Mạch chuông đèn báo thường được sử dụng trong các trò chơi đòi hỏi sự nhanh nhẹn giữa các đội, thể hiện tính chuyên nghiệp cao. Mạch chuông tuân theo quy tắc: Khi mà một đội bấm chuông đầu tiên thì chuông đội đó sẽ kêu, đèn sáng, đồng thời ngắt điện của các đội còn lại. Có rất nhiều cách để chế tạo mạch như vậy. Sau đây chúng tôi sẽ xét một số nguyên tắc chế tạo điển hình:
*Mạch sử dụng diode và rơle 1 (hình 2.1)
Đối với mạch này, mỗi đội có 2 rơle, 3 diode và 1 đèn . Giả sử đội 1 bấm chuông thì dòng đi qua rơle 1 sau đó đi qua cuộn cảm của rơle 2 làm kích hoạt rơ le 2 dẫn đến bóng nối với nguồn như hình 2.1 và đèn sáng . Đồng thời khi bấm nút dòng điện đi qua điốt và nối vào rơ le 3;5;6 của 3 đội còn lại làm 3 rơ le ngắt dẫn đến 3 đội còn lại ko sáng đèn.
Hình 2.1: Mạch sử dụng diode và rơle 1
1. 8 rơle 5 chân 12V 4. 4 nút bấm
2. 12 diode 1N4007 5. 1 nguồn 12V-DC
*Mạch sử dụng diode và rơle 2
Nguyên lí hạt động của mạch mạch sử dụng diode và rơle 2
Một cách khác để sử dụng rơle và diode được thể hiện trên hình 2.2. Mạch này sử dụng ít rơ le và diode hơn mạch số 1. Mỗi đội có rơ le 1 rơle 2 diode và 1 led. Giả sử đội 1 bấm rơ le 1 hoạt động làm cho mạch nối đèn thành mạch khép kín dẫn đến đèn sáng và kích hoat rơ le 5 làm chuông kêu. Đồng thời ngắt tất cả các rơ le còn lại
Ưu điểm và nhược điểm của 2 mạch điện trên :
− Có thể tùy chọn tiếng chuông, chỉnh âm thanh (tone) , có jack cắm đến loa .hoặc có thể lắp chuông 220v bình thường.
− Mạch phải dùng 2 nguồn, sử dụng nhiều rơle, chi phí tốn kém − Khó chế tạo * Mạch sử dụng IC Hình 2.2: Mạch sử dụng diode và rơle 2 1. 8 diode 1N4007 4. 4 Nút bấm 2. 5 rơle 5 chân 12V-DC 5. 1 tụ 100μF/16V 3. 4 Đèn 12V-DC, loa 6. Nguồn 12V DC
Phân tích sơ đồ mạch điện số 3:
Khi dùng IC vi điều khiển AT89C2051, mạch điện cơ bản sẽ gồm các phần sau:
Phần cấp nguồn: Dùng ic ổn áp 3 chân 7805 để có nguồn 5V ổn định cấp cho chân số 20 và chân số 10 cho nối masse để lấy dòng (Dòng điện tử chảy vào ic qua chân số 10 và ra trên chân số 20). Ở đây dùng Led D1 làm Led báo nguồn. mạch làm việc với mức nguồn ngả vào là 12V. Nguồn 12V còn được dùng để cấp điện cho các relay. Chúng ta dùng 3 relay và dùng các tiếp điểm lá kim K1, K2, K3 của các relay này để điều khiển các bóng đèn điện hay chuông báo.
Phần mạch Reset. Tác dụng Reset khi chân số 1 ở mức áp cao. Khi mạch được cấp nguồn, tụ C5 (10uF) sẽ nạp điện, dòng nạo chảy qua điện trở R1 (10K), nó kéo chân số 1 lên mức áp cao và chương trình sẽ quay về thanh nhớ 0000h (đó là vị trí khỏi đầu của tác dụng reset). Chỉ sau một lúc tụ C5 sẽ nạp đầy mức nguồn, chân 1 được trả về mức áp thấp và ic vi điều khiển bắt đầu chạy chương trình có trong bộ nhớ EEP-ROM. Trong mạch chúng ta dùng nút nhấn reset để đưa chương trình trở lại trạng thái khởi đầu.
Phần định tần cho mạch dao động tạo xung nhịp. Xung nhịp được định tần theo thạch anh gắn trên chân 4 và chân 5. Với thạch anh 12MHz, tần số xung nhịp sẽ là 1MHz và chu kỳ lệnh sẽ là 1us. Các tụ nhỏ C6, C7 có tác dụng bù nhiệt ổn tần.
8 Nút nhấn gắn trên port 1 và chúng ta dùng chân p3.0 điều khiển relay 3, chân p3.1 điều khiển relay 2 và chân p3.2 điều khiển relay 1.
Ưu điểm:
− Số đội chơi nhiều, 8 đội
− Đảm bảo yêu cầu đặt ra, khi một nút đã nhấn thì tất cả các nút còn lại sẽ không còn tác dụng.
Nhược điểm:
− Mạch lắp ráp phức tạp, phải viết chương trình
− Muốn trở lại trạng thái đầu cho câu hỏi kế tiếp, người điều khiển cần phải nhấn nút Reset.
− Mạch sử dụng nhiều nguồn − Chi phí cao
Mạch chỉ sử dụng rơ le là chủ yếu đáp ứng được nguyên tắc thiết kế đó là khi 1 đội bấm chuông thì rơ le đóng vai trò ngắt hết các đội còn lại. Bộ chuông này thiết kế mạch đơn giản, sử dụng cho 4 đội chơi. Vì đây là mạch điện sử dụng nguồn 220V
Hình 2.4: Mạch chỉ sử dụng rơle
1. Rơle + chân đế: 4 bộ
2. Nút bấm: 5 cái
3. Chuông điện đường kính 100 mm: 1 cái
4. Đèn + chuôi đèn: 4 bộ
5. Bảng điện bằng nhựa để gắn các rơle: 1 cái 6. Mêca trong (kích thước 62cm X 20cm) 1 tấm
7. Phích cắm: 6 cái 8. Ổ cắm 2 lỗ: 5 cái 9. Dây điện: 50m 10. Cắt số đêcal gồm: số 1, 2, 3, 4 11. Hộp gỗ chính (62cm X 26 cm X 20 cm): 1 hộp 12. Hộp để gắn nút bấm : 5 hộp
nên rất nguy hiểm cho người sử dụng nếu bị hở mạch bất kì chỗ nào. Và đồng thời mạch hoạt động không ổn định.
*Mạch sử dụng transistor, diode và tụ
*
Mạch như hình 2.5 sử dụng trasistor và diode đóng vai trò chủ yếu, khi một đội bấm thì chuông và đèn đội đó sáng và đội còn lại sẽ bị ngắt tín hiệu do tác dụng của transistor. Mạch này có tính ổn định không cao.