức thấp lên cao ( 0V – 5V ), chân ở 5V hoặc chân ở 0V chân chuyển trạng thái từ cao xuống thấp ( 5V – 0V ) thì IC đếm lên đơn vị Các chân 3,4,5,6 ứng với Q0, Q1, Q2, Q3 thể mã số BCD ở ngõ ra, chân số Reset nếu ở mức cao sẽ thiết lập lại trạng thái ban đầu của bộ đếm BẢNG SỰ THẬT IC 4518 14 Nguyên lý hoạt động của IC 4518: Với giản đồ xung bảng chân trị của IC 4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân clock nối mass, chân nhận xung clock chân Enable, vì vậy xung cạnh xuống ( 5V – 0V ) thì IC đếm một đơn vị Với cách đếm sản phẩm thì sản phẩm qua che tín hiệu hồng ngoại đến led thu, điện áp anode led thu mức cao, qua cổng NOT có áp cao led sáng Khi sản phẩm qua, led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại dẫn điện, lúc ngõ cổng NOT mức thấp Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức cao xuống thấp cấp cho chân enable IC 4518 thực đếm một đơn vị Ngõ của IC Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động giãn đồ xung biểu diễn, các chân sẽ được nối vào chân D1, D2, D3, D4 để IC 4511 tiếp tục nhiệm vụ của mình giải mã từ hệ số BCD điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân 15 GIÃN ĐỒ XUNG CỦA IC 4518 Giới thiệu IC giải mã 4511: Là IC đóng gói dạng DIP 16, IC 4511 có chức nhận tín hiệu với hệ số BCD từ các ngõ vào D1, D2, D3, D4 để thực giải mã sang hệ số thập phân ở ngõ Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg điều khiển led đoạn hiển thị sớ thập phân HÌNH DẠNG IC 4511 Chân BI có chức kiểm tra mạch, tích cực mức thấp, nối mass thì các ngõ từ Qa đến Qg có mức áp 0v, led đoạn không sáng 16 Chân LT có chức chạy thử mạch, tích cực mức thấp, nối mass thì các ngõ từ Qa đến Qg đều ở mức cao Vcc, led đoạn hiển thị số Chân LE ngõ vào cho phép mạch hoạt động, tích cực mức thấp, nối mass thì các chân LT BI nối Vcc thì IC 4511 có chức giải mã Các chân 7, 1, 2, tương ứng với các ngõ vào của tín hiệu BCD D1, D2, D3, D4 nhận tín hiệu từ Q0, Q1, Q2, Q3 từ IC 4518 để thực việc giải mã từ hệ số BCD sang thập phân Các chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 tương ứng các ngõ Qa đến Qg, các ngõ cấp cho các chân a, b, c, d, e, f, g của led đoạn loại Cathode chung hiển thị số thập phân Chân GND nối mass Chân 16 Vcc nối nguồn dương Sơ đồ chức chân IC 4511 Sơ đồ khối logic của IC 4511 17 Nguyên lý hoạt động của IC 4511: chức của IC 4511 mạch đếm sản phẩm nhận tín hiệu thuộc hệ số BCD từ IC 4518 của bộ đếm từ các chân ngõ vào D1, D2, D3, D4 sau đó thực giải mã điều khiển led đoạn thực hiển thị số thập phân Theo bảng thật của IC 4511, ta thấy với các tín hiệu BCD từ IC 4518 sau thực đếm sẽ cấp cho ngõ vào của IC 4511, các số nhị phân BCD sẽ được IC 4511 giải mã thành hệ số thập phân điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân từ đến Bảng thật IC 4511 18 Led đoạn Cathode chung: một loại linh kiện điện tử thông dụng sử dụng nhiều lĩnh vực điện tử số Led đoạn Cathode chung bao gồm led dài giống sắp xếp thứ tự hình vẽ được nối chung thì các Cathode của các đoạn led ( nếu led đoạn Anode chung thì các Anode được nối chung với ) hoạt động các chân a, b, c, d, f, g được nối chung với ngõ của IC giãi mã tích cực mức cao CÁC SỐ ĐƯỢC HIỂN THỊ TRÊN LED ĐOẠN 2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm 19 Sau nghiên cứu nguyên lý hoạt động của từng phần của mạch đếm sản phẩm ta nghiên cứu chung về một khối thống nhất của mạch Khi có một sản phẩm ngang qua che mất tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, mạch thu sẽ cho một xung clock cấp vào chân số Enable của IC 4518, lúc Ic 4518 có nhiệm vụ đếm lên một đơn vị thuộc hệ số BCD, số BCD xuất bởi các chân 3, 4, 5, tương ứng Q0, Q1, Q2, Q3 Các chân nối trực tiếp lên các chân D1, D2, D3, D4 của IC giải mã 4511 IC 4511 có nhiệm vụ giải mã từ hệ số BCD sang hệ số thập phân xuất các chân từ Qa đến Qg được nối với chân a, b, c, d, e, f, g của led đoạn thông qua các điện trở có giá trị 150 Ohm có tác dụng hạng dòng bảo vệ led đoạn Xung clock từ mạch thu hồng ngoại cấp cho phần đếm hàng đơn vị của mạch Để hiển thị được số hàng trăm ta việc nối chân 10 Enable của IC 4518 với chân tương ứng Q3 của ngõ hệ số BCD của hàng đơn vị Tại vì nếu có sản phẩm ta được đếm ở hàng đơn vị, lúc số BCD tương ứng với Q3, Q2, Q1, Q0 1001, Q3 tương ứng với mức cao, nếu sản phẩm thứ 10 qua thì IC đếm với mã BCD không thể hiển thị số 1010 mà trở về trạng thái lúc đầu 0000, vậy Q3 từ mức cao về mức thấp đã tạo một xung clock cấp cho bộ đếm hàng chục bộ đếm hàng chục đếm lên một đơn vị Tương tự vậy, bộ đếm hàng chục sau đếm đến hết thì quay về 0, Q3 từ mức cao về thấp cấp xung cho bộ đếm hàng trăm Với IC 4518 có bộ đếm, ta có bộ đếm điều khiển IC 4511 giải mã điều khiển led đoạn hiển thị số thập phân từ hàng đơn vị, chục, trăm Như vậy với led hiển thị thì mạch đếm của của chúng ta có thể đếm được từ 000 đến 999 sản phẩm trước quay trờ về 000 Để mở rộng số sản phẩm được đếm ta việc nối Q3 của bộ đếm hàng trước đó với ngõ vào xung clock của bợ đếm cho hàng tiếp theo Trong mạch cịn có một nút Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu của mạch tức số 000 ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 20 3.1 Ưu điểm Mạch đếm sản phẩm có ưu điểm mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt động ổn định, chính xác, dễ lắp đặt sửa chửa Mạch có giá trị thiết thực thực đếm số lượng sản phẩm được xuất từ các băng chuyền một cách chính xác, thay thế cho việc đếm sản phẩm của công nhân giúp tiết kiệm sức lao động Mạch đếm sản phẩm hoạt đợng với dịng điện một chiều 5V nên ít hao tốn nhiều lượng 3.2 Những khuyết điểm của mạch đếm sản phẩm Bên cạnh những ưu điểm thì mạch tồn một số khuyết điểm sau: tín hiệu hồng ngoại từ led phát không đủ mạnh để truyền xa không gian nên để led thu nhận được tín hiệu một cách mạnh ổn định nhất thì khoảng cách của hai led thu led phát không quá xa Chính vì vậy mà sản phẩm được đếm không quá lớn, hạn chế của mạch đếm đếm những sản phẩm có kích thước nhỏ chai bia, nước ngọt các sản phẩm có kích thước nhỏ khác Vì mạch hoạt động theo nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại tạo xung clock để đếm nên hai sản phẩm đứng quá gần thì tín hiệu hồng ngoại bị che khuất nên mạch đếm cho một sản phẩm Để khắc phục được nhược điểm thì yêu cầu các sản phẩm băng chuyền phải có một khoảng cách tối thiểu cho tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến được với led thusau có một sản phẩm qua KẾT LUẬN Đồ án một tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, nhiên với đồ án giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức của mình đã học một cách sáng tạo làm quen dần với cách học tự nghiên cứu thực đồ án một cách tốt nhất Hơn thế nữa, đờ án cịn giúp sinh viên quen dần với cách làm các đồ án tốt nghiệp sau 21 • TÀI LIỆU THAM KHẢO Alldatasheet.com Robocon.vn AliExpress.com Icdayroi.com ... Led hồng ngoại phát Led đoạn Điện trở 470 Ohm Điện trở 330 Ohm Điện trở 10K Biến trở 10K Nút nhấn Tụ 10uF Tụ 100uF Tụ 100nF IC 4511 IC 4518 IC 4093 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm... phát tín hiệu hồng ngoại 11 Điện trở R có giá trị 330 Ohm có giá trị hạng dòng cấp cho led phát hồng ngoại Led phát IR chân led phát hờng ngoại, có dịng điện chạy qua thì phát tín... cách liên tục, led thu dẫn dịng điện từ ng̀n qua biến trở 10K xuống mass Khi sản phẩm đã qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại dẫn điện, mức vào của cổng đảo thấp