Chương 3- phần 1 (tiếp theo)

Cụ thể là nếu có một mảnh kim loại ở trong khu vực thăm dò của máy dò kim loại thì khi điện từ trường biến đổi sẽ sinh ra dòng cảm ứng, đưa tín hiệu phản hồi về máy. Khi đó, người sử dụn[r]

3.1.2 TỤ ĐIỆN

Chương 3: DIODE BÁN DẪN VÀ TRANSISTOR LƯỠNG CỰC

1.1.2 TỤ ĐIỆN

Tụ điện linh kiện thụ động tạo từ hai bề mặt dẫn điện ngăn cách lớp điện môi Hai điện cực kim loại nối với bề mặt dẫn để tạo liên kết Chương 1: CÁC LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CƠ BẢN

1.1 LINH KIỆN THỤ ĐỘNG

2 Phân loại tụ điện

2 Phân loại tụ điện

Theo tính chất tụ điện

Tụ không phân cực Tụ phân cực

Theo đặc tính Tụ có điện dung cố định Tụ có điện dung biến đổi

Theo vật liệu lớp điện

mơi

Tụ hóa

Tụ gốm

• Tụ hóa có cấu tạo gồm hai điện cực tách rời nhờ màng mỏng chất điện phân Khi đặt vào điện áp chiều tác động lên hai điện cực hình thành màng mỏng oxit kim loại không dẫn điện đóng vai trị lớp điện mơi

• Các cực thường nhôm bột dung dịch điện phân cuộn lại dạng hình ống đặt vỏ nhơm, nhờ tạo điện dung lớn từ 0,1F đến 4700F

• Kích thước lớn Điện áp làm việc thấp

• Là loại phổ biến nhất thường có dạng đĩa (cúc áo) dạng phiến gốm chữ nhật tráng kim loại. • Là loại tụ khơng có cực

tính.

• Tụ rẻ tiền, có trị số điện dung nhỏ (1pF đến µF) nhưng điện áp làm việc lớn khoảng vài trăm voltage, có điện trở rị dung sai lớn.

• Là loại tụ khơng có cực tính. Tụ có cấu tạo gồm hai bản cực kim loại dạng băng dài, lớp điện môi bằng giấy tẩm dầu được cuộn lại dạng ống.

• Là loại tụ khơng có cực tính, có điện dung nhỏ ( khoảng vài pF đến vài trăm nF) nhưng điện áp làm việc rất cao, lên đến 1000 V.

• Tụ đắt tiền tụ gốm sai số nhỏ, đáp tuyến cao tần tốt, độ bền cao.

• Tụ tantan thuộc nhóm tụ phân cực

• Điện cực dương làm bằng tantanlum mà hình thành một lớp oxit cách điện mỏng, hoạt động lớp điện môi của tụ điện Chất điện môi rắn hoặc lỏng phủ bề mặt lớp oxit đóng vai trị điện cực âm của tụ.

Là loại tụ khơng có cực tính Chất điện mơi màng polyester (PE) polyetylen (PS) Tụ có điện dung vài trăm pF đến vài chục µF, điện áp làm việc cao hàng ngàn volt

 Tụ màng mỏng

HÌNH DẠNG TỤ MÀNG MỎNG PE (PE FILM CAPACITOR)

HÌNH DẠNG TỤ MÀNG MỎNG PS (PS FILM

Điện dung thay đổi

nhờ xoay trục vít để điều chỉnh phần diện tích trùng giữa các phiến kim loại.

Phần trùng càng

nhiều giá trị tụ càng taêng.

Khi sử dụng tụ điện phải biết thơng số tụ là:

• Điện dung C (F): đặc trưng cho khả tích điện tụ,

đơn vị đo F.

Trong đó: C: điện dung tụ

: số điện môi lớp cách điện 0 = 8,85.10-12F/m số điện

S: diện tích tụ (m2)

d: khoảng cách hai tụ (m)

• Điện áp làm việc WV (V): điện áp đặt vào hai tụ mà

không làm hỏng lớp cách điện

• Dung sai: (5): sai lệch giá trị điênj dung thực tế so với giá

trị danh định

3 Thông số kỹ thuật đặc trưng tụ điện

4 Cách ghi thông số tụ điện

a Ghi trực tiếp thân tụ

Ví dụ: Tụ hóa: 4700F-25V; 10F-50V; 22F-450V;… Tụ đa dụng dạng đĩa mỏng:

4n7 = 4,7nF; n22 = 0,22nF; 100n = 100nF;

b Ghi mã kí tự

Tụ điện khơng phân cực tụ gốm; tụ màng mỏng: 333K: C = 33 x 103 p F  10%

4 Cách ghi thông số tụ điện

b Ghi mã kí tự

Tụ màng mỏng polyester: mã hóa phần dịng: 2G473J; 2G103K; 2A332J; 2A683J;

 Phần đầu điện áp làm việc:

2G = 400V; 2A = 100V; 2D = 200V; 1H = 50V;  Phần ghi giá trị điện dung:

473 = 47 x 103pF

 Chữ cuối dung sai

4 Cách ghi thơng số tụ điện

Bảng mã hóa dung sai tụ điện

A B C D E F G

0,05pF 0,1pF 0,25pF 0,5pF 0,5% 1,0% 2,0%

H J K L M N P

4 Cách ghi thông số tụ điện

Hãy đọc giá trị tụ điện sau?

c Ghi mã màu MÀU Vòng A (số thứ nhất) Vòng B (số thứ hai) Vòng C (bội số) Vòng T (sai số) V

Điện áp giới hạn Đen 0 100 (± 20%

Nâu 1 1 101 ± 1%

Đỏ 2 2 102 ± 2% 250V Cam 3 3 103 ± 3%

Vàng 4 4 104 ± 4% 400V lục 5 5 105 ± 5%

lam 6 6 106 Tím 7 7 107

5 ĐẶC TÍNH NẠP – XẢ CỦA TỤ ĐIỆN

a Tụ nạp điện

Khi mắc tụ với nguồn điện, tụ nạp điện, bắt đầu từ 0V tăng dần VDC theo hàm mũ e với thời gian t.

Điện áp tức thời hai đầu tụ:

t: thời gian tụ nạp (s) e = 2,71828

1 (1 RC )

C DC

• Khi tụ nạp dịng điện giảm dần từ trị số cực đại ban đầu là theo hàm số mũ 0.

R V I  DC

1 ( ) VDC RC

i t e

R

 

• Sau thời gian chừng 5RC = 5 tụ nạp đầy đến VDC, dòng nạp triệt tiêu, VC được lưu giữ nhờ điện tích trái dấu nạp hai tụ:

Q = C.VDC

VDC

τ 2τ 3τ 4τ 5τ

VDC /R

0,8VDC 0,6VDC 0,4VDC 0,2VDC V t 0,63 0,86

0,95 0,98 0,99

0,37

0,14

0,05

0,02 0,01 vC(t)

b Tụ xả điện

• Chuyển khóa K qua vị trí 2, khi đó tụ xả điện qua điện trở R Lúc này điện áp tụ giảm dần từ trị số VDC xuống đến 0V theo hàm số mũ với thời gian t.

• Dịng điện xả giảm dần từ trị số cực đại ban đầu

xuống trị số cuối 0.

R V I  DC

t RC C DC

6. CÁC KIỂU GHÉP TỤ

a Ghép nối tiếp

• Khi ghép nối tiếp tụ điện lại với nhau

b Ghép song song

• Khi ghép song song hai tụ với nhau

2

1 1

1

C C

C  

7. CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN

Lọc: lọc nguồn Điện áp sau chỉnh lưu làm phẳng nhờ tụ lọc C

7. CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN

7. CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN

7. CÁC ỨNG DỤNG CỦA TỤ ĐIỆN

Liên kết: Dung kháng tụ hàm tỷ lệ nghịch với tần số Nhờ đặc tính mà tụ sử dụng làm phần tử ghép nối kĩ thuật điện tử cho qua tách thành phần chiều với tín hiệu.

Ví dụ mạch ghép đầu vào dao động kí điện tử

Đầu đo GND Vào máy đo

AC

1 Cấu tạo

3.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)

1 Cấu tạo

Cuộn cảm cuộn dây dẫn quấn có lõi từ (sắt từ) hoặc khơng có lõi (lõi khơng khí; lõi giấy; lõi nhựa)

1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)

1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)

• Cuộn cảm quấn dạng lớp: dung dây đồng cách điện quấn thành lớp lõi:

- cách quấn đơn giản - cho hệ số tự cảm lớn

- Dùng cuộn lọc âm thùng loa

- Ở dải cao tần, người ta dùng cuộn dây vịng, có khoảng hở • Cuộn cảm quấn dạng tổ ong:

- Hệ số tự cảm lớn

- Dùng làm cuộn cản song cao tần • Cuộn cảm có lõi sắt từ:

tăng hệ số tự cảm mà khơng làm tăng kích thước cuộn dây quấn lõi sắt từ hay ferrite có dạng hình trụ hình xuyến

Các cuộn dây làm việc tần số cao dung lõi ferrite; vùng tần số thấp

1.1.3: CUỘN DÂY (CUỘN CẢM)

Kết cấu hình ống Kết cấu hình xuyến

2 Các tham số cuộn dây

• Hệ số tự cảm L đặc trưng cho khả tích trữ lượng từ trường cuộn dây có dịng điện qua

Hệ số tự cảm phụ thuộc vào kích thước, hình dạng, số vịng dây quấn vật liệu làm lõi ống dây

• Với ống dây đơn lớp, chiều dài l (m), tiết diện ngang S (m2), có N vịng dây quấn, hệ số tự cảm tính theo cơng

thức sau:

2

2

0 .

N

L S n V

l

 

 

Trong đó:

: độ từ thẩm lõi

• Khi cho dịng điện I chạy qua cuộn dây có N vịng dây sẽ tạo từ thông Ф Quan hệ L với dịng điện I và từ thơng Ф là:

L: hệ số tự cảm (Henry)

• Nếu giá trị dòng điện chạy cuộn dây thay đổi, từ trường phát sinh từ cuộn dây thay đổi gây sức điện động cảm ứng e cuộn dây:

Khi cho dòng điện chạy qua cuộn dây tạo năng lượng trữ dạng từ trường Năng lượng từ trường được tính theo công thức:

W: lượng (J).

L: hệ số tự cảm (H).

I: cường độ dòng điện (A).

2

2 1

LI W 

3 Đặc tính nạp - xả cuộn dây: ) 1 ( ) (  t DC e R V t

i   

Khi đóng khóa K cuộn dây chống lại dòng điện nguồn cung cấp VDC bằng cách tạo điện áp cảm ứng bằng với điện áp nguồn VDC nhưng ngược dấu nên dòng điện 0A Sau dịng điện qua cuộn dây tăng lên theo hàm số mũ:

R L



 hằng số thời gian nạp

• Ngược lại với dịng điện, điện áp cuộn dây lúc đầu với điện áp nguồn VDC, sau điện áp giảm dần theo hàm số mũ e với thời gian, tính theo cơng thức:

• Sau khoảng thời gian 5 cuộn cảm xem như được nạp đầy Lúc ta bật khóa K sang vị trí 2, dịng điện xả thay đổi theo hàm số mũ:

( )

t DC

V

i t e

R





 v ( )

t L t V eDC







• Trong q trình xả lượng điện hiệu điện thế giữa hai đầu cuộn cảm thay đổi theo biểu thức:

0

VDC

τ 2τ 3τ 4τ 5τ

VDC /R

0,8VDC 0,6VDC 0,4VDC 0,2VDC V t 0,63 0,86

0,95 0,98 0,99

0,37 0,14 0,05 0,02 0,01 i(t) v(t)

4 CÁC CÁCH GHÉP CUÔN DÂY

1. Ghép nối tiếp:

L = L1 + L2

2 Ghép song song:

2

1 1

1

L L

6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CUỘN DÂY

Loa điện động:

Là linh kiện điện từ dùng biến đổi dòng điện xoay chiều thành chấn động âm thanh.

Micro điện động:

Là linh kiện điện tử dùng để biến đổi chấn động âm thanh thành dịng điện xoay chiều (hay cịn gọi tín hiệu xoay chiều).

Loa (speaker): Khi dòng điện âm tần qua cuộn cảm loa thì tạo từ trường biến thiên Từ trường bị từ trường nam châm cố định bên loa đẩy đẩy vào làm cuộn dây dao động theo Cuộn dây dao động làm màng loa gắn với dao động theo phát âm thanh.

6 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA CUỘN DÂY

• Trong mạch điện từ, cuộn cảm mạch lọc nguồn, mạch lọc tần số, mạch lọc cơng hưởng

• Cuộn cảm thiết bị máy biến thế, làm biến áp nguồn cho hầu hết thiết bị điện, điện tử.

Nguyên lí hoạt động máy dò kim loại

Máy dò kim loại hoạt động dựa tượng

cảm ứng điện từ Cụ thể sau bật nguồn, người dùng di chuyển đầu dò máy khu vực tìm kiếm Máy sử dụng cuộn dây phát để tạo trường điện từ cuộn dây thu để thu trường cảm ứng

Trường hợp khơng có dị vật kim loại khu vực thăm dò, cuộn dây thu thu trường bình thường Cịn có vật kim loại dẫn điện khu vực xuất dịng điện cảm ứng làm lệch trường cuộn dây thu Mức lệch trường phụ thuộc vào độ dẫn điện, độ lớn vật thể kim loại khoảng cách đến đầu dò Cụ thể có mảnh kim loại khu vực thăm dị của máy dị kim loại điện từ trường biến đổi sinh dòng cảm ứng, đưa tín hiệu phản hồi máy Khi đó, người sử dụng phát vàng bạc, kho báu, đồ dùng kim loại bị thất lạc,