BÀI 9: MẠCH ỨNG DỤNG ĐẾM SẢN PHẨM DÙNG THU PHÁT HỒNG NGOẠI
II. Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm dùng hồng ngoại
Sơ lược về nguyên lý hoạt động :
Nguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa trên nguyên tắt phát và thu sóng hồng ngoại từ led phát và led thu tạo ra tín hiệu xung với 2 mức thấp ( 0v ) và mức cao ( 5v ) để cấp cho chân nhận xung clock của IC đếm ( IC 7493 ). IC 7493 có nhiệm vụ đếm số xung clock ở ngõ vào và chuyển đổi thành tín hiệu số thuộc hệ số nhị phân ở ngõ ra và cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 7447 ), IC 7447 có chức năng chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân tại ngõ ra và cấp cho Led 7 đoạn hiển thị số thập phân.
Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần:
Mạch phát tín hiệu hồng ngoại:
Điện trở R3 có giá trị 100 ohm có tác dụng hạng dòng cấp cho led phát hồng ngoại.
Led phát D3 2 chân là led phát hồng ngoại, khi có dòng điện chạy qua thì phát ra tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ra ngoài không gian theo hướng nhất định. Ở mạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra từ led phát đi thẳng trực tiếp đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại.
Mạch thu tín hiệu hông ngoại:
Led thu IR1 2 chân là led thu hồng ngoại, led sẽ cho dòng điện đi qua nếu nó nhận được tín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh sao cho led thu hướng về tín hiệu từ led phát.
Điện trở R4 có giá trị 10K có chức năng hạng dòng chạy qua led thu, đồng thời phaõn theỏ cho anod cuỷa tuù C1.
Bình thường thì led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại một cách liên tục, led thu dẫn dòng điện từ nguồn qua R 10K và xuống mass. Khi đó điện áp tại anod của tụ C1 coi nhử gaàn baống 0v.
Khi có sản phẩm đi ngang qua và ngăn cảng đường tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến led thu, lúc này led thu không nhận được tín hiệu hồng ngoại sẽ không dẫn điện xuống mass và điện thế tại anod của tụ C1 nâng cao lên gần bằng Vcc và tụ nạp điện, điện áp tại catod của tụ cũng tăng lên ở mức cao, lúc này tại ngõ vào cổng đảo mức cao nên ngõ ra mức thấp.
Khi sản phẩm đã đi qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện, điện áp tại anod của tụ mức thấp tụ xả điện, lúc này điện áp tại catod giảm mạnh khiến áp mức vào của cổng đảo là thấp nên ngõ ra là mức cao. Sự thay đổi điện áp tại ngõ ra của cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo ra một xung clock cung cấp cho bộ đếm.
2 1 2 1 3
6
4 5
4 0 9 3
8
7 1 0
1 4
3 1
9 1 1
Hình a
N O T
3 2
Hình b
Cổng đảo ( NOT ) có chức năng thay đổi trạng thái tại ngõ ra của catod tụ điện, đồng thời còn có tác dụng ổn định biên độ điện áp của xung clock ở hai mức nhất định là 0v hoặc 5v. Hình a là cấu trúc và sơ đồ chân của IC 4093 với 4 cổng AND, với cổng AND ta có thể chuyển đổi thành chức năng như cổng NOT ( sơ đồ tương đương nhử hỡnh b )
Điện trở R5 có giá trị từ vài chục Ohm đến vài trăm Ohm có tác dụng hạng dòng điện cung cấp cho đèn led D4, D4 là led báo xung giúp ta có thể dễ dàng nhận
biết được mức áp của xung ra, nếu là mức thấp thì led tắt, mức cao thì led sáng ( trong mạch đếm sản phẩm sử dụng R5 có giá trị 100 Ohm ).
Khối đếm và giải mã hiển thị:
Khối này có nhiệm vụ đếm xung từ khối thu hồng ngoại thông qua 7493 là IC đếm không đồng bộ và xuất ra 4 bit nhị phân đưa qua 7447 để giải mã sang 7 bit hiển thị LED 7 thanh. Vì ở đây chỉ dùng 2 LED 7 thanh nên mạch chỉ có thể đếm được từ 00 đến 99.
Hai mạch AND trong hình dùng để reset 7493 hàng chục và hàng đơn vị về 0 khi đếm đến 9 (tức là đến 10 thì reset về 0).
Hai diode và nút bấm dùng để reset bộ đếm về 00 bằng cách đưa đồng thời hai chân 2 và chân 3 của IC 7493 lên mức cao, diode trong mạch có tác dụng chống hiện tượng “dội”
ngược do chuyển mạch cơ khí của nút bấm tạo ra.
Nguyên lý tổng quát: