- Đây là sơ đồ nguyên lý được vẽ trên ứng dụng Proteus, với các linh kiện điện tử cơ bản gồm: + Cảm biến quang Cds 5537 + 1 Điện trở 220Ω + 1 Điện trở 100kΩ + Biến trở 50KΩ
+ LED đỏ (có mức điện áp từ 1,6V – 2,2V và dòng từ 10 - 20mA).
+ IC 741
+ Nguồn điện 1 chiều ( +5VDC )
- Khi chạy mô phỏng, ta sẽ đưa ánh sáng đến gần cảm biến quang để thực hiện so sánh điện áp đầu vào và đầu ra bằng IC 741 và xuất tín hiện đến LED D1.
Trang
16
Khối mạch nguồn:
- Khối nguồn ta sử dụng nguồn 1 chiều, ta cấp nguồn 5V.
- Điện trở R1 là linh kiện điện tử thụ động đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện
Khối cảm biến:
- Khối cảm biến sử dụng nguồn 5VDC. Khối mạch này dùng 1 con IC LM741, đây là 1 con IC có chức năng so sánh điện áp giữa đầu vào và đầu ra.
- Như vậy, việc thay đổi điện trở thụ động của quang trở phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào nó. Quang trở thay đổi điện trở làm điện áp tại quang trở thay đổi liên tục và Om-amp sử dụng các tín hiệu điện áp này để điều khiển điện áp ra.
*Nguyên lý hoạt động của sơ đồ:
- Khi cấp nguồn 5VDC vào mạch thì dịng điện sẽ đi vào đầu vào khơng đảo của IC 741, khi đó IC 741 sẽ thực hiện chức năng so sánh dịng điện giữa đầu vào và đầu ra. Nếu tín hiệu điện ở đầu vào cao hơn so với đầu ra thì đèn LED sẽ sáng và ngược lại.
3.1.3. Yêu cầu của mạch
- Trong thực tế, để ứng dụng được mạch này vào điều khiển bật tắt thiết bị điện thì mạch cũng cịn rất nhiều bất ổn như giá thành, linh kiện và điều kiện khí hậu thời tiết. Nên yêu cầu đặt ra là phải chế tạo được một mạch không chỉ tốt về giá thành mà còn phải hoạt động ổn định ở mọi điều kiện thời tiết.
- Sản phẩm tạo ra phải áp dụng vào thực tiễn tốt. Ngoài ra phải đảm bảo về
mặt thẩm mĩ của sản phẩm.
- Hoạt động ổn định khi nguồn biến đổi.
- Tín hiệu đầu vào là tín hiệu ánh sáng, cụ thể là ánh sáng chiếu vào quang
trở. Tín hiệu này có thể thay đổi từ từ theo thời gian ( nếu là ánh sáng mặt trời ), hoặc đột ngột ( nếu là ánh sáng nhân tạo ).
Trang
17
3.2. MÔ PHỎNG VÀ THI CÔNG MẠCH 3.2.1. Sơ đồ mơ phỏng
Vin
Hình 3. 4. Sơ đồ mơ phỏng khi Vin < Vout
Hình 3. 5. Sơ đồ mơ phỏng khi Vin > Vout
Trang
- Hình 3.4 khi ánh sáng không chiếu vào quang trở ( hoặc chiếu với cường
độ thấp) thì nội trở của quang trở sẽ tăng dần đến vơ cùng (có thể xem như bị hở mạch). Cụ thể, điện áp sẽ đi qua từ Vin đến chân số 3 của IC, đầu ra của IC sẽ khuếch đại tín hiệu điện lên 1,49V, từ đó đèn LED sẽ khơng sáng vì Vin < Vout
- Hình 3.5 khi ánh sáng chiếu vào quang trở thì tính dẫn điện của quang trở
tăng lên (có thể xem như ngắn mạch). Cụ thể, dịng điện sẽ đi qua từ Vin đến chân số 3 của IC, đầu ra của IC sẽ khuếch đại tín hiệu điện lên 4,0V, từ đó đèn LED sẽ sáng vì Vin < Vout
3.3. TÍNH TỐN CÁC GIÁ TRỊ THÍCH HỢP CỦA CÁC LINH KIÊN TRONG MẠCH
*Giá trị điện trở: Điện trở R1
- Là điện trở chống ngắn mạch và cũng là cầu phân áp với điện trở quang, ta áp dụng công thức:
Vout = Vin .
- Từ công thức trên, ta chọn R1 = 100k để đảm bảo không bị ngắn mạch.
Điện trở R2
- LED hoạt động ở mức điện áp từ 1,8V đến 3V và đong điện nằm trong khoảng 10mA đến 20mA.
- Nếu ta lấy LED (loại thường 3V) cắm vào nguồn 5V thì LED sẽ bị hỏng.
- Vì thế muốn tính điện trở hạn dịng cho LED tránh bị hỏng và hoạt động bình thường ở mức điện áp 5V thì: + Giá trị điện trở nhỏ nhất: 5 −3 = 100 ohm 0.02 + Giá trị điện trở lớn nhất 5 −1.8 = 320 ohm 0.01
- Vậy nên chọn điện trở có giá trị nằm trong khoảng từ 100 ohm đến 320 ohm. Trong mạch trên nên chọn điện trở có giá trị 220 ohm để bảo vê LED.
Trang
3.4. SẢN PHẨM HOÀN CHỈNH VÀ MẠCH IN