Đồ án tốt nghiệp điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại

LỜI CẢM ƠNSau một khoảng thời gian được sự giúp đỡ của thầy cô và mọi ngườicùng với sự cố gắng của bản thân, đồ án tốt nghiệp: “ Thiết kế và điều khiểnquạt từ xa bằng hồng ngoại ” của em

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

Mã Sinh Viên : 11A06604N.

Lớp: DD 16 – 01.

Ngành: Điện – Điện Tử.

Hà Nội – 2015

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa 3

Hình 1.2: Sơ đồ khối chức năng phần phát 6

Hình 1.3: Sơ đồ chức năng phần thu 7

Hình 2.1: IC PT2248 9

Hình 2.2: Sơ đồ khối bên trong IC PT2248 10

Hình 2.3: Ma trận 6x3 11

Hình 2.4: Lệnh phát 12 bit 11

Hình 2.5: IC PT2249 12

Hình 2.6: Sơ đồ khối bên trong IC PT2249 13

Hình 2.7: IC 4017 14

Hình 2.8: 10 ngõ ra liên tục ở mức cao của IC 4017 16

Hình 2.9: Mắt thu hồng ngoại 17

Hình 2.10: Điện trở và ký hiệu 17

Hình 2.11: Tụ điện 18

Hình 2.12: Hình ảnh thực tế của tụ 19

Hình 2.13: Cấu tạo diode 19

Hình 2.14: Hình dạng diode trong thực tế 20

Hình 2.15: Kí hiệu diode trong các mạch nguyên lý 20

Hình 2.16: Hình ảnh Led ngoài thực tế 22

Hình 2.17: Sơ đồ chân IC 7805 23

Hình 2.18: Triacs BT136 24

Hình 2.19: Một số transistor ở ngoài thực tế 25

Hình 2.20: Cấu tạo và ký hiệu của transistor N-P-N 26

Hình 2.21: Cấu tạo và ký hiệu của transistor P-N-P 26

Hình 2.22: Transistor A1015 27

Hình 2.23: Transistor C2383 27

Hình 2.24: Thạch anh 455 KHz 28

Hình 2.25: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân IC Moc3021 29

Hình 3.1: Sơ đồ khối mạch điều khiển quạt từ xa bằng hồng ngoại 30

Hình 3.2: Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại 34

Hình 3.3: Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại 35

Hình 3.4: Sơ đồ mạch điều khiển 35

Hình 4.1: Màn hình làm việc của Orcad Capture 39

Hình 4.2: Cách tạo Project mới 40

Hình 4.3: Chọn tên 40

Hình 4.4: Gõ tên muốn đặt 41

Hình 4.5: Màn hình của ORCAD 41

Hình 4.6: Các kiểu màu sắc 42

Hình 5.1: Mạch in mạch phát 64

Hình 5.2: Mạch in linh kiện và mạch in thu hồng ngoại, điều khiển quạt 65

Hình 5.3: Mạch phát hồng ngoại hoàn thiện (mặt dưới) 66

Hình 5.4: Mạch phát hồng ngoại hoàn thiện (mặt trên) 67

Hình 5.5: Mạch thu và điều khiển quạt hoàn thiện (mặt dưới) 67

Hình 5.6: Mạch thu và điều khiển quạt hoàn thiện (mặt trên) 67

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 2.1: Bảng tham số IC PT2248 10

Bảng 2.2: Bảng mã phối hợp giữa IC PT2248 và IC PT2249 13

Bảng 2.3: Bảng cách đọc trị số điện trở 17

Bảng 2.4: Bảng điện thế phân cực thuận của led 22

Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của IC Moc 3021 29

Bảng 3.1: Bảng Mã người dùng 32

LỜI CẢM ƠN

Sau một khoảng thời gian được sự giúp đỡ của thầy cô và mọi ngườicùng với sự cố gắng của bản thân, đồ án tốt nghiệp: “ Thiết kế và điều khiểnquạt từ xa bằng hồng ngoại ” của em đã hoàn thành đúng thời gian quy định

Em xin gửi đến quý thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử lời cảm ơn với

sự trân trọng và lòng biết ơn sâu sắc đã hết lòng chỉ bảo, truyền đạt cho emnhững kiến thức vô cùng quý báu, làm cơ sở để em thực hiện tốt đề tài này vàtạo điều kiện thuận lợi để em hoàn tất khóa học

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy giáo TS Đinh Kim Dực đãtận tình hướng dẫn, chỉ dạy giúp em hoàn thành tốt đề tài này

Em xin chân thành cảm ơn!

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan đồ án tốt nghiệp này hoàn toàn do em thực hiện dựatrên cơ sở nghiên cứu lý thuyết, kiến thức, khảo sát thực tế và dưới sự hướngdẫn trực tiếp của thầy Đinh Kim Dực Các đoạn trích dẫn và số liệu sử dụngtrong bài đồ án đều được dẫn nguồn và có tính chính xác cao nhất trong sựhiểu biết của em

Một lần nữa em xin khẳng định sự trung thực lời cam kết trên, nếu có bất

cứ sự sao chép không hợp lệ, vi phạm quy chế đào tạo hay gian trá nào em xinchịu hoàn toàn trách nhiệm

Sinh viên

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuậttiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đạihơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị vớicác đặc điểm nổi bật như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ là nhữngyếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càngcao hơn

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đãđáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhaucho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày Mộttrong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghiệp điện tử là kỹ thuậtđiều khiển từ xa bằng hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rấtnhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác nhau trong cuộc sống với nhữngthiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao

Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã chọn đề tài: “ Thiết kế và điềukhiển quạt từ xa bằng hồng ngoại ” Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về nguyên

lý thu phát và ứng dụng những lý thuyết được học vào thực tế Đồng thời tìmhiểu thêm những điều chưa được học và nâng cao kỹ năng thực hành cũngnhư ứng dụng của mạch trong thực tế

Trong thời gian nghiên cứu và làm đồ án, dựa vào kiến thức đã đượchọc ở trường, qua một số sách, tài liệu có liên quan, cùng với sự giúp đỡ tậntình của các thầy cô giáo và các bạn, đồ án môn học của chúng em đã hoànthành Mặc dù đã cố gắng nghiên cứu và trình bày nhưng không thể tránh khỏinhững sai sót và nhầm lẫn, vì vậy chúng em rất mong các thầy, cô giáo cùngcác bạn đóng góp những ý kiến quý báu để đồ án môn học này hoàn thiện hơn

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN1.1 NHỮNG VẤN ĐỀ CƠ BẢN VỀ ĐIỀU KHIỂN TỪ XA.

1.1.1 Khái niệm chung về điều khiển từ xa.

Điều khiển từ xa là việc điều khiển các thiết bị hoặc hệ thống ở khoảngcách xa mà không cần phải điều chỉnh trực tiếp trên thiết bị đó Khoảng cách

đó tùy thuộc vào từng hệ thống có mức độ phức tạp khác nhau, phụ thuộc vàomục đích thiết kế hệ thống

Hệ thống điều khiển từ xa là hệ thống cho phép ta điều khiển các thiết bị

từ khoảng cách xa Ví dụ như hệ thống điều khiển bằng vô tuyến, hệ thốngđiều khiển từ xa bằng hồng ngoại, hệ thống điều khiển từ xa bằng cáp quang

1.1.2 Lịch sử của điều khiển từ xa.

Những chiếc điều khiển từ xa đầu tiên trên thế giới được ra đời nhằmmục đích phục vụ cho chiến tranh Các loại điều khiển từ xa bằng tần số vôtuyến xuất hiện vào chiến tranh thế giới thứ I nhằm hướng dẫn các tàu hảiquân Đức đâm vào thuyền của quân Đồng Minh

Đến chiến tranh thế giới thứ II, điều khiển từ xa dùng để kích nổ nhữngquả bom Sau chiến tranh, công nghệ tuyệt vời của chúng tiếp tục được cảitiến để phục vụ đắc lực trong cuộc sống con người Và đến nay, có thể nói,gần như ai cũng đã từng sử dụng điều khiển từ xa để điều khiển một thiết bịnào đó

Ban đầu, người ta dùng điều khiển từ xa sử dụng công nghệ tần số vôtuyến RF (Radio Frequency) và sau đó bắt đầu sử dụng công nghệ hồng ngoại

IR (Infrared Remote) vào điều khiển từ xa Hiện nay trong đời sống, chúng ta

sử dụng cả hai loại điều khiển từ xa này

1.1.3 Nhiệm vụ cơ bản của hệ thống diều khiển từ xa.

Hệ thống điều khiển từ xa có những nhiệm vụ cơ bản sau:

- Phát tín hiệu điều khiển

- Sản sinh ra xung hoặc hình thành các xung cần thiết

- Phát các tổ hợp mã đến điểm chấp hành.

- Ở điểm chấp hành (thiết bị thu) sau khi nhận được mã phải biến đổi các

mã nhận được thành các lệnh điều khiển và đưa đến các thiết bị, đồng thờikiểm tra sự chính xác của mã mới nhận

Để đảm bảo các yêu cầu về kết cấu tin tức, hệ thống điều khiển từ xa cócác yêu cầu sau:

- Tốc độ làm việc nhanh

- Thiết bị phải an toàn tin cậy

- Kết cấu phải đơn giản

Hệ thống điều khiển từ xa có hiệu quả cao là hệ thống đạt tốc độ điềukhiển cực đại đồng thời đảm bảo độ chính xác trong phạm vi cho phép

1.1.5 Kết cấu hệ thống điều khiển từ xa.

Hình 1.1: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển từ xa.

- Thiết bị phát: biến đổi lệnh điều khiển thành tin tức tín hiệu và gửi đi

- Đường truyền: đưa tín hiệu điều khiển từ thiết bị phát đến thiết bị thu

- Thiết bị thu: nhận tín hiệu điều khiển và biến đổi thành lệnh điều khiển

để thi hành

THIẾT BỊ

PHÁT

THIẾT BỊTHUĐƯỜNG

TRUYỀN

Trong hệ thống truyền thông tin, tín hiệu thường được rời rạc hóa rồibiến đổi thành tin hiệu số, sau đó mã hóa và được phát đi từ máy phát Ở máythu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại gồm giải mã và liêntục hóa.

Sự mã hóa tín hiệu nhằm tăng tính an toàn và độ tin cậy của hệ thốngđiều khiển từ xa, nghĩa là nâng cao độ chính xác của tin tức khi truyền, tăngtốc độ truyền và khả năng chống nhiễu cũng như xâm nhập bất hợp pháp.Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tương ứng hệ nhịphân (gồm 2 bit 0 và 1) để mã hóa dữ liệu Do yêu cầu về độ chính xác cao,trong các tín hiệu điều khiển được truyền đi người ta dùng loại mã phát hiệnsai và mã sửa sai

1.1.6 Các phương pháp mã hóa trong điều khiển từ xa.

Trong hệ thống truyền thông tin rời rạc hoặc truyền thông tin liên tụcnhưng đã được rời rạc hóa tin tức thường được biến đổi thông qua một phépbiến đổi thành số ( thường là số nhị phân ) rồi mã hóa và được phát đi tứ máyphát Ở máy thu, tín hiệu phải thông qua các phép biến đổi ngược lại với cácphép đổi trên: giải mã, liên tục hóa…

Sự mã hóa tín hiệu điều khiển nhằm tăng tính hữu hiệu và độ tin cậy của

hệ thống điều khiển từ xa, nghĩa là tăng tốc độ truyền và khả năng chốngnhiễu Trong điều khiển từ xa ta thường dùng mã nhị phân tưng ứng với hệ,gồm có hai phần tử [0] và [1]

Do yêu cầu về độ chính xác cao trong các tín hiệu điều khiển được truyền

đi để chống nhiễu ta dùng loại mã phát hiện và sửa sai Mã phát hiện và sửasai thuộc loại mã đồng đều bao gồm các loại mã: mã phát hiện sai, mã sửa sai,

mã phát hiện và sửa sai

Dạng sai nhầm của các mã được truyền đi tùy thuộc tính chất của kênhtruyền, chúng có thể phân thành 2 loại:

- Sai độc lập: trong quá trình truyền, do nhiều tác động, một hoặc nhiều

ký hiệu trong các tổ hợp mã có thể bị sai nhầm, nhưng những sai nhầm

đó không liên quan nhau

- Sai tương quan: được gây ra bởi nhiều nhiễu tương quan, chúng hay xảy

ra trong từng chùm, cụm ký hiệu kế cận nhau.

Sự lựa chọn của cấu trúc mã chống nhiễu phải dựa trên tính chất phân bốxác xuất sai nhầm trong kênh truyền

Hiện nay lý thuyết mã hóa phát triển rất nhanh, nhiều loại mã phát hiện

và sửa sai được nghiên cứu như: mã hamming, mã chu kỳ, mã nhiều cấp

1.2 GIỚI THIỆU VỀ PHẦN THU PHÁT HỒNG NGOẠI.

1.2.1 Tia hồng ngoại (ánh sáng hồng ngoại).

Tia hồng ngoại là các bức xạ điện từ mà mắt ta không nhìn thấy được(còn gọi là các bức xạ ngoài vùng khả kiến) có bước sóng từ 0,76 đến vàimilimét (lớn hơn bước sóng của ánh sáng đỏ và nhỏ hơn bước sóng của sóng

vô tuyến cực ngắn) Tên “hồng ngoại” có nghĩa là “dưới mức đỏ”, màu đỏ làmàu sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Mọi vật có nhiệt độ lớnhơn 0K đều phát ra tia hồng ngoại Sóng hồng ngoại có những đặc tính quantrọng giống như ánh sáng ( sự hội tụ qua thấu kính, tiêu cự… ) Ánh sángthường và ánh sáng hồng ngoại khác nhau rất rõ trong sự xuyên suốt qua vậtchất Có những vật chất ta thấy nó một màu xám đục nhưng với ánh sánghồng ngoại nó trở nên xuyên suốt Vì vật liệu bán dẫn “trong suốt” đối vớiánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi vượt qua các lớp bándẫn để đi ra ngoài Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu

Nó ứng dụng rộng rãi trong công nghiệp, lượng thông tin có thể đạt được3Mbit/s Lượng thông tin được truyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấpnhiều lần so với sóng điện từ mà ta vẫn dùng Trong kỹ thuật truyền tin bằngsợi quang dẫn không cần các trạm khuếch đại giữa chừng, người ta có thểtruyền một lúc 15000 điện thoại hay 12 kênh truyền hình qua một sợi tơ quangvới đường kín 0,13 mm với khoảng cách 10 Km đến 20 Km Lượng thông tintruyền đi với ánh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà tavẫn dùng Tia hồng ngoại dễ hấp thụ, khả năng xuyên thấu kém Trong điềukhiển từ xa chùm hồng ngoại phát đi hẹp, có hướng do đó khi thu phải đúnghướng

1.2.2 Nguyên lý thu phát hồng ngoại.

a Phần phát.

Hình 1.2: Sơ đồ khối chức năng phần phát.

Khối chọn chức năng và khối mã hóa: khi người sử dụng bấm vào cácphím chức năng để phát lệnh yêu cấu của mình, mỗi phím chức năng tươngứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành số nhị phântương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bit 0 và 1 Số bit trong mãlệnh nhị phân có thể là 4 hay 8 bit tùy theo số lượng phím chức năng nhiềuhay ít

Khối dao động có điều kiện: khi nhấn một phím chức năng thì đồng thờikhởi động mạch giao động tạo xung clock, tần số xung clock xác định thờigian chuẩn của mỗi bit

Khối dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: mã nhị phân tạimạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ranối tiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởixung clock và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyểnđổi đủ số bit của một mã lệnh

Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa quamạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số từ38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn,nghĩa là tăng cự ly phát

Khối thiết bị phát: là một led hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit = 1thì Led phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có

giá trị bit = 0 thì Led không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệuxem như bit= 0.

b Phần thu.

Hình 1.3: Sơ đồ chức năng phần thu.

Khối thiết bị thu: tia hồng ngoại từ phần phát được tiếp nhận bởi Led thuhồng ngoại hay các linh kiện thu quang khác

Khối khuếch đại và tách sóng: trước tiên khuếch đại tín hiệu nhận rồi đưaqua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ LINH KIỆN SỬ DỤNG

2.1.2 Một số đặc tính quan trọng.

Điện áp CMOS có thể hoạt động từ 3V đến 15V Tuy nhiên với điện ápnhỏ hơn 4.5V thời gian trễ sẽ gia tăng (vận tốc làm việc chậm lại ), tổng trở racũng lớn hơn và đồng thời tính chống nhiễu sẽ giảm Tuy nhiên, với điện áplớn 15V thì cũng có những bất lợi :

+ Công suất tiêu tán lúc CMOS hoạt động tăng cao

+ Với những xung nhiễu từ nguồn vượt quá điện áp đánh thủng (20V),tạo ra hiệu ứng SCR-latch up và làm hỏng IC nếu dòng không được hạn chế từbên ngoài Nếu dùng đện áp lớn 15V thì cần phải có điện trở hạn dòng

Tính miễn nhiễu CMOS chống nhiễu rất tốt, thường là 45% điện áp cấp2.25V với điện áp 5V; 4.5V với điện áp 10V Thời gian trễ CMOS đóng vaitrò như là một bộ lọc nhiễu Xung lớn biến mất sau một chuỗi các cổngCMOS Vì tính chất đặc biệt này, CMOS được dùng thiết kế các mạch điệncủa các thiết bị công nghiệp phải hoạt động động trong môi trường đầy nhiễuđiện và điện từ Với điện áp cấp +5V, CMOS vẫn làm việc bình thường với sự

mất ổn định của điện áp cấp hay điện áp nhiễu đến 1V.

Thời gian trễ điện áp cao thì CMOS hoạt động càng nhanh Thời gian trễgia tăng với nhiệt độ và tải điện dung

2.2 IC PHÁT PT2248.

Mạch điện IC PT2248 sử dụng công nghệ CMOS quy mô lớn để chế tạo,

là một linh kiện phát xạ mã hóa tia hồng ngoại rất thông dụng Phạm vi điện

áp nguồn của nó từ 2.2v đến 5.5v, công suất tiêu hao cực thấp, dòng diệntrạng thái tĩnh chỉ 10µA, tổ hợp phím tối đa là ma trận phím 6x3

IC PT2248 có 16 chân Chức năng các chân:

Hình 2.1: IC PT2248.

• Chân 1 (GND): là chân cấp nguồn âm

• Chân 2 (X1): là đầu vào của bộ dao động bên trong

• Chân 3(X2): là đầu ra của bộ dao động bên trong

• Chân 4 đến chân 9: là các đầu vào tín hiệu của bàn phím kiểu ma trận

• Chân 10 đến chân 12: kết hợp với các chân 4 đến 9 hợp thành ma trậnphím 6x3, tức tối đa là 18 phím

• Chân 13 (code): là đầu vào của mã số, dùng mã số để truyền tải và tiếpnhận

• Chân 14 (test): là chân đo thử, bình thường khi sử dụng có thể bỏ trống

• Chân 15 (out): là đầu ra tín hiệu truyền tải

• Chân 16 (Vcc): là chân cấp nguồn dương

2.2.1 Sơ đồ khối:

Hình 2.2: Sơ đồ khối bên trong IC PT2248.

Bên trong IC PT2248 do bộ phân dao động, bộ phân tần, bộ giải mã,mạch điện đầu vào của bàn phím, bộ phận phát mã số… tạo thành

Lệnh phát ra của nó do mã 12 bit tạo thành, trong đó C1- C3 (code) là mã

số người dùng, có thể dùng để xác định các mô thức khác nhau, tổ hợp C2, C3phối hợp với mạch IC thu PT2249 Mỗi loại tổ hợp có 3 trạng thái đó là 01,

2.3 IC THU PT2249.

IC này cũng được chế tạo bằng công nghệ CMOS, nó đi cặp với IC phátPT2248 để tạo thành bộ IC thu – phát trong điều khiển xa bằng tia hồngngoại

Sơ đồ chân:

Hình 2.5: IC PT2249.

* Chức năng các chân:

- Chân 1 (Vss): là chân mass được nối với cực âm của nguồn điện

- Chân 2 (Rxin): là đầu vào tín hiệu thu

- Các chân 3 – 7 (HP1 - HP5): là đầu ra tín hiệu liên tục Chỉ cần thu đượctín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ luôn duy trì ở mức logic

“1”

- Các chân 8 – 12 (SP5 – SP1): là đầu ra tín hiệu không liên tục Chỉ cầnthu được tín hiệu tương ứng với đầu ra nào thì đầu ra đó sẽ duy trì ở mứclogic “1” trong khoảng thời gian là 107ms

- Chân 14 và 13 (CODE 2 và CODE 3): để tạo ra các tổ hợp mã hệ thốnggiữa phần phát và phần thu Mã số của 2 chân này phải giống tổ hợp mã hệthống của phần phát thì mới thu được tín hiệu

- Chân 15 (OSC): dùng để nối với tụ điện và điện trở bên ngoài tạo ra daođộng cho mạch

- Chân 16 (Vcc): là chân được nối với cực dương của nguồn cung cấp

* Sơ đồ khối bên trong:

Hình 2.6: Sơ đồ khối bên trong IC PT2249.

Do trong tín hiệu phát ra của IC phát có C1, C2 và C3 cung cấp tín hiệu

mã số cho người dùng, vì vậy đầu tiếp nhận cần phải có tín hiệu mã số tươngứng

Bảng mã IC PT2248 phối hợp với mã người dùng của IC PT2249 là:

- Chân 16 của IC được nối với nguồn dương với mức điện áp từ +3 – 15V DC.

- Chân 8 được nối Mass

- Chân 14 là chân đầu vào của xung clock.

- Chân 15 là chân Reset

- Chân 13 là chân Enable

- Các chân còn lại là các đầu ra của IC

IC 4017 có 10 ngõ ra ở mức cao liên tục nhau như hình dưới đây:

Hình 2.8: 10 ngõ ra liên tục ở mức cao của IC 4017.

Chỉ có 1 ngõ ra được kích ở mức cao tại 1 thời điểm

Cách xác định chân rất đơn giản là:

- Chân 1 là chân tín hiệu out

R = (2.1)

Trong đó: R là điện trở

là điện trở suất

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện của dây dẫn

b Điện trở trong thực tế và trong các mạch điện tử.

Hình dáng và ký hiệu: Trong thực tế điện trở là một loại linh kiện điện tửkhông phân cực, nó là một linh kiện quan trọng trong các mạch điện tử, chúngđược làm từ hợp chất của cacbon và kim loại và được pha theo tỷ lệ mà tạo racác con điện trở có điện dung khác nhau

Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và đượcđặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp.

Xc (2.2)

Ký hiệu của tụ điện trong sơ đồ nguyên lý là:

Phân loại: có 2 loại tụ là tụ hóa (có cực tính) và tụ gốm (không có cựctính)

• Tụ không phân cực là tụ có hai cực như nhau và giá trị thường nhỏ (pF)

• Tụ phân cực là tụ có hai cực tính âm và dương không thể dũng lẫn lộnnhau được Có giá trị lớn hơn so với tụ không phân cực

Hình 2.11: Tụ điện.

Hình 2.13: Cấu tạo diode.

Hình 2.14: Hình dạng diode trong thực tế.

Hình 2.15: Kí hiệu diode trong các mạch nguyên lý.

Nguyên tắc hoạt động của diode: chỉ cho dòng một chiều từ A đến K chứ không cho dòng chạy ngược lại

Diode 1N4148 là loại diode đóng cắt tốc độ cao Không giống như diodethông thường

Thông số quan trọng của 1N4148 :

+ Điện áp ngược : 75V

+ Thời gian phục hồi : 4ns

+ Dòng điện thuận : 300mA

+ Công suất tiêu tán : 500mW

+ Nhiệt độ hoạt động : -65 ~ 175 độ C

Đây là loại diode có thời gian phục hồi nhanh Đóng cắt được các xung

có tần số rất cao và các đường truyền tín hiệu xung trong các mạch tín hiệu.1N4148 không giống như các diode chỉnh lưu thông thường Ngoài nó cóchức năng đóng cắt được tần số cao nó còn có chức năng của của một diodethông thường Nhưng thường được sử dụng cho các mạch đóng cắt với tần sốcao hay để ngăn tín hiệu ngược với công suất rất thấp[separator]

b LED Quang – LED Phát tín hiệu hồng ngoại.

LED là viết tắt của Light Emitting Diode (có nghĩa là điốt phát quang) là

các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũnggiống như điốt, LED được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại P ghép với mộtkhối bán dẫn loại N

Ở quang trở, diode quang, transitor quang, năng lượng của ánh sángchiếu vào chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dải cấm.Ngược lại, khi một điện tử từ dải dẫn điện rớt xuống dải hóa trị thì sẽ phát ramột năng lượng: E = h.f

Khi phân cực thuận một mối nối P-N, điện tử tự do từ vùng N xuyên quavùng P và tái hợp với lỗ trống sinh ra năng lượng

Đối với diode Ge,Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt Nhưng đốivới diode cấu tạo bằng GaAs ( Gallium Arsenide ) năng lượng phát ra là ánhsáng hồng ngoại ( không nhìn thấy bằng mắt thường được) dùng trong cácmạch báo động, điều khiển từ xa, Với GaAsP( Gallium Arsenide phosphor)năng lượng phát ra là ánh sáng vàng hay đỏ Với GaP( Gallium phosphor)năng lượng phát ra là màu vàng ngọc hay xanh lá cây Các LED phát ra ánhsáng thấy được dùng để làm đèn báo, trang trí, Phần ngoài của LED có mộtthấu kính để tập trung ánh sáng phát ra ngoài

Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tùy theo mứcnăng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau

sẽ quyết định màu sắc của LED LED thường có điện thế phân cực thuận caohơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5V đến 3V Nhưng điện thế phân cựcnghịch ở LED thì không cao Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngượcgây ra

Bảng 2.4: Bảng điện thế phân cực thuận của led.

Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp 78xxtương tự nhau

Hình 2.17: Sơ đồ chân IC 7805.

IC 7805 có 3 chân:

- Chân số 1 là chân INPUT

- Chân số 2 là chân GND

- Chân số 3 là chân OUTPUT

Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Một số đặc điểm kỹ thuật của LM7805

• 4,75V ≤ UOut ≤ 5,25V

• Iout max = 1A

• 7V ≤ UIn ≤ 20V

• 5.0 mA ≤ IOut ≤ I Max

2.5.6 Triacs BT136.

Hình 2.18: Triacs BT136.

Triacs là 1 loại linh kiện bán dẫn gồm 5 lớp bán dẫn

Cấu tạo triacs gồm một SCR PNPN dẫn điện theo chiều từ trên xuốngdưới, kích bởi dòng cổng dương và một SCR NPNP dẫn điện theo chiều từdưới lên kích bởi cổng âm Hai cực còn lại gọi là hai đầu cuối chính

Đo đầu T2 dương hơn T1, để Triacs dẫn điện ta có thể kích dòng cổngdương và đầu T2 âm hơn T1 có thể kích dòng cổng âm

và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự

và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạodao động Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tíchhợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ

Cũng giống như điốt, transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện.Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được mộtPNP Transistor Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện

âm ta được một NPN Transistor

b Phân loại.

Transistor N-P-N

Hình 2.20: Cấu tạo và ký hiệu của transistor N-P-N.

Transistor P-N-P

Hình 2.21: Cấu tạo và ký hiệu của transistor P-N-P.

Phân biệt các loại transistor PNP và NPN ngoài thực tế Transistor Nhậtbản: thường ký hiệu là A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828, D1555trong đó các transistor ký hiệu là A và B là transistor thuận PNP còn ký hiệu

là C và D là transistor ngược NPN các transistor A và C thường có công suấtnhỏ và tần số làm việc cao còn các transistor B và D thường có công suất lớn

và G là bóng cao tần Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm Thí dụ: 3CP25,3AP20 vv

c Transistor A1015.

Transistor A1015 là transistor thuộc loại transistor PNP

A1015 có Uc cực đại = -50V dòng Ic cực đại = -150mA

Hệ số khuếch đại hFE của transistor A1015 trong khoảng 70 đến 400.Thứ tự các chân từ trái qua phải: E C B

Hình 2.22: Transistor A1015.

d Transistor C2383.

Transistor C2383 là transistor thuộc loại transistor NPN

C2383 có Uc cực đại = 160V dòng Ic cực đại = 1A

Hệ số khuếch đại hFE của C2383 trong khoảng 60 đến 320

Thứ tự các chân từ trái qua phải: E C B

Hình 2.23: Transistor C2383.

2.5.8 Thạch anh.

Hình 2.24: Thạch anh 455 KHz.

Thạch anh điện tử là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh đượcmài phẳng và chính xác Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng ápđiện Hiệu ứng này có tính thuận nghịch Khi áp một điện áp vào 2 mặt củathạch anh, nó sẽ bị biến dạng Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽphát ra điện áp Như vậy nếu ta đặt một điện áp xoay chiều vào thì nó sẽ biếndạng theo tần số của điện áp đó Khi thay đổi đến một tần số nào đó, thì nó sẽcộng hưởng Mạch tương đương của nó gồm một L và một C nối tiếp vớinhau Cả cụm ấy song song với một C khác và một R cách điện

Tần số cộng hưởng của thạch anh tùy thuộc vào hình dáng và kích thướccủa nó Mỗi tinh thể thạch anh có 2 tần số cộng hưởng: tần số cộng hưởng nốitiếp và tần số cộng hưởng song song Hai tần số này khá gần nhau và có trị sốkhá bền vững, hầu như rất ít bị ảnh hưởng bởi các điều kiện môi trường bênngoài Ngoài ra, hệ số phẩm chất của mạch cộng hưởng rất lớn, nên tổn haorất thấp

Mạch dao động thạch anh: cho ra tần số rất ổn định, sử dụng rất nhiềutrong các đồng hồ điện tử (như đồng hồ đeo tay, đồng hồ để bàn ), trong cácthiết bị đo lường điện tử (tạo xung chuẩn), trong mạch đồng bộ màu của TV,VCR, trong các thiết bị tin học (máy vi tính, các thiết bị nối với máy vi tính),trong các nhạc cụ điện tử như Piano điện, organ

Mạch lọc tích cực dùng thạch anh sử dụng nhiều trong các mạch khuếch

đại trung tần của các máy thu thông tin liên lạc, TV, Radio

2.5.9 IC Moc 3021.

IC Moc3021 là một loại cách ly quang (opto triac) là một linh kiện bándẫn cấu tạo gồm 1 bộ phát quang và một cảm biến quang tích hợp trong 1 khốibán dẫn bộ phát quang là 1 doide phát quang dùng để phát ra ánh sáng kíchcho các cảm biến quang dẫn, còn cảm biến quang có thể là photo diode, phototransistor, photo diac, photo thyristor

Bảng 2.5: Bảng thông số kỹ thuật của IC Moc3021.

Hình 2.25: Hình ảnh thực tế và sơ đồ chân của IC moc3021.