Ứng dụng led để thiết kế đèn chiếu sáng dân dụng và đèn tự hiệu chỉnh độ sáng đồ án tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH KHOA XÂY DỰNG VÀ ĐIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP KỸ SƯ NGÀNH CÔNG NGHIỆP ỨNG DỤNG LED ĐỂ THIẾT KẾ ĐÈN CHIẾU SÁNG DÂN DỤNG VÀ ĐÈN TỰ HIỆU CHỈNH ĐỘ SÁNG SVTH : LÊ TRẦN ĐĂNG KHOA MSSV : 20762062 GVHD : ThS TỐNG THANH NHÂN TP Hồ Chí Minh, tháng năm 2012 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD: Th.S Tống Thanh Nhân LỜI MỞ ĐẦU Trong sống ngày với phát triển khoa học cơng nghệ vấn đề sử dụng tiết kiệm có hiệu nguồn lượng đặt lên hàng đầu nguồn lượng dần cạn kiệt Đối với nguồn lượng điện vấn đề đặt làm để sử dụng tiết kiệm có hiệu Để tiết kiệm điện chiếu sáng sinh hoạt sản xuất, bóng đèn tiết kiệm điện dần đời Ngày nay, công nghệ chế tạo linh kiện bán dẫn phát triển nhanh chóng xuất linh kiện bán dẫn có khả phát sáng với công suất tiêu thụ điện thấp tuổi thọ bóng cao, LED LED ứng dụng nhiều sống hiển thị, quảng cáo.v.v ứng dụng chiếu sáng chưa phát triển Vì vậy, đề tài “ Ứng dụng LED để thiết kế đèn chiếu sáng dân dụng đèn tự hiệu chỉnh độ sáng” với mục đích nghiên cứu sau: • Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động LED • Thiết kế đèn chiếu sáng dùng LED • Thiết kế mạch tự động hiệu chỉnh độ sáng theo ánh sáng ngồi • Áp dụng kiến thức học vào thực tế sống Trong khoảng thời gian tương đối ngắn kiến thức hạn hẹp nên q trình thực đề tài có nhiều thiếu sót Kính mong đóng góp ý kiến thầy bạn để tơi hồn thiện phát triển đề tài nửa SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20732062 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Th.S Tống Thanh Nhân LỜI CẢM ƠN Trước hết, xin cảm ơn ba mẹ, gia đình nguồn động viên lớn chỗ dựa vững suốt trình học tập giảng đường đại học Em xin kính gửi đến thầy Tống Thanh Nhân lời cảm ơn chân thành sâu sắc nhất, cảm ơn thầy tận tình hướng dẫn, dạy em suốt trình thực đồ án tốt nghiệp Em xin cảm ơn tất thầy cô trường Đại Học Mở Tp.HCM nói chung, q thầy khoa Xây Dựng & Điện thầy cô mơn nói riêng tận tình giảng dạy, trang bị cho em kiến thức bổ ích thời gian học đại học Chúng xin cảm ơn tất bạn bè động viên, góp ý, giúp đỡ tơi nhiều q trình học tập thực đồ án tốt nghiệp Xin gửi tới người lời cảm ơn chân thành Sinh viên Lê Trần Đăng Khoa SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Th.S Tống Thanh Nhân MỤC LỤC Lời mở đầu Lời cảm ơn Mục lục Chương 1: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1.Mục đích chọn đề tài 1.2.Đối tượng nghiên cứu đề tài 1.3.Phương pháp phương tiện nghiên cứu 1.3.1.Phương pháp nghiên cứu 1.3.2.Phương tiện nghiên cứu 1.4 Ứng dụng khả phát triển đề tài 1.4.1 Ứng dụng 1.4.2 Khả phát triển đề tài Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LED 2.1 Diode bán dẫn 2.1.1 Vật liệu bán dẫn 2.1.2 Vùng lượng bán dẫn 2.1.3 Tiếp giáp p-n diode bán dẫn 2.1.3.1 Cấu tạo diode 2.1.3.2 Phân cực cho diode 2.1.3.3 Đặc tuyến volt-ampe diode 2.2 LED 2.2.1 Lịch sử phát triển LED 2.2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động LED 2.2.2.1 Cấu tạo 2.2.2.2 Nguyên lý hoạt động LED 2.2.2.3 Đặc tuyến votl-ampe LED 2.2.2.4 Ưu điểm LED 2.2.2.5 Ứng dụng LED Chương 3: THIẾT KẾ ĐÈN CHIẾU SÁNG SỬ DỤNG LED 3.1 Đèn chiếu sáng sử dụng LED 5mm 3.1.1 Yêu cầu 3.1.2 Thiết kế 3.1.3 Lắp ráp hiệu chỉnh 3.1.4 Đánh giá kết luận 3.2 Đèn chiếu sáng sử dụng LED SMD5050 3.2.1 Giới thiệu LED SMD5050 3.2.2 Thiết kế 3.2.3 Lắp ráp hiệu chỉnh 3.2.4 Đánh giá kết luận Chương 4: Thiết kế mạch tự điều chỉnh độ sáng 4.1 Giớ thiệu chung 4.2 Vi mạch khuếch đại thuật toán opamp, vi mạch TL082 quang trở 4.2.1 Cơ vi mạch khuếch đại thuật toán 4.2.2 Các dạng khuếch đại thuật toán 4.2.3 Giới thiệu vi mạch TL082 4.2.4 Quang trở SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 1 1 2 2 2 6 9 10 10 11 12 13 13 15 15 15 15 16 17 18 18 19 20 21 22 22 22 22 23 25 27 Đồ án tốt nghiệp kỹ sư công nghiệp GVHD : Th.S Tống Thanh Nhân 4.3 Thiết kế đèn tự hiệu chỉnh độ sáng 4.3.1 Giới thiệu đèn tự hiệu chỉnh độ sáng 4.3.2 Thiết kế 4.3.2.1 Khối nguồn 4.3.2.2 Thiết kế mạch tạo xung cưa 4.3.2.3 Thiết kế mạch điều rộng xung theo ánh sáng 4.3.2.4 Khối LED chiếu sáng 4.3.2.5 Sơ đồ nguyên lý đèn 4.3.2.6 Thi công hiệu chỉnh KẾT LUẬN DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 28 28 28 28 28 31 33 33 35 37 38 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân CHƯƠNG 1: TỒNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Mục đích chọn đề tài Cùng với phát triển khoa học công nghệ Các vấn đề lượng vấn đề quan trọng giới Khi nguồn lượng từ nhiên dần cạn kiệt than đá, dầu mỏ.v.v Vấn đề đặt làm để sử dụng lượng tiết kiệm hiệu tìm nguồn lượng Đối với lượng điện sản xuất từ thủy điện, nhiệt điện, phong điện điện hạt nhân Khi nhu cầu sử dụng điện tăng cao vấn đề tự nhiên làm thiếu nguồn điện cho sinh hoạt sản xuất Vì vậy, làm để sử dụng lượng điện hiệu tiết kiệm? Chiếu sáng sinh hoạt sản xuất nhu cầu cần thiết người Vậy làm để có loại đèn sử dụng sinh hoạt sản xuất tiết kiệm điện nhất, có tuổi thọ lâu mà đảm bảo độ sáng Với phát triển linh kiện điện tử bán dẫn, loại đèn đời với ưu điểm: tiêu thụ công suất thấp, cho ánh sáng tốt tuổi thọ sử dụng lâu, đèn LED LED ứng dụng nhiều quảng cáo, hiển thị lĩnh vực chiếu sáng sinh hoạt hay sản xuất chưa phát triển Đây ý tưởng để thực đề tài: “Ứng dụng LED để thiết kế đèn chiếu sáng dân dụng đèn tự hiệu chỉnh độ sáng” Mục đích nghiên cứu đề tài: • Nghiên cứu, tìm hiểu cấu trúc hoạt động LED để thiết kế đèn tiết kiệm điện sử dụng sinh hoạt • Thiết kế mạch tự điều chỉnh độ sáng để giúp có người học làm việc có ánh sáng làm việc tốt 1.2 Đối tượng nghiên cứu đề tài: Thực đề tài dựa nghiên cứu vấn đề sau: • Cấu tạo, nguyên lý hoạt động LED • Cấu tạo, hoạt động quang trở, đáp ứng sáng với mắt người • Nguyên lý mạch điều rộng xung, vi mạch tích hợp SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân 1.3 Phương pháp phương tiện nghiên cứu: 1.3.1 Phương pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu, sinh viên thực chủ yếu dựa vào hai phương pháp chính: - Phương pháp tham khảo tài liệu: Thu thập tài liệu liên quan đến LED , kỹ thuật mạch điện tử Sau đó, sinh viên vận dụng kiến thức có để tổng hợp tài liệu, sau thiết kế mạch điện phù hợp với yêu cầu mà ban đầu đề - Phương pháp quan sát thực nghiệm: Sau có mạch theo tính tốn lý thuyết, sinh viên thi công mạch thực tế theo sơ đồ nguyên lý vạch Sử dụng thiết bị đo để hiệu chỉnh mạch để có đáp ứng đạt yêu cầu 1.3.2 Phương tiện nghiên cứu: • Các tài liệu liên quan đến đề tài • Máy đo độ rọi ánh sáng, dao động ký, VOM • Máy tính 1.4 Ứng dụng khả phát triển đề tài: 1.4.1 Ứng dụng: Đề tài có tính ứng dụng thực tiễn cao: • Ứng dụng chiếu sáng tiết kiệm điện thay dần đèn sợi đốt đèn huỳnh quang Với ưu điểm tiết kiệm điện tuổi thọ cao đèn LED hồn tồn thay loại đèn chiếu sáng • Ứng dụng mạch điều khiển để điều chỉnh học tập làm việc giúp tiết kiệm điện trường hợp ánh sáng tự nhiên nhiều, tránh tượng chói mắt Giúp có ánh sáng tốt cho mắt • Ứng dụng rông rãi lĩnh vực sinh hoạt, học tập, sản xuất v.v 1.4.2 Khả phát triển đề tài: Phát triển đề tài để sản xuất đèn có cơng suất cao hơn, chất lượng ánh sáng tốt Phát triển mạch tự điều chỉnh độ sáng có độ nhạy hoạt động tốt nhỏ gọn SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Chương 2: TỔNG QUAN VỀ LED 2.1 Diode bán dẫn: 2.1.1 Vật liệu bán dẫn: Trong trình phân loại vật chất trình dẫn điện, người ta chia thành ba loại: vật liệu dẫn điện, vật liệu cách điện vật liệu bán dẫn Chất dẫn điện vật liệu cho phép dịng điện truyền qua Chất cách điện vật liệu khơng cho phép dịng điện truyền qua Chất bán dẫn vật liệu trung gian vật liệu dẫn điện vật liệu cách điện Các chất bán dẫn tạo thành từ hai loại: Các chất bán dẫn đơn chất nguyên tố thuộc nhóm IV bảng tuần hồn ngun tố hóa học Mặt khác, chất bán dẫn hợp chất hình thành từ ngun tố nhóm III nhóm IV (thường gọi hợp chất III-V), hay nhóm II nhóm VI (gọi hợp chất II-VI) Chất bán dẫn hợp chất bao gồm nguyên tố, chẳng hạn như: Thủy ngân-Cadimi-telurit [mercury- cadmium-telluride]; Ga-Al-As [gallium-aluminumarsenic]; Ga-In-Ar [gallium-indium-arsenic]; Ga-In-P [gallium-indium- phosphide] Theo lịch sử chế tạo linh kiện bán dẫn Ge chất bán dẫn sử dụng Tuy nhiên, Ge thay cách nhanh chóng Si dùng để chế tạo dụng cụ bán dẫn quan trọng Ngoài chất bán dẫn Silicon dùng nhiều, cịn có chất bán dẫn như: GaAr [gallium- arsenic] InP [Indium-phosphide] chất bán dẫn thơng dụng nay, vật liệu quan trọng việc chế tạo cấu kiện quang điện tử như: diode phát quang (LED), cơng nghệ Laser tách sóng quang v v Nguyên tử Si nhóm IV bảng tuần hồn ngun tố hóa học nên có electron lớp ngồi Vì vậy, vật liệu đơn tinh thể Si hình thành liên kết đồng hóa trị với nguyên tử Si lân cận dạng khối không gian ba chiều hình: Hình 2.1: Cấu trúc mạng tinh thể Si SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Liên kết đồng hóa trị bền mặt hóa học điện tử hóa trị hấp thụ lượng đáng kể từ bên để bẻ gãy liên kết đồng hóa trị tạo thành điện tử tự Dưới tác dụng điện trường, ảnh hưởng lượng ánh sáng dạng photon hay tác động nhiệt độ điện tử hóa trị bẻ gãy liên kết tạo thành điện tử tự Các điện tử tự mang điện tích âm nguyên tử bị electron nên mang điện tích dương Trong thực tế, ưu điểm chất bán dẫn thể tạp chất bổ sung vào bán dẫn nguyên chất Mặc dù với nồng độ thấp chất bán dẫn tạo thành có ý nghĩa điều chỉnh đặc tính dẫn điện vật liệu tốt Các tạp chất thường sử dụng nguyên tố thuộc nhóm III nhóm V bảng tuần hồn nguyên tố hóa học Khi pha tạp bán dẫn lấy từ nhóm V nguyên tố hóa học, có electron lớp ngồi cùng, vào bán dẫn Si Các nguyên tố thường sử dụng Phosphorus, Arsenic Antimony Khi nguyên tử ngun tử Si, có electron nên hình thành liên kết với nguyên tử Si dư electron Electron liên kết yếu với nguyên tử nên cần lượng nhỏ có thề bẻ gãy liên kết tạo thành điện tử tự Như vậy, nhiệt độ phòng, nguyên tử tạp chất bị electron mang điện tích dương, tương đương điện tích khơng thay đổi mạng tinh thể khơng thay đổi Trong bán dẫn tạo thành pha tạp ln thừa eclectron nên mang điện tích âm Hình 2.2: Cấu trúc mạng tinh thể Si pha tạp P Khi pha tạp chất nhóm III vào bán dẫn Si, có electron lớp ngồi nên hình thành liên kết với nguyên tử Si, nguyên tử thừa khoảng trống cấu liên kết, lổ trống dễ cho điện tử xung quanh chuyển sang hình thành lỗ trống khác Các lỗ trống xem hạt mang điện tích dương Vậy, bán dẫn tạo thành pha tạp ln mang điện tích dương mạng tinh thể khơng thay đổi SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Trong bán dẫn pha tạp nồng độ điện tử lổ trống chênh lệch nhiều: Nếu nồng độ điện tử lớn nồng độ lổ trống, ta gọi bán dẫn loại N Nếu nồng độ lổ trống lớn nồng độ điện tử, ta gọi bán dẫn loại P 2.1.2 Vùng lượng bán dẫn: Tính chất dẫn điện vật liệu rắn giải thích nhờ lý thuyết vùng lượng Như ta biết điện tử tổn nguyên tử mức lượng gián đoạn (các trạng thái dừng) Nhưng chất rắn, mà nguyên tử kết hợp lại với thành khối, mức lượng bị phủ lên nhau, trở thành vùng lượng có ba vùng Hình 2.3: Các vùng lượng chất rắn • Vùng hóa trị (valence band): Là vùng có lượng thấp theo thang lượng, vùng mà điện tử bị liên kết mạnh với nguyên tử không linh động • Vùng dẫn (Conduction band): Vùng có mức lượng cao nhất, vùng mà điện tử linh động (như điện tử tự do) điện tử vùng điện tử dẫn, có nghĩa chất có khả dẫn điện có điện tử tồn vùng dẫn Tính dẫn điện tăng mật độ điện tử vùng dẫn tăng • Vùng cấm (Forbidden band): Là vùng nằm vùng hóa trị vùng dẫn, khơng có mức lượng điện tử khơng thể tồn vùng cấm Nếu bán dẫn pha tạp, xuất mức lượng vùng cấm (mức pha tạp) Khoảng cách đáy vùng dẫn đỉnh vùng hóa trị gọi độ rộng vùng cấm, hay lượng vùng cấm (Band Gap) Tùy theo độ rộng vùng cấm lớn hay nhỏ mà chất dẫn điện khơng dẫn điện Như vậy, tính dẫn điện chất rắn tính chất chất bán dẫn lý giải cách đơn giản nhờ lý thuyết vùng lượng sau: • Kim loại có vùng dẫn vùng hóa trị phủ lên (khơng có vùng cấm) ln ln có điện tử vùng dẫn mà kim loại ln ln dẫn điện SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Suy : • Mạch cộng tín hiệu: Ta có: Xét nút A, ta có: Thay U-= vào phương trình, ta có: • Mạch trừ tín hiệu: Ta có : Xét nút A: Suy ra: Xét nút B: Suy ra: SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 24 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Thế UA = UB , ta có: • Mạch tích phân: Khi thay điện trở hồi tiếp mạch khuếch đại thuật toán tụ điện Do tính chất tụ điện,ta có mạch tích phân tín hiệu ngõ vào hình: Ta có: Xét nút A: Suy ra: • Mạch vi phân: Khi thay tụ điện với điện trở nối với tin hiệu nguồn, tính chất tụ điện nên ta có mạch vi phân tín hiệu ngõ vào hình vẽ: Ta có: Xét nút A: Với UA = 4.2.3 Giới thiệu vi mạch TL082 Vi mạch TL082 vi mạch tích hợp hai opamp với ngỏ vào J-Fet với số ưu điểm sau: + Độ lệch dịng trơi thấp + Bảo vệ ngắn mạch ngõ + Bù tần số nội SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 25 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Hình 3.3 thể cấu trúc vi mạch TL082 TL082 đóng gói dạng DIP có chân với hai opamp Chức chân sau: Hình 3.3: Cấu trúc vi mạch TL082 Chân 1: Ngõ opamp Chân 2: Ngõ vào đảo opamp Chân 3: Ngõ vào không đảo opamp Chân 4: - Vcc Chân 5: Ngõ vào không đảo opamp Chân 6: Ngõ vào đảo opamp Chân 7: Ngõ opamp Chân 4: + Vcc Cấu trúc opamp thể hình 3.4 SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 26 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Hình 3.5: Cấu trúc opamp bên vi mạch TL082 Một vài thông số sử dụng TL082 Điện áp nguồn VCC = ± 18 [V] Điện áp ngõ vào: Vi = ± 15 [V] Điện áp ngõ vào sai lệch Vid = ± [V] Công suất : P = 680 [mW] 4.2.4 Quang trở Quang trở loại linh kiện bán dẫn quang Đặc tính quang trở điện trở thay đổi ánh sáng chiếu vào thay đổi Cấu tạo quang trở chất bán dẫn (có thể Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) Hình 3.6: Hình dạng thực tế quang trở SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 27 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Nguyên lý hoạt động quang trở ánh sáng chiếu vào lớp bán dẫn Làm cho hạt điện tử nhận lượng từ ánh sáng nhảy từ dãi hóa trị lên dãi dẫn Làm mật độ điện tử tăng lên điện trở mạch giảm xuống Đặc tính điện độ nhạy quang trở tùy thuộc vào vật liệu bán dẫn Khi khơng có ánh sáng chiếu vào, điện trở quang trở khoảng 1MΏ Khi có ánh sáng chiếu vào điện trở giảm xuống cịn khoảng vài trăm Ohm 4.3 Thiết kế đèn tự điều chỉnh độ sáng: 4.3.1 Giới thiệu đèn tự điều chỉnh độ sáng: Đèn tự hiệu chỉnh độ sáng hoạt động nguyên lý làm việc quang trở phương pháp điều chỉnh độ rộng xung Tín hiệu điện áp lấy từ cầu phân áp biến trở quang trở so sánh với tín hiệu xung cưa để tạo xung vng có tần số 100Hz có độ rộng thay đổi để điều khiển LED làm thay đổi độ sáng đèn 4.3.2 Thiết kế mạch : 4.3.2.1 Khối nguồn: Mạch nguồn sử dụng nguồn chỉnh lưu từ biến áp 220/12 VAC Sử dụng cầu diode IC 7812 để ổn định điện áp IC 7812 dòng IC ổn định điện áp mạch nguồn DC, tụ C2 C3 tụ lọc nguồn Diode D7 có tác dụng chống dòng ngược bảo vệ cho IC7812 Hỉnh 3.7: Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 4.3.2.2 Thiết kế mạch tạo xung cưa: Thiết kế tao xung cưa với tần số 100hz Yêu cầu đáp ứng xung hình: SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 28 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Thiết kế tạo xung cưa từ xung sin 12v, tần số 50Hz Tín hiệu đưa qua cầu chỉnh lưu tạo sóng nửa sin tần số 100Hz Tín hiệu đưa qua so sánh với điện áp 2v tạo xung vng tần số 100 Hz Sóng xung vuông đưa vào mạch đẩy kéo hai transistor để tạo xung cưa Sơ đồ mạch thể hình vẽ Mạch sử dụng nguồn cấp Vcc = 12 V Khảo sát mạch protues để mô xác định dạng xung Tín hiệu sóng sin sau chỉnh lưu qua cầu diode có biên độ [V] , lớn điện áp vào cho phép IC TL082 nên phải dung câu phân áp để giảm điện áp xuống lần Cầu phân áp điện trở R1 R7 có giá trị điện trở 1K Tín hiệu so sánh với điện áp 2V để tạo xung vuông ngõ Để ghim áp tai chân 2V ta sử dung diode zener 2V điện trở 1k Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý mạch tạo xung cưa SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 29 Đồ án tốt nghiệp kỹ cơng nghiệp • GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Dạng xung vẽ mô protues : Dạng xung chân TL082: Dạng xung chân TL082: Để tạo xung cưa xung vng ngõ đưa vào mơt mạch sử dụng cặp transistor mắc đẩy kéo Hình 3.8: Sơ đồ nguyên lý khối đẩy kéo tạo xung cưa SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 30 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Khi điện áp ngỏ opamp mức cao, Q1 dẫn,Q2 ngắt, tụ C1 nạp qua điện trở R3 Điện áp tụ C1 từ từ tăng lên Khi điện áp ngỏ opamp mức thấp, Q1 ngắt, Q2 dẫn, điện áp tụ C1 đưa hết GND Khi ta có đáp ứng xung ngỏ xung cưa Dạng xung ngõ Vout: Dạng xung ngõ đạt yêu cầu 4.3.2.3 Thiết kế mạch điều rộng xung theo ánh sáng: Tín hiệu xung cưa vừa tạo đưa vào so sánh với tín hiệu điện lấy từ quang trở để tạo xung vng có độ rộng thay đổi để đưa vào tầng công suất điều khiển để thay đổi điện áp ngỏ Sơ đồ mạch sau : Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lý tầng điều rộng xung công suất SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 31 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Tín hiệu xung cưa đưa vào ngõ vào không đảo so sánh với điện áp tao từ quang trở để tạo dạng xung vng điều chỉnh độ rông xung với tần số không đổi 100Hz Do ta sử dụng nguồn đơn nên điện áp ngỏ có mức thấp 2V mức cao 11.8V Với điện áp mức thấp 2V thi TIP 41 ln trạng thái kích dẫn nên ta sử dụng cầu phân áp R8 R9 Ở mức thấp, để TIP ngưng dẫn VBE < 0.7V Vì vậy, ta tính tốn chọn R8 R9 để VBE=0.4 V Chon R9 = 1k , ta có: Chọn điện trở R8 = 4,7 Ta có điện áp chân B TIP Kiểm tra đáp ứng protues kiểm tra dạng xung ngõ ra: Dạng xung ngõ đáp ứng ánh sáng 100 lux Dạng xung ngõ đáp ứng ánh sáng 200 lux Kiểm tra đáp ứng mô thay đổi ánh sáng làm thay đổi xung điều khiển điện áp ngỏ làm thay đổi độ sáng đèn SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 32 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Đáp ứng xung ngõ vào ngõ opamp Khi có ánh sáng chiếu vào làm cho điện trở quang trở giảm xuống Lúc nảy điện áp ngõ vào đảo opamp tăng lên Khi opamp so sánh với xung cưa xung ngỏ có độ rộng giảm dần làm cho điện áp khối chiếu sáng giảm Độ sáng đèn giảm theo 4.2.2.4 Khối led chiếu sáng: Lắp ráp LED chiếu sáng theo sơ đồ mạch nguyên lý sau: Hình 3.10: Sơ đồ nguyên lý khối chiếu sáng 4.3.2.5 Sơ đồ nguyên lý đèn: SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 33 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp SVTH : Lê Trần Đăng Khoa GVHD : ThS Tống Thanh Nhân MSSV : 20762062 Trang 34 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân 4.3.2.6 Thi công mạch hiệu chỉnh: Q trình thi cơng bao gồm phần sau: Kiểm tra mạch mô protues Vẽ mạch mô phỏng, kiểm tra đáp ứng mạch dạng xung, đáp ứng xung mô Ráp mạch test board để kiểm tra hoạt động mạch, hiệu chỉnh thông số thực tế Vẽ mạch Orcad thi cơng mạch Q trình vẽ mạch quan trọng định mạch thực tế có hoạt động hay không Kiểm tra mạch tiến hành ráp linh kiện Hình 3.10: Mạch in vẽ Orcad Layout Hinh 3.11: Mạch in phần led chiếu sáng SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 35 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân Ta tiến hành chạy mạch đo kiểm mạch với đèn led SMD5050 Ta tiến hành đo thơng số mạch dùng ánh sáng ngồi tác động vào quang trở để kiểm tra đáp ứng mạch SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 36 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân KẾT LUẬN Sau khoảng thời gian tháng thực đề tài hoàn thành mục tiêu đề • Tìm hiểu cấu trúc ngun lý hoạt động LED • Thiết kế đèn, mạch điều khiển, thi cơng hiệu chỉnh để có kết tốt • Thu thập số liệu viết báo cáo Lắp ráp đèn mạch điều khiển theo độ sáng hoạt động tốt Trong q trình cơng cịn nhiều hạn chế mạch cồng kềnh Chưa đạt kết tối ưu hoàn thành mục tiêu đề SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 37 Đồ án tốt nghiệp kỹ công nghiệp GVHD : ThS Tống Thanh Nhân DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Dư Quang Bình, Cấu kiện điện tử, Đà Nẵng năm 1998 [2] Dương Minh Trí., Sơ đồ chân linh kiện bán dẫn, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật [3] E Fred Schubert, Light – Emiting diode, Cambridge University Press [4] Nguyễn Tấn Phước ,Kỹ thuật xung nâng cao,Nhà xuất thành phố Hồ Chí Minh [5] Phan Văn Hiệp, Giáo trình kỹ thuật xung số [6] Các wedsite tham khảo: www.en.wikipedia.org ; www.dientuvietnam.net www.google.com.vn ; SVTH : Lê Trần Đăng Khoa MSSV : 20762062 Trang 38 ; ... LED để thiết kế đèn chiếu sáng dân dụng đèn tự hiệu chỉnh độ sáng? ?? với mục đích nghiên cứu sau: • Nghiên cứu cấu tạo nguyên lý hoạt động LED • Thiết kế đèn chiếu sáng dùng LED • Thiết kế mạch tự. .. 4.3 Thiết kế đèn tự hiệu chỉnh độ sáng 4.3.1 Giới thiệu đèn tự hiệu chỉnh độ sáng 4.3.2 Thiết kế 4.3.2.1 Khối nguồn 4.3.2.2 Thiết kế mạch tạo xung cưa 4.3.2.3 Thiết kế mạch điều rộng xung theo ánh... hoạt động LED 2.2.2.3 Đặc tuyến votl-ampe LED 2.2.2.4 Ưu điểm LED 2.2.2.5 Ứng dụng LED Chương 3: THIẾT KẾ ĐÈN CHIẾU SÁNG SỬ DỤNG LED 3.1 Đèn chiếu sáng sử dụng LED 5mm 3.1.1 Yêu cầu 3.1.2 Thiết kế