3. Nguyên lý hoạt động của mạch dao động đa hài đơn ổn dùng IC NE555:
Khi mới cấp điện, tụ C1 nạp điện vào chân số 6 của IC NE555 thông qua điện trở R4, làm ngõ ra của Op-amp 1 (tức ngõ vào R của FF-RS) lên mức 1. Trong khi đó SW1 chưa được nhấn nên ngõ ra của Op-amp 2 (tức ngõ vào S của FF-RS xuống mức 0. Theo bảng sự thật thì ngõ ra Q (tức chân số 3 của IC NE555) ở mức 0 khiến cho đèn led báo xung ở ngõ ra D2 tắt. Khi ta nhấn công tắc SW1, ngõ ra của IC Op-amp 2 lên mức 1, trong khi đó ngõ ra của Op-amp 1 xuống mức 0 do tụ C1 xả điện vào chân số 7 của IC NE555 thông qua Transistor Q1. Điều này làm cho ngõ ra của Op-amp 1 xuống mức 0. Theo bảng trạng thái Flip-Flop RS thì ngõ ra Q sẽ lên mức 1 và ngõ ra chân số 3 sẽ xuất hiện xung, lúc này đèn led D2 sẽ sáng. Thời gian sáng của D2 phụ thuộc vào tốc độ nạp và xả của tụ C1 thông qua điện trở R4 để ngõ ra của Op-amp 1 (ngõ vào R của FF-RS) lên trở lại mức 1. Trong khi đó ngõ ra của Op-am 2 do khơng cịn nhấn nút SW1 nữa nên xuống trở
INPUT OUTPUT R S Q Q 0 0 Q Q 0 1 1 0 1 0 0 1 1 1 X X FF- RS
120
lại mức 0. Theo bảng trạng thái của Flip-Flop RS thì lúc này ngõ ra Q bằng 0 tức là led báo xung D2 đã tắt.
Như vậy, thời gian sáng của D2 khi nhấn nút SW1 sẽ phụ thuộc vào thời gian nạp và xả của tụ điện C1 thông qua điện trở R4.
Thời hằng nạp xả của tụ điện trong mạch RC: =
Trong đó: : Thời hằng (s) R: Điện trở (Ω) C: Tụ điện (µF)
- Điện áp nạp xả trên tụ C1:
Hình 3. 16: Điện áp nạp xả trên tụ C1
- Điện áp tại ngõ ra của IC NE555
121 a. Khi cấp điện cho mạch
V2 = 5V S = 0 V6 = 5V R = 1
Qout = 0 Led tắt
Q= 1 Transistor Q1 dẫn bão hòa V6 = 0V
R = 0
b. Khi chưa tác động SW1 V2 = 5V S = 0 V6 = 0V R = 0
Qout = 0 Led tắt
Q= 1 Transistor Q1 tiếp tục dẫn bão hòa
c. Khi tác động SW1 V2 = 0V S = 1 V6 = 0V R = 0 Qout = 1 Led sáng Q= 0 Transistor Q1 ngưng dẫn Tụ C1 nạp điện từ 0V V6 tăng d. Sau khi tác động SW1 V2 = 5V S = 0 Tụ C1 tiếp tục nạp điện đến 3,34V R = 1 Qout = 0 Led tắt
Q= 1 Transistor Q1 dẫn bão hòa R = 0
3.1. Độ rộng xung của ngõ ra IC Ne555:
TH = ln(3). R4.C1 = 1,1.R4.C1 (s)
4. Sai hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục: STT HIỆN TƯỢNG
SAI HỎNG NGUYÊN NHÂN
BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 1 Mạch không hoạt động - Chạm VCC - GND - Cấp nguồn ngược - Sử dụng đồng hồ VOM đo thông mạch và kiểm tra các mối hàn
- Kiểm tra cực tính của nguồn ngõ vào
122
5. Quy trình lắp mạch:
Các bước thực hiện
Bước 1: Xác định vị trí và chiều linh kiện có phân cực Bước 2: Kiểm tra linh kiện
Bước 3: Làm sạch chân linh kiện
Bước 4: Thực hiện lắp ráp, hàn chân và cắt chân linh kiện trên board theo thứ tự chiều cao của linh kiện từ thấp lên cao
Bước 5: Kiểm tra, vận hành mạch điện
6. Quy trình kiểm tra
6.1. Kiểm tra không điện
Bước 1: Quan sát các linh kiện được lắp đúng vị trí hay không, mối hàn chắc chắn, đường mạch phải đảm bảo không được nối tắt (ngắn mạch)...
Bước 2: Sử dụng VOM ở thang đo Ohm để kiểm tra mạch điện và các linh kiện hàn nối xem có bị đứt hoặc chạm mạch khơng
6.2. Kiểm tra có điện
Bước 1: Cấp nguồn cho mạch. Chú ý chỉnh nguồn đúng 5Vdc, dây nguồn và mass phải được cấp chính xác.
Bước 2: Quan sát hoạt động của mạch điện xem đèn D2 có sáng khi nhấn nút SW1 hay không?
Bước 3: Điều chỉnh hoặc sửa chữa lại mạch nếu có hư hỏng.
2 IC NE555 bị nóng - Lắp sai chiều IC
NE555 - Kiểm tra và lắp đúng chiều IC
3 Ngõ ra không thay đổi
- Nút nhấn bị hỏng - Lắp ngược tụ - IC NE555 bị hỏng
- Kiểm tra và thay nút nhấn - Kiểm tra và lắp đúng cực tính tụ điện
123
7. Kiểm tra – Đánh giá
Câu 1: Độ rộng của xung đơn ổn phụ thuộc vào yếu tố nào? a. R3, SW1
b. R3, R4
c. R4, C1
d. SW1, IC NE555 e. C1, IC NE555
Câu 2: Trình bày các sai hỏng thường gặp và cách khắc phục.
8. Tài liệu tham khảo
1. Giáo trình kỹ thuật số - ĐH SPKT TP. HCM
2. Kỹ thuật xung số - NXB Khoa học và Kỹ thuật 2004. Các trang web tham khảo
1. www.doc.edu.vn/tai-lieu/giao-trinh-ky-thuat-xung-so-69230/
2. www.lib.tvu.edu.vn/index.php/dientuvienthong/301-kythuat-xungso.html 3. www.tailieu.vn/doc/ky-thuat-xung-so-290582.html
124
PHỤ LỤC 10: PHIẾU HƯỚNG DẪN
Bài: Lắp ráp mạch dao động đa hài đơn ổn dùng IC NE555
1. Lắp ráp mạch điện tử
STT Các bước thực hiện Yêu cầu kỹ thuật
1. Chuẩn bị - Đồng hồ VOM, bộ nguồn, board mạch in, các linh kiện như hình vẽ.
- Đảm bảo hoạt động tốt.
2. Xác định vị trí và cắm linh kiện
- Cắm các vị trí của linh kiện vào board mạch in đã được bố trí sẵn 1. Cắm điện trở 2. Cắm tụ điện 3. Cắm đế IC NE555 4. Cắm nút nhấn Mạch in lớp TOP Mạch in lớp BOTTOM - Các linh kiện cắm đúng vị trí và đúng chân.
125
3. Hàn linh kiện - Hàn linh kiện đã cắm vào board mạch in - Hàn lần lượt từ trên xuống dưới. Chú ý các linh kiện khi hàn để không bị lệch chân
- Mối hàn bám tốt, hàn đẹp và đều, chắc chắn.
4. Kiểm tra mối hàn - Kiểm tra lại các mối hàn và các vị trí hàn - Cắm các IC vào đế đúng vị trí
- Đảm bảo mối hàn với linh kiện là tốt, không chết linh kiện
2. Kiểm tra mạch điện tử
STT Các bước thực hiện Yêu cầu kỹ thuật
1. Cấp nguồn - Cấp nguồn 5Vdc vào mạch. - Nguồn chuẩn 5Vdc lấy từ bộ nguồn 2. Kiểm tra nguồn - Dùng đồng hồ đa năng xác định điện áp
nguồn tại chân 8 của IC NE555 có đúng 5Vdc hay không.
- Chân 3 ngõ ra IC NE555 phải có xung khi nhấn nút, chân 8 phải có điện áp là 5V dc so với mass.
- Điện áp yêu cầu phải đủ 5V dc trong mạch này thì IC mới hoạt động tốt.
3. Cân chỉnh nguồn - Tinh chỉnh nguồn đầu vào để điện áp tại IC là điện áp đúng 5Vdc
- Điện áp đầu ra vẫn đúng là 5Vdc
4. Kiểm tra điện áp chân linh kiện
- Chân 4 cũng có điện áp 5Vdc. - Điện áp phải là 5Vdc
5. Kiểm tra nguồn cung cấp cho mạch dao động đa hài đơn ổn dùng IC NE555
- Nối nguồn 5Vdc cho mạch Nối chính xác thì mạch sẽ bắt đầu hoạt động.
6. Thay đổi tần số - Thay đổi tần số bằng cách thay đổi giá trị của tụ điện
Thay đổi xung clock từ chậm đến nhanh
126
PHỤ LỤC 11: PHIẾU HỌC TẬP
PHIẾU HỌC TẬP
BÀI: LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI ĐƠN ỔN DÙNG IC NE555
1. Lắp ráp mạch điện tử trên board mạch in. a. Sơ đồ chân linh kiện
Hình ảnh minh họa Các bước kiểm tra IC NE555
Kết quả Đúng Sai Các chân chính của IC:
Chân 3 là output (xung ra). Chân 8 cấp nguồn 5Vdc (Vcc). Chân 1 cấp nguồn 0v (GND).
b. Linh kiện lắp ráp:
Stt Tên linh kiện Số lượng Có Khơng Ghi chú
1 Đế 8 chân 1
2 IC NE555 1
Module: Kỹ thuật xung - số
Công việc: LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI ĐƠN ỔN DÙNG IC NE555
Họ và tên sinh viên:………………………………………..lớp:…………….. Giáo viên hướng dẫn:………………………………………………………… Ngày thực hiện:………………………………………………….……………
127 3 Điện trở 330Ω 2 4 Điện trở 10k 2 5 Led 5 mm 2 6 Nút nhấn (loại 2 chân) 1 7 Tụ C1 = 47μF/50V 1 8 Board mạch in 4x6cm 1
2. Kiểm tra, cân chỉnh mạch điện tử a. Điện áp tại chân :
- Chân 1 IC NE555 : ..........V - Chân 2 IC NE555 : ..........V - Chân 3 IC NE555 : ..........V - Chân 4 IC NE555 : ..........V - Chân 5 IC NE555 : ..........V - Chân 6 IC NE555 : ..........V - Chân 7 IC NE555 : ..........V - Chân 8 IC NE555 : ..........V b. Nối tải và thử mạch:
Thay đổi tần số mạch cấp xung clock bằng cách chỉnh biến trở 1MΩ. Nhận xét về tốc độ hiển thị của Led:
- Tần số thấp: Led sẽ ………. - Tần số cao: Led sẽ ……….
128
PHỤ LỤC 12: PHIẾU GIAO BÀI
Module: Kỹ thuật xung – số
Bài : LẮP RÁP MẠCH DAO ĐỘNG ĐA HÀI ĐƠN ỔN DÙNG IC NE555
Nhóm: Lớp: Ngày:
PHIẾU GIAO BÀI BÀI TẬP
Thiết kế và lắp ráp “Mạch cảm ứng chạm tay dùng IC NE555 ”
Giải thích: Cấu trúc và nguyên lý hoạt động của mạch cảm ứng chạm tay
dùng IC NE555 tương tự như bài học trên lớp, mạch ráp xong được cấp nguồn từ 5 đến 15Vdc. Khi đó nếu chạm tay vào 2 điện cực “Touch Plate” mà mạch phát ra âm thanh báo động và đèn báo sáng là hoạt động đúng yêu cầu.
129
PHỤ LỤC 13:
GIÁO ÁN CHO BÀI GIẢNG HAI THÀNH TỐ NĂNG LỰC
GIÁO ÁN SỐ: 5
Thời gian thực hiện: 480 phút
Tên bài học trước: Lắp mạch đếm lên không đồng bộ Thực hiện từ ngày:
Tên bài: Lắp mạch đếm lên từ 0 đến 9 hiển thị bằng led 7 đoạn
MỤC TIÊU DẠY HỌC
Sau khi học xong bài này người học đạt được:
Kiến thức:
- Nhận dạng được linh kiện trong mạch.
- Phân tích được cấu trúc và nguyên lý hoạt động của mạch điện tử. Kỹ năng:
- Tạo được mạch in phù hợp với sơ đồ nguyên lý
- Lắp ráp linh kiện trên mạch in đúng quy trình và cấu trúc mạch điện. - Kiểm tra đánh giá được mạch điện sau khi lắp
- Nhận biết được các sai hỏng thường gặp và cách khắc phục. Thái độ:
- Thao tác cẩn thận, chính xác, say mê trong quá trình học tập, - An toàn lao động.
NHIỆM VỤ HỌC TẬP CỦA SINH VIÊN
- Tìm hiểu kiến thức lý thuyết liên quan: Phân tích cấu trúc và nguyên
lý mạch điện
- Thực hành kỹ năng: Xây dựng quy trình thực hành và luyện tập làm
mạch in, lắp ráp và kiểm tra mạch điện tử theo quy trình
130
Trang thiết bị: Máy chiếu, máy tính, bảng hướng dẫn thực hiện, đồng hồ
VOM, mơ hình trực quan, board mạch in, phịng dạy tích hợp, bộ nguồn một chiều, đồ bảo hộ lao động.
Dụng cụ: Tua lơ vít, kiềm, mỏ hàn.
Vật tư: Chì hàn, nhựa thơng, IC 74192, IC 7447, IC NE555 và các linh kiện cần thiết khác.
Tài liệu học tập: Sơ đồ mạch điện của mạch đếm từ 0 đến 9 hiển thị bằng
led 7 đoạn, board mạch in, bảng quy trình thực hiện, phiếu hướng dẫn, phiếu học tập, phiếu giao bài.
HOẠT ĐỘNG DẠY HỌC
I. MỞ ĐẦU 5p
- Ổn định lớp học và điểm danh. - Nhắc nhở nội quy phòng học.
- Nhắc nhở thái độ và tác phong học tập.
- Nhắc nhở an toàn lao động trong quá trình thực hành tại xưởng - Chia nhóm
II. THỰC HIỆN BÀI HỌC
TT Nội dung
Hoạt động dạy học Thời
gian
Hoạt động của GV Hoạt động của SV
1 Dẫn nhập
- Cho xem video clip mạch đếm trên đèn giao thông - Tầm quan trọng của mạch đếm trong cuộc sống. - Trình chiếu 1 video - Cho xem vật thật - Dẫn dắt vào bài học mới - Quan sát - Nhận xét về board mạch thực tế. 05p 2 Giới thiệu chủ đề - Tên bài: Lắp mạch đếm lên từ 0 đến 9 hiển thị bằng led 7 đoạn - Mục tiêu 10p
131 - Nội dung 1. Tạo mạch in 2. Lắp ráp và kiểm tra mạch điện tử - Đặt câu hỏi: Để lắp ráp mạch đếm lên từ 0 đến 9 hiển thị trên led 7 đoạn cần có những năng lực gì? - GV gọi từng nhóm trả lời. - Nhận xét và củng cố. - Làm việc nhóm, tìm ra câu trả lời.
- Cử đại diện trả lời. - Các nhóm cịn lại nhận xét.
- Lắng nghe và ghi chép
3 Giải quyết vấn đề
1. Tạo mạch in
- Cấu tạo và nguyên lý mạch điện
- Sơ đồ lắp ráp
- Quy trình làm mạch in
- Thực hành làm mạch in theo quy trình trong phiếu học tập.
- Thuyết trình
- Trình chiếu sơ đồ, giới thiệu sơ đồ chân linh kiện và sơ đồ lắp ráp trên board mạch in
- Giải thích vị trí các linh kiện trên sơ đồ lắp ráp
- Cho xem 1 video - Yêu cầu SV trình bày quy trình theo quan sát và nhận xét
- Phát phiếu học tập và linh kiện cho bài thực hành của nhóm và mỗi cá nhân.
- Lắng nghe và ghi chép
- Quan sát sơ đồ
- Đặt các câu hỏi có liên quan đến vị trí các linh kiện trên sơ đồ lắp ráp
- Các nhóm tự viết quy trình và trình bày lại theo quan sát
- Lắng nghe và ghi chép
- Các nhóm và mỗi cá nhân nhận tài liệu và linh kiện
132 Lưu ý sinh viên các vấn đề
về an tồn (hóa chất ngâm mạch rất độc) và vệ sinh
chỗ ngâm mạch sau khi làm mạch in
- Nhắc nhở sinh viên kiểm tra lại linh kiện. - Giáo viên làm mẫu - Theo dõi, hướng dẫn các nhóm thực hành - Quan sát phần thực hành của mỗi SV
- Kiểm tra đúng tên và số lượng linh kiện.
- Quan sát, lắng nghe và thực hành làm mạch in theo nhóm
- Mỗi SV thực hành trên bộ linh kiện của mình
2. Lắp ráp và kiểm tra mạch điện
- Quy trình lắp mạch
- Lắp mạch theo quy
trình
+ Lựa chọn và kiểm tra linh kiện
- Trình chiếu video và yêu cầu các nhóm theo dõi và tự trình bày lại quy trình thực hiện theo thứ tự đã xem.
- GV góp ý, treo bảng quy trình
- GV đặt vấn đề: Trong thực tế, việc lắp ráp linh kiện vào mạch in, chúng ta nên chọn linh kiện thụ động (điện trở, tụ, cuộn dây – RLC) hay linh kiện tích cực (IC) trước? - GV nhận xét và củng cố - u cầu các nhóm trình bày các phương pháp kiểm tra linh kiện trước khi ráp vào mạch in (đã
- Xem video, ghi nhớ, thảo luận nhóm để viết lại quy trình lắp mạch và lần lượt cử đại diện các nhóm trình bày.
- Lắng nghe, quan sát và ghi chép
- Làm việc nhóm, tìm ra cách lựa chọn linh kiện phù hợp trước khi ráp. - Cử đại diện nhóm trình bày ý kiến. - Các nhóm cịn lại nhận xét - Lắng nghe và ghi chép - Làm việc nhóm và cử đại diện nhóm trình bày ý kiến. Sau đó các nhóm cịn lại nhận xét. 240p 30p 150p
133 + Làm sạch board mạch
+ Lắp linh kiện vào board mạch theo sơ đồ vị trí lắp đặt
+ Hàn linh kiện trên mạch in
+ Cắt chân linh kiện
+ Hoàn tất sản phẩm
học ở môn kỹ thuật điện tử) - GV nhận xét và củng cố - Hướng dẫn, quan sát các thao tác, trình tự thực hiện và củng cố kịp thời
- Yêu cầu SV theo dõi sơ đồ vị trí lắp đặt trên phiếu học tập và lưu ý