II- Hướng dẫn sử dụng panel để lắp mạch test.
DATASHEET TIẾNG ANH
+ IC logic: thực hiện các phép toán logic
Khi nói đến IC logic điều quan tâm đó là bảng sự thật(bảng biểu diễn quan hệ giữa đầu vào và đầu ra)
Cổng NAND: 7400
Cổng NOR : 7402
Cổng AND: 7408 Cổng OR: + IC nguồn: LM 7805, LM7809, LM7812, LM317 Dùng để tạo ra 1 điện áp ổn định.
VĐK 8051: AT89C2051 ; AT89C51/52 ; P89C51RD PIC: 16F84 ; 16F628 ; 16F87x
AVR: AT8515; ATMEGA16 2.1.Mạch nguồn
Trong chuyên mục này chúng ta sẽ tìm hiểu và thực hành để tạo ra các
nguồn điện áp với các mức điện áp như ý muốn thông qua việc sử dụng
các ic chuyên dụng.
Trong thực tế để tạo ra các mạch nguồn phức tạp thì cần phải tính toán rất nhiều yếu tố khác như: chế độ tải , công suất mạch cần cung ứng.
Trên đây ta sẽ thực hành với những mạch nguồn đơn giản và cực kỳ dễ làm đáp ứng đầy đủ các ứng dụng vừa và nhỏ.
Với việc sử dụng các ic chuyên dụng ta có thể tạo ra các nguồn chuẩn như +/- 5 V, +/- 9 V, +/- 12 V. Hay bất kỳ điện áp nào.
Ta sẽ đI tìm hiểu lần lượt
Để có thể tạo ra các nguồn cộng trừ 5,9,12 V thì ta sẽ có các ic sau Tạo ra nguồn điện áp (+) ta sử dụng các IC 78XX ( 7805, 7809, 7812 ) Tạo ra nguồn điện áp (-) ta sử dụng các IC 79XX (7905, 7909, 7912 )
Dưới đây là hình ảnh và sơ đồ tạo ra nguồn chuẩn +5V từ nguồn xoay chiêu 220V
Mạch tạo điện áp :
Trong sơ đồ trên có sử dụng một biến áp ( hạ áp) vào 220VAC và ra là 12VDC phía sau biến áp là một mạch chỉnh lưu cầu. Tiếp đó là mạch của ic chuyên dụng 78XX. Các tụ điện trên tùy theo công suất nguồn yêu cầu mà ta sử dụng. Đặc biệt ta sử dụng tụ C có điện dung lớn 1000uf hay lớn hơn mắc song song với c11 để tạo nên sự ổn định của nguồn.
Thực tế mạch chỉnh lưu cầu có thể thiết kế từ 4 con diot. Ngoài ra còn có nhiều ic chỉnh lưu cầu tích hợp sẵn cả bộ cầu diot và tụ hóa trong nó. Có nhiều loại bộ chỉnh lưu cầu này như:
Loại 3 chân phẳng:
Việc tạo ra các nguồn đã nêu trên sẽ được là tương tự .
Để tạo ra một nguồn điện áp có thể điều chỉnh để có được điện áp tương ứng với việc sử dụng ic chuyên dụng LM 317
Hình dạng của lm317 giống các ic trên . thông qua vệc điều chỉnh VR 2 ta sẽ có được điện áp Vout tương ứng.
Để thực hiện tốt các bạn nên tìm hiểu kĩ các datasheet của các linh kiện. 2.2.Các vi mạch số logic
2.3.Các dòng ic có khả năng lập trình được
Trong thực tế hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ đặc biệt là việc tích hợp lên các ic chuyên dụng. Và có nhiều thế hệ các ic mà có khả năng lập trình được. Trong đó về điện tử tương tự thì công các ic FPAA, Về điện tử số có các IC số lập trình được như FPGA, và cao hơn nữa là các thế hệ, các dòng vi điều khiển như : 8051, AVR, PIC, PSOC, vv…
Trong đây chúng ta sẽ không đề cập sâu về chúng mà chỉ có tính chất giới thiệu và hướng dẫn cách ứng dụng chúng.
- Đầu tiên ta sẽ đi xem xét các dòng vi điều khiển với các ứng dụng của chúng.
Các dòng vi điều khiển kể trên chúng ra đời và ngày càng phát triển mạnh mẽ . Lý do chúng chính là những trung tâm mà có khả năng thu thập thông tin rồi xử lý thông tin, đưa ra các lệnh điều khiển các mạch điều khiển để điều khiển các đối tượng, chúng có khả năng về truyền thông , đưa thông tin cần thiết lên máy tính qua cổng COM chuẩn RS232 hay tham gia vào một mạng nào đó …
Khả năng tích hợp của các dòng vi điều khiển không ngừng phát triển. Nhiều dòng vđk tích hợp trong nó rất nhiều các vi mạch như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, comparator ,vv.. Và tốc độ xử lý thông tin của chúng ngày càng cao, khả năng lưu trữ thông tin lại càng lớn với các bộ nhớ dạng EEPROM, FLASH,v…ngay cả các hệ thống các bộ nhớ ngòai, các hệ thống thanh ghi và nhiều vi mạch số.
Tất cả chúng nếu biết thiết kế và tổng hợp thì sẽ là một sức mạnh có khả năng giảI quyết được rất nhiều bài toán thực tế mang giá trị ứng dụng cao và thu được kinh tế lớn.
Các dòng vi mạch lập trình được
Có nhiều dòng vi mạch có khả năng lập trình được cả về điện tử tương tự lẫn điện tử số.
Các Vi mạch lập trình được tương tự là FPAA.
Các vi mạch này có khả năng tích hợp rất lớn , thông qua một phần mềm lập trinh ngôn ngữ của các vi mạch do nhà thiết kế đưa ra chúng ta có thể thiết lập FPAA thành rất nhiều khối tương tự làm được các chức năng như một mạch điện hay một phần tử ic rời để làm những nhiệm vụ của một mạch điện tương tự .
Ví dụ như các mạch khuếch đại ( nhiều loại như đảo, không đảo, vi sai ,,,), các mạch vi phân, tích phân, các mạch lọc thông ,…. Và cả các bộ biến đổi tín hiệu như ADC,….
Quả là thật tiện lợi, sau khi đã thiết kế trên phần mềm ta hợp dịch ra các file dạng hex hay bin và có thể nạp vào các bộ nhớ hay các dòng vi điều khiển để khi ghép nối chúng với các vi mạch FPAA chúng sẽ nạp chương trình vào FPAA và FPAA sẽ thực hiện chức năng định sẵn đó.
Các Vi mạch lập trình được số là FPGA.
Trước đây khi thực hiện một mạch điện tử số ta thường sử dụng các ic logic và ghép chúng lại với nhau như các mạch AND , NOT, NOR, hay các mạch đếm với các ic đếm, mạch giảI mã , tạo mã ,v….
Ngày nay tất cả các công việc đó đều có thể thực hiện một cách dễ dàng với các chip FPGA, cũng như việc tiến hành với các chip FP
GA chúng ta cũng sẽ có được một mạch chuyên dụng có thể thực hiện được rất nhiều nhiệm vụ và giảI quyết nhiều bài tóan.
Bài thực hành số 2:
1- Bài thực hành kết hợp kiến thức đã học từ bài trước là các LED phát và các photodiot hay phototransistor, điện trở, biến trở dây, cùng bộ khuếch đại LM324 để làm một cảm biến đếm hay được ứng dụng trong kĩ thuật dò đường của
Sơ đồ mạch thí nghiệm :
Mạch chúng ta sử dụng dùng mạch thu phát ánh sáng thường, nếu chúng ta thay cặp thu phát ánh sáng thường bằng cặp thu phát ánh sáng hồng ngoại chúng ta sẽ có một cảm biến đếm hồng ngoại tương đối tuyệt.
Trong bài trước chúng ta đã thực hiện lắp một mạch điều khiển rơle . nếu chúng ta kết hợp hai bài thực hành này lại với nhau chúng ta sẽ có một bộ đo và điều khiển lý thú .
Phát triển thêm ta sẽ có được một bộ bật tắt đèn khi trời tối, sáng lý thú.
mạch cảm biến - optoicupler – thu phát a/s thường.
Phần mạch cảm biến được thiết kế là một mạch để tạo tín hiệu tích cực mức logic 0 về trung tâm điều khiển. Khi có vật đi qua vị trí đặt sensor thì sẽ có một tín hình dạ một xung vuông như hình vẽ dưới:
Trong thiết kế mạch sensor được chia ra thành 3 khối chính là: khối thu, khối phát, khối khếch đại và chuẩn hoá tín hiệu.
Mạch thu và phát tín hiệu ( Optoicupler) .
- Khái niệm về Optoicupler: Là một bộ gồm có một mắt phát tín hiệu và một mắt thu tín hiệu tạo tín hiệu đầu ra có thể tích cực mức 0 hay mức 1. Giả sử bình thường tín hiệu tạo ra luôn là mức 1 khi có một vật cản chắn giữa mắt thu và mắt phát thì tín hiệu tạo ra là mức 0. Và nguyên lý này đã được vận dụng tạo ra rất nhiều sản phẩm ví dụ như các bộ mã hoá xung dùng đo tốc độ động cơ, cách ic cách ly quang, và như trong đồ án em đã vận dụng để tạo ra một mạch dùng để đếm vật ( sản phẩm).
Hình ảnh của một optoicupler dùng chế tạo nên bộ mã hoá xung Encoder:
Thiết kế đồ án sử dụng mạch thu phát ánh sáng thường.
Phần phát là một LED phát quang bình thường có thể phát ra ánh sáng màu khác nhau. Còn phần thu có thể là photodiot, phototransistor hay quang trở. Hinh ảnh thực tế của nó là:
Nguyên lý của mạch đếm vật đi qua là một module gồm có một cặp thu phát ánh sáng thường như hình vẽ led phát ánh sáng và một đầu thu ánh sáng phản xạ. khi chưa có vật cản thì sẽ không có ánh sáng phản xạ về mắt thu, khi có vật cản qua thì sẽ có ánh sáng phản xạ về mắt nhận và do đó thay đổi mức logic đầu ra của mạch cảm biến.
Khối khuếch đại và chuẩn hoá tín hiệu.
Cảm biến thường được đưa về các trung tâm xử lý và các trung tâm này làm việc với các tín hiệu một chiều 5v(logic 1) và 0 V ( mức logic 0). Mặt khác tín hiệu thu được từ mắt nhận là nhỏ và không chuẩn đôi khi còn có sự rung nên tín hiệu này cần phải được chuẩn hoá. Và trong mạch sử dụng mạch chuẩn hoá dùng IC LM324 với 4 bộ so sánh và ta chỉ sử dụng một bộ so sánh.
Trong đồ án ta chỉ sử dụng 1 bộ so sánh như hình vẽ dưới:
Nguyên lý của mạch cảm biến trên: Khi chưa có vật cản thì chưa có ánh sáng
phản xạ về mắt nhận nên tín hiệu ở chân 2( Vin-) là mức 0 theo lý thuyết và chân số 3 ( Vin +) có một điện áp <>0V ( điện áp này do ta hiệu chỉnh). Khi này Vin+ > Vin- do đó tín hiệu ra ở chân 1 là +5V làm cho led chỉ thị không sáng. Ngược lại thì khi có vật cản qua, có ánh sáng phản xạ về mắt nhận làm thông mạch và làm cho chân số 2 ( Vin-) có điện áp . trong t/h này
Vin(-) > Vin(+) do đó tín hiệu ra ở chân 1 là mức 0 v và làm cho led chỉ thị sáng. Như vậy sử dụng bộ so LM324 ta đã chuẩn hoá tín hiệu về vi điều khiển và nó là một dạng xung vuông khi có vật qua cảm biến thì tín hiệu về vi điều khiển báo mức 0.