CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI KHÁI QUÁT CHUNG I. MỤC ĐÍCH NGHIÊN CỨU Ngày nay, thời đại phát triển hệ thống điện thông minh ngày càng phổ biến giả sử như các hệ thống cảm biến báo cháy, cảm biến báo mưa và hệ thống dây phơi quần áo tự động … Với kiến thức lý thuyết và đi xưởng thực hành em đã học hỏi đc rất nhiều từ thầy cô giáo và bạn bè. Kỳ học này em được giao Đồ án môn học 1 dựa trên cơ sở lý thuyết và một chút ít kiến thức của mình và tìm hiểu đc một số tài liệu ở trên mạng internet và trong giáo trình đã học ứng dụng trong thực tế nên em xin phép các thầy cô trong khoa và bộ môn giao cho em được làm về đề tài: Thiết kế, chế tạo mạch bật tắt đèn tự động bằng quang trở. Những lợi ích khi sử dụng mạch bật tắt đèn tự động bằng quang trở : -Giúp chúng ta tiết kiệm thời gian không cần phải bật, tắt bằng nút nhấn thông thường.
-Mỗi khi trời mưa hay đêm đông giá rét mọi người cảm thấy bất tiện không muốn ra khỏi nhà. Mạch sẽ giúp ta bật đèn dựa vào sự biến đổi của ánh sáng bên ngoài.1: Bật tắt đèn tự động 6 II. TRÌNH BÀY ĐỀ TÀI Sơ đồ tổng quát toàn mạch Mạch nguồn Mạch điều khiển Tải Bộ phận đóng cắt Mạch bật tắt đèn tự động dựa trên cường độ ánh sáng chiếu vào quang trở đến chân so sánh điện áp của IC 741 có chức năng so sánh điện áp ở chân 2 và chân 3. Sau đó xuất tín hiệu ra ở chân 6 cấp điện áp cho Transitor 2N2222 để dẫn dòng cuộn hút của Rơ le.
Tiếp điểm đóng đèn sáng. Mạch nguồn có 4 bộ phận chính: -Mạch nguồn: Máy biến áp 12V-2A, 2 tụ hóa 1000μF, IC LM7812. -Bộ điều khiển: Quang trở, biến trở 50kΩ, điện trở, IC741, transistor 2N2222. -Bộ đóng cắt: Rơle 12V-10A, diode 1N4148.
Tải: đèn Led, điện trở R4 1,2kΩ 7 CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT I. LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG 1. Khái niệm - Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thi điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Các loại điện trở - Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W - Điện trở công xuất là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W.
- Điện trở sứ, điện trở nhiệt là cách gọi khác của các điện trở công suất, điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.1: Điện trở thường 8 Hình 1. Điện trở sứ. Ký hiệu điện trở Hình 1.3: Kí hiệu điện trở. Đơn vị điện trở, cách đọc trị số của điện trở Đơn vị: Ohm (Ω) 1kΩ = 103Ω 1MΩ = 103kΩ • Cách đọc trị số điện trở Hình 1.4: Thứ tự vòng màu của điện trở.
9 Điện trở 4 vòng màu( hình 1.4) Vòng 1, 2 chỉ trị số tương ứng với màu. Vòng 3 chỉ hệ số nhân. Vòng 4 chỉ sai số. Màu thân điện Vòng 1 Vòng 2 Vòng 3 Vòng 4 trở Không màu - - - ±20% Bạc nhũ - - 10-2 ±10% Vàng nhũ - - 10-1 ±5% Đen 0 0 1 - Nâu 1 1 101 ±1% Đỏ 2 2 102 ±2% Cam 3 3 103 - Vàng 4 4 104 - Lục 5 5 105 ±0,5% Lam 6 6 106 ±0,25% Tím 7 7 107 ±0,1% Xám 8 8 108 - Trắng 9 9 109 - Bảng tra vạch kí hiệu màu điện trở.
Kiểm tra bằng mắt thường nhìn vào màu trên thân điện trở. Kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng. Ứng dụng của điện trở Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau: Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp. Ví dụ có một bóng đèn 8V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụ táp bớt 4V trên điện trở.
Định nghĩa, cấu tạo -Định nghĩa: Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động. - Hình dạng tụ điện: Hình 1.1: Tụ điện thực tế - Ký hiệu tụ điện: Hình 1.2: Ký hiệu tụ điện 11 - Cấu tạo của tụ điện: Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi. Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như: tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá.2 Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều. Tụ điện sẽ phóng điện từ dương cực sang âm cực, nó phóng điện qua tải sau đó về cực âm của tụ điện.
Điện dung của tụ càng lớn thì thời gian tích điện càng lâu. Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ. Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.3 Ứng dụng của tụ điện Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động … Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều. Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện áp 12 một chiều bằng phẳng, đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn.
Với điện AC (xoay chiều) thì tụ dẫn điện còn với điện DC (một chiều) thì tụ lại trở thành tụ lọc. Tụ giấy và tụ gốm (trị số nhỏ) thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hoá (trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp. BIẾN ÁP[3] - Khái niệm: Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ. -Cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ.
Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ. Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp. Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây. Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.
- Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ thẩm 13 cao như thép silic, permalloy,. Và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng lá chữ E, chữ U, chữ I. - Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ. Ở tần số siêu cao là vùng vi sóng và sóng truyền hình, vẫn có các biến áp dùng lõi không khí và thường không khép mạch từ.
Tuy nhiên quan hệ điện từ của chúng khác với hai loại nói trên, và không coi là biến áp thật sự. Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với nhau về điện, hoặc dùng chung vòng dây như trong biến áp tự ngẫu. Thông thường tỷ số điện áp trên cuộn thứ cấp với điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, và gọi là tỷ số biến áp. Khi tỷ số này >1 thì gọi là tăng thế, ngược lại <1 thì gọi là hạ thế.
CẦU CHỈNH LƯU DIODE [4] - Là linh kiện gồm 4 diode mắc hình vuông có 2 pha trong đó mỗi pha gồm 2 diode cùng chiều dẫn điện - Công dụng chính: dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành một chiều Cầu Diode 3A 700V KBP307 (hình 1.1) - Thông số kỹ thuật: - - Dòng điện định mức: 3A - - Điện áp tối đa: 700V - - Nhiệt độ hoạt động: -55 oC đến 165oC Hình 1.1: Cầu Diode KBP 307 14 1. QUANG TRỞ [5] Hình 1. Là điện trở có trị số càng giảm khi được chiếu sáng càng mạnh. Điện trở tối (khi không được chiếu sáng - ở trong bóng tối) thường trên 2MΩ, trị số này giảm rất nhỏ có thể dưới 100 Ω khi được chiếu sáng mạnh.
Nội trở của quang trở tỉ lệ nghịch với cường độ ánh sáng.2: ký hiệu của quang trở. 15 Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn. Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế tạo.3: Sự biến đổi điện trở của quang trở khi ánh sáng thay đổi. Về phương diện năng lượng, ta nói ánh sáng đã cung cấp một năng lượng E=h.f để các điện tử nhảy từ dãi hóa trị lên dãi dẫn điện.
Như vậy năng lượng cần thiết h.f phải lớn hơn năng lượng của dải cấm. Khái niệm và phân loại -Khái niệm Cảm biến điện trở: là những cảm biến điện, chúng chuyển đổi các đại lƣợng cần đo, cần xác định thành các giá trị điện trở tƣơng ứng -Phân loại • Điện trở tiếp xúc • Điện trở tiếp xúc trượt 16 • Điện trở tiếp xúc thuỷ ngân • Điện trở phụ thuộc áp suất • Điện trở biến dạng • Điện trở phụ thuộc nhiệt độ • Điện trở chất điện phân • Quang trở. Trong bài này chúng ta chủ yếu nghiên cứu loại điện trở tiếp xúc trượt đó chính là biến trở (hay chiết áp). Nguyên lý và cấu tạo của biến trở -Nguyên lý của nó được thể hiện trên hình vẽ sau Hình 1.