thuc tap dien tu sử dụng IC 555

Qua việc khảo sát mạch Led nhấp nháy sử dụng IC 555 chúng ta đã hiểu thêm về nguyên lý hoạt động và ứng dụng của IC 555 cũng như mạch Led nhấp nháy trong khoa học và đời sống. Như chúng ta đã biết mạch Led nhấp nháy được sử dụng rất nhiều trong thực tế như trong khoa học ứng dụng dùng làm đồng hồ số, các vi mạch điện tử,…Hay trong đới sống như là đèn quảng cáo, đèn tín hiệu giao thông, đèn trang trí,…Nhờ đó ta tiếp thu được những tri thức giúp cho việc học tập và nghiên cứu đạt hiệu quả cao hơn.

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời cảm ơn 2

Mở đầu 3

I Mục đích 4

II Mạch led nhấp nháy dùng IC555 4

1 Giới thiệu về các linh kiện trong mạch 4

1.1IC555 4

1.1.1Giới thiệu, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, chân của 555 5

1.1.2 Chức năng của từng chân của 555 8

1.2 Tụ điện (tụ hoá) 9

1.3 Điện trở 13

1.3.1 Khái niệm về điện trở 13

1.3.2 Các trị số điện trở thông dụng 16

1.3.3 Ứng dụng của điện trở 18

1.4 Biến trở 19

1.5 Diode phát quang (LED) 19

2 Nguyên tắc lắp ráp mạch 22

2.1Sơ đồ lắp ráp mạch 23

2.2 Nguyên tắc hoạt động 23

2.3 Yêu cầu thao tác lắp ráp mạch 24

Kết luận 25

LỜI CẢM ƠNTrước hết chúng em xin bày tỏ lòng kính trọng và cảm ơn sâu sắc nhất của mìnhtới thầy giáo: Đỗ Xuân Quân Người thầy đã chỉ bảo, hướng dẫn chúng em thực hiệnbài tập lớn này trong thời gian qua Nhờ việc tổ chức cho sinh viên tham gia làm bàitập lớn đã tạo điều kiện cho chúng em được tiếp cận với phương pháp học tập mới,phương pháp làm việc theo nhóm, làm việc khoa học để nâng cao tinh thần làm việc,chịu trách nhiệm và hoàn thành tốt nhiệm vụ được giao.

Chúng em xin chân thành cảm ơn các bạn sinh viên lớp cử nhân lý k6 – Trường

ĐH Khoa Học luôn bên cạnh động viên, giúp đõ và tạp điều kiện thuận lợi chochúng em trong qua trình thực hiện tiểu luận này

Mặc dù đã có nhiều cố gắng, nhưng trong thừi gian ngắn và vốn kiến thức cònnhiều hạn chế nên tiểu luận không tránh khỏi những sai làm thiếu sót, vì vậy chúng

em rất mong sẽ nhận được những góp ý chân thành của thầy cô và các bạn để tiểuluận được hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Thái nguyên, tháng 05 năm 2011

Nhóm sinh viên

MỞ ĐẦUNgày nay nhân loại đang trải qua những sự phát triển vượt trội về mọi mặt ViệtNam là một đất nước đang phát triển giàu mạnh, để góp phần thay đổi nhanh chóng

bộ mặt của đất nước ta như ngày hôm nay thì chúng ta những đữa con của đất nướccần học tập, nghiện cứu và phát triển trên nhiều lĩnh vực Lăm bắt nhiều thành tựu vĩđại của thế giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành điện

tử nói riêng

Thế hệ trẻ chúng ta nếu không ngừng phấn đấu học hỏi thì sẽ sớm bị thụt lùi vàlạc hậu nhanh chóng Chính vì điều đó nhà trường, bộ môn Vật lý cùng với thầy côgiảng dạy đã chủ chương đào tạo theo hình thức sâu rộng, phát triển từ thấp đến cao

Để nâng cao chất lượng học tập đã tạo điều kiện và tổ chức cho sinh viên tham gialàm báo cáo, bài tập lớn Chính vì làm những tiểu luận, bài tập lớn đã giúp sinh viênlắm bắt được những kiến thức căn bản, từ đó nâng cao được những kiến thức củabản thân Môn thực tập điện tử cũng là một trong số những môn học áp dụngphương pháp trên Được sự hướng dẫn, trợ giúp của thầy giáo Đỗ Xuân Quân, vậndụng những kiến thức đã được học trong quá trình học tập ở trường và tham khảo

nhiều tài liệu nhóm chúng em quyết định chọn tiểu luận mạch Led nhấp nháy dùng

IC 555.

Trong điện tử tự - động hoá đóng một vai trò không nhỏ Điện tử góp phần vàoquá trình tự động hoá mọi thứ giúp con người hiện đại hoá cuộc sống Báo cáo nàyđược áp dụng chủ yếu dựa vào vi điều khiển Mà thực tế IC 555 nhằm mục đích giúpchúng em hiểu tường tận hơn những gì về vi điều khiển, cách đọc, viết và nhận biết

về các chân IC mà chúng em đã được học, tìm hiểu và nghiên cứu qua sách cũngnhư cách thực vận dụng nó trong tực tế

nghiên cứu và tìm hiểu vi điều khiển còn nhiều điều chưa rõ Trong bài báo cáo nàycủa chúng em xin giới thiệu về ứng dụng IC 555 để hiển thị đèn Led nhấp nháy.

Khảo sát mạch led nhấp nháy dùng IC555

II Mạch led nhấp nháy dùng IC555

1 Giới thiệu về các linh kiện trong mạch

Các linh kiện trong mạch bao gồm:

IC555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo đượcxung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chếđược độ rộng xung Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắthay là những mạch dao động khác Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất.Sau đây là bảng thông số của 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 : 0.5 - 15V

+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

Đấy chỉ là những thông số cơ bản của IC555

1.1.1Giới thiệu, sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý, chân của 555

IC 555 được du nhập vào những năm 1971 bằng công ty SigneticsCorporation bằng 2 dòng sản phẩm SE555/NE555 và được gọi là máy thời gian

và cũng là loại có đầu tiên Nó cung cấp cho các nhà thiết kế mạch điện tử với chiphí tương đối rẻ, ổn định và những mạch tổ hợp cho những ứng dụng đơn ổn vàkhông ổn định Từ đó thiết bị này được làm ra với tính thương mại hóa 10 nămqua một số nhà sản suất ngừng sản suất loại IC này bởi vì sự cạnh tranh và những

lý do khác Tuy thế những công ty khác lại sản suất ra những dòng này

Các dạng hình dáng chân của 555 trong thực tế:

Hình dạng của IC555 ở trong hình 1 và hình 2 Loại 8 chân hình tròn và loại 8chân hình vuông Nhưng ở thị trường Việt Nam chủ yếu là loại chân vuông

Nhìn trên hình 3 ta thấy cấu trức của 555 nó tương đương với hơn 20 transitor,

15 điện trở và 2 diode và còn phụ thuộc vào nhà sản xuất Trong mạch tươngđương trên có : đầu vào kích thích , khối so sánh, khối điều khiển chức năng haycông suất đầu ra.Một số đặc tính nữa của 555 là : Điện áp cung cấp nằm giữatrong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của R + R Để điện áp 15Vthì điện trở của R + R phải là 20M

Tất cả các IC thời gian đều có 1 tụ điện ngoài để tạo ra 1 thời gian đóng cắtcủa xung đầu ra Nó là một chu kì hữu hạn để cho tụ điện (C) nạp điện hay phòngđiện thông qua một điện trở R Thời gian này nó đã được xác định và nó có thểtính được thông qua điện trở R và tụ điện C

Mạch nạp RC cơ bản như trên hình 4B Giả thiết tụ điện ban đầu là phóngđiện.Khi mà đóng công tắc thì tụ điện bắt đầu nạp thông qua điện trở Điện ápqua tụ điện từ giá trị 0 lên đến giá trị định mức vào tụ Đường cong nạp được thểhiện qua hình 4A.Thời gian đó nó để cho tụ điện nạp đến 63.2% điện áp cung cấp

và hiểu thời gian này là 1 hằng số Giá trị thời gian đó có thể tính bằng công thứcđơn giản sau:

t = R.CĐường cong nạp của tụ điện

1.1.2 Chức năng từng chân của IC555

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic Trạngthái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1 ở đây là mức cao nótương ứng với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với0V nhưng mà trong thực tế mức 0 này không được 0V mà nó trong khoảng từ(0.35 ->0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nốimasse thì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng tháingõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6 Nhưng mà trong mạch để tạo đượcdao động thường hay nối chân này lên VCC

+ 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 tathường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF 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 chịuđiều khiển bởi tầng logic của chân 3 Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa nàyđóng 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): Là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không cóchân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loạiIC555 thấp nhất là con NE7555)

1.2 Tụ điện (tụ hoá)

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, lọcnhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động

Định nghĩa tụ hoá: Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương Tụ được chế tạo với bản

cực nhôm và cực dương có bề mặt hình thành lớp ôxít nhôm và lớp bọt khí cótính cách điện để làm chất điện môi Lớp ôxít nhôm rất mỏng nên điện dung của

tụ có giá trị từ 1µF đến khoảng 10.000 µF, tụ hoá thường được sử dụng trong cácmạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ

Hình dạng tụ hoá

Cấu tạo:

Cấu tạo tụ hoá

Tụ hoá ít khi bị dò hay bị chập như tụ giấy, nhưng chúng lại hay hỏng ở dạng

bị khô ( khô hoá chất bên trong lớp điện môi ) làm điện dung của tụ bị giảm , đểkiểm tra tụ hoá, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ còn tốt có cùngđiện dung, hình ảnh dưới đây minh hoạ các bước kiểm tra tụ hoá

Đo kiểm tra tụ hoá

• Để kiểm tra tụ hoá C2 có trị số 100µF có bị giảm điện dung hay không, tadùng tụ C1 còn mới có cùng điện dung và đo so sánh

• Để đồng hồ ở thang từ x1Ω đến x100Ω ( điện dung càng lớn thì để thangcàng thấp )

• Đo vào hai tụ và so sánh độ phóng nạp , khi đo ta đảo chiều que đo vài lần

• Nếu hai tụ phóng nạp bằng nhau là tụ cần kiểm tra còn tốt, ở trên ta thấy tụC2 phóng nạp kém hơn do đó tụ C2 ở trên đã bị khô

• Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị dò.

Chú ý : Nếu kiểm tra tụ điện trực tiếp ở trên mạch, ta cần phải hút rỗng một chân

tụ khỏi mạch in, sau đó kiểm tra như trên

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 cómột công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạodao động , vv…

Dưới đây là hình ảnh minh hoạ về ứng dụng của tụ điện

1.3 Điện trở

1.3.1 Khái niệm về điện trở

Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản – 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 thìđiện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

Khái niệm điện trở than: Điện trở than là loại điện trở sử dụng nhiều nhất trong

mạch điện Điện trở than được cấu tạo bởi hỗn hợp của bột than và các chất

khác, tuỳ theo tỉ lệ pha trộn mà điện trở có trị số lớn hay nhỏ Bên ngoài điện trởđược bọc bằng lớp cách điện.

Công dụng: Trong mạch điện thì điện trở có tác dụng điều chỉnh điện áp, hạn

chế dòng điện, chia điện áp, điều chỉnh hệ số khuếch đại, ổn định nhiệt,…

a) Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện

quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha

trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.

b) Đơn vị của điện trở

• Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ

• 1KΩ = 1000 Ω

• 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω

c) Cách ghi và đọc trị số của điện trở

• Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch mầu theo mộtquy ước chung của thế giới.( xem hình ở trên )

• Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ

Trở sứ công xuất lớn , trị số được ghi trực tiếp.

Cách đọc giá trị các điện trở này thông thường cũng được phân làm 2 cách đọc, tuỳ theo các ký hiệu có trên điện trở Dưới đây là hình về cách đọc điện trở theo vạch màu trên điện trở

Đối với các điện trở có giá trị được định nghĩa theo vạch màu thì chúng ta có

3 loại điện trở: Điện trở 4 vạch màu và điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu Loại điện trở 4 vạch màu và 5 vạch màu được chỉ ra trên hình vẽ Khi đọc các giá trị điện trở 5 vạch màu và 6 vạch màu thì chúng ta cần phải để ý một chút vì có sự khác nhau một chút về các giá trị Tuy nhiên, cách đọc điện trở màu đều dựa trên các giá trị màu sắc được ghi trên điện trở 1 cách tuần tự:

Đối với điện trở 4 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị

- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Đối với điện trở 5 vạch màu

- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

Ví dụ như trên hình vẽ, điện trở 4 vạch màu ở phía trên có giá trị màu lần lượt là: xanh lá cây/xanh da trời/vàng/nâu sẽ cho ta một giá trị tương ứng như bảng màu lần lượt là 5/6/4/1% Ghép các giá trị lần lượt ta có 56x104Ω=560kΩ và sai

số điện trở là 1%

Tương tự điện trở 5 vạch màu có các màu lần lượt là: Đỏ/cam/tím/đen/nâu sẽ tương ứng với các giá trị lần lượt là 2/3/7/0/1% Như vậy giá trị điện trở chính là 237x100=237Ω, sai số 1%

1.3.2 Các trị số điện trở thông dụng.

Ta không thể kiếm được một điện trở có trị số bất kỳ, các nhà sản xuất chỉ đưa rakhoảng 150 loại trị số điện trở thông dụng , bảng dưới đây là mầu sắc và trị sốcủa các điện trở thông dụng

Biến trở hay còn gọi là chiết áp, nó được cấu tạo gồm điện trở màng than hay

có dây quấn dạng hình cung góc quay 270o Có một trục xoay ở giữa nối với mộtcon trượt làm bằng than (cho biến trỏ dây quấn) hay bằng kim loại có biến trởthan, con trượt sẽ ép lên mặt điện trở để tạo kiểu tiếp xúc làm thay đổi trị số điệntrở khi xoay trục

1.5 Diode phát quang (LED)

LED thường được dùng trong các mạch báo hiệu, chỉ thị trạng thái của mạchnhư báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược, ký hiệu và hình dáng của LED nhưhình dưới

LED có nguyên lý phát quang giống hệt laser bán dẫn: các hạt điện kết hợptrong một vùng nhỏ và giải phóng năng lượng bức xạ LED khác laser ở chỗkhông cần gương để làm buồng cộng hưởng và hiệu suất cao hơn laser nhiều vìkhông cần có ngưỡng mới phát quang được Do vậy ánh sáng do LED phát ra làánh sáng gần như đơn sắc, nhưng ko kết hợp.

Đèn LED trắng vốn là sản phẩm từ linh kiện bán dẫn phát ánh sáng xanhdương tím ở bước sóng 360-470 nm (do vật liệu bán dẫn GaN hoặc InGaN) kíchhoạt phosphore phát ra ánh sáng trắng, giống như đèn neon, nhưng có tuổi thọlớn hơn đèn neon gấp 20-100 lần và hiệu suất phát sáng lên đến gần cả trămlumens/Watt Bộ Năng lượng Hoa Kỳ tiên đoán đèn LED sẽ đẩy lùi dần các loạibóng đèn sản xuất trước đó vào quá khứ, và trở thành công nghệ thắp sáng toàncầu vào thập niên 2020

Tính năng kỹ thuật

Đèn LED trắng nói riêng và đèn LED nói chung có nhiều ứng dụng rộng rãi

mà đèn huỳnh quang không làm được như đèn xe, đèn đường, đèn hầm mỏ, đènchiếu hậu cho màn hình của điện thoại cầm tay, đèn chiếu hậu cho màn hình tinhthể lỏng (LCD), in ấn kỹ thuật số đã mang đến sự quan tâm tầm cỡ quốc giacủa nhiều nước như Mỹ, Nhật, Trung Quốc và châu Âu Đèn LED có thể điềukhiển đổi màu dễ dàng bằng máy tính hoặc các bộ điều khiển bằng tay

Một đặc điểm khác của đèn LED là ít tiêu hao năng lượng và không nóng.Bóng đèn truyền thống, đèn neon, đèn halogen đều cần từ 110-220 V mới cháyđược, trong khi đèn LED trắng chỉ cần từ 3-24 V để phát sáng Do ít tiêu haonăng lượng nên đèn LED có thể sử dụng ở vùng sâu vùng xa mà không cần nhàmáy phát điện công suất cao Đèn LED trắng có thể sử dụng với pin mặt trời, và