II. LINH KIỆN ĐIỆN TỬ TRONG MẠCH
3. IC NE555
3.1. Sơ đồ chân và chức năng của từng chân
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
- NE555 là một thiết bị hết sức ổn định cho sự dao động và tạo ra độ chính xác định thời. Sự kết nối các chân và chức năng của từng chân.
Hình dạng IC NE555. - Sơ đồ chân:
+) Chân 1 (Nối đất- Ground) Chân đất phần lớn có điện thế cung cấp là âm, cái mà thường nối với mạch thông thường khi hoạt động từ nguồn dương cung cấp. +) Chân 2 (Chân khởi hành- Trigger) Chân này là chân ngõ vào là nguyên nhân làm ngõ ra cao hay bắt đầu chu hì định thời. Chân khởi hành xuất hiện khi ngõ vào chân khởi hành đi từ điện áp trên 2/3 điện áp cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguồn cung cấp. Ví dụ như khi ta cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguồn cung cấp một nguồn 12V, điện áp ngõ vào chân khởi hành phải bắt đầu từ trên 8V di chuyển xuống một nguồn áp thấp 4V để bắt đầu chu kì định thời. Hành động này thì ở mức nhạy cảm và điện áp chân khởi hành có thể thay đổi rất chậm. để tránh khởi hành lại, điện áp chân khởi hành phải trở về một điện áp trên 1/3 nguồn cung cấp trước khi kết thúc chu kì định thời tronh kiểu đơn ổn. dòng ngõ vào chân cugng cấp trước khi kết thúc chu kì dịnh thời tronh kiểu đơn ổn. Dòng ngõ vào chân khởi hành là khoảng 0,5μA
+) Chân 3 (đầu ra - Output) Chân đầu ra của 555 di chuyển đến một mức cao là 1,7V thấp hơn nguồn cung cấp khi chu kì định thời bắt đầu. Ngõ ra trở lại ở một mức thấp gần 0 ở cuối mỗi chu kì. Dòng tối đa từ ngõ ra vào khoảng 200mA. +) Chân 4 (chân khởi động lại- Reset) Một mức logic thấp trên chân này sẽ khởi động lại thời gian và đưa ngõ ra trở về trạng thái thấp. Nó thì thường được nối với nguồn dương nếu không sử dụng.
+) Chân 5 (Chân điều khiển – Control Voltage) Chân này cho phép thay đổi điện áp khởi hành và điện áp ngưỡng bằng cách cung cấp một điện áp ngoài. Khi NE555 thì đang vậ hành trong trạng thái không ổn định và dao động. Ngõ vào
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
này có thể được sử dụng để thay đổi hay điều chỉnh tần số ngõ ra. Nếu không sử dụng, ta nên đặt một tụ điện nhỏ từ chân 5 đến đất để tránh sự xuất phát sai hay bất thường khả dĩ từ những tiếng ồn hiệu ứng.
+) Chân 6 (Chân ngưỡng cửa- Threshold) Chân 6 thì được sử dụng để khởi đônhj lại chốt cửa và gây cho ngõ ra trở về thấp. Sự khởi động lại xuất hiện khi điện áp trên chốt di chuyển từ điện áp dưới 2/3 của nguồn cung cấp đến điện áp trên 2/3 nguồn cung cấp. Hoạt động thì ở mức nhạy cảm và có thể thay đổi chậm giống điện áp chân khởi hành.
+) Chân 7 (Chân thoát gỡ - Dícharge) Chân này là đầu ra thu nhận mở mà pha ngõ ra chính trên chân 3 và có dòng chìm tương tự khả năng.
+) Chân 8 (V+) Đây là chân cho nguồn dương vào cung cấp cho IC NE555. Nguồn áp cung cấp có phạm vi nhỏ nhất là 4,5V cho đến cao nhất là 16V.
3.2. Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC NE555
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF được reset
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
Giải thích sự dao động:
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại RS Flip-flop,
Khi S = [1] thì Q = [1] và = [ 0].
Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0]. R = [1] thì = [1] và Q = [0].
Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1],
transisitor mở Khi dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:
Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.
Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op- amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor.
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định
CHƯƠNG II :TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ MẠCH 1. Mạch thu-phát hồng ngoại
1.1. Sơ đồ nguyên lý:
1.2.Giới thiệu tính năng các phần tử trong mạch.
STT Tên linh kiện Chức năng
1 D1; D2; D4 Chỉnh lưu nguồn AC sang DC 2 C2; C3; C4;C1 San phẳng điện áp DC
3 C5;C6;C7 Lọc nhiễu tần số cao
4 R3;D3 Tạo điện áp chuẩn
5 R3;R5;R6 Biến trở tinh chỉnh phân dòng và phân áp vào mạch so sánh
6 IC1A; IC1B IC thuật toán làm nhiệm vụ so sánh tín hiệu đặt và tín hiệu mẫu
7 D5;D6 Chống xung điện áp ngược
8 R7 Hạn chế dòng điện vào Q1
9 K4 Rơle 12 VDC- 5 chân
10 Q1 Mosfet
11 X2-1; X2-2 Đầu nối biến dòng
12 X2-3 Đầu vào ~12V cấp mạch điều khiển
13 X3-1;X3-2 Đầu nối mát
1.3. Nguyên lý làm việc:
Cấp nguồn cho mạch. IC NE555 sẽ tạo xung, mở cho transistor 3 dẫn dòng. Khi đó có dòng qua ILRLED2, làm cho ILRLED2 phát ra tia hồng ngoại.
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
Nếu tia hồng ngoại do ILRLED2 phát ra mà không bị chặn thì ILRLED1 sẽ nhận được tín hiệu và mở cho dòng điện đi qua. Khi đó cực B của transistor 4 nối xuống nguồn, không có dòng kích cho transistor 4 làm nó khóa lại.
Nếu tia hồng ngoại do ILRLED2 phát ra mà bị chặn lại, khi đó ILRLED1 không nhận được tín hiệu của ILRLED2. Lúc đó ILRLED1 sẽ khóa lại không cho dòng điện đi qua, làm cho có sự chênh lệch điện áp trên cự B của transistor 4, dẫn đến có dòng kích mở cho transistor 4 hoạt động. khi đó có dòng qua cuận hút của rơle làm đóng tiếp điểm thường mở của rơle lại
Muốn cho ILRLED2 phát ra tia hồng ngoại xa hay gần, ta chỉ cần chỉnh biến trở VR2 cho phù hợp. Khi chỉnh biến trở VR2 là ta đã làm thay đổi độ rộng của xung do IC NE555 tạo ra. Độ rộng của xung được tính theo công thức: T =× (VR2 + 2R6) × C1 và f
T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz)
VR2 = Biến trở tính bằng ohm (Ω ) R6 = Điện trở tính bằng ohm ( Ω ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( F )
T = Tm + Ts (T : chu kỳ toàn phần ) Tm =x ( VR2 + R6 ) x C1 (Tm : thời gian điện mức cao) Ts = x R6 x C1 (Ts : thời gian điện mức thấp )
Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao (Tm) và thời gian có điện mức thấp (Ts)
1.4.Sơ đồ board của mạch
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
1.5.Sơ đồ chân linh kiện
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
Kết luận
Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu đề tải, cùng với sự hướng dẫn 36
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
nhiệt tình của cô. Chúng em đã hoàn thành đồ án được giao đúng thời gian quy định .Trong quá trình làm chúng em cũng đã mắc phải một số sai sót nhỏ xong cũng đã khắc phục được và chúng em cũng đã rút ra được nhiều kinh nghiệm trong thực tế.
Mạch làm việc hoàn toàn tự động dưới sự thay đổi từ môi trường bên ngoài và dưới sự tác động của cả con người.
Tính khả thi của đề tài:
Đề tài ứng dụng rộng rãi trong việc bảo vệ và an ninh trong gia đình hay trong các xí nghiệp nhỏ. Mạch cũng được dùng trong hệ thống bật tắt đèn đường. Mạch hoạt động tốt, ổn định hiệu quả.
Mặc dù đã có nhiều cố gắng trong quá trình làm đồ án, song do còn hạn chế về mặt kiến thức và kỹ năng, nên không tránh khỏi những sai sót. Rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè để đồ án chúng em hoàn thiện hơn.
Em xin chân thành cảm ơn!
Trường Đại Học SPKT Hưng Yên Đồ Án Môn Học
Khoa Điện-Điện Tử
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Điện tử căn bản – Phan Đình Bảo,Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật-2004. [2]Giáo trình linh kiện điện tử-Nguyễn Viết Nguyên,Nhà xuất bản giáo dục-2007. [3]Linh kiện bán dẫn và vi mạch –TS.Hồ Văn Sung,Nhà xuất bản giáo dục-2007.
[4]http://hoiquandientu.com [5]http://tailieu.vn [6]http://alldatasheet.com [7]http://www.dientuvietnam.net/forums/showthread.php/8830-M%E1%BA%A1ch- ngu%E1%BB%93n-%E1%BB%95n-%C3%A1p 38