Đồ án kỹ thuật điện tử hutech mạch đếm

MỤC LỤC 1. PHẦN MỞ ĐẦU 2 1.1 Tính cấp thiết của bài 2 1.2 Mục đích, yêu cầu 2 1.3 Phương pháp nghiên cứu 2 1.4 Kết quả nghiên cứu 2 2. NỘI DUNG 2 2.1 Các linh kiện được sử dụng trong mạch đếm sản phẩm 2 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm 2 2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 2 2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động 2 2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần 2 2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm 2 3. ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 2 3.1 Ưu điểm 2 3.2 Những khuyến điểm của mạch đếm sản phẩm 2 4. KẾT LUẬN 2 • TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP HCM

1 PHẦN MỞ ĐẦU 2

1.1 Tính cấp thiết của bài 2

1.2 Mục đích, yêu cầu 2

1.3 Phương pháp nghiên cứu 2

1.4 Kết quả nghiên cứu 2

2 NỘI DUNG 2

2.1 Các linh kiện được sử dụng trong mạch đếm sản phẩm 2

2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm 2

2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch 2

2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động 2

2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần 2

2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm 2

3 ƯU – KHUYẾT ĐIỂM CỦA MẠCH ĐẾM SẢN PHẨM 2

3.1 Ưu điểm 2

3.2 Những khuyến điểm của mạch đếm sản phẩm 2

4 KẾT LUẬN 2

 TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

1.1 Tính cấp thiết của bài

Hiện nay thời đại khoa học phát triển, công nghệ hoạt động song song với conngười và phục vụ con người một cách tối ưu nhất Ở các nhà máy xí nghiệp đangsản xuất sản phẩm của mình trên những băng chuyền hiện đại, sản phẩm xuất ranhất nhanh với số lượng lớn vì vậy việc đếm sản phẩm xuất ra ở khâu cuối đối vớicon người là một công việc rất khó Vậy nên mạch đếm sản phẩm sẽ giúp chúng takiểm soát được sản lượng cho ra tại mỗi băng chuyền một cách chính xác nhất

1.2 Mục đích, yêu cầu

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy đếm được số lượng sảnphẩm máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác mà không tốn công sức lao động củacông nhân

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là phải hoạt động một cách chính xác, ổn định,gọn nhẹ, dễ lắp đặt và dễ sửa chữa

1.3 Phương pháp nghiên cứu

Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linhkiện, các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giảngviên phụ trách để xây dựng lên một mạch chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt vàđúng với yêu cầu của đề tài

1.4 Kết quả nghiên cứu

Mạch đếm sản phẩm là đề tài thuộc đồ án 1, nghiên cứu và thực hiện đồ án 1giúp sinh viên làm quen được với cách học tự nghiên cứu Với việc tự nghiên cứu

và thực hiện mạch đếm sản phẩm giúp sinh viên vận dụng được các kiến thức đãhọc và sự hướng dẫn của giảng viên để thực hiện tốt mạch yêu cầu

2 NỘI DUNG

2.1 Các linh kiện được sử dụng trong mạch đếm sản phẩm

Led hồng ngoại thu

Led hồng ngoại phát

Led 7 đoạn

Điện trở 470 Ohm

Điện trở 330 Ohm

Điện trở 10K

Biến trở 10K

Nút nhấn

Tụ 10uF

Tụ 100uF

Tụ 100nF

IC 4511

IC 4518

IC 4093

2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch đếm sản phẩm

2.3 Nguyên lý hoạt động của mạch

2.3.1 Giới thiệu sơ lược về nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của mạch đếm sản phẩm dựa trên nguyên tắt phát và thusóng hồng ngoại từ Led phát và Led thu tạo ra tín hiệu xung với 2 mức thấp ( 0V )

và mức cao ( 5V ) để cấp cho chân nhận xung clock của IC đếm ( IC 4518 ) IC

4518 có nhiệm vụ đếm số xung clock ở ngõ vào và chuyển đổi thành tín hiệu sốthuộc hệ số nhị phân ở ngõ ra và cấp cho ngõ vào của IC giải mã ( IC 4511 ), IC

4511 có chức năng chuyển đổi mã số từ số nhị phân thành mã số thập phân tại ngõ

ra và cấp cho Led 7 đoạn hiển thị số thập phân

2.3.2 Phân tích nguyên lý hoạt động từng phần

a Mạch phát tín hiệu hồng ngoại

Điện trở R có giá trị là 330 Ohm có giá trị hạng dòng cấp cho led phát hồngngoại

Led phát IR 2 chân là led phát hồng ngoại, khi có dòng điện chạy qua thì phát ratín hiệu hồng ngoại một cách liên tục ra ngoài không gian theo hướng nhất định Ởmạch đếm sản phẩm ta chỉnh sao cho tín hiệu hồng ngoại phát ra từ led phát đithẳng đến led thu tín hiệu ở mạch thu hồng ngoại

b Mạch thu tín hiệu hồng ngoại

Led thu IR 2 là led thu hồng ngoại, led sẽ cho dòng điện đi qua nếu nó nhận đượctín hiệu hồng ngoại từ led phát, vì vậy ta phải chỉnh sao cho led thu hướng về tínhiệu led phát

dòng điện từ nguồn qua biến trở 10K và xuống mass.

Khi sản phẩm đã đi qua thì led thu lại nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện,mức vào của cổng đảo là thấp nên ngõ ra ở mức cao Sự thay đổi điện áp tại ngõ racủa cổng đảo ( NOT ) từ mức thấp lên mức cao đã tạo ra xung clock cung cấp chobộ đếm

c Bộ đếm với hai IC 4518 và bộ giải mã với ba IC 4511 điều khiển led 7 đoạn hiển thị số

Giới thiệu IC đếm 4518 : Là IC được đóng gói theo dạng DIP 16, 4518 là IC có

chức năng đếm theo số trạng thái xung tại ngõ vào xung clock IC 4518 gồm cả haibộ đếm mã số nhị phân, chân 16 lên nguồn, chân 8 nối mass, các chân 1, 2, 3, 4, 5,

6, 7 thuộc một bộ đếm và 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15 thuộc bộ đếm thứ hai, hai bộ đếmnày có chức năng như nhau

HÌNH DẠNG CỦA IC 4518

SƠ ĐỒ KHỐI CỦA IC 4518

Dựa vào sơ đồ khối của 4518 ta thấy hai bộ đếm tách biệt nhau, ta phân tích bộđếm phía trên gồm có chân 1 nhận xung clock, chân 2 là ngõ vào cho phép, nhìnvào bảng sự thật ta sẽ nhận biết trạng thái của hai chân này Nếu chân 1 nhận xungtừ mức thấp lên cao ( 0V – 5V ), chân 2 ở 5V hoặc chân 1 ở 0V và chân 2 chuyểntrạng thái từ cao xuống thấp ( 5V – 0V ) thì IC đếm lên 1 đơn vị Các chân 3,4,5,6ứng với Q0, Q1, Q2, Q3 thể hiện mã số BCD ở ngõ ra, chân số 7 Reset nếu ở mứccao sẽ thiết lập lại trạng thái ban đầu của bộ đếm

BẢNG SỰ THẬT IC 4518

Nguyên lý hoạt động của IC 4518: Với giản đồ xung và bảng chân trị của IC

4518 ta thiết kế mạch đếm sản phẩm với chân 1 clock nối mass, chân nhận xungclock là chân 2 Enable, vì vậy khi xung cạnh xuống ( 5V – 0V ) thì IC đếm một đơnvị Với cách này khi đếm sản phẩm thì khi sản phẩm đi qua che tín hiệu hồng ngoạiđến led thu, điện áp tại anode led thu mức cao, qua cổng NOT có áp cao led sáng.Khi sản phẩm đi qua, led thu nhận được tín hiệu hồng ngoại và dẫn điện, lúc nàyngõ ra tại cổng NOT là mức thấp Tại thời điểm này, tín hiệu xung từ mức caoxuống thấp cấp cho chân 2 enable và IC 4518 thực hiện đếm một đơn vị Ngõ ra của

IC là Q0, Q1, Q2, Q3 hoạt động như giãn đồ xung biểu diễn, các chân này sẽ được

nối vào chân D1, D2, D3, D4 để IC 4511 tiếp tục nhiệm vụ của mình là giải mã từ

hệ số BCD và điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phân

GIÃN ĐỒ XUNG CỦA IC 4518

Giới thiệu IC giải mã 4511: Là IC đóng gói dạng DIP 16, IC 4511 có chức năng

là nhận tín hiệu với hệ số BCD từ các ngõ vào là D1, D2, D3, D4 để thực hiện giảimã sang hệ số thập phân ở ngõ ra là Qa, Qb, Qc, Qd, Qe, Qf, Qg điều khiển led 7đoạn hiển thị số thập phân

HÌNH DẠNG IC 4511

ngõ ra từ Qa đến Qg có mức áp là 0v, led 7 đoạn không sáng.

Chân 3 LT có chức năng chạy thử mạch, tích cực mức thấp, khi nối mass thì cácngõ ra từ Qa đến Qg đều ở mức cao Vcc, led 7 đoạn hiển thị số 8

Chân 5 LE là ngõ vào cho phép mạch hoạt động, tích cực mức thấp, khi nối massthì các chân LT và BI nối Vcc thì IC 4511 mới có chức năng giải mã

Các chân 7, 1, 2, 6 tương ứng với các ngõ vào của tín hiệu BCD là D1, D2, D3,D4 nhận tín hiệu từ Q0, Q1, Q2, Q3 từ IC 4518 để thực hiện việc giải mã từ hệ sốBCD sang thập phân

Các chân 13, 12, 11, 10, 9, 15, 14 tương ứng các ngõ ra là Qa đến Qg, các ngõ ranày cấp cho các chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn loại Cathode chung hiển thị sốthập phân

Chân 8 GND nối mass

Chân 16 Vcc nối nguồn dương

Sơ đồ chức năng chân IC 4511

Sơ đồ khối logic của IC 4511

Nguyên lý hoạt động của IC 4511: chức năng của IC 4511 trong mạch đếm sản

phẩm là nhận tín hiệu thuộc hệ số BCD từ IC 4518 của bộ đếm từ các chân ngõ vàoD1, D2, D3, D4 sau đó thực hiện giải mã và điều khiển led 7 đoạn thực hiện hiển thịsố thập phân

Theo bảng sự thật của IC 4511, ta thấy với các tín hiệu BCD từ IC 4518 sau khithực hiện đếm sẽ cấp cho ngõ vào của IC 4511, các số nhị phân BCD sẽ được IC

4511 giải mã thành hệ số thập phân và điều khiển led 7 đoạn hiển thị số thập phântừ 0 đến 9

Led 7 đoạn Cathode chung: là một loại linh kiện điện tử thông dụng sử dụng

nhiều trong lĩnh vực điện tử số Led 7 đoạn Cathode chung bao gồm 7 thanh led dàigiống nhau sắp xếp thứ tự như hình vẽ và được nối chung thì các Cathode của cácđoạn led ( nếu led 7 đoạn Anode chung thì các Anode được nối chung với nhau )khi hoạt động các chân a, b, c, d, f, g được nối chung với ngõ ra của IC giãi mã tíchcực mức cao

CÁC SỐ ĐƯỢC HIỂN THỊ TRÊN LED 7 ĐOẠN

2.3.3 Nguyên lý hoạt động tổng quát của mạch đếm sản phẩm

Sau khi nghiên cứu nguyên lý hoạt động của từng phần của mạch đếm sản phẩm

ta nghiên cứu chung về một khối thống nhất của mạch

Khi có một sản phẩm đi ngang qua và che mất tín hiệu hồng ngoại từ led phátđến led thu, mạch thu sẽ cho ra một xung clock cấp vào chân số 2 Enable của IC

4518, lúc này Ic 4518 có nhiệm vụ đếm lên một đơn vị thuộc hệ số BCD, số BCDnày xuất ra bởi các chân 3, 4, 5, 6 tương ứng Q0, Q1, Q2, Q3 Các chân này nối trựctiếp lên các chân D1, D2, D3, D4 của IC giải mã 4511 IC 4511 có nhiệm vụ giảimã từ hệ số BCD sang hệ số thập phân và xuất ra trên các chân từ Qa đến Qg đượcnối với chân a, b, c, d, e, f, g của led 7 đoạn thông qua các điện trở có giá trị 150Ohm có tác dụng hạng dòng bảo vệ led 7 đoạn Xung clock từ mạch thu hồng ngoạichỉ cấp cho phần đếm hàng đơn vị của mạch Để hiển thị được con số hàng trăm tachỉ việc nối chân 10 Enable của IC 4518 với chân 6 tương ứng Q3 của ngõ ra hệ sốBCD của hàng đơn vị Tại vì nếu có 9 sản phẩm ta được đếm ở hàng đơn vị, lúc nàysố BCD tương ứng với Q3, Q2, Q1, Q0 là 1001, Q3 tương ứng với 1 là mức cao,nếu sản phẩm thứ 10 đi qua thì IC đếm với mã BCD không thể hiển thị số 1010 màtrở về trạng thái lúc đầu là 0000, vậy Q3 từ mức cao về mức thấp đã tạo ra mộtxung clock cấp cho bộ đếm hàng chục và bộ đếm hàng chục đếm lên một đơn vị.Tương tự như vậy, bộ đếm hàng chục sau khi đếm đến hết 9 thì quay về 0, Q3 từmức cao về thấp cấp xung cho bộ đếm hàng trăm

Với 2 IC 4518 có 2 bộ đếm, ta có 4 bộ đếm điều khiển 3 IC 4511 giải mã vàđiều khiển 3 led 7 đoạn hiển thị số thập phân từ hàng đơn vị, chục, trăm Như vậyvới 4 led hiển thị thì mạch đếm của của chúng ta có thể đếm được từ 000 đến 999sản phẩm trước khi quay trờ về 000

Để mở rộng con số sản phẩm được đếm ta chỉ việc nối Q3 của bộ đếm hàngtrước đó với ngõ vào xung clock của bộ đếm cho hàng tiếp theo

Trong mạch còn có một nút Reset có tác dụng lập lại trạng thái ban đầu của mạchtức là số 000

3.1 Ưu điểm

Mạch đếm sản phẩm có ưu điểm là mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt động ổn định,chính xác, dễ lắp đặt và sửa chửa Mạch có giá trị thiết thực khi thực hiện đếm sốlượng sản phẩm được xuất ra từ các băng chuyền một cách chính xác, thay thế choviệc đếm sản phẩm của 1 công nhân giúp tiết kiệm sức lao động Mạch đếm sảnphẩm hoạt động với dòng điện một chiều 5V nên ít hao tốn nhiều năng lượng

3.2 Những khuyết điểm của mạch đếm sản phẩm

Bên cạnh những ưu điểm thì mạch cũng tồn tại một số khuyết điểm như sau: tínhiệu hồng ngoại từ led phát không đủ mạnh để truyền đi xa trong không gian nên đểled thu nhận được tín hiệu một cách mạnh và ổn định nhất thì khoảng cách của hailed thu và led phát không quá xa Chính vì vậy mà sản phẩm được đếm không quálớn, hạn chế của mạch đếm là chỉ đếm những sản phẩm có kích thước nhỏ như chaibia, nước ngọt và các sản phẩm có kích thước nhỏ khác

Vì mạch hoạt động theo nguyên lý nhận tín hiệu hồng ngoại tạo xung clock đểđếm nên khi hai sản phẩm đứng quá gần nhau thì tín hiệu hồng ngoại vẫn bị chekhuất nên mạch vẫn đếm cho một sản phẩm Để khắc phục được nhược điểm nàythì yêu cầu các sản phẩm trên băng chuyền phải có một khoảng cách tối thiểu saocho tín hiệu hồng ngoại từ led phát đến được với led thusau khi có một sản phẩm điqua

4 KẾT LUẬN

Đồ án 1 là một bài tập lớn, một thử thách đối với sinh viên, tuy nhiên với đồ án 1giúp cho sinh viên vận dụng một cách cụ thể kiến thức của mình đã học một cáchsáng tạo và làm quen dần với cách học tự nghiên cứu và thực hiện đồ án một cáchtốt nhất Hơn thế nữa, đồ án 1 còn giúp sinh viên quen dần với cách làm các đồ ántốt nghiệp sau này

 TÀI LIỆU THAM KHẢO

Alldatasheet.com

Robocon.vn

AliExpress.com

Icdayroi.com