ĐỒ án i đề TÀI MẠCH ĐUỔI MUỖI DÙNG IC NE555

ĐỒ ÁN ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GỊN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN I MẠCH ĐUỔI MUỖI DÙNG IC NE555 ĐỀ TÀI: GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN XUÂN TIÊN TRẦN NGUYÊN KHANG SINH VIÊN THỰC HIỆN: LỚP: DKD1171 MSSV: 3117510024 NGÀNH: KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ TRÌNH ĐỘ ĐÀO TẠO: ĐẠI HỌC Khoa Điện Tử Viễn Thông I ĐỒ ÁN Khoa Điện Tử Viễn Thông Lời mở đầu Thế kỷ 20, thời đại công nghiệp hóa đại hóa, thời đại cơng nghệ 4.0 Những mĩ từ hoa lệ văn minh phát triển thịnh vượng hết Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Tuy nhiên, bên cạnh đó, kéo theo khơng vấn đề phát sinh Dịch Bệnh Lan Truyền Từ Muỗi Theo Tổ chức Y tế Thế giới (WHO), bệnh lan truyền từ muỗi hàng năm làm khoảng 750.000 người chết tồn giới, đa số trẻ em Dưới số bệnh muỗi gây ra: Sốt xuất huyết Dengue; Sốt rét; Virus Zika; Sốt vàng da Lợi bất cập hại, người ỷ y vào công nghệ tiên tiến mà dần ý thức tự vệ Tại đuổi muỗi trước chúng mang dịch bệnh đến mà phải đợi đến mắc bệnh trị Các phương pháp đuổi muỗi cổ điển sử dụng hương hoa, vỏ trái cây, thuốc diệt muỗi… dần qua thời gian muỗi thích nghi Hơn nữa, việc sử dụng phương pháp cổ điển gây hại trực tiếp đến thể người lỡ hít ăn trúng đồ bị dính chất diệt muỗi Mâu thuẫn vấn đề bắt đầu nảy sinh, chi phí bỏ để phịng muỗi q đắt đỏ so với mặt chung (thành thị; nông thôn…)? Hóa chất diệt muỗi gây hại đến sức khỏe cộng đồng, ô nhiễm môi trường? Từ giờ, quên thuốc diệt muỗi đi, sống thời đại điều tiên tiến, công nghệ kĩ thuật Thay bỏ số tiền lớn năm để mua hóa chất diệt muỗi khơng tự làm cho máy đuổi muỗi đơn giản, với chi phí dễ sử dụng không ảnh hưởng đến chất lượng sống cộng đồng Xuất phát từ mong muốn giúp ích cho người để tìm hiểu linh kiện điện tử, thân em tìm hiểu đến đề tài Mời thầy bạn đến với đề tài Mạch Đuổi Muỗi Bằng IC NE555 Lời cảm ơn Em xin chân thành cảm ơn tất thầy cô bạn bè hỗ trợ suốt thời gian học tập tìm hiểu thực đồ án Cám ơn quý thầy cô khoa tận tình dẫn mơn học để em hiểu biết thêm linh kiện điện tử Cảm ơn bạn khóa anh chị khóa giúp đỡ hướng dẫn học viên ngoại đạo em Vì lý trái chun ngành nên em khơng tránh khỏi sai sót, mong thầy bạn góp ý chân tình bỏ qua lỗi nhỏ nhặt Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU I LỜI CẢM ƠN II MỤC LỤC .III DANH MỤC HÌNH ẢNH CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Phạm vi nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Yêu cầu CHƯƠNG II : PHÂN TÍCH MẠCH 2.1 Danh sách linh kiện 2.2 Thông tin giới thiệu linh kiện 2.2.1 Điện Trở 2.2.2 Biến trở 2.2.3 Tụ Điện 2.2.4 IC NE 555 CHƯƠNG III – THIẾT KẾ MẠCH 12 3.1 Sơ đồ nguyên lý .12 3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch 12 3.3 Tính toán giá trị linh kiện mạch 13 CHƯƠNG IV – THI CÔNG MẠCH 11 4.1 Thi công mạch 11 4.2 Mạch in 11 4.3 Sản phẩm 12 CHƯƠNG V : KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 13 5.1 Kết luận 13 5.2 Hướng phát triển 13 TÀI LIỆU THAM KHẢO 14 Danh Mục Hình Ảnh Hìn h 2.1.1a – Kí hiệu điện trở Hình 2.1.1b – Hình dạng điện trở thực tế Hình 2.1.1c – Bảng trị số đọc Điện trở Hình 2.2.2a – Hình dạng kí hiệu biến trở Hình 2.2.3b – Cấu tạo tụ điện Hình 2.2.3c – Tụ điện ngồi thực tế Hình 2.2.3.i – Hình dạng tụ gốm Hình 2.2.3.ii – Hình dạng tụ hóa Hình 2.2.4a – Hình dạng thực tế IC XX555 Hình 2.2.4.a3 – Cấu trúc bên IC Hình 2.2.4.a4 – Mạch mơ tạo xung 10 Hình 2.2.4.b1 – Chức chân IC 14 – Sơ đồ nguyên lý mạch đuổi muỗi 15 Hình 4.2.a – Sơ đồ mạch PCB 16 Hình 4.2.b – Mạch in 16 Hình 4.2.c – Mơ hình 3D 16 Hình 3.1 CHƯƠNG I : GIỚI THIỆU 1.1 Tính cấp thiết của đề tài Dịch bệnh không chừa ai, sống đại ngày nay, người lại lơ ý thức phòng chống dịch bệnh cho thân cộng đồng Chỉ muỗi bé xíu lại mang mầm bệnh chết chóc khơng khác bom dịch bệnh Bên cạnh đó, sản phẩm hóa chất diệt muỗi không phần nguy hiểm hóa chất khơng rõ từ đâu mà ra, ảnh hưởng đến sức khỏe người mơi trường xung quanh Mỗi năm có đến hàng trăm ngàn người bỏ mạng mầm bệnh lây lan từ muỗi, đáng thương đại đa số lại trẻ em, mầm non tương lai giới Phòng bệnh chữa bệnh, việc ngăn ngừa trước muỗi mang mầm bệnh đến người vô cần thiết 1.2 Mục tiêu đề tài • Ứng dụng kiến thức học chế tạo thiết bị có giá hợp lý, ứng dụng vào thực tế • Chế tạo sản phẩm Mạch Đuổi Muỗi • Đề tài: "Mạch đuổi muỗi dùng IC NE555" 1.3 Phạm vi nghiên cứu • Nghiên cứu nguyên lý hoạt động mạch • Tính tốn giá trị linh kiện 1.4 Phương pháp nghiên cứu • Nghiên cứu lý thuyết • Thí nghiệm board điện tử 1.5 Yêu cầu • Mạch đuổi muỗi phát xung với tần số cao có tác dụng xua đuổi muỗi • Có thể hoạt động tốt sau thời gian dài, hạn chế tối tiểu hư hỏng CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH MẠCH 2.1 Danh sách linh kiện: STT Tên Điện trở Biến trở Tụ điện IC NE555 Led đơn Loa gốm áp điện 2.2 Thông tin giới thiệu linh kiện: 2.2.1 Điện trở: a Khái niệm: Điện trở hay Resistor linh kiện điện tử thụ động gồm tiếp điểm kết nối, thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác Điện trở loại linh kiện phổ biến mạng lưới điện, mạch điện tử, Điện trở thực tế cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ có nhiều hình dạng khác nhau, ngồi điện trở cịn tích hợp vi mạch IC Điện trở phân loại dựa khả chống chịu, trở kháng tất nhà sản xuất ký hiệu Điện trở linh kiện điện tử thụ động mạch điện có biểu tượng Hình 2.2.1a kí hiệu điện trở b Điện trở thiết bị điện tử : Trong thực tế, để đọc giá trị điện trở ngồi việc nhà sản xuất in trị số lên linh kiện người ta cịn dùng qui ước chung để đọc trị số điện trở tham số cần thiết khác Giá trị tính thành đơn vị Ohm (sau viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện ) c Cách đọc giá trị: Hình 2.2.1b hình dạng điện trở thực tế Hình 2.2.1c bảng trị số đọc điện trở Điện trở vị trí bên trái có giá trị tính sau: R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ Bởi vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với giá trị số mũ Vòng màu cuối cho biết sai số điện trở phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng Điện trở vị trí có giá trị tính sau: R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ Bởi cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, cam tương ứng với giá trị số mũ Vòng cuối cho biết giá trị sai số 2% ứng với màu đỏ Hình 2.2.3.ii – Hình dạng tụ hóa Tụ hố hay Tụ điện điện phân loại tụ điện có phân cực Nó có anode (+) làm kim loại đặc biệt xử lý bề mặt để tạo lớp oxyt cách điện Sau chất điện phân rắn không rắn (non-solid) phủ lên mặt lớp oxyt để tạo cathode Do lớp oxyt cách điện cực mỏng, tụ hoá đạt điện dung lớn đơn vị thể tích so với nhiều loại khác, có ý nghĩa quan trọng mạch có tần số thấp cường độ dịng điện cao Nó dùng nhiều lọc cung cấp nguồn, nơi mà điện tích lưu trữ cần cho việc điều tiết điện áp dao động dòng điện, chỉnh lưu ngõ ra, đặc biệt thiếu nguồn pin sạc để cung cấp dòng điện tần số thấp 2.2.4 IC 555: Hình 2.2.4a hình dạng thực tế IC XX555 555 loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo xung vng thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác.Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất Sau bảng thơng số 555 có thị trường : + Điện áp đầu vào : - 18V ( Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) + Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA + Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất lớn : 600mW * Các chức của 555: + Là thiết bị tạo xung xác + Máy phát xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý Hình 2.2.4.a1 IC chân trịn Hình 2.2.4.a2 IC chân vng Hình 2.2.4.a3 cấu trúc bên IC Hình 2.2.4.a4 Mạch mô tạo xung Chức chân Hình 2.2.4.b1 Chức chân IC IC NE555 N gồm có chân + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung + Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp.Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1 mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân 6.Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối GND Chân khơng nối mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt + Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động + Chân số (Vcc): Không cần nói bít chân cung cấp áp dịng cho IC hoạt động Khơng có chân coi IC chết Nó cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) 2.2.5 Các linh kiện hỗ trợ : Led Đơn : Loa Gốm áp điện ( loa Thạch Anh ) CHƯƠNG III: THIẾT KẾ MẠCH 3.1 sơ đồ nguyên lý: Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch đuổi muỗi Thành phần linh kiện mạch IC NE555, phận tạo xung Thật thì, khơng khác mạch tạo xung bản, điểm khác biệt là, XUNG tạo dùng để làm gì?? Ý tưởng dùng còi (buzzer) để tạo siêu âm (20khz ->38khz) điều khiển mạch dao động sử dụng IC NE555 3.2 Nguyên lý hoạt động của mạch: Khi nguồn cấp đưa vào chân ( tức chân Vcc ) tín hiệu điện đưa vào 555 Tụ gốm C1:103 (0.01uF) có tác dụng lọc nhiễu, nối từ chân xuống mass, khơng gắn Tụ hóa C2: dùng ổn định dịng tích trữ điện áp Sau tín hiệu điện đưa vào qua R2, dịng cấp qua led xuống mass=>led sáng, báo hiệu mạch hoạt động Còn phần IC, sau có tính hiệu điện vào chân 8(Vcc), điện áp cấp cho op-am bên Điện áp mức ngưỡng (threshold) điện áp mức kích (trigger) 2/3 1/3 so với VCC Các mức điện áp bị thay đổi chân điều khiển áp (CONT) Khi điện áp chân TRIG mức kích, mạch flip-flop set, làm chân ngõ (OUT) lên mức cao Khi điện áp chân TRIG mức kích đồng thời chân ngưỡng (THRES) mức ngưỡng, mạch flip-flop bị reset, làm chân ngõ (OUT) xuống mức thấp Ngoài ra, chân RESET xuống mức thấp, mạch flip-flop bị reset, làm chân ngõ (OUT) xuống mức thấp Khi ngõ mức thấp, chân DISCH nối xuống GND Theo nguyên lý, dao động đc tạo liên tục tạo thành xung đưa chân Biến trở RV2 dùng để thay đổi mức điện áp đưa vào so sánh với chân số 6, để thay đổi tần số dao động làm thay đổi tần số ngõ 3.3 Tính toán giá trị linh kiện mạch: Vcc cung cấp cho IC sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ dương nguồn, mạch mầu đen âm nguồn Tụ 103 (10nF) từ chân xuống mass cố định bạn bỏ qua ( không lắp ) Khi thay đổi điện trở R1, R2 giá trị tụ C1 bạn thu dao động có tần số độ rộng xung theo ý muốn theo công thức T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Thời gian chu kỳ tồn phần tính (s) f = Tần số dao động tính (Hz) R1 = Điện trở tính ohm (W ) R2 = Điện trở tính ohm ( W ) C1 = Tụ điện tính Fara ( W ) T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm thời gian có điện mức thấp Ts Từ công thức ta tạo dao động xung vng có độ rộng Tm Ts Sau tạo xung có Tm Ts ta có T = Tm + Ts f = 1/ T CHƯƠNG IV – THI CƠNG MẠCH 4.1 Thi cơng mạch Chuẩn bị dụng cụ sau - Board đồng - Thước, kéo, dao cắt mạch, bột sắt, nhựa thông - Máy khoan mạch - Bàn ủi - Chì hàn - Linh kiện điện tử theo mạch sơ đồ nguyên lý - Tiến hành ủi bo mạch ,khoan lỗ để gắn linh kiện theo sơ đồ layout 4.2 Mạch in: Hình 4.2.a Sơ đồ mạch PCB Hình 4.2.b Mạch in Hình 4.2.c Mơ hình 3D 4.3 Sản phẩm BẢNG GIÁ LINH KIỆN ST T LINH KIỆN SỐ LƯỢNG GIÁ TIỀN THÀNH TIỀN IC NE555 5.000 5.000 Điện Trở 760 2.000 2.000 Tụ hóa 50V 0.1uF 1.000 1.000 Tụ gốm 103 5.00 5.00 Jack DC 5V 2.000 2.000 Nguồn 9V (pin) 10.000 10.000 Domino 2.000 4.000 Loa Gốm áp điện 2.000 2.000 Led đơn 100 100 10 Thành Tiền 22.105 vnđ CHƯƠNG V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Thơng qua việc hồn thành đồ án em rút nhiều kinh nghiệm học tập 5.1 Kết luận Sau thực hoàn thành đồ án thiết kế mạch đuổi muỗi dùng IC NE555, em thấy sản phẩm hồn thiện Mạch hoạt động tốt tín hiệu phát loa khơng gây khó chịu lên người, hoạt động tương đối ổn định Mạch sử dụng loại linh kiện đơn giản dễ tìm kiếm mua thị trường giá thành hợp lí phù hơp với tất người 5.1.1 Ưu điểm  Nhỏ gọn, có tính ứng dụng vào thực tế cao  Chi phí rẻ, giá thành hợp lí, phụ hợp vời tất người  Ứng dụng sản phẩm: tạo âm đuổi muỗi trùng nhạy cảm với tần số cao, không ảnh hưởng đến người 5.1.2 Nhược điểm  Vấn đề bảo hành mạch không đảm bảo  Tuổi thọ không cao sử dụng bảo quản không cách  sử dụng thời gian lâu muỗi quen lại tần số không sợ nữa, biến trở thêm vào để khắc phục tình trang phiền phải đổi 5.1.3 Hạn chế  Thiết kế mạch cần đặt linh kiện vị trí tương đối, khơngsát  Các mối hàn cịn thơ, chưa đẹp mắt, mạch hoạt động lâu dễ bị nóng lên  Trong q trình thực đồ án, khơng thể tránh thiếu sót, mong nhận ý kiến thầy bạn để đề tài em hoàn thiện 5.2 Hướng phát triển  Thiết kế mạch với loa có kích thước nhỏ để dễ dàng mang sử dụng lúc  Mạch ứng dụng tích hợp vào thiết bị cá nhân hệ thống làm việc lớn ... th? ?i gian d? ?i, hạn chế t? ?i tiểu hư hỏng CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH MẠCH 2.1 Danh sách linh kiện: STT Tên ? ?i? ??n trở Biến trở Tụ ? ?i? ??n IC NE555 Led đơn Loa gốm áp ? ?i? ??n 2.2 Thông tin gi? ?i thiệu linh kiện:... hoạt linh kiện ? ?i? ??n tử chủ động transistor, tiếp ? ?i? ??m cu? ?i đường truyền ? ?i? ??n có nhiều ứng dụng khác ? ?i? ??n trở lo? ?i linh kiện phổ biến mạng lư? ?i ? ?i? ??n, mạch ? ?i? ??n tử, ? ?i? ??n trở thực tế cấu tạo từ nhiều... thay đ? ?i độ sáng đèn 2.2.3 TỤ ? ?I? ??N a Kh? ?i niệm: Tụ ? ?i? ??n lo? ?i linh kiện ? ?i? ??n tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn ? ?i? ??n ngăn cách ? ?i? ??n m? ?i Khi có chênh lệch ? ?i? ??n hai bề mặt, bề mặt xuất ? ?i? ??n tích ? ?i? ??n