Giáo trình hướng dẫn tìm hiểu nguyên lý chu kỳ xung chuẩn với cổng logic phần 6 ppt

Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
62
III./ LẮP RÁP VÀ CÂN CHỈNH:
1./ Bảng liệt kê linh kiện:
a./ Linh kiện của mạch ngõ vào:
R
1
= R
4
= R
5
= R
6
= 1K
R
2
= 50
R
3
= 100K
R
7
= 2,2K
C
1
= 0,01F
C
2
= 0,1F

C
3
= C
4
= 0,1F
Diode Zener 5,5V
IC 741 x 2
IC 4017 x 2

b./ Linh kiện mạch dao động:
R
1
= R
2
= 1K
C
1
= 0,1
XTAL = 32,768KHZ
IC 4518B
IC 4040B
IC 4017
IC 4081X
IC 40106

c./ Mạch đếm và giải mã:
IC 4518B x 2
IC 4511B x 4
IC 4072B x 2
IC 4071

d./Mạch hiển thò:
R: Điện trở hạn dòng cho tất cả Led 7 đoạn: 330
R
C
: Điện trở kéo nguồn cho tất cả Led 7 đoạn = 390.
Transistor thúc Led: A564 (PNP)

e./ Mạch nguồn:
Tranformer: 220/
+
-
12V
AC
.
Diode D
1
: D
4
: IN 4007.
C
1
= C
2
1000F/50V
C
3
= C
4
= C

7
= C
8
=0.1F
C
5
= C
6
=10F
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
63
VR
1
= VR
2
= 2K
R
1
= R
2
= 120
IC ổn áp dương LM317, LA 7805.
IC ổn áp âm LM 337.

2./ Cân chỉnh và sai số của thiết bò:
a./ Cân chỉnh:
Sau khi lắp ráp các linh kiện vào trong mạch của từng Modul, ghép các

Modul lại với nhau để được một mô hình hoàn tất là máy đo tần số. Kiểm tra
các Modul trứớc khi cấp nguồn.
Công tắc chuyển mạch mức điện áp tín hiệu ngõ vào đặt ở vò trí 5V,
chỉnh giai đo ở vò trí X
1
. Dùng máy phát sóng tạo nguồn tín hiệu ngõ vào có
tần số là 10HZ. Nếu kết quả hiển thò là 10HZ thì máy đã hoạt độg tốt, nếu
kết quả không đúng là do bộ dao động chuẩn tạo xung điều khiển chưa đúng.
Ta cần chỉnh tần số ở bộ dao động nội để được kết quả cho phép đo là đúng,
sau đó cần cố đònh tần số sai số của bộ dao động nội này, khi cân chỉnh
những tín hiệu có biên độ thấp hàng (mV). Ta cần đưa tín hiệu có tần số thấp
10HZ và tần số cao 20KHZ để xem thiết bò có hoạt động được hay không.
Nếu như không đáp ứng ta điều chỉnh ở Modul khuếch đại tín hiệu ngõ vào.
b./ Sai số của thiết bò:
Như chúng ta đã biết là các linh kiện vi mạch số điều có thời gian trể nhất
đònh, nghóa là khi có xung tác động ở ngõ vào thì sau khoảng thời gian ngắn
TS thì ngõ ra, mới thay đổi trạng thái.


Trong mạch dùng cổng AND để làm mạch khoá tín hiệu vào mạch
đếm, trong khoảng thời gian 1s cho phép xung vào mạch đếm của chu kỳ
trước và chu kỳ sau có số xung vào mạch đếm không giống nhau, sai lệch ít
nhất là một xung.
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
64

Chương V

Kết luận

I ./ KẾT LUẬN:
Qua sáu tuần thực hiện luận văn tốt nghiệp, chúng em đã hoàn tất
được yêu cầu đặt ra là xây dựng mô hình máy đo tần số hiển thò số dùng
trong giảng dạy môn đo lường điện. Thiết bò dùng để đo lường điện có nhiều
loại như máy đo điện áp, máy đo dòng điện, máy đo tần số… Trong từng loại
máy đo có các kiểu cấu tạo khác nhau ví dụ như máy đo tần số thì có máy đo
tần số chỉ thò kim, máy đo tần số chỉ thò số, máy đo tần số chỉ thò dạng rung.
Loại máy đo tần số chỉ thò số được cấu tạo từ linh kiện vi mạch số nên kích
thước có thể trở nên gọn nhẹ rất nhiều so với các loại máy đo tần số khác.
Tuy nhiên, đề tài này là thiết kế mô hình để dạy học nên mạch điện cuả máy
được chia ra nhiều Modul theo chức năng cuả từng khối để dể dàng minh hoạ
khi giảng dạy về các loại máy đo tần số. Kích thước cuả mô hình được thiết
kế vừa phải phù hợp cho việc giảng dạy, phần hiển thò số dùng LED 7 đoạn
loại lớn để người học dễ quan sát. Màu nền và màu chữ kết hợp nổi bật để
người học có thể thấy được từng khối chức năng cuả mô hình.
Luận văn đã hoàn tất phần lý thuyết cơ bản cũng như phần thiết kế và
thi công. Tuy nhiên do thời gian có hạn nên chưa hoàn chỉnh được nguồn nuôi
phụ khi không có nguồn điện xoay chiều 220/110V.
II ./ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI
Mô hình chỉ dùng trong giảng dạy lý thuyết, chưa dùng ngay trong
phòng thí nghiệm được do cấp chính xác cuả máy chưa cao và mức sai số của
máy chưa thể sử dụng cho phòng thí nghiệm. Sai số giữa các giai đo là 10 HZ,
nguyên nhân cuả sự sai số này là do sử dụng các IC đếm làm mạch chia 10
để tạo các giai đo. Ngoài ra còn một nguyên nhân gây ra sai số nhưng không
đáng kể là thời gian trễ cuả cổng AND.
Nếu như có điều kiện về thời gian và kinh phí, chúng em sẽ khắc phục
sự sai số này để mô hình hoàn chỉnh hơn và có thể dùng trong [phòng thí

nghiệm đo lường điện.
.
Luận n tốt Nghiệp Mô Hình Máy Đo Tần Số

Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
65

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Đo lường điện Nguyễn Ngọc Tân
2. Vi mạch số Nguyễn Hữu Phương
3. Sổ tay tra cứu linh kiện quang điện tử
4. Sổ tay tra cứu CMOS

.
II. Bước 2: Thiết kế các board khối của board B
Sau khi board A đã hoạt động, các board khối của board B sẽ được thiết
kế tiếp theo trình tự sau:
- Thiết kế board chuyển mạch AV / TV.
- Thiết kế board Tuner.
- Thiết kế board IF.
- Thiết kế board Audio.
- Thiết kế board vi xử lý.
Kết nối các board khối trên lại với nhau để board B hoạt động tốt.
III. Bước 3:
Kết nối board A và board B sao cho mô hình hoạt động và cân chỉnh lại
cho phù hợp.
IV. Bước 4:
Thiết kế các board trung gian giữa các board khối với board chính và trên
board trung gian có các công tắc chuyển mạch để đánh pan.

.
I. Bước 1: Thiết kế các board khối của board A

1. Thiết kế board nguồn ổn áp ngắt dẫn.
Mạch được thiết kế trên một board riêng ( phần diode nắn điện và tụ lọc
điện nằm trên board chính A ) và mạch này có thể thay bằng 1 board
mạch hoạt động theo nguyên lý kiểu khác nhưng thông số kỹ thuật phải
phù hợp.
Để an toàn cho Sinh Viên khi thao tác thực hành, mạch được thiết kế
mass cách ly.

a. Thông số kỹ thuật:
- V
in
: 130V
DC
÷ 305V
DC

- V
out
: B
+
1
: 115 V
- B
+
2
: 16 V
- P

max
: 120 watt
- Tần số hoạt động của mạch: 30KHz ÷ 50 KHz
- Độ gợn sóng trên áp một chiều ( Ripple ) : 100 mV
pp


b. Sơ đồ khối:












Phần tử
chuyển mạch
N
ắn và lọc

Dao động và điều
chỉnh tần số xung
p
chuẩn
p

tham
chiếu
Phần
tử điều
khiển
Vi xử
lý
Điện áp DC
(sau khi nắn điện và
lọc điện)
Dò sai

Phần tử
cảm biến
Nắn và lọc

Biến áp
xung
cách ly
mass
Phần tử
chuyển
mạch
FBT

16V

115V
DC

c. Sô ñoà nguyeân lyù:





















C12 C13
R1
D1
D3
C14 C15
C16 C17

D2
D4
C1
R2
R3
R10
C5
R30
C10
1
4
7
C2
R8
OPTO
Q1 R5
R4 D5
C3 R6
Q2
R11 R12
L C6 R13
D6
C4
Q3
R7 D7
R9
D9
D8
3
2

D10
Q4
R14 R15 R17
VR
R16 R18
5
6
8
D12
C11
D11
C7
C8
R19
R24 R25
R31
C18
C21
7805
AC
Q8
R26
Q?
NPN
5V 16V
VI XÖÛ LYÙ
115V
VI XÖÛ LYÙ
d. Tính toán và thiết kế mạch:
ª Biến áp xung:

Biến áp xung hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điêän từ, lõi của
biến áp là ferit nên tổn hao ít và hiệu suất cao.
- Tính dòng đỉnh cuộn sơ cấp biến áp:
I
pp
= 2P
o
/ V
Imin
. δ
max

Điện áp DC nhỏ nhất sau khi qua chỉnh lưu:
V
Imim
=100.1.4 =140V
Điện áp DC lớn nhất sau khi chỉnh lưu:
V
I max
=260. 1,4 =376V
Tỉ số điện áp vào:
K = 376 / 140 = 2,62
δ
max
: chu kỳ làm việc lớn nhất
Chọn δ
max
= 0,7
Chu kỳ làm việc nhỏ nhất ngõ vào:
δ

min
= δ
max
/ (1- δ
max
). K + δ
max
= 0,7 / (1- 0,7 ). 2,62 + 0,7
= 0,47
Dòng đỉnh cần tính:
I
pp
= 2. 200 / 140. 0,7
= 4,08A
Vậy chu kỳ làm việc có giá trò trong khoảng 0,47 đến 0,7 khi điện áp ngõ
vào thay đổi trong khoảng từ 140 V
DC
đến 367V
DC
.
-Tính chiều dài khe hở:
Điện cảm sơ cấp biến áp xung:
L
p
= V
Imin
.δ
max
/I
pp

.f
L
p
=140.0,7/4,08.20
=1,2.10
3
H
Thể tích hiệu dụng của lõi:
V
e
= 0,4 L
p
. I
2
pp
.10
8
/B
2
max

Chọn B
sat
= 4000 gauss
Suy ra: B
max
=B
sat
/ 2 =2000 gauss
Suy ra: V

e
= 0,4.3,14.10
-3
.(4,08)
2
.10
8
/( 2000)
2

Tiết diện lõi biến áp xung A
e
được chọn: 0,96cm
3

Chiều dài khe hở:
Lg = V
e
/ A
e
= 0,63 / 0,96 = 0,64 cm
-Tính số vòng dây quấn:
Số vòng dây quấn cho một volt là:
N = 10
8
/ K.f.A
e
.B
max

Chọn K =4
Suy ra n = 108 / 4.20.103.0,96.2000
= 0,7 vòng/ Volt
Số vòng cuộn sơ cấp:
N
s
=V
o
.n =150.0,7 = 80,5 vòng
Tính cỡ dây quấn:
Dòng điện tải I
L
là:
I
L
=P
0
/ V
0
=200/115 = 1,74 A
Đường kín dây quấn:
D = 1,3.(√I
L
/J)
J : Mật độ dòng điện
Chọn J = 4 A/ mm
2

Suy ra d =11,3 .(√1,74/4) =0,75 mm
Vậy ta chọn cỡ dây từ 0,7 đến 0,8 mm

ª Tính toán mạch điện:
Chọn transistor chuyển mạch Q
102

Nguồn cung cấp được tính với điện áp vào lớn nhất:
V
CC
=260.√2 = 367 V
DC

Vậy khi Q
4
ngưng dẫn thì V
CE
của Q
4
đạt giá trò 367 V
DC

Dòng điện ngõ ra cũng là dòng điện tải:
I
0
= I
L
= P
0
/U
0

Tra sổ ta chọn transistor chuyển mạch Q

4
là 3688
Vậy ở hai chế độ làm việc thì ứng với:
t
on1
= d
1
/ f = 0,82 / 20.10
3
= 41 µs
t
on2
= d
2
/ f = 0,34 / 20.10
3
= 17 µs
t
off1
= (1/f )/t
on1
= (10
6
/20.10
3
)-17 =3 µs
Dòng điện cuộn cảm phóng qua tải:
I
pk1
= 2I

Lmax.
[ 1+ (V
0
/V ) ]
= 2.1,774.[ 1+ (115/140)]
= 6,3A
Do vậy tụ lọc có giá trò:
C
1
= [(I
PK1
-I
L
)
2
.t
on1
.V
Imin
]/2.V
I
.I
PK1
.V
0

= [(6,3 - 1,74)
2
. 41.10-6.140]/2.100.10
-3

.4,66.115
= 8,23 µF
C
2
= [(I
PK2
- I
L
).t
on2
.V
Imax
]/2.V
I
.I
PK2
.V
0

= [(4,66-1,74)2.41.10-6.338]/2.100.10-3.6,3.115
= 457 µF
Để đảm bảo an toàn ta chọn tụ lọc điện ngõ ra có giá trò: 1000 µF/180V