Mạch đếm sản phẩm dùng hồng ngoại

Mạch đếm sản phẩm dùng hồng ngoại

BỘ CÔNG NGHIỆPTRƯỜNG ĐẠI HỌC CƠNG NGHIỆP THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINHTRUNG T ÂM TNTH ĐIỆN TƯÛ ĐỒ ÁN 1ĐỀ TÀI : MẠCH ĐẾM SẢN PHẨMHọ tên :LÊ ANH HOÀNGMSSV:0510947Lớp : CĐĐT7A2Khoa : ĐIỆN TỬKhóa : 2005 - 2008 GVHD :ĐẶNGQUANG MINH THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH NĂM 2007NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________NHẬN XÉT CỦA HỘI ĐỒNG CHẤM ĐIỂM______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________1. PHẦN MƠÛ ĐẦU1.1 Tính cấp thiết của đề tàiHiện nay là thời đại khoa học kỹ thuật phát triển, các nhà máy xí nghiệp sản xuất sản phẩm của mình trên các băng chuyền hiện đại, sản phẩm xuất ra rất nhanh và nhiều vì vậy việc đếm xem có bao nhiêu sản phẩm đã hoàn tất xuất ra từ băng chuyền cuối cùng thì người công nhân khó có thể thực hiện chính xác được. Vì vậy mạch đếm sản phẩm sẽ giúp ta kiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền.1.2 Mục đích, yêu cầuMục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sản phẩm của máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn nhiều công sức lao động của công nhân.Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải chạy một cách chính xác, ổn đònh, gọn nhẹ dễ lắp đặt dễ sửa chửa và rẻ tiền.1.3 Phương pháp nghiên cứuDựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh kiện, các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giảng viên phụ trách để xây dựng nên một mạch chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt và đúng với yêu cầu của đề tài. 1.4 Kết quả nghiên cứu Mạch đếm sản phẩm là đề tài thuộc đồ án tốt nghiệp 1, nghiên cứu và thực hiện đồ án tốt nghiệp 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách học tự nghiên cứu ,học tập và làm việc chung với nhóm. Với việc tự nghiên cứu và thực hiện mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng các kiến thức đã học và sự hướng dẫn của giảng viên để thực hiện tốt mạch. 2. NỘI DUNG2.1 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm V C C4 5 1 171263451 31 21 11 091 51 41 68ABCDL TB IL EabcdefgV D DG R DR 51 0 0L E D 11234567891 0EDC ACD PBAC AFGV C C V C C4 5 1 171263451 31 21 11 091 51 41 68ABCDL TB IL EabcdefgV D DG R DU 2 B 4 5 1 891 01 51 11 21 31 4C L KC K ER S TQ 0Q 1Q 2Q 3V C CV C CL E D t h u12V C Cl e d p h a tR 21 5 0V C CC 11 µU 1 B 4 5 1 891 01 51 11 21 31 4C L KC K ER S TQ 0Q 1Q 2Q 3R E S E TU 2 A 4 5 1 812734561 68C L KC K ER S TQ 0Q 1Q 2Q 3V C CG N DV C CR 41 5 0L E D 21234567891 0EDC ACD PBAC AFGU 1 A 4 5 1 812734561 68C L KC K ER S TQ 0Q 1Q 2Q 3V C CG N D4 0 9 3123R 81 KL E D 31234567891 0EDC ACD PBAC AFGR 71 0 0V C CL E D 41234567891 0EDC ACD PBAC AFGR 11 5 04 5 1 171263451 31 21 11 091 51 41 68ABCDL TB IL EabcdefgV D DG R D4 5 1 171263451 31 21 11 091 51 41 68ABCDL TB IL EabcdefgV D DG R DR 61 0 0R 31 5 02.2 Nguyên lý hoạt động của mạch2.2.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt độngNguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa trên nguyên tắt phát và thu sóng hồng ngoại từ led phát và led thu tạo ra tín hiệu xung với 2 mức thấp ( 0v ) và 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 và chuyển đổi thành tín hiệu số thuộc hệ số nhò phân ở ngõ ra và cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 4511 ), IC 4511 có chức năng chuyển đổi mã số từ số nhò phân thành mã số thập phân tại ngõ ra và cấp cho Led 7 đoạn hiển thò số thập phân.2.2.2 Phân tích nguyên lý hoạt động của từng phầna. Mạch phát tín hiệu hồng ngoạiD 1L E D P H A T 05 V1 0 0 Điện trở R có giá trò 100 ohm có tác dụng hạng dòng cấp cho led phát hồng ngoại. Led phát IR 2 chân là led phát hồng ngoại, khi có dòng điện chạy qua thì phát ra tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ra ngoài không gian theo hướng nhất đònh. ƠÛ mạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra từ led phát đi thẳng trực tiếp đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại.b. Mạch thu tín hiệu hồng ngoại Led thu IR 2 chân là led thu hồng ngoại, led sẽ cho dòng điện đi qua nếu nó nhận được tín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh sao cho led thu hướng về tín hiệu từ led phát.00R 31 0 0 KD 2L E D T H UD 3L E D5 VC 11 u F R 4R4 0 9 3Điện trở R có giá trò 100K có chức năng hạng dòng chạy qua led thu, đồng thời phân thế cho anod của tụ C1.Bình thường thì led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục, led thu dẫn dòng điện từ nguồn qua R 100K và xuống mass. Khi đó điện áp tại anod của tụ C1 coi như gần bằng 0v.Khi có sản phẩm đi ngang qua và ngăn cảng đường tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, lúc này led thu không nhận được tín hiệu hồng ngoại sẽ không dẫn điện xuống mass và điện thế tại anod của tụ C1 nâng cao lên gần bằng Vcc và tụ nạp điện, điện áp tại catod của tụ cũng tăng lên ở mức cao, lúc này tại ngõ vào cổng đảo mức cao nên ngõ ra mức thấp. Khi sản phẩm đã đi qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện, điện áp tại anod của tụ mức thấp tụ xả điện, lúc này điện áp tại catod giảm mạnh khiến áp mức vào của cổng đảo là thấp nên ngõ ra là mức cao. Sự thay đổi điện áp tại ngõ ra của cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo ra một xung clock cung cấp cho bộ đếm.21 21 364 54 0 9 3871 01 43191 1 Hình aN O T3 2 Hình bCổng đảo ( NOT ) có chức năng thay đổi trạng thái tại ngõ ra của catod tụ điện, đồng thời còn có tác dụng ổn đònh biên độ điện áp của xung clock ở hai mức nhất đònh là 0v hoặc 5v. Hình a là cấu trúc và sơ đồ chân của IC 4093 với 4 cổng AND, với cổng AND ta có thể chuyển đổi thành chức năng như cổng NOT ( sơ đồ tương đương như hình b ) Điện trở R4 có giá trò từ vài chục Ohm đến vài trăm Ohm có tác dụng hạng dòng điện cung cấp cho đèn led D3, D3 là led báo xung giúp ta có thể dễ dàng nhận biết được mức áp của xung ra, nếu là mức thấp thì led tắt, mức cao thì led sáng ( trong mạch đếm sản phẩm sử dụng R4 có giá trò 150 Ohm ).c. Bộ đếm với hai IC 4518 và bộ giải mã với bốn IC 4511 điều khiển led 7 đoạn hiển thò số ° Giới thiệu IC đếm 4518: Là IC được đóng gói theo dạng DIP 16, 4018 là IC có chức năng đếm theo số trạng thái xung tại ngõ vào xung clock. IC4518 gồm cả hai bộ đếm mã số nhò phân, chân 16 lên nguồn, chân 8 nối mass, các chân 1,2,3,4,5,6,7 thuộc một bộ đếm và 9,10,11,12, 13,14,15 thuộc bộ đếm thứ hai, hai bộ đếm này có chức năng như nhau.HÌNH DẠNG CỦA IC4518 [...]... thò thì mạch đếm của chúng ta có thể đếm được từ 0000 đến 9999 sản phẩm trước khi quay trở về 0000 Để mở rộng con số sản phẩm được đếm ta chỉ việc nối Q3 của bộ đếm hàng trước đó với ngõ vào xung clock của bộ đếm cho hàng tiếp theo Trong mạch còn có một nút nhấn Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu của mạch tức là số 0000 3 ƯU - KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 3.1 Ưu điểm Mạch đếm sản phẩm có... nhỏ khác Vì mạch hoạt động theo nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại tạo xung clock để đếm nên khi hai sản phẩm đứng quá gần nhau thì tín hiệu hồng ngoại vẫn bò che khuất nên mạch vẫn đếm cho một sản phẩm; để khắc phục nhược điểm này thì yêu cầu các sản phẩm trên băng chuyền phải có một khoảng cách tốt thiểu sao cho tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến được với led thu sau khi có một sản phẩm đi qua 4... là mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt động ổn đònh, chính xác dễ lắp đặt và sửa chửa Mạch có giá trò thiết thực khi thực hiện đếm số lượng sản phẩm được sản xuất ra từ các băng chuyền một cách chính xác, thay thế cho việc đếm sản phẩm của 1 công nhân giúp tiết kiệm sức lao động Mạch đếm sản phẩm hoạt động với dòng điện một chiều 5v nên ít hao tốn nhiều năng lượng 3.2 Những khuyết điểm của mạch đếm sản phẩm. .. Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm Sau khi 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 đi ngang qua và che mất tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, mạch thu sẽ cho ra một xung clock cấp vào chân số 2 enable của IC 4518, lúc này IC 4518 có nhiệm vụ đếm lên một đơn vò thuộc hệ số BCD,... điểm thì mạch cũng tồn tại một số khuyết điểm như sau: tín hiệu hồng ngoại từ led phát không đủ mạnh để truyền đi xa trong không gian nên để led thu nhận được tín hiệu một cách mạnh và ổn đònh nhất thì khoảng cách của hai led thu và phát không quá xa; chính vì vậy mà sản phẩm được đếm không quá lớn, hạng chế của mạch đếm là chỉ đếm những sản phẩm có kích thước nhỏ như chai bia, nước ngọt, các sản phẩm. .. lập lại trạng thái ban đầu của bộ đếm BẢNG SỰ THẬT IC4518 ° Nguyên lý hoạt động của IC4518: Với giản đồ xung và bảng chân trò của IC4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân 1 clock nối mass, chân nhận xung clock là chân 2 enable, vì vậy khi xung cạnh xuống ( 5v – 0v ) thì IC đếm một đơn vò Với cách này khi đếm sản phẩm thì khi sản phẩm đi qua che tín hiệu hồng ngoại đến led thu, điện áp tại anod... đoạn Xung clock từ mạch thu hồng ngoại chỉ cấp cho phần đếm hàng đơn vò của mạch Để hiển thò được con số hàng trăm ta chỉ việc nối chân 10 enable của IC 4518 với chân 6 tương ứng Q3 của ngõ ra hệ số BCD của hàng đơn vò Tại vì nếu có 9 sản phẩm đã được đếm ở hàng đơn vò, lúc này số BCD tương ứng với Q3, Q2, Q1, Q0 là 1001; Q3 tương ứng với 1 là mức cao, nếu sản phẩm thứ 10 đi qua thì IC đếm với mã BCD không... từ mức cao về mức thấp đã tạo ra một xung clock cấp cho bộ đếm hàng chục và bộ đếm hàng chục đếm lên một đơn vò Tương tự như vậy, bộ đếm hàng chục sau khi đếm đến hết 9 thì quay về 0, Q3 từ mức cao về thấp cấp xung cho bộ đếm hàng trăm, Q3 cùa bộ đếm hàng trăm cấp xung cho bộ đếm hàng ngàn Với 2 IC 4518 với mỗi IC 4518 có 2 bộ đếm, ta có 4 bộ đếm điều khiển 4 IC 4511 giải mã và điều khiển 4 led 7 đoạn... Nguyên lý hoạt động của IC 4511: chưcù năng của IC 4511 trong mạch đếm sản phẩm là 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 hiện giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thò số thập phân Theo bảng sự thật của IC 4511, ta thấy với các tín hiệu BCD từ IC 4518 sau khi thực hiện đếm sẽ cấp cho ngõ vào của IC 4511, các số nhò phân BCD sẽ được... mức áp tăng cao, tụ nạp đầy thì mức áp thấp, qua cổng NOT có áp cao led sáng Khi sản phẩm đi qua, led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện lúc này tụ điện xả, áp tại catod tụ tăng cao và ngõ ra tại cổng NOT là mức thấp Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức cao xuống thấp cấp cho chân 2 enable và IC4518 thực hiện đếm một đơn vò Ngõ ra của IC là Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động như giãn đồ xung biểu . trạng thái ban đầu của mạch tức là số 0000.3. ƯU - KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM3.1 Ưu điểmMạch đếm sản phẩm có ưu điểm là mạch đơn giản, gọn nhẹ,. vì vậy mà sản phẩm được đếm không quá lớn, hạng chế của mạch đếm là chỉ đếm những sản phẩm có kích thước nhỏ như chai bia, nước ngọt, các sản phẩm có kích