Tự học điện tử 1 pps

Ý tưởng 1: Học nghề điện tử, trước hết Bạn phải khai nhãn trí tuệ để nhìn cho thấy rõ được dòng điện chảy trong các nhánh của các mạch điện.Trong môn điện tử học, điều đầu tiên là Bạn ph

Chủ đề 1(18): Cơ bản điện tử, môn học non trẻ hiện đại.

Chào Bạn, rất vui khi thấy Bạn ghé vào các chuyên mục do tôi biên soạn.

Tôi chọn ra 18 chủ đề để trình bày các vấn đề có liên quan đến ngành điện tử học Ở đây, các bài viết luôn được cập nhật, làm mới, do đó trong bài viết của mỗi chủ đề sẽ không có điểm kết thúc (Bạn sẽ luôn thấy ở cuối bài chữ

"còn tiếp ") Nguồn kiến thức ghi lại trong bài có thể do tôi bắt gặp từ sinh hoạt thực tế hay được biên soạn lại từ các bài lên lớp cũ và cũng có thể do tôi "xào nấu" lại từ nhiều nguồn tư liệu Anh-Việt-Hoa sưu tầm trên mạng Tôi chỉ mong với kinh nghiệm mấy chục năm làm thợ và dạy nghề điện tử sẽ giúp được các bạn trẻ có được "cái nghề mà mình yêu thích để vào đời"

Các bài viết thường viết nhanh và do trình độ người soạn

có hạn, nên sẽ không thể không có sơ xót trong lúc viết, nếu bắt gặp các chỗ không hài lòng, không vừa ý, Bạn hãy trao đổi với người soạn (VKH) để sửa lại cho đúng theo ý Bạn Thành thật cảm tạ Bạn và các Bạn đồng nghiệp!

Ý tưởng 1: Học nghề điện tử, trước hết Bạn phải khai nhãn trí tuệ để nhìn cho thấy rõ được dòng điện chảy trong các nhánh của các mạch điện.

Trong môn điện tử học, điều đầu tiên là Bạn phải nhìn thấy (trong óc Bạn) sự chuyển động của dòng điện trong mạch điện Bạn xem hình sau:

Khi khóa điện đóng lại, dòng điện từ nguồn pin sẽ chảy qua sợi nung làm sợi nung nóng lên và phát sáng Khi khóa điện hở, cắt dòng và đèn sẽ tắt

Vậy dòng điện thật sự là gì?

Nó là dòng chảy của các hạt âm điện tử (electron, dịch ra tiếng Việt là âm điệntử), hình vẽ sau đây cho thấy dòng chảy trong mạch điện (Bạn xem hình)

Dòng electron, tức dòng chảy của các hạt âm điện tử sẽ chảy từ cực âm củanguồn pin, chảy qua bóng điện và chảy về cực dương của pin (chúng ta có thểhiểu cực dương là cực hút, nó hút các hạt âm điện tử chảy từ cực âm về cựcdương).

Trong ngành điện, người ta thường dùng dòng điện qui ức, dòng qui ức chảytheo chiều từ cực dương về cực âm (Bạn xem hình)

Dòng chảy tạo ra từ các hạt màu đỏ là dòng điện quy ước, nó có chiều chảy ngược với dòng điện vật lý, hay còn gọi là dòng electron

Ý tưởng 2: Học nghề điện tử, Bạn cần hiểu rõ điện áp, cái mà hàng ngày Bạn phải nghĩ đến khi dùng các thiết bị điện.

Vậy điện áp thật sự là gì?

Điện áp là chỉ sức ép của điện (áp là đè, là ép Khí áp là sức ép của hơi, hồnước để trên cao gọi là cột thủy áp), một nguồn điện năng sẽ tạo ra sức ép điện,khi Bạn gắn một nguồn điện vào một mạch điện kín nó sẽ tạo ra dòng chảytrong mạch Người ta đo điện áp bằng đơn vị Volt Bạn xem hình vẽ minh họamột nguồn điện áp cảm ứng phát ra từ cuộn dây và tạo dòng chảy trong mộtmạch đóng kín

Khi Bạn đặt một nam châm ở gần một cuộn dây, các đường từ lực phát ra từnam châm này sẽ đi qua cuộn dây và tạo ra lượng từ thông, nếu Bạn quay namchâm, các đường từ lực đi qua cuộn dây sẽ biến đổi Lúc này ở hai đầu cuộndây sẽ xuất hiện điện áp ứng, điện áp này sẽ tạo ra dòng biến đổi chảy trongmột mạch điện đóng kín Đó là phát hiện của Faraday và cũng là nguyên lý củatất cả các máy phát điện điện từ hiện dụng

Trong cuộc sống, người ta tạo ra các máy phát điện xoay chiều có biến đổi theodạng sin, điện áp danh định thường là 220V (hiệu dụng), và tần số công nghiệp

là 50Hz

Điện áp cũng có thể tạo ra từ một phản ứng hóa học, người ta dùng các phảnứng này để chế tạo các nguồn điện DC, chúng ta có các nguồn pin, điện áp củapin thường là 1.5V, 9V, 12V, 24V

Hình vẽ sau đây cho thấy nguồn pin tạo ra sức ép điện và tạo ra dòng điện chảytrong mạch, dòng này làm nóng sợi nung trong đèn, khi dây kim loại bị đốtnóng nó sẽ phát ra ánh sáng Đó là nguyên lý vận hành của loại đèn nhiệtquang.

Ý tưởng 3: Cách kiểm tra 2 tham số trạng thái của một mạch điện, đó là Điện

Ý tưởng 4: Luật Ohm.

Luật Ohm cho thấy các mối quan hệ giữa 4 tham số P, V, R, I Trong một mạchđiện khi biết R, I, chúng ta sẽ tính đượcV Phát biểu cơ bản của luật Ohm là:

Khi có dòng điện I chảy qua 1 điện trở R, thì trên 2 đầu của điện trở sẽ xuất hiện điện áp V, và V = R x I.

Điện áp V và dòng điện I là 2 tham số trạng thái, còn các tham số khác, như trở

R, dẫn G, công suất P là các tham số dẫn xuất, nó tính theo V và I

Trong một mạch điện, các phép toán thường được tính theo các công thức đượcliệt kê theo bảng sau:

Các tính toán cơ bản trong một mạch điện chỉ lòng vòng với 4 tham số, đó là:

* Công suất P tính bằng Watt

Tra bảng chúng ta thấy, lấy áp V chia cho trở R sẽ biết cường độ dòng chảytrong mạch.

Tra bảng chúng ta thấy, lấy bình phương áp V và chia cho trở R sẽ biết côngsuất đốt nóng trở

Với Bạn mới nhập môn ngành điện tử, Bạn hãy làm quen với 2 khái niệm quantrọng là dòng và áp Học cách dùng bảng luật Ohm để tính trị của công suất P

(Watt, W), trị của điện áp V (Volt, V), trị của điện trở R (Ohm) và trị củacường độ dòng điện I (Ampere, A).

Bây giờ hãy làm quen với các linh kiện cơ bản của môn điện tử học

1- Điện trở.

Điện trở R hiểu đơn giản là một ống dẫn điện Mỗi diện trở đều có sức cảndòng., tính bằng Ohm Khi sức cản của nó lớn dòng chảy qua nó sẽ nhỏ vàngược lại nếu sức cản của điện trở nhỏ thì dòng chảy qua nó lớn Trong ứngdụng chúng ta thường gặp loại điện trở hình ống, loại điện trở dán và loại diệntrở có công suất lớn Sau đây là hình dạng của các điện trở (Bạn xem hình)

Hình dạng các điện trở:

Với một điện trở, chúng ta cần biết trị sức cản của nó (tính bằng Ohm) và côngsuất chịu nóng của nó (tính bằng Watt) Với các điện trở than hình ống, trị sứccản thường cho ghi bằng các vòng màu, có các diện trở ghi bằng 4 vòng màu, 5vòng màu và 6 vòng màu Điện trở chịu nóng càng lớn càng có kích thước lớn.

Họ điện trở:

Người ta chế tạo các điện trở có trị Ohm thay đổi được, đó là các biến trở, chiết

áp, quang trở, nhiệt trở, áp trở, điện trở dò ẩm, điện trở đè

* Biến trở hay chiết áp: Có trị điện trở thay đổi theo nút kéo hay nút xoay.

* Nhiệt trở : Có trị điện trở thay đổi theo nhiệt độ, theo mức nóng mức lạnh

* Quang trở : Có trị điện trở thay đổi theo cường độ sáng mạnh yếu

* Áp trở: Có trị điện trở thay đổi theo mức điện áp cao thấp trên 2 chân củađiện trở

* Điện trở dò ẩm: Có trị điện trở thay đổi theo mức ẩm trên bề mặt ẩm trở

* Điện trở đè : Có trị điện trở thay đổi theo sức đè, sức ép trên bề mặt điện trở

Cách tính trị của các điện trở than (hình ống) thông dụng:

Với điện trở 4 vòng màu:

Vòng 1 và vòng 2, trị lấy theo màu.Vòng 3 màu cho biết số số 0

Vòng 4 cho biết mức gia giảm

Thí dụ: Một điện trở có các vòng màu như sau:

Nâu + Đen + Đỏ + Hoàng kim sẽ có trị là: 1 + 0 + 00 gia giảm 5%, tức 1000Ohm hay 1K

Đỏ + Tím + Cam + Bạc sẽ có trị là: 2 + 7 + 000 gia giảm 10%, tức 2700 Ohmhay 2.7K

Vàng + Tím + Vàng + không màu sẽ có trị là 4 + 7 + 0000 gia giảm 20%, tức

470000 Ohm hay 470K

Công dụng của điện trở:

(1) Điện trở dùng để định dòng cho diode zener

Để có mức áp ổn định 2.2V, chúng ta dùng diode zener D02BZ2_2 và trongmạch phải dùng điện trở hạn dòng Với điện trở hạn dòng là 1K, dòng làm việcchảy qua diode zener là 9.801mA

(2) Điện trở dùng làm cầu chia áp

Từ nguồn nuôi là 9V, chúng ta dùng các điện trở để làm cầu chia volt, lấy racác mức áp khác nhau

* Mạch A lấy ra 1.22V trên điện trở 4.7K (chia áp với điện trở 33K)

* Mạch B lấy ra 1.579V trên điện trở 10K (chia áp với điện trở 47K)

* Mạch C lấy ra 4.5V trên điện trở 10K (chia áp với điện trở 10K)

* Mạch D lấy ra 2.878V trên điện trở 470K (chia áp với điện trở 1Meg)

Chúng ta thấy cầu điện trở có trị điện trở càng lớn thì dòng chảy qua nhánh sẽcàng nhỏ và ngược lại

Cách mắc các điện trở: Có 2 cách mắc thường dùng, là m8a1c song song vàmắc nối tiếp

Mắc các điện trở theo kiểu nối tiếp sẽ tạo ra điện trở đẳng hiệu có trị lớn hơn,vậy nó cho dòng qua nhỏ Và nếu mắc các điện trở theo kiểu song song sẽ tạo

ra điện trở đẳng hiệu có trị nhỏ hơn và nó sẽ cho dòng qua lớn hơn

Một thí dụ: Dùng PSpice để xác định dòng và áp đối với cách mắc điện trở nối

tiếp và cách mắc song song

Đo điện trở với Ohm kế:

Hình vẽ cho thấy cách dùng Ohm kế để đo các điện trở

Hình vẽ cho thấy cách dùng Ohm kế để đo các quang trở

Nói chuyện dùng PSpice để mô phỏng, tính toán các trị cơ bản V, I, W

trong mạch điện.

Trình tự làm như sau:

Bước 1: Vào PSpice để mô tả mạch điện.

Bước 2: Khai báo cách tính trang thái phân cực (Bias Point) cho mạch

Bước 3: Đọc kết quả

Trong nhiều trường hợp chúng ta sẽ dùng trình PSpice để khảo sát định lượngcho các mạch điện ứng dụng Với trình PSpice Bạn thợ có thể làm được côngviệc như một kỹ sư thiết kế mạch.

Bước 4: Khảo sát điện áp theo hàm quét (DC Sweep) và đọc kết quả trên đồthị

Mạch điện khảo sát: Khảo sát với nguồn nuôi 9V.

Cách khai báo hàm quét là điện áp V1, biến đổi từ mức 0V đến 60V, bước tăng

Dùng quang trở để đó tốc độ quay:

Một ứng dụng thường gặp của quang trở:

Khi quang trở không bị che sáng (như trời sáng) thì nội trở của quang trở nhỏ,mức áp trên chân B của Q1 xuống thấp, Q1, Q2 dẫn yếu, Relay không được cấpdòng, trạng thái các tiếp điểm lá kim không thay đổi Lúc này Led chỉ thị tắt

Khi quang trở bị che sáng (như trời tối), nội trở của quang trở tăng lớn, nókhiến cho Q1, Q2 dẫn điện mạnh, Q2 sẽ cấp dòng cho Relay, Relay làm thayđổi trạng thái của các tiếp điểm lá kim Lúc này Led chỉ thị phát sáng

+ VR1 là biến trở dùng chỉnh mức nhậy

+ D1 là diode dùng dập biên điện áp nghịch

+ Mạch làm việc với nguồn pin 9V

Một ứng dụng khác của quang trở:

Mạch dùng quang trở làm cảm biết dò sáng và dùng mạch Flip Flop để tạo tín

tự giữ, mạch đóng mở một relay 12V và dùng tiếp điểm lá kim để đóng mởđiện cho các thiết bị khác

Khi có sáng rọi vào quang trở, nó giảm trị số Ohm làm ngưng dẫn 2 transistor2N3904 và 2N3053, mạch Flip Flop không được cấp dòng và Relay cũngkhông được cấp dòng, tiếp điểm lá kim ở trạng hái cố hữu

Khi quang trở bị che sáng (tối), nó tăng Ohm và làm cho 2 transistor dẫn điện

và cấp dòng cho Flip Flop tạo trạng thái lật, nếu trước đó Relay tắt thì lần nầy

nó sẽ mở và tự giữ, ngược lại nếu trước đó Relay mở thì lần này sẽ tắt và tựgiữ

Nhận xét của người soạn: Mạch điện này ghi lại chỉ có tính tham khảo, tính

ổn định của mạch kém, hiệu quả ráp thành công thấp, với các bạn "chưa cókinh nghiệm chọn linh kiện và hiệu chỉnh mạch", không nên ráp thực hànhmạch điện này

Ẩm trở, điện trở cảm biến theo độ ẩm.

Để phát hiện mức ẩm có trên các vật thể, người ta dùng điện trở DEW, hìnhdạng các điện trở dò ẩm như hình sau:

Trên lớp bề mặt là một chất cảm biến, khi khô không động nước, nó có nội trởnhỏ, khi bị đọng nước thì nội trở của nó sẽ tăng lên rất lớn, thay đổi này đượcdùng để đo mức ẩm trên các vật thể.

Điện trở DEW và các ứng dụng của nó:

Trong mạch: LM358N dùng làm tầng so áp, mức áp chuẩn đưa vào trên chân

số 2, mức áp cảm biến lấy trên điện trở dò ẩm đưa vào trên chân số 3 Ngả ra

trên chân số 1, trên ngả ra có Led chỉ thị và dùng một cảm biến để truyền tínhiệu về bo khiển.

* Khi trên bề mặt điện trở DEW khô, không đọng nước, nội trở của nó nhỏ (vàiK), lúc đó mức volt trên chân 3 thấp hơn chân 2, trạng thái ngả ra trên chân 1 sẽ

ở mức áp thấp, Led1 không sáng và cũng không có dòng qua Led trong opto,quang transistor trong opto không dẫn điện, mức áp trên chân C ở mức cao,Led2 chỉ thị cũng không sáng

* Ngược lại, khi trên bề mặt điện trở DEW ướt, bị đọng nước, nội trở của nótắng lên rất lớn (vài trăm K), lúc đó mức volt trên chân 3 lên cao hơn hơn chân

2, trạng thái ngả ra trên chân 1 sẽ lên mức áp cao, Led1 sáng và lúc này códòng qua Led trong opto, quang transistor dẫn điện, mức áp trên chân C xuốngmức áp thấp, Led2 chỉ thị cùng phát sáng

Nhiệt trở và ứng dụng của nó.

Người ta dùng nhiệt trở để làm cảm biết dò mức nóng lạnh, có 2 loại nhiệt trở:

* Nhiệt trở dương (PTC), khi nhiệt độ càng nóng, trị điện trở của nó càng tăng

* Nhiệt trở âm (NTC), khi nhiệt độ càng nóng, trị điện trở của nó càng giảm

Một ứng dụng của nhiệt trở: Dùng điều chỉnh tự động tốc độ quay của quạt theonhiệt độ:

Trong mạch, người ta dùng TRIAC để cấp dòng cho quạt gió

* Khi nhiệt độ tăng cao thì nhiệt trở PTN sẽ tăng Ohm, cùng lúc nhiệt trở NTClại giảm Ohm, điều này sẽ làm tăng góc mở điện của TRIAC, quạt sẽ nhậnđược nhiều điện năng hơn, nó tăng tốc độ quay lên

* Khi nhiệt độ giảm xuống thấp thì nhiệt trở PTN sẽ giảm Ohm, cùng lúc nhiệttrở NTC lại tăng Ohm, điều này sẽ làm giảm nhỏ góc mở điện của TRIAC, quạt

sẽ nhận được ít điện năng hơn, nó giảm tốc độ quay lên

Một ứng dụng khác, tự động tắt mở quạt theo nhiệt độ:

Mạch dùng LM311 làm tầng so áp, mức áp chuẩn lấy trên chiết áp 10K, đưavào chân 2 Nhiệt trở âm (NTC) kết hợp với điện trở R1 (10K) làm cầu chiavolt và tín hiệu cảm biến đưa vào chân 3 Khi nhiệt độ tăng cao, trị của nhiệttrở NTC giảm, mức áp chân 3 giảm xuống thấp hơn chân 2, vậy trạng thái ngả

ra trên chân 7 sẽ tăng cao, nó làm cho transistor T1 bảo hòa, relay 12V đượccấp dòng, nó đóng tiếp điểm lá kim và quạt gió sẽ quay

Khi nhiệt độ giảm xuống mức thấp thì sao? Trị của nhiệt trở NTC sẽ tăng Ohm,làm cho mức áp trên chân 3 lên cao hơn mức áp trên chân 2, trạng thái ngả ratrên chân 7 sẽ chuyển nhanh xuống mức áp thấp, nó làm T1 ngưng dẫn và cắtdòng cấp cho relay 12V, và motor quạt cũng bị cắt dòng, ngưng thổi gió

Điện trở cảm biến theo sức ép (Force Sensor Resistor, FSR).

Các điện trở cảm biến theo sức ép được dùng trong các máy cân, máy đo huyếtáp

Một sơ đồ tham khảo: Máy đo huyết áp.

Bạn có thể dùng cầu đo để làm cân điện tử:

Varistor, điện trở cảm biến theo điện áp.Hình dạng các Varistor (cũng còn gọi là VDR, Voltage Dependent Resistor).

Đặc điểm của Varistor là:

* Khi điện áp AC trên 2 chân thấp hơn điện áp qui định, Varistor tác dụng nhưmột điện trở vô cùng lớn (xem như hở mạch)

* Khi điện áp AC trên 2 chân cao hơn điện áp qui định, Varistor tác dụng nhưmột điện trở nhỏ (xem như kín mạch)

Một ứng dụng của Varistor, dùng dập xung biên cao trên đường dây AC

Lúc trời giông, chuyển mưa, các đám mây mang điện tích khác nhau trên trờiđụng nhau thường tạo ra sấm sét, tia sét là một hiện tượng điện học, khi sétđánh vào đường điện sẽ tạo ra xung điện có biên độ vọt lên rất cao, nhiều khi

lên trên 10000V, xung điện này sẽ làm cháy các thiết bị như TV, điện thoạibàn, đầu máy Để đề phòng trường hợp này làm hư máy, người dùng cácVaristor, gắn trên đường nguồn AC

Vậy:

* Lúc bình thường, trời quang đãng, mức áp cố hữu trên đường nguồn 220Vkhông đủ cao và Varistor tác dụng như một điện trở rất lớn, xem như hở mạch,thiết bị hoạt động bình thường

* Khi có sét đánh vào đường dây điện, trong tíc tắc, xung điện trên line có thểlên cao vài ngàn Volt, mức áp này cao hơn mức áp qui định của Varistor, nênVaristor sẽ giảm Ohm, trở thành một điện trở nhỏ và nó gây tải nặng và làmmất xung điện trên đường nguồn AC Trường hợp xung điện quá mạnh, sẽ tạodòng điện lớn chảy qua Varistor và sẽ làm đứt cầu chì (Bạn xem mạch đượcbảo vệ với Varistor 3 chân)

Tóm lại Bạn thường thấy linh kiện Varistor gắn trên các đường nguồn, đườngtín hiệu , các đường dây dẫn từ ngoài trời vào máy, người ta dùng Varistor làmlinh kiện để chống sét đánh, giữ an toàn cho máy

Sau đây tôi liệt kê ký hiệu của các linh kiện thường dùng trong ngành điện tửhọc, các ký tự sắp theo thứ tự A, B, C để Bạn dễ tìm.