thuyết minh đồ án kỹ thuật điện

Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN MỤC LỤC Chương .2 1.1 Lý chọn đề tài 1.2 Yêu cầu đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu Chương .2 2.1 Sơ đồ khối hệ thống 2.2 Tính tốn lựa chọn phần tử 2.2.1 Tính tốn lựa chọn phần tử khối tín hiều vào 2.2.2 Tính tốn lựa chọn khối điều khiển .2 2.2.3 Tính tốn lựa chọn phần tử khối tín hiệu 2.3.4 Tính toán kế khối nguồn Chương .2 3.1 Thiết kế chế tạo mạch 3.1.1 Thiết kế chế tạo mạch nguồn 3.1.2 Thiết kế chế tạo mạch điều khiển 3.2 Thử nghiệm .2 Chương .2 4.1 Kết luận .2 4.2 hương phát triển đề tài Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N HÌNH VẼ Hình 2.1: cảm biến âm mic CZ034C……………………………… Hình 2.2: Jack 3.5 tích hợp đầu ……………………………………….2 Hình 2.3: IC LM3195………………………………………………………2 Hình 2.4: Tên gọi chân IC LM3915…………………………… Hình 2.5: Sơ đồ nguyên lý IC LM3915………………………………… Hình 2.6: Bộ điều chỉnh tín hiệu IC LM3915………………………2 Hình 2.7: Điện trở…………………………………………………………2 Hình 2.8: LED…………………………………………………………….2 Hình 2.9: Máy biến áp ………………………………………………… Hình 2.10: Điot cầu 700V KBP307……………………………………… Hình 2.11: IC 7805………… ………………………………………… Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn………………………………… Hình 3.2: Mạch in mạch nguồn………………………………………… Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển…………………………… Hình 3.4: mạch in mạch diều khiển…………………………………… 2 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN LỜI CẢM ƠN Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng n nói chung thầy Khoa Cơ Khí, mơn Cơ Điện Tử mói riêng tận tình giảng dạy cho em kiến thức bản, kinh nghiệm quý báu suốt thời gian qua Đặc biệt em xin cảm ơn cô ThS Trịnh Thanh Nga giảng viên hướng dẫn chấp nhận cho em làm đề tài THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC Trong qúa trình thực đồ án tận tính giúp đỡ bảo, hướng dẫn em suốt trình làm đồ án Từ kiến thức cô dạy em hồn thiện thời hạn đầy đủ đị án mơn học Chắc chắn q trình làm đồ án có sai sót khó tránh khỏi Mong thầy góp ý chỉnh sửa để đồ án em hoàn thiện, phát triển ứng dụng cách rộng rãi, có ích thực tiễn đời sống người Em xin chân thành cảm ơn! Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Chương 1.1 Lý chọn đề tài Trong bối cảnh xã hội Việt Nam ngày phát triển, khoa học cơng nghệ ngày cao, máy móc thay người làm nhiều cơng việc Con người có nhiều thời gian rảnh rỗi để dành cho nhu cầu khác Một số nhu cầu giải trí, nghe nhạc hình thức giải trí quen thuộc Nghe hưởng thu âm nhạc có từ lâu Trước người ta hưởng thụ âm nhạc cách nghe với phát triển xã hội ngày nhu cầu ngày cao Khơng nghe mà người hưởng thụ âm nhạc cách nhìn cảm nhận để đáp ứng phần nhu cầu với yêu cầu đồ án kỹ thuật điện tử nên em chọn đề tài THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC 1.2 Yêu cầu đề tài Thiết kế chế tạo mạch led nháy theo nhạc phải đảm bảo yêu cầu: led nháy ổn định không bị chập trờn, sản phẩm sau hoàn thành phải nhỏ gọn tiện lợi 1.3 Phạm vi nghiên cứu Mạch led nháy theo nhạc thiết kế nhỏ gọn gồm dải led, dải gồm 10 bóng đèn led Sản phẩm sau hồn thiện thích hợp đặt góc học tập bàn làm việc để người giải trí sau làm việc học tập căng thẳng, ngồi để vào balô đem đến nơi cúng ta muốn Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Chương 2.1 Sơ đồ khối hệ thống Khối tín hiệu vào Khối điều khiển Khối hiển thị Khối nguồn 2.2 Tính tốn lựa chọn phần tử 2.2.1 Tính tốn lựa chọn phần tử khối tín hiều vào Tín hiệu đưa vào IC Nguồn âm - Nguồn âm lấy từ nhiều thiết bị điện tử như: máy tính, điện thoại, tivi, loa… Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Để đưa tín hiệu âm từ nguồn âm vào đến IC có nhiều cách như:  Sử dụng cảm biến âm mic CZ034C: Hình 2.1: cảm biến âm mic CZ034C  Ưu điểm: Gọn nhẹ, không cần kết nối dây từ nguồn âm vào IC tiền lợi  Nhược điểm: Tín hiệu kết nối dễ bị chập chờn, có nhiều tạp âm Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Sự dụng jack 3.5: Hình 2.2  Ưu điểm: Tín hiệu ổn định, không bị tạp âm nên đèn led nháy chuẩn với biên độ âm  Nhươc điểm: phải kết nối dây nên không gọc gàng tiện lợi - Kết luận: Sử dụng jack 3.5 để đưa tín hiệu từ nguồn âm vào IC mục đích mạch để led nháy chuẩn với biên độ âm nên ta sử dụng jack 3.5 kết nối để tín hiệu âm vào IC ổn định Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.2.2 Tính toán lựa chọn khối điều khiển Khối điều khiển Bộ nhận tín hiệu âm Bộ khuếch đại tín hiệu Bộ xuất tín hiệu a Lựa chọn khối điều khiển - Với mạch led nháy theo nhạc ta dùng loại ic như: LM3915, AN6884… Hoặc sử dụng transistor c1815, d718… - Để cho chế độ nháy led đẹp mắc nhiều led nên em xử dụng IC LM 3915 Hình 2.3 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN b Giới thiệu IC - IC LM3915 dễ sử dụng, đầu kết nối với led, LCD, đèn huỳnh quang, đèn sợ đốt ta cịn lập trình cho ic để hiển thị cho đầu - Thông số kỹ thuật IC tra bảng datasheet  Điện áp cấp cho IC khoảng: 3V ÷ 25 V  Điện áp lớn IC chịu được: 35V  IC hoạt động khoản nhiệt độ: 00C ÷ 700C  Dịng điện đầu khoảng:1mA ÷ 30mA - Chức chân IC mạch: Hình 2.4 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  2,4: nối GND  3,9: nối VCC  5: nối nguồn âm  6, 7, 8: nối với khuếch đại âm  1, 10 => 18: nối led c Nguyên lý hoạt động IC LM3915 Hình 2.5 10 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Chuẩn điện áp 1,25V mức điện áp chân (REF OUT) chân (REF ADJ) Mức điện áp kết nối với điện trở dây, điện trở dây có giá trị từ 0.41K ÷ 6.63K từ làm nhỏ dần điện áp xuống để cung cấp vào đầu (+) opamp, chân (-) nối chung với nối với điện áp vào Các opamp IC có chức so sánh, đầu mức mức 1, đầu mức V+ < V- đầu mức V+ > V- ,vì bóng led mắc theo kiểu A chung nên led sáng opamp mức d Tính tốn lựa chọn phần tử khối điều khiển - Bộ nhận tín hiệu âm chân số IC Chân số đấu trực tiếp với jack 3.5 để nhận nguồn tín hiệu âm - Bộ xuất tín hiệu chân từ 10 => 18 Các chân đấu trực tiếp với bóng đèn led - Bộ khuếch đại tín hiêu âm thanh: Hình 2.6 11 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Áp dụng công thức : VOUT = VREF ( 1+ ) + IADJ R2 Ta có: VREF = 1.25 V IADJ = 80 A VOUT = 5V Chọn R2 = 10k   Thay vào công thức: = 1,25.( 1+ ) + 80.10-6 10000 R1 = 4237 =>> chọn R1 = 4,7 K Hình 2.7 12 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.2.3 Tính tốn lựa chọn phần tử khối tín hiệu - Khối tín hiệu lựa chọn: đèn led, đèn huỳnh quang, hình LCD Nhưng để phù hợp với yêu cầu nhỏ gọn tiện lợi sản phẩm nên sử dụng đèn led để làm phận hiển thị cho mạch Hình 2.8 - Thơng số kỹ thuật led:  Điện áp led khoảng: 1.5 => V  Điện áp ngược lớn : 5V  Dòng điện lớn : 30 mA - Vì nguồn cung cấp led nằm khoảng 3V ≤ VLed ≤ V++ nên ta phải mắc thêm điện trở để led không bị hỏng Rled = = = 140  =>> chọn RLED = 220 13 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG N 2.2.4 Tính tốn kế khối nguồn Nguồn 220VAC Bộ biến đổi điện áp Bộ xử lý điện áp, dòng điện cho mạch a Nguồn 220 VAC - Nguồn điện xoay chiều 220 lấy trực tiếp từ điện sử dụng hàng ngày b Bộ biến đổi điện áp - Dòng điện 220 VAC vào máy biến áp Sau máy biến áp hạ điện áp từ 220VAC thành điện áp nhỏ vào van cơng suất Hình 2.9 14 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Sử dụng điot cầu 700V KBP307 để biến đổi điện áp xoay sang điện áp chiều thông số kỹ thuật điot:  Điện áp tối đa: 700V  Đòng điện định mức: 3A  Nhiệt độ hoạt động: -55oC ÷ 150oC Hình 2.10 c Bộ xử lý điện áp dịng điện cho mạch - Vì điện áp yêu cầu IC đèn led 5V nên sử dụng IC 7805 để ổn định mức điện áp đầu mạch nguồn 5V - Thông số kỹ thuật IC:  Điện áp vào: ÷ 25V  Điện áp : 4.8 ÷ 5,2V  Dịng trì: 1A  Dịng đỉnh: 2,2A  Cơng suất cực đại khơng có tản nhiệt: 2W  Cơng suất cực đại có tản nhiệt đủ lớn : 15W 15 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Hình 2.11 - Những linh kiện khác cần cho mạch nguồn:  Sử dụng tụ điện 2200 F mắc đầu đầu vào IC 7805 để lọc điện áp giúp điện áp chiều phẳng  Sự dụng điện trở 1K để hạn dòng cho led  Sử dụng led để báo tín hiệu 16 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Chương 3.1 Thiết kế chế tạo mạch 3.1.1 Thiết kế chế tạo mạch nguồn - Sơ đồ nguyên lý: Hình 3.1 - Nguyên lý hoạt động mạch: cấp nguồn xoay chiều 220VAC cho máy biến áp, máy biến áp hạ điện áp xuống cịn 12VAC Sau dịng điện vào điot cầu, điot cầu biến đổi điện áp 12VAC thành 12VDC, dòng điện qua tụ để lọc phẳng sau vào IC 7805, đầu 7805 ta thu dịng điện có mức điện áp 5V dòng 1A, dòng điện tiếp tục qua tụ lọc để điện áp ổn định, mắc thêm đèn led để báo hiệu mạch nguồn hoạt động 17 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Mạch in mạch nguồn: Hình 3.2 3.1.2 Thiết kế chế tạo mạch điều khiển - Sơ đồ nguyên lý: 18 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Hình 3.3 - Nguyên lý hoạt động mạch: tín hiệu vào thơng qua jack 3.5 nối với chân số IC LM 3915 Nó chuyển tới chân (-) opamp để so sánh với điện áp chân (+) Vì led mắc theo kiểu A chung nên led sáng opamp mức thấp, tức V- > V+ ta có điện áp chân (+) opamp tăng dần, thấp chân số sau đến 18 tiếp tục tăng dần chân số 10 Do đèn led sáng dần từ lên theo chiều tăng điện áp - Mạch in mạch điều khiển: Hình 3.4: 3.2 Thử nghiệm - Trong trình thiết kế chế hồn thiện mạch led nháy theo nhạc chúng em gặp phải số thuận lợi khó khăn định :  Thuận lợi:  Thiết kế đơn giản nên khơng tối chi nhiều chi phí  Trong q trình thiết kế chế tạo mạch tiếp xúc với âm nhạc nên không gây nhàm chán 19 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN  Trong q trình làm đồ án ngồi bổ sung kiến thức chun mơn bổ sung chút kiến thức âm nhạc  Khó khăn:  Vì chưa có tay nghề nên q trình hàn mạch gặp nhiều khó khăn  Khó khăn việc tìm hiểu nguyên lý làm việc IC từ datasheet tiếng anh - Sản phẩm sau hoàn thiện: 20 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN Chương 4.1 Kết luận Sau hoàn thành song đồ án THIẾT KẾ CHẾ TẠO MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC em có thêm hiểu biết định IC, cách thức tìm hiểu nguyên lý hoạt động IC, cách làm trình bày chi tiết đồ án môn học chút kiến thức liên quan đến âm nhạc Có thể nói mạch đơn giản lại có ứng dụng thiết thực nhằm phục vụ nhu cầu giải trí người qua trình làm đồ án kiến thức cịn hạn hẹp nên khơng thể tránh thiếu sót nên mong thầy thơng cảm bổ sung để đồ án em hoàn thiện 4.2 hương phát triển đề tài Nhu cầu giải trí người ngày nâng cao nên cần phát triển đề tài để phần đáp ứng nhu cầu Ta lắp thêm IC, bóng led để dải led hiển thị nhiều hơn, lập trình IC để sáng theo nhiều chế độ khác nhau, tích hợp mạch vào âm ly máy tính, xa thiết kế chế tạo mạch nước phun theo điệu nhạc 21 ... IC LM3915 Hình 2.5 10 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN - Chuẩn điện áp 1,25V mức điện áp chân (REF OUT) chân (REF ADJ) Mức điện áp kết nối với điện trở dây, điện trở dây có giá trị... = 220 13 Đồ án: kỹ thuật điện tử ĐẠI HỌC SPKT HƯNG YÊN 2.2.4 Tính toán kế khối nguồn Nguồn 220VAC Bộ biến đổi điện áp Bộ xử lý điện áp, dòng điện cho mạch a Nguồn 220 VAC - Nguồn điện xoay chiều... tiếp từ điện sử dụng hàng ngày b Bộ biến đổi điện áp - Dòng điện 220 VAC vào máy biến áp Sau máy biến áp hạ điện áp từ 220VAC thành điện áp nhỏ vào van công suất Hình 2.9 14 Đồ án: kỹ thuật điện