Đóng ngắt đèn dùng quang trở

được tínhtheo công thức sau: R = ρ.L / S-Trong đó : ρ là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu L là chiều dài dây dẫn S là tiết diện dây dẫn R là điện trở đơn vị là Ohm 2.1.2.Hình dá

MỤC LỤC

LỜI MỞ ĐẦU

Sau một thời gian tìm hiểu, nghiên cứu, tìm tòi, tính toán dưới sự chỉ dẫn của cô

Đàm Thị Hường, chúng em đã hoàn thành đề tài “ Đóng cắt đèn tự động dùng quang

Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn cùng với sự

lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ án của chúng

em về mặt cơ bản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã rất cố gắng nhưng

do trình độ còn hạn chế kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏi sai sót Chúng

em mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trongkhoa,để đồ án của chúng em ngày càng hoàn thiện hơn Trong quá trình làm đồ án em

đã được sự hướng dẫn tận tình của cô Đàm ThịHường Mặc dù đã cố gắng hết sức

nhưng là một lĩnh vực mới đối với em, nên không tránh khỏi những thiếu sót về nộidung và phương pháp trình bày Em rất mong được sự chỉ bảo hướng dẫn của thầy cô

và ý kiến đóng góp của các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

LÊ VIẾT HOÀNGUYỄN NGỌC HOÀNG

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Hưng Yên,Ngày 30 Tháng 10 Năm 2014

Ký tên

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VÀ GIỚI THIỆU LINH KIỆN 1.Lý do chọn đề tài

a) Đóng ngắt điện không cần dùng tay

b) Sử dụng ở đèn chiếu sáng ở đường làng

c) Dễ dàng sử dụng thuận tiện cho người sử dụng

2.Các linh kiện điện tử thụ động

2.1.Điện trở

2.1.1.Khái niệm về điện trở

Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản - Điện trở là sự cản trở dòng điện củamột vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điệntrở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tínhtheo công thức sau:

R = ρ.L / S-Trong đó :

ρ là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện dây dẫn

R là điện trở đơn vị là Ohm

2.1.2.Hình dáng và ký hiệu

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợpchất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điệntrở có trị số khác nhau

a) Hình dạng thực tế của điện trở trong thiết bị điện tử

Hình 1.1 Điện trở công suất,đện trở thường

Hình 1.2.Biến trở

b) Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý :

Hình 1.3 Ký hiệu điện trở

Hình 1.4 Ký hiệu biến trở2.1.3.Phân Loại :

Có 2 cách phân loại điện trở.Đó là: phân loại theo vật liệu chế tạo và theo côngdụng

a) Phân loại theo vật liệu chế tạo

Điện trở than , điện trở màng kim loại, điện trở dây quấn, điện trở xi măng , điện trởoxit kim loại

b) phân loại theo công dụng

Biến trở , điện trở nhiệt, quang trở, điện trở thay đổi theo điện áp(VDR, điện trở cầuchì, mạng điện trở

2.1.4 Các kiểu ghép điện trở

Trong thực tế , khi ta cần một điện trở có trị số bất kỳ ta không thể có được , vìđiện trở chỉ được sản xuất khoảng trên 100 loại có các giá trị thông dụng, do đó để cómột điện trở bất kỳ ta phải đấu điện trở song song hoặc nối tiếp

Hình 1.5.Điện trở mắc nối tiếp

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 hiệuxoay chiều, mạch tạo dao động

2.2.2 Cấu tạo của tụ điện :

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điệngọi là điện môi

2.2.3.Điện dung - Đơn vị - Kí hiệu của Tụ điện

a) Điện dung : Là đại lượng nói lên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện,điện dung của tụ điện phụ thuộc vào diện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi vàkhoảng cách giữ hai bản cực theo công thức:

C = ξ S / d

Trong đó C : là điện dung tụ điện

ξ : Là hằng số điện môi của lớp cách điện

d : là chiều dày của lớp cách điện

S : là diện tích bản cực của tụ điện

b) Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tếthường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF) , NanoFara (nF), PicoFara (pF).c) Ký hiệu : Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

Hình 1.8.Kí hiệu trên bản mạch vẽ điện

d) Sự phóng nạp của tụ điện:

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ , nhờ tính chấtnày mà

tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều

Tụ điện sẽ phóng điện từ dương cực sang âm cực Điện dung của tụ càng lớn thìthời gian tích điện càng lâu

2.2.4.Phân loại tụ điện

a) Tụ giấy , tụ gốm : Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Hình 1.9.Tụ gốm không phân cựcb)Tụ hoá ( Tụ có phân cực )

Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µFđến

khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặcdùng

đểlọc nguồn, tụ hoá luôn luôn có hình trụ

Hình 1.11.Tụ ghép nối tiếp Hình 1.12.Tụ ghép songsong

Ta có :Ctd=C1+C2+C3 Ta có: 1/Ctd=1/C1+1/C2

d) Ứng dụng

- Loc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu ( loại bỏ pha âm ) thành điện

áp 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 lạitrở 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

Ngoài ra tụ còn được ứng dụng nhiều trong thực tế

2.3 Biến áp

2.3.1.Cấu tạo của biến áp

Biến áp là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp ( lấy điện áp ra sử dụng) cùng quấntrên một lõi từ có thể là lá thép hoặc lõi ferit

Hình 1.13 Ký hiệu máy biến áp2.3.2 Tỷ số vòng / vol của biến áp

Gọi n1 và n2 là số vòng của quộn sơ cấp và thứ cấp

U1 và I1 là điện áp và dòng điện đi vào cuộn sơ cấp

U2 và I2 là điện áp và dòng điện đi ra từ cuộn thứ cấp

Ta có các hệ thức như sau :

U1 / U2 = n1 / n2 Điện áp ở trên hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp tỷ lệ thuận với số

vòng dây quấn

U1 / U2 = I2 / I1 Dòng điện ở trên hai đầu cuộn dây tỷ lệ nghịch với điện áp, nghĩa là nếu ta lấy ra điện áp càng cao thì cho dòng càng nhỏ

a) Công xuất của biến áp

Công xuất của biến áp phụ thuộc tiết diện của lõi từ, và phụ thuộc vào tần số của dòngđiện xoay chiều, biến áp hoạt động ở tần số càng cao thì cho công xuất càng lớn

b) Phân loại biến áp

Hình 1.14 Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Hình 1.15 Biến áp xung & Cao áp

2.4 Rơle

2.4.1.Khái niệm

Rơle là một loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu ra thay đổi nhảy cấp khi tínhiệu đầu vào đạt những giá trị xác định Rơle là thiết bị điện dùng để đóng cắt mạchđiện điều khiển, bảo vệ và điều khiển sự làm việc của mạch điện động lực

Các bộ phận (các khối) chính của rơle

+ Cơ cấu tiếp thu( khối tiếp thu)

+ Cơ cấu trung gian( khối trung gian)

+ Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành)

Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển

Hình 1.16.Ký hiệu và từng khối trong rơle2.4.2.Phân loại rơle

-Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm

Rơle điện cơ , rơle nhiệt, rơle từ, rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch, rơle số

-Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành

Rơle có tiếp điểm, rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh)

-Phân loại theo đặc tính tham số vào

Rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle công suất, rơle tổng trở,

-Phân loại theo cách mắc cơ cấu

Rơle sơ cấp, rơle thứ cấp

-Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle

Hình 1.17.Chiều và các đại lượng đi vào rơleQuan hệ giữa đại lượng vào và ra của rơle như hình minh họa

Khi x biến thiên từ 0 đến x2 thì y = y1 đến khi x= x2 thì y tăng từ y = y1 đến y = y2(nhảy bậc) Nếu x tăng tiếp thì y không đổi y = y2 Khi x giảm từ x2 về lại x1 thì y =y2 đến x = x1 thì y giảm từ y2 về y = y1

Nếu gọi:

+ X = X2= Xtđ là giá trị tác động rơle.

+ X = X1 = Xnh là giá trị nhả của rơle

Thì hệ số nhả:

K nh=X1 /X2 = X nh / X tđ

Các thông số của rơle

Hệ số điều khiển rơle

Hình 1.18.Rơle công suất,rơle nhiệt

3.Các linh kiện điện tử bán dẫn

3.1.Diode bán dẫn

3.1.1.Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếpgiáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, cácđiện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗtrống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cáchđiện giữa hai chất bán dẫn

Hình 1.19 Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Hình 1.20.Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn

3.1.2.Phân cực thuận cho Diode

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Hình 1.21 Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thìchưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua

Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị0,6V

3.1.3 Phân cực ngược cho Diode

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn(-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn

khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng

Hình 1.22.Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngựơc tăng > = 1000V3.1.4.Các loại Diode và ứng dụng

a) Diode cầu

Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạchchỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch giảm áp phâncực cho transistor hoạt động trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thànhDiode cầu có dạng

Hình 1.23 Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều

b) Diode Zener

Cấu tạo : Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bándẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược,khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cựcngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giátrị ghi trên diode

Hình 1.24.Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch.c) Diode thu quang ( Photo Diode )

Diode thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷtinh để ánh sáng chiếu vào mối P - N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận vớicường độ ánh sáng chiếu vào diode

Hình 1.25.Ký hiệu của Photo Diode

d) Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )

Diode phát phang là Diode phát ra ánh sáng khi được phân cực thuận, điện áp làm việc của LED khoảng 1,7 => 2,2V dòng qua Led khoảng từ 5mA đến 20mA

Led được sử dụng để làm đèn báo nguồn, đèn nháy trang trí, báo trạng thái có điện vv

Hình 1.26 Diode phát quang LED

3.2.Transistor

3.2.1.Cấu tạo của Transistor

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếughép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta đượcTransistor ngược về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai Diode đấu

a) Ký hiệu & hình dáng Transistor

Transistor công suất nhỏ Transistor công suất lớn Hình 1.28 Ký hiệu của Transistor,hình ảnh thực tế

b) Các thông số kỹ thuật của Transistor

Dòng điện cực đại : Là dòng điện giới hạn của transistor, vượt qua dòng giới hạn nàyTransistor sẽ bị hỏng

Điện áp cực đại : Là điện áp giới hạn của transistor đặt vào cực CE , vượt qua điện ápgiới hạn này Transistor sẽ bị đánh thủng

Tấn số cắt : Là tần số giới hạn mà Transistor làm việc bình thường, vượt quá tần sốnày thì độ khuyếch đại của Transistor bị giảm

Hệ số khuyếch đại : Là tỷ lệ biến đổi của dòng ICE lớn gấp bao nhiêu lần dòng IBE Công xuất cực đại : Khi hoat động Transistor tiêu tán một công xuất P = UCE ICEnếu công xuất này vượt quá công xuất cực đại của Transistor thì Transistor sẽ bị hỏng

c) Một số Transistor đặc biệt

* Transistor số ( Digital Transistor ) : Transistor số có cấu tạo như Transistor thường nhưng chân B được đấu thêm một điện trở vài chục KΩ

Hình 1.29 Ký hiệu transistor số

* Transistor công xuất dòng ( công xuất ngang )

Transistor công xuất lớn thường được gọi là sò Sò dòng, Sò nguồn vv các sò nàyđược thiết kế để điều khiển bộ cao áp hoặc biến áp nguồn xung hoạt động Sò côngxuất dòng trong Ti vi mầu

d) Ứng dụng của Transistor

Thực ra một thiết bị không có Transistor thì chưa phải là thiết bị điện tử, vì vậyTransistor có thể xem là một linh kiện quan trọng nhất trong các thiết bị điện tử.Transistor được dùng để khuyếch đại tín hiệu Analog, chuyển trạng thái của mạchDigital, sử dụng làm các công tắc điện tử, làm các bộ tạo dao động,

e) Cấp điện cho Transistor ( Vcc - điện áp cung cấp )

Để sử dụng Transistor trong mạch ta cần phải cấp cho nó một nguồn điện, tuỳ theomục đích sử dụng mà nguồn điện được cấp trực tiếp vào Transistor hay đi qua điện trở,cuộn dây v v nguồn điện Vcc cho Transistor được quy ước là nguồn cấp cho cực CE

Hình 1.30 Cấp nguồn Vcc cho Transistor ngược và thuận

Ta thấy rằng : Nếu Transistor là ngược NPN thì Vcc phải là nguồn dương (+), nếuTransistor là thuận PNP thì Vcc là nguồn âm (-)

Phân cực cho Transistor

* Phân cực : là cấp một nguồn điện vào chân B ( qua trở định thiên) để đặt Transistorvào trạng thái sẵn sàng hoạt động, sẵn sàng khuyếch đại các tín hiệu cho dù rất nhỏ

Hình 1.31.Phân cực cho transistor

f) Cách mắc Transistor căn bản

∗ Transistor mắc theo kiểu E chung

Mạch mắc theo kiểu E chung có cực E đấu trực tiếp xuống mass hoặc đấu qua tụ xuống mass để thoát thành phần xoay chiều, tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực

C, mạch có sơ đồ như sau :

Hình 1.32.Mạch khuyếch đại điện áp mắc kiểu E chungTín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực C

∗ Transistor mắc theo kiểu C chung.

Mạch mắc theo kiểu C chung có chân C đấu vào mass hoặc dương nguồn ( Lưu ý :

về phương diện xoay chiều thì dương nguồn tương đương với mass ) , Tín hiệu đượcđưa vào cực B và lấy ra trên cực E , mạch có sơ đồ như sau :

Hình 1.33.Mạch mắc kiểu C chung , tín hiệu đưa vào cực B và lấy ra trên cực E

∗ Transistor mắc theo kiểu B chung

Mạch mắc theo kiểu B chung có tín hiệu đưa vào chân E và lấy ra trên chân C ,chân B được thoát mass thông qua tụ

Mach mắc kiểu B chung rất ít khi được sử dụng trong thực tế

Hình 1.34.Mạch khuyếch đại kiểu B chung , khuyếch đại về điện áp và không khuyếch

đại về dòng điện

3.3 IC khuếch đại thuật toán

3.3.1 Giới thiệu chung

Từ khi mới ra đời, mạch khuếch đại thuật toán được thiết kế để thực hiện các phéptính bằng cách sử dụng điện áp như một giá trị tương tự để mô phỏng các đại lượngkhác Trong đó mạch khuếch đại thuật toán sẽ thực hiện các thuật toán như Cộng,Trừ, Tích phân và Vi phân vv Tuy nhiên, mạch khuếch đại thuật toán lại rất đa năng,với rất nhiều ứng dụng khác ngoài các ứng dụng thuật toán

Các mạch khuếch đại thuật toán có rất nhiều ứng dụng trong lĩnh vực điện tử; chỉcần một số ít linh kiện bên ngoài nó có thể thực hiện cả một dải rộng xử lý tín hiệutương tự

3.3.2 IC LM 358

aDescription3.3.333 Mô tả

Loại LM358 bao gồm bốn giành được độc lập cao,nội bộ khuếch đại tần số hoạtđộng đền bù mà đã được thiết kế đặc biệt để hoạt động từ một nguồn cung cấp nănglượng duy nhất trong một loại các hiệu điện thế

Application areas include transducer amplifiers, DC gain blocks and all theconventional op amp circuits which now can be more easily implemented in singlepower supply systems Các lĩnh vực ứng dụng bao gồm biến năng khuếch đại, khối

DC và đạt được tất cả các quy ước mạch op amp mà bây giờ có thể được thực hiện dễdàng hơn trong các hệ thống cung cấp điện duy nhất For example, the LM124 seriescan be directly operated off of the standard +5V power supply voltage which is used indigital systems and will easily provide the required interface electronics withoutrequiring the additional ±15V power supplies Ví dụ, loạt LM358 có thể được giảm giátrực tiếp điều hành của 5 tiêu chuẩn V điện áp cung cấp năng lượng được sử dụng