Tài liệu hướng dẫn làm mạch điện tử kỹ thuật phổ thông Tài liệu hướng dẫn làm mạch điện tử kỹ thuật phổ thông I) Thiết kế và lắp ráp mạch tạo xung đa hài 1) sơ đồ nguyên lí 2) Thiết bị lắp ráp mạch 2.
Trang 1I) Thiết kế và lắp ráp mạch tạo xung đa hài
1) sơ đồ nguyên lí
2) Thiết bị lắp ráp mạch
2 Tranzito C1815; 2 điện trở 470Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènΩ; 2 điện trở 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènkΩ, 2 tụ điện có cực với 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènµF; 2 đèn led
1 nguồn pin 9V; 1 bản đồng; muối rửa; mỏ hàn; dây chì hàn; máy khoan; kiềm cắt
…
a) Điện trở b) Biến trở c) Quang trở
d) Tụ điện e) Đèn led f) Điôt chỉnh lưu
II Mạch tạo xung dùng IC 555
Trang 21) Sơ đồ nguyên lí
Hình a hình b
2) Một số linh kiện dùng trong mạch
IC NE555, TIP41C, tụ điện, điện trở, 20Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn led (tùy chọn màu, tăng thêm sinh động khi phối hợp nhiều led khác màu)
R1=1kΩ , R2=chiết áp 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènkΩ, C1=10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènµF, C2 bỏ qua, Nguồn 3v=> 5VDC
Trang 3Giá trị linh kiện (hình a): R1=1KΩ, RΩ, R2=1.5kΩ đến 2.2KΩ, RΩ , C1=10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènµF, R3 chỉnh độ sáng 1.5-20Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènKΩ, RΩ
Lưu ý khi mắc //: Led đỏ nên mắc thêm điện trở tầm 47Ω-10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènΩ tránh cháy led khi độ sáng MAX
Thay đổi điện trở R1 và R2 để tạo hiệu ứng nháy theo ý, tăng giá trị nháy chậm, giảm nháy nhanh hoặc có thể thay tụ C1, công thức tính tần số nháy như sau:
f = 1/[0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.693*(R1+2R2)*C1] (Hz)
III Mạch chạy chữ đơn giản
1) Sơ đồ mạch.
Trang 4Ta có thể dùng mạch dao động đa hài tranzitor để lấy xung cấp cho 2IC 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17
2) Một số linh kiện dùng trong mạch
- IC 555 , IC 4017, các điện trở hạn dòng, các led chạy chữ
Đối với IC 555
+ Chân số 1(GND): Cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC
+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được dùn như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn và 1
Trang 5+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra KΩ, Rhi chân số 4 nối masse thì ngõ ra
ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6
+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn1uF đến 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định
+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi tầng logic của chân 3 KΩ, Rhi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại ngược lại thì nó
mở ra Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động
+ Chân số 8 (Vcc): Cấp áp và dòng cho IC hoạt động Nó được cấp điện áp từ 2V - 18V
• Các chức năng của 555:
+ Là thiết bị tạo xung chính xác
+ Máy phát xung
+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)
+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)
• Các thông số cơ bản của IC 555 có trên thị trường :
+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )
+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA
+ Điện áp logic ở mức cao : 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.5 - 15V
+ Điện áp logic ở mức thấp : 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn3 - 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn.0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn6V
+ Công suất lớn nhất là : 60Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènmW
Đối với IC 4017
IC 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 có 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn ngõ ra riêng biệt tuần tự là 3 , 2, 4, 7, 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn, 1, 5, 6, 9, 11
Chân số 16 là chân nguồn Vcc
Chân số 8 là chân nối mass
Chân số 12 là chân chia hệ 5
Chân số 14 là ngõ vào xung CLOCKΩ, R
Trang 6 Chân số 13 là chân ENABLE
Chân số 15 là chân RESET
Biểu diễn dạng tín hiệu ngõ ra theo tín hiệu vào xung Clock:
KΩ, Rhi xung clock vào 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 nó sẽ đếm theo quy luật sau ngõ ra Q0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn nhảy lên mức 1 tương ứng với 5V (đèn 1 sáng), sau 1 thời gian cực ngắn nó sẽ xuống mức 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn (đèn 1 tắt) Sau đó Q1 sẽ nhảy lên mức cao 5V ( đèn 2 sáng) sau 1 thời gian cực ngằn nó s2 xuống mức 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn đèn 2 sẽ tắt
cứ như thế cho đến hết các đèn
IV Mạch chạy led trái tim đơn giản.
1) Sơ đồ nguyên lí.
Mạch led trái tim dùng IC 555 và IC 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17
KΩ, Rhối tạo xung clock IC 555
Khối Tạo
Xung Clock
Khối Đếm Thập Phân
Khối Hiển Thị
Trang 7Bộ đếm thập phân và hiển thị LED ( IC 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17)
2) Một số linh kiện dùng trong mạch
Linh kiện và chức năng
IC 555
IC 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17
Trang 8 20Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn đèn LED.
1 biến trở 5k
1 điện trở
20Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn đèn LED: được sắp xếp thành hình trái tim; Biến trở: điều chỉnh tốc độ nháy cho led
V Vòng đèn điện tử đơn giản
* Sơ đồ nguyên lý:
Trang 9Nguyên lý như sau : CD 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 là một IC đếm hàng có 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn đầu ra Q0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn Q9, ứng với cạnh lên của một xung
nhịp đồng hồ (clock) đưa vào ICsẽ cho 1 đầu ra nhảy lên mức cao (Q1= H) xung nhịp tiếp theo sẽ làm cho Q2= H,Q1=L,Q0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn=L Xung nhịp tiếp sau sẽ làm cho Q3= H ,Q2=L,Q1=L,Q0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn=L như vậy sẽ tạo ra một điểm chạy theo một vòng tròn rất đẹp mắt - NE 555 lắp thành mạch dao động đa hài tạo xung vuông đưa vào chân clock của 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 điều chỉnh variap 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk để cho tần số chạy như mong muốn
Linh kiện: CD 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 NE 555 , RED LED 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn,3mm X 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn, Điện trở 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènKΩ, R, 1k, 2,2k, 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk, Tụ điện hóa
0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn,1microF, loại tụ 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn3
VI Khoá mã số điện tử
1) Sơ đồ nguyên lý:
Nguyên lý :CD 40Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn17 là IC đếm hàng có 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn đầu ra ,ứng với các xung clock thì lần lượt các đầu ra sẽ
có mức cao ta tận dụng tính năng này để đưa đầu ra có mức cao trở về đầu vào clock theo sự mã hoá bàn phím KΩ, Rhi mới cấp điện cho mạch, IC được reset ,đầu ra Q0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn có mức cao ,lúc này nếu ấn phím số 2 thì mức cao này sẽ được đưa vào chân clock làm cho IC đếm hàng đưa đầu ra Q2 có mức cao,nếu tiếp tục ấn phím số 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn thì Q3 lại nhảy lên mức cao lần lượt ấn các phím đúng sẽ đưa đến Q6 có mức cao để kích mạch điện mở khoá Nếu ấn sai mã số thì C828 được phân cực thuận thông qua D1 đưa vào chân reset IC sẽ trở về trạng thái ban đầu Tuỳ theo cách sắp xếp các diot mà bạn
có các mã số khác nhau
VII Hướng Dẫn Làm Rôbốt dò line đơn giản.
Hướng dẫn cách làm một robot dò đường đơn giản sử dụng Opamp so sánh (là một chiếc xe lần mò theo vạch đen)
Trang 10A Chuẩn bị:
- Linh kiện:
- 1 con Opamp loại 8 chân LM393 (2 kênh) hoặc loại 14 chân (4 kênh) LM324 Nếu không có loại
LM có thể sử dụng loại khác như HA chẳng hạn
- 2 con BJT loại NPN C1815
- 2 quang trở
- 2 led siêu sáng (trắng)
- 6 điện trở 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk
- 2 Mô tơ, loại cỡ 5V, có thể lấy từ xe đồ chơi (lấy từ ổ CD-Rom)
- Nguồn sử dụng 9V hoặc 4.5V (ở đây nguồn 9V)
- 2 điện trở hạn dòng cho led phát 1k (nếu nguồn 9V) và khoảng 220Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn Ω nếu dùng nguồn 4.5V)
- Và các đồ phụ gia tráng trí khác, có thể dùng led gắn vào cho đẹp, một vài cái dắt cắm, công tắc
- Đồ dùng khác: mỏ hàn, chì hàn, kéo, băng keo đen (làm vạch)…
B Bắt đầu làm:
+ Phần mạch (ta tách riêng thành 2 phần, 1 phần cảm biến và 1 phần mạch chính cho
dễ lắp đặt):
1 Bộ phận “cảm biến”:
a) Cách làm: Sử dụng 2 quang trở, 2 led phát, 2 trở hạn dòng cho led phát Gắn theo sơ đồ
sau:
Trang 11Ảnh thực tế:
Đặt 2 quang trở cách nhau khoảng 3.5cm-4cm, dùng băng keo đen quấn quanh quang trở để chống nhiễu Ở đây sử dụng thêm 2 công tắc cho led phát và tắt ”khi cần thiết”
b) Nguyên lý hoạt động:
KΩ, Rhi có ánh sáng thì điện trở của quang trở sẽ giảm và ngược lại, điện trở của nó thay đổi cỡ
từ 5k (khi có ánh sáng) đến 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk (không có ánh sáng), ta sử dụng 2 led phát làm nguồn sáng
=> khi gặp nền trắng, ánh sáng sẽ phản xạ lên quang trở làm điện trở nó giảm xuống và khi gặp vạch đen (băng keo đen) thì ánh sáng sẽ khó phản xạ nên quang trở nhận ít ánh sáng => trở nó tăng Từ đó dựa vào 2 quang trở, robot có thể phân biệt được vạch đen trên nền trắng (dưới sự hỗ trợ của opamp so sánh)
Trang 122 Mạch điều khiển môtơ (mạch chính)
Sử dụng 6 con trở 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk, Opamp, nguồn 9V, 2 con BJT
BJT loại C1815:
Opamp LM 324:
Nguyên lý so sánh của opamp:
Nếu cho vào cổng (+) (cổng 3, 5, 10, 12) một điện áp lớn hơn điện áp cổng (-) (cổng 2, 6, 9, 13) thì ở cổng ra (cổng 1, 7, 8, 14) sẽ là mức dương, ngược lại là mức 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn Nhớ cấp nguồn cho Opamp ở 2 cổng 4 và 11
Ở đây mình chỉ sử dụng 2 kênh là (1,2,3) và (5,6,7)
Trang 13Sơ đồ:
Ảnh thực tế (nhìn hơi rối mắt :D) :
Và đây là mạch hoàn chỉnh ( 2 mạch trên ”cắm” lại với nhau ).
Trang 143) Phần cơ
Chuẩn bị 2 môtơ và thêm 2 bộ phận giảm tốc, bộ phận này giúp rôbôt dễ chạy hơn nhưng chạy chậm hơn Chạy chậm giúp robot dễ nhận vạch hơn vì mấy cảm biến này thay đổi hơi chậm
Hai môtơ ta sẽ gắn với 2 bánh sau, phía trước gắn 1 bánh xe có thể đổi hướng (giống bánh
xe ở cái ghế văn phòng) (Nếu không tìm ra loại bánh xe đó thì phải tự chế )
Bên dưới xe
Trang 15Bên trên (nó như miếng nhựa với 2 bánh xe)
4) Phần sân
Lấy khoảng 4-6 tờ A4 ghép lại thành sân, lấy keo đen dán lên làm vạch, nhớ dán cẩn thận, tránh gồ gề để xe có thể dễ chạy trên vạch
Hình ảnh sân:
Trang 165) Nguyên lý hoạt động của toàn mạch:
- Khi 2 cảm biến đều nhận nền trắng: Điện trở của 2 quang trở đều giảm xuống chừng 5k
=> cổng 3 và 5 của Opamp sẽ có áp cao hơn cổng 2 và 6 (cổng 2 và 6 ta phân áp cố định cho nó là 9/2=4.5V)
=> Cổng ra 1 và 7 của 2 kênh sẽ ở mức dương => kích hoạt cho 2 BJT dẫn
=> cả 2 moto đều quay =>Cả 2 moto đều quay, robot chạy thẳng.
- Khi cảm biến bên trái nhận vạch đen (robot đang lệch phải).
Điện trở của quang trở 1 sẽ tăng lên cỡ 50Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn-80Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènkΩ => áp trên cổng 3 sẽ bé hơn 4.5V (áp trên cổng 2) => cổng ra 1 sẽ là 0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènV => BJT 1 sẽ ngưng dẫn => mô tơ 1 (bên trái) ngừng quay Trong khi đó môtơ bên phải vẫn quay vì cảm biến phải nhận nền trắng
>Moto trái ngừng, moto phải vẫn quay => robot sẽ rẽ sang trái.
- Tương tự khi cảm biến phải nhận vạch đen (robot đang lệnh trái).
>Moto phải ngừng, moto trái vẫn quay => robot sẽ rẽ phải.
Như vậy, robot sẽ bám và tìm được vạch đen trên nền trắng.
C Một số lưu ý:
- Vì dòng ra của BJT không lớn lắm nên dùng môtơ từ xe đồ chơi thì không chạy nổi
- Phần sân làm thì nên có những khúc cong vừa phải, đừng cong quá mà cả 2 cảm biến đều nằm trên vạch đen thì robot sẽ không nhúc nhích nữa
- Có thể thay thế mấy con 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk trong mạch bằng biến trở 20Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènk
- Có thể mắc thêm Diode bán dẫn vào mỗi moto để tránh dòng điện sinh ra từ moto có thể ảnh hưởng đến mạch
Trang 17- Nếu robot chạy nhanh quá thì có thể nó sẽ không bám được vạch vì quang trở đáp ứng khá chậm, khắc phục bằng cách dùng hộp giảm tốc hoặc mắc song song với moto vài con led
VI Làm Mạch Nguồn Một chiều Cơ Bản
1) Sư đồ nguyên lí
Hoặc dùng Sơ đồ
Tín hiệu ra các khối
2) Linh kiện lắp ráp mạch
Một máy biến áp loại 5V, 9V, 12V, 14V
Dùng 4 điôt chỉnh lưu,
Một tụ điện có điện dung lớn từ 10Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đèn0Ω; 2 điện trở 10kΩ, 2 tụ điện có cực với 100µF; 2 đènµF trở lên thay cho khối 3
Dùng thêm 1 điện trở 1k và led báo có nguồn điện
1 dây nguồn
Các vật tư khác như: miếng mạch đồng, bút lông, muối rửa, khoan, mỏ hàn…
VII Hướng dẫn làm mạch in cơ bản.
Trang 181) chuẩn bị mạch nguyên lí
2) chuẩn bị linh kiện lắp ráp mạch theo yêu cầu mạch nguyên lí
3) chuẩn bị vật dụng làm mạch
Bản đồng
Bút lông dầu vẽ mạch
Muối rửa mạch
KΩ, Rhay rửa mạch
KΩ, Rhoan mạch
Gắn linh kiện và hàn chân linh kiện ( mỏ hàn)
Pin 9v
Hình và xem video mẫu