LẮP RÁP MẠCH CẢNH BÁO RÒ RỈ KHÍ GAS DÙNG CẢM BIẾN MQ2 VÀ IC NE555

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.92 MB, 59 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

UBND TỈNH QUẢNG NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH

</div>Trang 2<div class="page_container" data-page="2">

UBND TỈNH QUẢNG NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC QUẢNG NAM KHOA: LÝ – HÓA - SINH

------KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

CẢM BIẾN MQ2 VÀ IC NE555

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN HỮU KHUYNH

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

LỜI CẢM ƠN

Để hồn thành khóa luận này, em xin tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến cơ Ngơ Thị Hồng Nga đã tận tình hướng dẫn trong suốt q trình làm khóa luận tốt nghiệp.

Em chân thành cảm ơn q thầy, cơ trong khoa Lý-Hóa-Sinh Trường Đại Học Quảng Nam đã tận tình truyền đạt kiến thức trong những năm em học tập. Với vốn kiến thức được tiếp thu trong q trình học khơng chỉ là nền tảng cho quá trình nghiên cứu khóa luận mà cịn là hành trang q báu để em bước vào đời một cách vững chắc và tự tin.

Sau cùng, em xin kính chúc quý thầy cơ trong khoa Lý-Hóa-Sinh và thầy hiệu trưởng trường Đại Học Quảng Nam thật dồi dào sức khỏe, niềm tin để tiếp tục thực hiện sứ mệnh cao đẹp của mình là truyền đạt kiến thức cho thế hệ mai sau.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

LỜI CAM ĐOAN

Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu khoa học độc lập của riêng tôi. Các số liệu sử dụng phân tích trong khóa luận có nguồn gốc rõ ràng, đã công bố theo đúng quy định. Các kết quả nghiên cứu trong khóa luận do tơi tự tìm hiểu, phân tích một cách trung thực, khách quan và phù hợp với thực tiễn của Việt Nam. Các kết quả này chưa từng được công bố trong bất kỳ nghiên cứu nào khác.

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

1.1. Lí do chọn đề tài

Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ việc ứng dụng các hệ thống chúng ngày càng trở nên phổ biến vào đời sống, từ những ứng dụng đơn giản như: điều khiển đèn LED, bật tắt thiết bị điện tử… cho đến những ứng dụng cho xã hội như: điều khiển giao thông, hệ thống cầu thang máy, cửa tự động…cho đến những ứng dụng lớn như Robot, phi thuyền khơng người lái, kiểm sốt nhà máy hạt nhân…Các hệ thống trước đây sử dụng nhiều công nghệ khác nhau như các hệ thống hoạt động bằng nguyên lý khí nén, thủy lực, relay cơ điện, mạch điện tử số, các thiết bị máy móc tự động chạy bằng các chốt cơ khí…

Với những kiến thức đã học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công nghệ của cuộc sống hiện đại, em củng muốn góp phần phát triển xã hội bằng cách học hỏi và đưa ra những sản phẩm có ích cho cuộc sống. Em xin giới thiệu một sản

phẩm rất thiết thực cho cuộc sống của chúng ta: “ Lắp ráp mạch báo rò rĩ khí Gas bằng cảm biến MQ2 và IC NE555”

Với ý tưởng trên em mong muốn được góp phần bảo vệ cho những gia đình, tập thể hay cơng ty có sử dụng khí Gas được an tồn hơn. Mạch phát hiện rị rĩ khí Gas sẽ cảnh báo cho chúng ta biết được có khí Gas bị rị rỉ ra khỏi bình chứa hoặc ống dẫn để tránh được những tai nạn đáng tiếc xảy ra.

Mục tiêu của đề tài

Tìm hiểu về cảm biến MQ2, IC NE555 và lắp ráp mạch báo rị rỉ khí Gas .

1.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu: Các linh kiện điện tử và IC NE555 và cảm biến MQ2 Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về IC NE555, cảm biến MQ2 và mạch báo rị rỉ

khí Gas.

1.3. Phương pháp nghiên cứu

- Nghiên cứu lí thuyết: tổng hợp và phân tích lí thuyết dựa trên sách, vở, giáo trình, trang web… để hiểu rõ về các linh kiện, hiểu được nguyên lí hoạt động của mạch báo rị rỉ khí Gas. Hiểu được phần mềm để mô phỏng mạch.

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

- Nghiên cứu thực nghiệm: Thực hành lắp ráp mạch điện tử sử dụng IC NE555 và cảm biến MQ2 trên thực tế.

1.4. Lịch sử nghiên cứu

Từ trước đến nay đã có nhiều đề tài nghiên cứu về cảm biến MQ2 và IC 555. - Luận văn tốt nghiệp, đề tài: “Tìm hiểu IC định thời 555 và các mạch điện tử ứng dụng của nó” của sinh viên Phạm Thị Huyền Trang trường đại học sư phạm thành phố Hồ Chí Minh.

- Bài nghiên cứu, đề tài: “Cảm biến MQ2 và ứng dụng vào cuộc sống”. Với đề tài của mình, tơi kế thừa những cơ sở lí luận của các cơng trình nghiên cứu trước đây. Từ đó tìm hiểu và xây dựng mạch báo rị rỉ khí Gas dùng cảm biến MQ2 và IC NE555.

1.5. Đóng góp của đề tài

- Với đề tài này giúp cho các sinh viên hiểu rõ về IC NE555, cảm biến MQ2 và ứng dụng của chúng vào trong cuộc sống.

- “Mạch báo rị rỉ khí Gas” rất hữu ích trong các gia đình, mạch này được ứng dụng vào trong công nghiệp để dự báo sớm nhất để tránh gây cháy nổ.

1.6. Cấu trúc của đề tài

PHẦN 1: MỞ ĐẦU

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ

CHƯƠNG 2: TÌM HIỂU VỀ IC NE555 VÀ CẢM BIẾN MQ2 VÀ ỨNG

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

PHẦN 2: NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1. Linh kiện điện tử thụ động

1.1.1. Điện trở

Khái niệm: 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 thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở vơ cùng lớn.

1.1.1.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo

a. Điện trở của dây dẫn:

Điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào vật liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính theo cơng thức sau:

SL

Trong đó: ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu (Ωm) L là chiều dài dây dẫn (m)

S là tiết diện dây dẫn (m2) R là điện trở đơn vị là (Ω-Ohm)

b. Điện trở trong thiết bị điện tử:

Điện trở được làm từ các hợp chất kim loại, tùy theo tỉ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau.

- Kí hiệu: Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý như sau:

Hình 1.1: Ký hiệu điện trở

- Đơn vị: Ω, KΩ, MΩ, trong đó: 1KΩ = 1000Ω; 1MΩ = 1000000Ω.

- Phân loại: các loại điện trở trong các mạch điện tử có thể phân loại theo cơng suất, theo độ chính xác, theo vật liệu chế tạo, theo hình dáng... Nếu phân loại theo cơng suất thì có các loại như sau:

+ Loại 1: các điện trở công suất lớn hơn 2W trở lên. Ví dụ như các điện trở cơng suất, điện trở sứ...

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

Hình 1.2: Hình dáng thực của một điện trở cơng suất

+ Loại 2: Điện trở thường là các điện trở có cơng suất nhỏ từ 0,125W đến 0,5W

Hình 1.3: Hình dạng thực của loại điện trở 4 vạch màu

+ Loại 3: Các điện trở có cơng suất và kích thước rất nhỏ (loại điện trở dán SMD)

Hình 1.4: Cách ghi ký hiệu giá trị trên điện trở SMD

1.1.1.2. Cách đọc, đo và cách mắc điện trở

a. Đọc giá trị

- Loại1: thì trị số điện trở/cơng suất thường được ghi trực tiếp trên thân. - Loại 2: điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vịng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vịng màu. Giá trị điện trở được tính theo quy ước quốc tế.

Bảng 1: Bảng quy ước màu điện trở

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

- Đối với loại 4 vịng màu thì: vịng 1 là số hàng chục, vòng 2 là số hàng đơn vị, vòng 3 là số nhân và vòng 4 là sai số. Giá trị R xác định như sau:

R = (vòng 1)(vòng 2) * 10(vòng 3)(vòng 4)

- Đối với loại 5 vòng màu thì: vịng 1 là số hàng trăm, vịng 2 là số hàng chục, vòng 3 là số hàng đơn vị, vòng 4 là số nhân và vòng 5 là sai số. Giá trị R

Hình 1.6: (a) Điện trở mắc nối tiếp

- Mắc kiểu song song 2 điện trở được một điện trở tương đương R:

R1

180R

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

Hình 1.6(b) Điện trở mắc song song

c. Công suất của điện trở

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một cơng suất P tính được theo công thức :

- Theo công thức trên ta thấy, công suất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở.

- Công suất tiêu thụ của điện trở là hồn tồn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch.

- Nếu đem một điện trở có cơng suất danh định nhỏ hơn cơng suất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy.

- Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có cơng suất danh định > = 2 lần cơng suất mà nó sẽ tiêu thụ.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

Hình 1.7: Ký hiệu và hình ảnh thực của biến trở

b. Điện trở gói (thanh)

Nhiều điện trở được đóng gói thành chung một khối. Mỗi điện trở bên trong có giá trị bằng nhau và bằng giá trị ghi trên gói. Kí hiệu trên sơ đồ ngun lý như sau:

Hình 1.8: Ký hiệu và một hình ảnh thực của điện trở thanh

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

c. Ứng dụng của điện trở

Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh kiện quan trọng không thể thiếu được, trong mạch điện, điện trở có những tác dụng sau:

- Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

- Mắc điện trở thành cầu phân áp để có được một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước.

1.1.2. Tụ điện

Khái niệm: 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 hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .vv...

1.1.2.1. Ký hiệu, phân loại, cấu tạo

a. Ký hiệu:

Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor). Thơng thường nếu là tụ có cực tính thì trên ký hiệu sẽ có sự khác nhau giữa hai bản tụ. Ngược lại, tụ khơng có cực tính thì trên ký hiệu hai bản tụ giống nhau.

Hình 1.9: Ký hiệu của tụ điện

b. Cấu tạo của tụ điện:

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

- Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hố chất làm chất điện mơi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như tụ

giấy, tụ gốm, tụ hoá.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

- 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 và khoảng cách giữ hai bản cực theo công thức

C = ξ . S / d

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

Trong đó: C : là điện dung tụ điện , đơn vị là Fara (F) 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.

Đơn vị điện dung của tụ: Đơn vị là Fara (F) , 1Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (μF), NanoFara (nF),

- Với tụ hoá: Giá trị điện dung của tụ hoá được ghi trực tiếp trên thân tụ => Tụ hố là tụ có phân cực (-) , (+) và ln ln có hình trụ

Hình 1.13: Hình tụ hố ghi điện dung là 185uF/điện áp 320V - Với tụ giấy, tụ gốm: Tụ giấy và tụ gốm có trị số ghi bằng ký hiệu

Hình 1.14: Hình tụ gốm và trị số bằng ký hiệu Cách đọc: Lấy hai chữ số đầu nhân với 10(Mũ số thứ 3 )

Chữ K hoặc J ở cuối là chỉ sai số 5% hay 10% của tụ điện .

- Tụ giấy và tụ gốm cịn có một cách ghi trị số khác là ghi theo số thập phân và lấy đơn vị là MicroFara

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Hình 1.15: Cách đọc giá trị tụ

* Ý nghĩa của giá trị điện áp ghi trên thân tụ:

- Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.

- Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp cực đại ghi trên thân tụ cao gấp khoảng 1,4 lần.

* Phân loại: Tụ điện có nhiều loại như tụ giấy, tụ gốm, tụ mi ca, tụ hố nhưng về

tính chất thì ta phân tụ là hai loại chính là tụ khơng phân cực và tụ phân cực - Tụ giấy, tụ gốm, tụ mica. (tụ không phân cực )

Các loại tụ này không phân biệt cực tính âm dương của chân tụ và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 μF trở xuống, các tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu, mạch dao động...

Hình 1.16: Vài loại tụ gốm - Tụ hố (Tụ có phân cực)

Tụ hố là tụ có phân cực âm dương , tụ hố có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47μF đến khoảng 4.700 μF, tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hố ln ln có hình trụ..

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

Hình 1.17: Tụ hố có phân cực âm dương

b. Đo tụ điện

Có thể kiểm tra tụ điện bằng đồng hồ đo điện trở loại kim hoặc đồng hồ số (có chức năng kiểm tra tụ). Khi đồng hồ kim ở thang đo điện trở thì giữa que đen và que đỏ có tồn tại một điện áp (do pin bên trong đồng hồ đo). Que đen (+) và que đỏ (-). Ta dùng điện áp này để kiểm tra tính nạp/phóng của tụ điện. Nếu tụ tốt thì tính nạp/phóng thể hiện rõ. Khi đặt kim đồng hồ vào 2 chân của tụ điện kim đồng hồ chạy từ ∞Ω về phía 0Ω (đến S1), sau đó kim chạy lùi lại về phía ∞Ω (đến S2). [∞Ω---S2---S1---0Ω] hoặc [[∞Ω---S2---0Ω---S1]. Vị trí của S1 và S2 cũng như tốc độ di chuyển của kim đồng hồ phụ thuộc vào thang đo, điện dung của tụ điện và chất lượng tụ.

- Đối với tụ giấy và tụ gốm thường hỏng ở dạng bị dò rỉ hoặc bị chập. Do điện dung của loại tụ này nhỏ nên ta thường dùng thang đo [1k] hoặc [10k], nên đảo vị trí kim vài lần khi tiến hành đo:

+ Khi đo tụ cịn tốt kim phóng lên rồi lùi trở về phía vị trí cũ. Điện dung của tụ càng nhỏ thì S1 và S2 càng ở gần ∞Ω. (Lưu ý các tụ nhỏ quá < 1nF thì S1, S2 trùng với ∞Ω)

+ Khi đo tụ bị rò ta thấy kim lên lưng chừng thang đo và dừng lại không trở về vị trí cũ.

+ Khi đo tụ bị chập ta thấy kim lên đến 0 Ω và không trở về.

- Đối với tụ hố ít khi bị rị 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, để kiểm tra tụ hố, ta thường so sánh độ phóng nạp của tụ với một tụ cịn

Có ký hiệu dấu

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

tốt. Để đồng hồ ở thang từ [x1]Ω đến [x100]Ω, điện dung càng lớn thì để thang càng thấp:

+ Đo 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 cịn tốt

+ Trường hợp kim lên mà không trở về là tụ bị rò.

- Trường hợp tụ được gắn trên bo mạch, ta phải chú ý ảnh hưởng của linh kiện mắc song song trực tiếp hoặc gián tiếp với tụ.

Hình 1.18: (a) Hình mắc nối tiếp 2 tụ điện

+ Khi mắc nối tiếp thì điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ tương đương bằng tổng điện áp chịu cho phép của các tụ cộng lại.

Utd = U1 + U2

+ Khi mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá ta cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ trước phải nối với cực dương tụ sau.

Hình 1.18: (b) Hình mắc song song các tụ điện

- Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

Hình 1.19 (a) Hình mắc hai tụ không phân cực (b) Hình mắc hai tụ phân cực

+ Điện áp cho phép (chịu đựng) của tụ điện tương tương bằng điện áp cho

phép của tụ có điện áp cho phép thấp nhất.

+ Nếu là tụ hoá thì các tụ phải được đấu cùng chiều âm dương.

1.1.2.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng.

Biến dung: có các ký hiệu như sau:

Hình 1.20: Hình ký hiệu biến dung

Ví dụ tụ xoay (tụ khơng khí) là một loại biến dung. Tụ xoay là tụ có thể xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ này thường được lắp trong Radio để thay đổi tần số cộng hưởng khi ta dị đài.

Hình 1.21: Hình tụ xoay sử dụng trong radio cũ (tụ khơng khí)

1.1.3. Cuộn cảm

1.1.3.1. Ký hiệu, cấu tạo và phân loại:

a. Ký hiệu trên sơ đồ nguyên lý

L1 là cuộn dây lõi khơng khí, L2 là cuộn dây lõi ferit L3 là cuộn dây có lõi chỉnh, L4 là cuộn dây lõi thép kỹ thuật

Hình 1.22: Kí hiệu của cuộn cảm

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

b. Cấu tạo và phân loại

Cuộn cảm gồm một số vòng dây quấn lại thành nhiều vòng, dây quấn được sơn emay cách điện, lõi cuộn dây có thể là khơng khí, hoặc là vật liệu dẫn từ như Ferit hay lõi thép kỹ thuật điện.

Hình 1.23: (a) Cuộn dây lõi khơng khí (b) Cuộn dây lõi Ferit

1.1.3.2. Cách đọc, đo và cách mắc cuộn cảm

- Hệ số tự cảm (định luật Faraday). Hệ số tự cảm là đại lượng đặc trưng cho

sức điện động cảm ứng của cuộn dây khi có dịng điện biến thiên chạy qua.

Trong đó: L : là hệ số tự cảm của cuôn dây, đơn vị là Henrry (H) n : là số vòng dây của cuộn dây.

l : là chiều dài của cuộn dây tính bằng mét (m) S : là tiết diện của lõi, tính bằng m2

μ : là hệ số từ thẩm của vật liệu làm lõi

- Cảm kháng: Cảm kháng của cuộn dây là đại lượng đặc trưng cho sự cản trở

dòng điện của cuộn dây đối với dòng điện xoay chiều . ZL = 2..f.L Trong đó: ZL: là cảm kháng, đơn vị là Ω f : là tần số đơn vị là Hz

L : là hệ số tự cảm , đơn vị là Henry (H) - Điện trở thuần của cuộn dây:

Điện trở thuần của cuộn dây là điện trở mà ta có thể đo được bằng đồng hồ đo điện trở, thơng thường cuộn dây có phẩm chất tốt thì điện trở thuần phải tương đối nhỏ so với cảm kháng, điện trở thuần còn gọi là điện trở tổn hao vì chính điện trở này sinh ra nhiệt khi cuộn dây hoạt động.

- Tính chất nạp, xả của cuộn cảm :

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

+ Cuộn dây nạp năng lượng: Khi cho một dòng điện chạy qua cuộn dây, cuộn dây nạp một năng lượng dưới dạng từ trường được tính theo cơng thức

W = L.I2 / 2 Trong đó: W: năng lượng (J)

L: hệ số tự cảm (H) I: cường độ dịng điện(A).

Hình 1.24: Tính nạp/xả năng lượng của cuộn cảm

Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dịng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng => đó là hiên tượng cuộn dây xả điện.

1.1.3.3. Các linh kiện khác cùng nhóm và ứng dụng

Ví dụ như biến áp, loa, mic, rơ le... có sử dụng cuộn dây.

a. Rơle:

Hình 1.25: Hình cấu taọ Rơle

Rơle cũng là một ứng dụng của cuộn dây trong sản xuất thiết bị điện tử, nguyên lý hoạt động của Rơle là biến đổi dịng điện thành từ trường thơng qua cuộn dây, từ trường lại tạo thành lực cơ học thông qua lực hút để thực hiện một động tác về cơ khí như đóng mở cơng tắc, đóng mở các hành trình của một thiết bị tự động vv...

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

b. Loa:

Hình 1.26: Cấu tạo loa

Loa gồm một nam châm hình trụ có hai cực lồng vào nhau, cực N ở giữa và cực S ở xung quanh, giữa hai cực tạo thành một khe từ có từ trường khá mạnh, một cuôn dây được gắn với màng loa và được đặt trong khe từ, màng loa được đỡ bằng gân cao su mềm giúp cho màng loa có thể dễ dàng dao động ra vào. Khi ta cho dòng điện âm tần (điện xoay chiều từ 20 Hz => 20.000Hz) chạy qua cuộn dây, cuộn dây tạo ra từ trường biến thiên và bị từ trường cố định của nam châm đẩy ra, đẩy vào làm cuộn dây dao động => màng loa dao động theo và phát ra âm thanh.

c. Biến áp:

Hình1.27: Hình cấu tạo máy biến áp - 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 dịng càng nhỏ.

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

* Phân loại biến áp trong các ứng dụng điện tử:

- Biến áp nguồn và biến áp âm tần:

Hình 1.28: Máy biến áp nguồn và máy biến áp nguồn hình xuyến

+ Biến áp nguồn thường gặp trong Cassete, Âmply .. , biến áp này hoạt động ở tần số điện lưới 50Hz , lõi biến áp sử dụng các lá Tônsilic hình chữ E và I ghép lại, biến áp này có tỷ số vịng / vol lớn.

+ Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại công suất âm tần, biến áp cũng sử dụng lá Tônsilic làm lõi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tônsilic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn , vì vậy có số vòng/ vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz.

- Biến áp xung và cao áp:

Biến áp xung là biến áp hoạt động ở tần số cao khoảng vài chục KHz như biến áp trong các bộ nguồn xung, biến áp cao áp. Lõi biến áp xung làm bằng ferit, do hoạt động ở tần số cao nên biến áp xung cho công suất rất mạnh, so với biến áp nguồn thơng thường có cùng trọng lượng thì biến áp xung có thể cho cơng suất mạnh gấp hàng chục lần.

Hình 1.29: Máy biến áp xung và cao áp

</div>Trang 25<div class="page_container" data-page="25">

1.2. Chất bán dẫn

1.2.1. Chất bán dẫn loại N

Hình 1.30 (a) Mạng tinh thể Ge loại N (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại N

Từ chất bán dẫn tinh khiết ban đầu cho vào ít ngun tố hóa trị 5 như Sb, Pb...(có 5 điện tử lớp ngồi cùng) liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Ge xung quanh nó, thừa ra một điện tử ,chất bán dẫn mang điện âm =>chất bán dẫn loại N.

1.2.2. Chất bán dẫn loại P

Hình 1.31: (a) Mạng tinh thể Ge loại P (b) Đồ thị vùng năng lượng BD Ge loại P

Từ chất bán dẫn ban đầu cho vào ít ngun tố hóa trị 3 như Indium... (có 3 điện tử lớp ngồi cùng) liên kết cộng hóa trị với 4 nguyên tử Ge xung quanh nó, thiếu một điện tử, tạo thành lỗ trống, chất bán dẫn mang điện dương => chất bán dẫn loại P.

1.2.3. Tiếp giáp P-N.

Trong chất bán dẫn loại N: electron là hạt dẫn điện đa số, lỗ trống là hạt dẫn điện thiểu số. Trong chất bán dẫn loại P: lỗ trống là hạt dẫn điện đa số, electron là hạt dẫn điện thiểu số.

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

Hình 1.32: Tiếp xúc P-N

Electron từ N sang P, lỗ trống từ P sang N, tạo thành một điện trường tiếp xúc Etx

(nhỏ). Điện trường này ngăn cản không cho electron từ N tiếp tục sang P. Sau một thời gian ngắn, hiện tượng khuếch tán sẽ chấm dứt, hai bên tiếp xúc P–N sẽ tạo ra một vùng nghèo hạt mang điện đa số, vùng này có điện trở lớn.

Khi đặt tiếp xúc P – N vào điện trường ngoài:

- Engoài ngược chiều với Etx: làm vùng nghèo hạt mang điện hẹp lại. Cho dòng điện I qua từ P sang N.

- Engồi cùng chiều Etx: khơng có dịng điện I qua tiếp xúc P–N từ N sang P.

1.3. Transistor lưỡng cực (BJT)

Khái niệm: Transistor là một linh kiện bán dẫn có 3 cực, dịng điện chạy từ cực này đến cực khác, cực còn lại có nhiệm vụ điều khiển dịng này.

1.3.1. Cấu tạo và ký hiệu:

Cùng trên một đế bán dẫn, lần lượt tạo ra tiếp xúc công nghệ P–N gần nhau để được một linh kiện bán dẫn bán dẫn 3 cực, gọi là transistor lưỡng cực.

Nếu bán dẫn P nằm ở giữa hai lớp bán dẫn N, thì ta có transistor loại NPN (được gọi là transistor ngược ).

Hình 1.33: (a )Transistor NPN và kí hiệu

Nếu lớp bán dẫn N nằm giữa hai lớp bán dẫn P thì ta có loại traisistor PNP (transistor thuận ).

Hình 1.33: (b )Transistor PNP và kí hiệu

Một cực có thể điểu khiển dịng điện qua hai cực còn lại gọi là cực khiển. Điều kiện của các vùng tạp chất:

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Để transistor hoạt động phải đủ hai điều kiện về điện áp để tiếp tế và phân cực. Tiếp tế: cung cấp điện áp cho hai cực E,C bằng nguồn điện ECC

* Nguyên tắc hoạt động của transistor thể hiện qua các thí nghiệm sau:

Chọn một loại transistor loại PNP

Hình 1.34: Sơ đồ nguyên lý của một transistor loại PNP

Khi K1 đóng, K2 mở: Có nguồn EB, khơng có nguồn ECC. Lớp tiếp giáp EB được phân cực thuận, lỗ trống từ vùng E sang vùng B. Khi qua vùng B tạo nên dòng điện IB.vậy chỉ có dịng IB, khơng có dịng Ic ở nguồn ECC.

Khi K1 mở, K2 đóng: Có nguồn ECC, khơng có nguồn EB. lúc này CE coi như gồm hai điốt: CB và BE mắc nối tiếp, do hai điốt này mắc ngược chiều nhau nên khơng cho dịng điện qua CE, và chỉ có dịng rị Ico rất nhỏ từ C sang B do các hạt không cơ bản gây ra.

Khi K1 đóng, K2 đóng: Nhờ nguồn EB, lỗ trống từ vùng E sang vùng B:

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

- Khi có nguồn UBE, nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện

- Khi có dịng IBE, do lớp bán dẫn N tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp ít nên các lỗ trống từ lớp bán dẫn P tại cực E vượt qua lớp tiếp giáp để sang lớp bán dẫn N tại cực B với số lượng nhiều hơn điện tử.

- Một phần nhỏ trong số các lỗ trống đó thế vào điện tử tạo thành dòng IB, số còn lại bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE để tạo thành dòng ICE

chạy qua Transistor.

=> Nhận xét: - Nếu IB = 0 thì IC = 0 - Nếu IB tăng thì IC tăng - Nếu IB giảm thì IC giảm

Suy ra IB có tính điều khiển dịng IC. Trong đó dịng IB cỡ nA, dòng IC cỡ mA. Nếu coi cực E là nguồn phát ra hạt dẫn đa số, hạt này một phần nhỏ chạy qua cực gốc B tạo thành dòng IB, phần lớn còn lại chạy đến cực góp C để tạo nên dịng IC.

Vậy ta ln có : IE = IB + IC Trong đó: IB << IC nên IE = IC

Để đánh giá mức độ hao hụt dòng khuếch tán trong vùng B, người ta đưa ra hệ số khuếch đại dịng điện.

, lnlnnhỏhơn1

Để đánh giá mức độ điều khiển dòng IB lên dòng IC người ta đưa ra hệ số khuếch đại dịng điện tĩnh:

Đó là transistor hoạt động ở chế độ tĩnh. Nếu bây giờ ta ta đặt vào mạch cực phát một nguồn tín hiệu biến thiên thì điện áp phân cực lớp tiếp giáp EB cũng thay đổi làm cho IB biến thiên, kéo theo IE biến thiên và IC thay đổi.

Đặt ở cực góp một tải RC lớn, khi dịng IC biến thiên sẽ tạo ra trên RC một điện áp biến thiên nhưng biên độ lớn hơn nhiều (nhờ RC khá lớn). Ta nói rằng tranzitor đã khuếch đại tín hiệu.

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

* Chế độ làm việc

Transistor có ba chế độ làm việc: chế độ khóa, dẫn bảo hịa và chế độ khuếch đại. - Chế độ khóa và dẫn bảo hịa:

Xét sơ đồ mạch điện như hình vẽ:

Hình 1.35: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN Khi K mở: Tiếp xúc EB bị phân cực ngược, electron từ E không qua được vùng B nên IB = 0, và transistor khóa, khơng có dịng IC qua tải Rt.

Khi K đóng: Dịng IB khác 0. Với UBE = 0.6V (Si), nếu ta chọn R1 , R2 ,

</div>