Mạch điện được trình bày như trong sơ đồ nguyên lí, tín hiệu ra trên chân PC2 được dùng làm chân điều khiển khối cảnh báo phát ra tín hiệu.. 1 Khối giao tiếp dữ liệu song song, nối tiếp
Trang 1Chương 11: Tính toán tần số của bộ tạo xung
Ck cho IC 74LS92
Gọi thời gian cho một LED sáng là t, một chu kì quét qua tất cả
các LED là T = 6t
Trong một chu kì quét mỗi LED sẽ chỉ sáng một khoảng thời
gian = 1t và tắt trong 5t
Tần số quét phải 25 Hz để mắt người không phát hiện ra sự
nhấp nháy của các
LED
f quét = 1/T = 1/6t vậy t 1 / 6x25.
Gọi f là tần số của xung Ck : f = 1/t = 6x25 = 150
Để các LED ít nhấp nháy hơn, ta chọn f = 500Hz
Tính toán các giá trị R, C của mạch tạo xung Ck:
f = 500 = 1.2 / RC
Chọn C = 0.1 F vậy R = 1.2 / 500x0.1x10-6 = 24K
Ta chọn R = 22 K
Bộ phận cảnh báo là một loa nhỏ 8 , 0.25W được gắn đến
ngõ ra của một IC nhạc có transistor khuyếch đại
Mạch điện được trình bày như trong sơ đồ nguyên lí, tín hiệu
ra trên chân PC2 được dùng làm chân điều khiển khối cảnh báo phát ra tín hiệu
Tín hiệu điều khiển từ 8951 xuất ra làm Q8 dẫn cấp nguồn
cho IC nhạc, tín hiệu âm tần được Q14 khuyếch đại và đưa ra loa
Diode zenner dùng ổn định điện áp cho IC nhạc khoảng 3V,
tín hiệu nhạc có thể thay đổi tùy theo IC
Trang 21) Khối giao tiếp dữ liệu song song, nối tiếp:
Việc giao tiếp dữ liệu nối tiếp được thực hiện bởi các ngõ ra TXD và RXD của 8951 dưới sự điều khiển của phần mềm.
Việc truyền dữ liệu song song được thực hiện qua Port B của
IC 8255 thứ nhất, dưới sự điều khiển của phần mềm
Ta biết rằng 8255A có thể thực hiện 1 trong 3 chế độ giao tiếp
với bên ngoài, trong đó chế độ 2 và 3 có sử dụng các tín hiệu bắt tay
Khi xét điều kiện thực tế của việc truyền dữ liệu song song
của điện năng kế điện tử tương đối phức tạp cho nên ta phải dùng phần mềm để điều khiển việc truyền dữ liệu song song chứ không thể sử dụng chế độ hoạt động nào của 8255
Để phần mềm dễ thao tác, ta sẽ kết nối cho 8255 hoạt động ở
chế độ 1 là chế độ vào ra cơ bản Chương trình điều khiển sẽ được trình bày trong phần sau, việc kết nối phần cứng như đã trình bày trong bản vẽ nguyên lí
Trang 3Việc truyền dữ liệu nối tiếp lên đường truyền cần phải qua
một khối điều chế tín hiệu vì bản thân các bit dữ liệu 0 và 1 không thể truyền đi xa
Điều chế tín hiệu là quá trình lồng tín hiệu thông tin cần
truyền đi vào một sóng mang có tần số cao hơn nhiều lần
Um = Am Cos (Wmt + o m )
Trong đề tài này ta chọn phương pháp điều chế tín hiệu bằng cách thay đổi biên độ sóng mang
Tín hiệu thông tin cần truyền đi là các xung gián đoạn tồn tại
ở hai mức 0 và1 cho nên nó có dạng m(t) = p(t)
Điều chế biên độ lúc này gọi là điều chế ASK (Amplitude
Shift Keying) Sóng mang sau khi đã thực hiện quá trình điều chế có dạng như sau:
Khi tín hiệu xung vào tồn tại ở mức 1 thì ngõ ra chính là tín
hiệu sóng mang, khi xung ở mức 0 thì tín hiệu ngõ ra cũng là sóng mang nhưng có biên độ giảm đi một nửa
Như vậy, để thiết kế một mạch điều chế sóng mang ta tiến
hành như sau:
Trang 4Thiết kế một mạch tạo dao động sin có tần số khoảng 1 Khz, tín hiệu ra của mạch dao động này chính là tín hiệu sóng mang được đưa đến một chuyển mạch điện tử để thực hiện công việc điều chế, có thể sử dụng 4066 làm nhiệm vụ này như trong sơ đồ nguyên lí đã trình bày
Mạch tạo sóng sin được trình bày như sau:
Ta sử dụng mạch dao động cầu Wien.
Để đơn giản ta chọn :
R1 = R2 = R
C1 = C2 = C
Vậy Z1 = R + Xc
Z2 = R / Xc Với Xc = 1/2 fC
Nhận xét, ở vùng tần số thấp do Z1 có trở kháng lớn nên điện áp ra Vo thấp, ở vùng tần số cao do Z2 có trở kháng nhỏ nên điện áp ra Vo cũng không cao
Người ta chứng minh được rằng :
Tại tần số fo = 1/2 RC mạch chọn tần cho ra biên độ lớn nhất
Trang 5Lúc đó max = Vo/Vi = 1/3.
Trong mạch trên Q1, Q2 là hai tầng khuyếch đại đảo pha, tín
hiệu ra cùng pha với tín hiệu vào ở ngõ vào là mạch chọn tần, khi góc lệch pha là 0o thì fo = 1/2 RC cho tín hiệu ra với biên độ cực đại nên mạch đã dao động ở tần số này:
fo = 1 Khz
Độ suy giảm là 1/3 nên yêu cầu độ khuyếch đại của hai tầng
= 3 lần là đủ
Rf là điện trở lấy hồi tiếp nghịch dùng để ổn định dao động
và giảm méo
2) Khối đóng ngắt nguồn:
Được thiết kế đơn giản bằng một relay đóng ngắt 4 tiếp điểm,
thực hiện việc đóng ngắt trên cả hai dây pha và trung tính
Trang 6Relay thực hiện việc đóng ngắt dưới sự điều khiền của khối
xử lí
3) Khối giao tiếp người sử dụng:
Thông qua 5 phím nhấn người sử dụng có thể tác động vào
điện năng kế điện tử Trong đó chỉ có 2 phím nằm ở bên ngoài
là phím đóng ngắt nguồn (ON\OFF) và phím chọn lựa (SELECT) thông tin hiển thị
Ba phím còn lại dành cho nhân viên điện lực điều chỉnh các
thông số ban đầu khi lắp đặt điện kế
Ngoài ra còn 1 phím Reset nằm bên trong điện kế được dùng
cho người thiết kế
Vì số lượng phím nhấn ít cho nên ta không cần dùng phần
mềm để quét phím mà kết nối trực tiếp mỗi phím với một ngõ vào của Port A của IC 8255 thứ nhất
Khi có một phím nào đó được nhấn thì sẽ tạo ra một ngắt
cứng tác động đến 8951 và lúc đó 8951 sẽ thực hiện một chương trình quét dò phím đã nhấn
4) Khối nguồn cung cấp:
Trang 7Khối nguồn được thiết kế để tạo ra năng lượng ổn định cung
cấp cho toàn thiết bị
IC 7805 loại trung chỉ có thể cung cấp một dòng điện tối
đa1A
Trong thực tế, tải có lúc đòi hỏi một dòng điện cao hơn nhiều,
ngoài ra ta không thể thiết kế cho 7805 chạy ở dòng Imax này vì lúc đó 7805 hoạt động không ổn định và có thể bị hư hỏng.
Để khắc phục nhược điểm trên ta dùng một sò công suất để
gánh dòng phụ cho 7805 đáp ứng cho tải yêu cầu một dòng điện
lớn
Muốn vậy, ta thiết kế cho 7805 dẫn phần lớn dòng cho tải khi
hoạt động bình thường Khi tải yêu cầu dòng lớn hơn giá trị đã thiết kế trước thì 7805 sẽ phát tín hiệu cho sò công suất gánh dòng phụ
Dĩ nhiên dòng điện cung cấp cho tải được tăng thêm nhưng
không làm cho điện áp ngõ ra thay đổi
Trang 8Việc thiết kế cụ thể được trình bày như sau:
Giả sử tải yêu cầu ILmax = 3A do đó để hoạt động đảm bảo
ta phải chọn một
transistor có thông số ICmax = (3 5) IL
Chọn Q loại PNP là 2955 có = 80
Vậy I Bmax = I Cmax / = I L /80 = 3/80 = 37.5 (mA)
Để 7805 làm việc lâu dài ta chọn dòng qua 7805 = 1/5 Imax
= 0.2 (A)
IRs = I – I B = 200 mA – 37.5 mA = 162.5 mA
N hư vậy, khi dòng qua 7805 đạt khoảng từ 200 mA trở lên thì
Q phải dẫn dòng phụ, muốn vậy vào thời điểm này Q cần được phân cực thuận mối nối BE, VBE = 0.7 V
Rs = V BE / IRs = 0.6/162.5 = 3.7
Tính công suất của Q :
P Q = ( V IN max - V O ) I L max = 9 x 3 = 27 W
P Rs = I 2 Rs = V 2 /Rs = 0.7 2 /3.7 = 0.13 W
Chọn loại 0.5W
Một điều cần thiết khác là phải thiết kết một bộ nguồn dự
phòng nhằm đảm bảo cho toàn thiết bị hoạt động ổn định ngay khi nguồn bị mất
Để có thể hoạt động bình thường trong một thời gian tương
đối dài chúng ta sử dụng một acqui có độ trữ điện tương đối lớn và một mạch nạp tự động khi acqui hết điện và tự động ngắt nguồn khi đã nạp đầy điện nhằm tránh làm hư hỏng bình acqui
Trong mạch điện trên, dòng điện nạp vào acqui được khống
chế bởi sự dẫn mạnh hay yếu của hai transistor Q10 và Q11 Hai
Trang 9transistor này lại được điều khiển bởi dòng chạy vào cực B của Q11 Khi dòng nạp qua acqui lớn, nó sẽ tạo sụt áp trên điện trở 3.3 ohm và điện áp này đủ để làm Q3 dẫn khiến cho Q4 ngưng nên điện áp trên cực B Q11 xuất hiện và kích cho hai transistor này dẫn mạnh Khi acqui đã nạp gần đầy làm cho dòng chạy qua R3.3 ohm nhỏ nên sụt áp trên điện trở này cũng giảm theo, kết quả là Q3 bị tắt và Q4 dẫn sẽ kéo cực B của Q11 xuống thấp làm cho Q11 tắt, dòng không nạp vào bình acqui nữa