Thiết kế chế tạo động cơ bước dùng ic số

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

Cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

Trường ĐHSP Kỹ Thuật Hưng yên

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

Khoa Điện - Điện tử
ĐỒ ÁN MÔN HỌC
(kỹ thuật số)
Tên đề tài:
Nội dung yêu cầu:

08 tuần
Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển động cơ bước dùng IC số
- Sử dụng 01 động cơ bước 2 pha 6 đầu dây
- Sử dụng các nút nhân để lựa chọn thay đổi tốc độ và chiều quay động cơ
- Nguồn điều khiển 5VDC
- Sử dụng các IC số chuyên dụng
- Có các đèn báo trạng thái hoạt động

Nội dung cần hoàn thành:
- Kế hoạch thực hiện
- Thuyết minh

- Sản phẩm Mạch hiển thị tốc độ động cơ

Sinh viên thực hiện:

1. Nguyễn Mạnh Hùng
2. Nguyễn Đình Hùng

LỜI NÓI ĐẦU
Hiện nay nghành kỹ thuật điện –điện tử đóng vai trò rất quan trọng trong thực tiễn ứng dụng
cuộc sống. Bộ môn kỹ thuật số được đưa vào giảng dạy rộng rãi ở các trường đại học kỹ thuật trong cả
nước, tuy nhiên những ứng dụng của kỹ thuật điện –điện tử vẫn chưa được khai thác triệt để trong nước


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

.và một trong những ứng dụng quan trọng đó là ứng dụng của điều khiển động cơ bước, nó sử dụng rộng
rãi đặc biệt là trong các nghành kĩ thuật như điện tử công nghiệp, điều khiển robot. Trong quá trình tham
gia học tập tại trường ĐHSPKT Hưng Yên được sự chỉ đạo của nhà trường của khoa điện –điện tử, đặc
biệt là sự chỉ đạo, hướng dẫn trực tiếp của thầy giáo Trần Ngọc Thái giao cho đề tài đồ án môn học :”
Thiết kế, lắp ráp mạch điều khiển động cơ bước dùng IC số”. Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên
cứu đến nay chúng em đã hoàn thành đề tài của mình
Nội dung đề tài thực hiện gồm những phần sau :
1.Sử dụng các linh kiện điện tử cơ bản
2.Hiển thị tốc độ quay thông qua led đơn
3.Phân tích nguyên lý hoạt động của mạch
4.Có điều khiển thay đổi tốc độ

Với kiến thức còn hạn chế, kinh nghiện chưa tích lũy được nhiều nên không tránh khỏi thiếu sót. Rất
mong được sự giúp đỡ đóng góp ý kiến của thầy giáo ,cô giáo và các bạn để đề tài của chúng em được
hoàn thiện hơn .

Chúng em xin chân thành cảm ơn !
Nhóm sinh viên thực hiện
Nguyễn Mạnh Hùng
Nguyễn Đình Hùng

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hưng yên . …ngày …..tháng…năm …..
Giáo viên

Trần Ngọc Thái

MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU ……………………………………………………..…..…………………………2
Nhận xét của giảng viên hướng dẫn………….……………………………………………………3
DANH MỤC HÌNH VẼ


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

CHƯƠNG I: MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
− Khái niệm: Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các
động cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu
điều khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các
chuyển động của rôto có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

− Cấu tạo: Động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một chiều không
tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
− Hoạt động: Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có
độ chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các
tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương ứng
với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự chuyển
đổi và tần số chuyển đổi.
− Ứng dụng: Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc
biệt hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số. Động cơ bước được
ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá,Điện tử công nghiệp, chúng được ứng dụng trong các thiết
bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang học, điều

khiển định vị, bám mục tiêu trong các khí tài quan sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công
cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và chiều trong máy bay... Trong công nghệ máy tính, động
cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm, máy in...
− Phương pháp điều khiển:
+ Dùng IC số : 74LS194
+Dùng NE555….
* Điều khiển động cơ bước :
Dùng IC số :
− Ưu điểm:
+ Dễ thiết kế, điều khiển…
+ Nhiều nguồn linh kiện giá vừa phải.
+ Dễ kiểm tra, sửa chữa.
− Nhược điểm :
+ Dòng ra nhỏ.
+ Khó bo mạch bởi nhiều linh kiện.
+ Khó xác định được thời gian của 1 xung.
+ Thường chỉ điều khiển cho động cơ bước loại nhỏ.
1.2 Mục tiêu của đề tài
- Tìm hiểu nguyên lý, chức năng và tác dụng của động cơ bước .
- Tìm hiểu được các chức năng, tác dụng của các linh kiện thiết bị điện tử.
- Hoàn thành sản phẩm là mạch điều khiển động cơ bước: Tăng tốc ,giảm tốc,đảo chiều….
- Rèn luyện cho sinh viên cách tự học, đi đôi với thực hành và khả năng làm việc theo nhóm
1.3 Kế hoạch thực hiện
-Bước 1: Tìm hiểu lý thuyết chung của mạch điều khiển động cơ bước. Bao gồm nguyên tắc hoạt
động của mạch và một số mạch để đưa ra lựa chọn tốt cho đề tài làm đồ án
-Bước 2: Tìm hiểu về các linh kiện, thiết bị điện tử sử dụng trong mạch trên, từ đó tính toán lựa
chọn các linh kiện, thiết bị đạt yêu cầu sử dụng trong mạch.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

-Bước 3: Tìm hiểu cách sử dụng phần mềm vẽ mạch professional, Eagle 6.6.0 từ đó đưa ra cách vẽ
mạch điều khiển động cơ bước và hoàn thành bản mạch in của mạch .
-Bước 4: Sau đã có bản mạch in tiến hành thi công hoàn thành sản phẩm

CHƯƠNG2: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ MỘT SỐ LOẠI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ
2.1. ĐIỆN TRỞ
2.1.1. Khái niệm:
- Điện trở là linh kiện thụ động không thể thiếu trong các mạch điện và điện tử, chúng có
tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện chức năng tuỳ theo vị trí của điện trở trong
mạch.
Ký hiệu: R
Biểu thức xác định: R =

U
I

Đơn vị tính: Ω (Ohm)
2.1.2. Phân loại:
Có 5 loại điện trở chính:
-

Điện trở than ép.

-

Điện trở than.

-

Điện trở màng kim koại.

-

Điện trở oxit kim loại.

-

Điện trở dây quấn


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

2.1.3. Đặc điểm của điện trở
- Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi có dòng chảy
qua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng nhiệt trên thân điện trở.
- Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc biệt theo tần số
tín hiệu xoay chiều tác động lên nó.
2.1.4.Hình dạng thực tế một số loại điện trở

Bảng 2.1 Hình dạng thực tế của một số điện trở

10

Điện trở thang

6 ,8

5W

Điện trở công suất

10W

Điện trở công suất

Biến trở

2.1.5 công suất của điện trở.
Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được
theo công thức
P = U . I = U2 / R = I2.R
Theo công thức trên ta thấy, công xuất 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 xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch,nếu đem
một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ bị cháy.
Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2 lần công xuất mà nó
sẽ tiêu thụ.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình 2.1 điện trở cháy đo quá công suất
+ Ở sơ đồ trên cho ta thấy : Nguồn Vcc là 12V, các điện trở đều có trị số là 120Ω nhưng có công

xuất khác nhau, khi các công tắc K1 và K2 đóng, các điện trở đều tiêu thụ một công xuất là
P = U2 / R = (12 x 12) / 120 = 1,2W
+ Khi K1 đóng, do điện trở có công xuất lớn hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở không cháy.
+ Khi K2 đóng, điện trở có công xuất nhỏ hơn công xuất tiêu thụ , nên điện trở bị cháy .

2.2 BIẾN TRỞ
2.2.1. Khái niệm
- Biến trở là loại điện trở có thể thay đổi trị số theo yêu cầu ,thường gọi là chiết áp ,có 2 loại đó là
biến trở dây quấn và biến trở than .
Biến trở dây quấn :dùng dây dẫn có điện trở suất cao ,đương kính nhỏ ,quấn theo kiểu lõi cách
điện bằng sứ hay nhựa tổng hợp hình vòng cung 270 độ .haai đầu hàn với hai cực dẫn điện A và
B
2.2.2. Hình dạng thực tế


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình 2.2 Cấu tạo của biến trở
2.2.3 Sử dụng biến trở

Để thay đổi giá trị biến trở thì ta xoay, hay vặn, hay gạt nó (tuỳ theo cấu tạo của nó mà
dùng).

Và biến trở thì có 3 chân, thì 1 trong các chân đó sẽ là “chân chạy”. Dùng
VOM – mode đo Ohm để xác định chân nào là “chân chạy” (điện trở giữa
chân chạy và 1 trong 2 chân còn lại sẽ thay đổi khi ta vặn núm xoay).

2.3. TỤ ĐIỆN
2.3.1. Khái niệm
-Tụ điện là một loại linh kiện thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử,
có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường.
-Kí hiệu là C
Biểu thức xác định:

Zc =

Đơn vị tính: Fara (F).
2.3.2. Hình dạng và trị số của tụ điện
1. Tụ gốm :

1
1
=
j.2Π f .C
j. Xc


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình 2.3 Hình dạng thực tế của tụ gố

2.Tụ hóa

Hình 2.4 Hình dạng thực tế của tụ hóa
2.3.3. Phân loại tụ điện
- Có rất nhiều phương pháp phân loại, ở đây ta phân loại dựa trên cơ sở chất chế tạo bên
trong tụ diện thì có các loại sau :
- Nhóm tụ mica, tụ selen, tụ cemamic nhóm này làm việc ở khu vực tần số cao tần.
- Nhóm tụ sứ, sành.giấy dầu: nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung bình.
- Tụ hóa làm việc ở khu vực tần số thấp.
2.3.4. Đặc điểm của tụ điện :
- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn dòng một chiều.
- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ.
- Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara), (micro Fara). Điện tử
gồm
- Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số :
Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ.
Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ.
- Ghép nối tiếp


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

- Ghép tụ song song
- Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng cực.
2.4.DIODE

2.4.1Cấu tạo diode tiếp điểm
Đế là một chất bán dẫn N phía trên phiến đế người ta dùng một thanh kim loại hóa trị 3 có
tiết diện rất nhỏ ( cỡ µm). Tại vùng tiếp xúc đó tạo thành một chất bán dẫn P. Thanh kim loại
được nối với cực dương (Anot), còn đế được nối với cực âm (Katot).
- Đặc điểm của diode tiếp điểm:
+ Tiếp giáp PN rất nhỏ
+ Dòng điện đi qua diode nhỏ
+ Điện dung ký sinh nhỏ
+ Cho tần số cao dễ đi qua
Ký hiệu và hình dáng của diode bán dẫn :

Hình 2.5 Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.
2.4.2 Ứng dụng của diode
Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu
nguồn xoay chiều thành một chiều, các mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt
động . trong mạch chỉnh lưu Diode có thể được tích hợp thành Diode cầu có dạng :


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình 2.6 Diode cầu trong mạch chỉnh lưu điện xoay chiều

2.4.3 Đặc tuyến Von-Ampe của diode
- Đặc tuyến Von-Ampe của diode biểu thị mối quan hệ giữa dòng điện chạy qua diode và
điện áp đặt vào hai đầu diode (HV)

Nối tiếp điốt bán dẫn với 1 nguồn điện áp ngoài qua 1 điện trở hạn chế dòng, biến đổi cường
độ và chiều của điện áp ngoài, người ta thu được đặc tuyến Von-Ampe của đốt có dạng hình vẽ.
Đây là 1 đường cong có dạng phức tạp, chia làm 3 vùng rõ rệt: Vùng (1)ứng với trường hợp
phân cực thuận vùng (2) tương ứng với trường hợp phân cực ngược và vùng (3) được gọi là
vùng đánh thủng tiếp xúc p-n.
2.4.4 Một số loại diode:
1.diode tách sóng:
Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất
bán dẫn P – N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các
mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu.
2.diode nắn điện:
Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz, Diode này thường
có 3 loại là 1A, 2A và 5A.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

3.Diode Varicap ( Diode biến dung )
Diode biến dung là Diode có điện dung như tụ điện, và điện dung biến đổi khi ta thay đổi điện áp
ngược đặt vào Diode.

Hình Ứng dụng của Diode biến dung Varicap ( VD )

trong mạch cộng hưởng
+Ở hình trên khi ta chỉnh triết áp VR, điện áp ngược đặt vào Diode Varicap thay đổi , điện dung của
diode thay đổi .
4. Diode xung
Trong các bộ nguồn xung thì ở đầu ra của biến áp xung , ta phải dùng Diode xung để chỉnh lưu.
Diode xung là diode làm việc ở tần số cao khoảng vài chục KHz , diode nắn điện thông thường
không thể thay thế vào vị trí diode xung được, nhưng ngựơc lại diode xung có thể thay thế cho vị
trí diode thường, diode xung có giá thành cao hơn diode thường nhiều lần.Về đặc điểm , hình
dáng thì Diode xung không có gì khác biệt với Diode thường, tuy nhiên Diode xung thường có
vòng dánh dấu đứt nét hoặc đánh dấu bằng hai vòng
5. Diode Zener
* Cấu tạo
Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn 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 cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện
áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình dáng Diode Zener ( Dz )

Ký hiệu và ứng dụng của Diode zener trong mạch.

+Sơ đồ trên minh hoạ ứng dụng của Dz, nguồn U1 là nguồn có điện áp thay đổi, Dz là diode ổn
áp R1 là trở dòng

+Ta thấy rằng khi nguồn U1 > Dz thì áp trên Dz luôn luôn cố định cho dù nguồn U1 thay đổi.
+Khi nguồn U1 thay đổi thì dòng ngược qua Dz thay đổi, dòng ngược qua Dz có giá trị giới hạn
Khoảng 30mA
+Thông thường người ta sử dụng nguồn U1 > 1,5 => 2 lần Dz và lắp trở hạn dòng R1 sao cho
dòng ngược lớn nhất Dz<30mA

Nếu U1 < Dz thì khi U1 thay đổi áp trên Dz cũng thay đổi
Nếu U1 > Dz thì khi U1 thay đổi => áp trên Dz không đổi.

6. Diode Thu quang. ( Photo Diode )
thu quang hoạt động ở chế độ phân cực nghịch, vỏ diode có một miếng thuỷ tinh để ánh sáng
chiếu vào mối P – N , dòng điện ngược qua diode tỷ lệ thuận với cường độ ánh sáng chiếu vào
diode.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Ký hiệu của Photo Diode

7. Diode Phát quang ( Light Emiting Diode : LED )
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…

Hinh 2.7 Diode phát quang LED

2.5. IC 7805
2.5.1 .đặc điểm :
-78XX là dùng họ điện tử dùng để biến đổi hiệu điện thế từ cao đến thấp tùy thuộc vào đặc tính
của từng loại họ 78
Ví dụ họ :7805,7808,7812…..
Trong sơ đồ nguyên lí nó được kí hiệu như hình vẽ dưới 78XX được ứng dụng trong nhiều mạch
điện tử điều khiển
-Ta thấy họ 78 có 3 chân :có hai chân vào và 1 chân ra (chung nhau dây âm )
chân ra ) khi đó tại chân sẽ cho ta hiệu điện thế mà chúng ta cần theo từng loại chức năng của
họ 78
Cách đọc chân của họ 78
Ví dụ
7805 là IC ổn định điện điện áp đầu ra luôn là 5v
7812 là điện áp ở cửa ra là 12v (điện áp đưa vào >12v)
7812 đầu vào nằm trong khoảng (12v-36v) nếu các bạn cho cao thì 78 sẽ không hoạt động lâu


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

nên bạn cần phải lắp tản nhiệt cho nó
Đọc chân :nếu ta đặt 78 như hình vẽ dưới đây :
2.5.2 HÌnh dạng thực tế

Chân số 1 gọi là chân vào (in)
Chân số 2 gọi là chân mát (GND)
Chân số 3 gọi là chân ra (out)

2.6. IC NE555

2.6.1.giới thiệu về ic NE555
IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông và
có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế được độ rộng xung. Nó được
ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác.
2.6.2 Mạch dao động
Mạch dao động là mạch dao động sử dụng các linh kiện để phát ra tín hiệu xung dao động cụ
thể để điều khiển các thiết bị . Có nhiều dạng tín hiệu xung được phát ra từ mạnh dao động, như
xung sin, xung vuông, xung tam giác
Ta có sơ đồ khối sau:


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Hình 2.9 Sơ đồ khối của NE555
2.6.3 Sơ đồ chân IC555
IC NE555 gồm có 8 chân.
- Chân số 1 (GND): Nối mase
- Chân số 2 (TRIGGER): Lối vào thay đổi trạng thái xung nối ra
- .Chân số 3 (OUTPUT): Ngõ ra, trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt cao (gần bằng mức
áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)
- Chân số 4 (RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối mase thì ngõ ra ở mức
thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân số 2 và 6.
- Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC555 theo các
mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối mase. Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng

dụng chân số 5 nối mase qua 1 tụ từ 0.01µF-> 0.1µF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho
mức áp chuẩn và ổn định.
- Chân số 6 (THRESHOLD): Là ngõ vào của một tầng so áp khác, mạch so sánh dùng các
transistor
NPN mức chuẩn là Vcc/3.
- Chân số 7
(DISCHAGER): Có thể xem
như
một
khóa điện cho 1 mạch R-C
lúc IC555
dùng như một tầng dao động
- Chân số 8
(Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc

Hình 2.10
2. 6.3.
chế độ

Hình ảnh của IC NE555
Công thức tính tần số điều
rộng xung của NE555


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số , độ rộng xung.
+ Tần số của tín hiệu đầu ra là :
f = 1/(ln2.C.(R1 + 2R2))
+ Chu kì của tín hiệu đầu ra : t = 1/f
+ Thời gian xung ở mức H (1) trong một chu kì :
t1 = ln2 .(R1 + R2).C
+ Thời gian xung ở mức L (0) trong 1 chu kì :
t2 = ln2.R2.C
Như vậy trên là công thức tổng quát của 555. Tôi lấy 1 ví dụ nhỏ là: để tạo được xung dao động
là f = 1.5Hz . Đầu tiên tôi cứ chọn hai giá trị đặc trưng là R1 và C2 sau đó ta tính được R1. Theo
cách tính toán trên thì ta chọn: C = 10nF, R1 =33k --> R2 = 33k (Tính toán theo công thức)của
NE555
2.7.LED
1 .Hoạt động của led

Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn.Khối bán dẫn loại p chứa nhiều lỗ
trống tự do mang điện tích dươngnên khi ghép với khối bán dẫn n (chứa các điện tử tự do) thì các
lỗ trống này có xu hướng chuyển động khuếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm các


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

điện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếu hụt lỗ trống và
dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tử và dư thừa lỗ trống).
Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trống thu hút và khi chúng tiến lại gần
nhau, chúng có xu hướng kết hợp với nhau tạo thành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có

thể giải phóng năng lượng dưới dạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).
2.Tính chất
Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau
(tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ
thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.
LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V.
Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do
đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.

Loại LED Điện thế phân cực thuận
Đỏ

1,4 - 1,8V

Vàng

2 - 2,5V

Xanh lá cây 2 - 2,8V

3.Ứng dụng

Đèn chiếu sáng sử dụng các LED phát ánh sáng trắng
LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí,
đèn giao thông.
Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon. Đèn chiếu
sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên

Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Các LED phát ra tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân
dụng

2.8. Tranzitor :
hai chuyển tiếp P – N, ghép công nghệ xen kẽ nhau. Hai lớp bán dẫn ngoài cùng là cùng
loại, lớp giữa là lớp bán dẫn khác loại,người ta lối ra 3 điện cực: Emiter (E), Bazơ (B), Colector
(C)
Tranzitor có hai loại hai: đó là tranzitor thuận và transitor ngược
+ xét tranzitor ngược (NPN): Tranzitor là loại linh kiện bán dẫn, gồm
Mật độ hạt dẫn tại lớp N của cực E là lớn nhất
Mật độ hạt dẫn tại lớp P của cực B là nhỏ nhất.
Mật độ hạt dẫn tại lớp N của cực C là lớn nhất
Khi mắc nguồn E1, E2 (ta phải nhớ là nguồn DC) để phân cực cho 3 chân B C E sao cho: VC >>
VB > V E

Hình 2.11 Mối tiếp xúc P – N => Cấu tạo của Diode .
Chiều dòng điện quy ước tại các cực .
Ta nhận thấy:
Cực dương của nguồn E1 sẽ hút các hạt của lớp N tại cực C → tạo nên dòng IC (chiều quy ước
ngược với thực tế)
Cực âm của nguồn E2 sẽ đẩy các hạt âm của lớp N tại cực E → tạo nên dòng IE (chiều quy ước
ngược với chiều thực tế)
Chuyển động của các hạt âm của lớp N tại cực E xảy ra hai vấn đề:
+ Đến chung hòa với các hạt dương của lớp P của cực B, nhưng do mật độ hạt dương ở đay quá ít
nên số hạt âm của lớp N (xuất phát từ cực E) sẽ tiếp tục xuyên dẫn đến cực dương của nguồn E 2

tạo nên dòng IB (quy ước ngược lại).


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

+ Số hạt âm của lớp N xuất phát từ cực E sau khi tham gia tạo nên dòng I B sẽ xuyên lấn sang lớp
N của bên cực C để đến cực dương của nguồn E 1 (do thiết kế giá tri E1 >>E2 tức là VC >> VB ) cho
nên lực hút của nguồn E1 rất lớn đủ kéo các hạt âm của lớp N tại cực E xuyên dẫn sang cực C.
- Khi ta điều chỉnh thay đổi VP tức là thay đổi được độ lệch áp U BE = VB – VE → dòng IE sẽ thay
đổi theo tương ứng → IC cũng thay đổi theo tương ứng.
- Nếu UBE tăng → số hạt âm của lớp N tại cực E sẽ dẫn xuyên qua lớp tiếp giáp P – N tạo nên
dòng IE tăng → dòng IC tăng.
- Khi tăng UVE dòng tham gia lớn hơn 0,8V thì tất cả các hạt âm của lớp N tại cực E bị hút hết →
IE tăng bão hòa → IC tăng bão hòa
- Nếu UBE giảm → số hạt âm của lớp N tại cực E khó xuyên qua lớp tiếp giáp P – N hơn → dòng
IE giảm → dòng IC giảm
2.9. CỔNG NOR(trong mạch của ta thiết kế dùng IC7402)
a) khái niệm:
Cổng NOR là cổng logic có n đầu vào biến và một đầu ra thực hiện phép cộng đảo logic
f(x1,... xn) = x1 + x2 +…+ xn
b) Ký hiệu:

>1

>1

2 đầu vào

n đầu vào

2 đầu vào

Ký hiệu EU

n đầu vào

Ký hiệu US

c) Bảng trạng thái:
B
0
0
1
1

A
0
1
0
1

F
1
0
0
0

B
L
L
H
H

A
L
H
L
H

NOR 2 đầu vào

d) Vi mạch thực tế:

F
H
L
L
L

L
B
K1

A

K1

K2

F
F

N


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Những IC chứa cổng NOR như:IC7402,7427,7428,4001B.
+ IC7402,7428 chứa 4 cổng NOR 2 đầu vào , điện áp hoạt động 5v.
+ IC7427 chứa 4 cổng NOR 3 đầu vào, điện áp hoạt động 5v.
+ IC4001B chứa 4 NOR 2 đầu vào ,hoạt động từ 3->15v.

2.10 IC 74194
2.10.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 2.11 Sơ đồ chân IC 74194
Chân 16 nối nguồn 5V, chân 8 nối mass. IC có một chân đếm tiến và một chân đếm lùi. Chân 2
là chân quay thuận , chân 7 là chân quay ngược. Khi đưa xung Clk vào chân 11 và chân 9 nối
dương nguồn thì bộ đếm sẽ quay thuận. Và ngược lại khi đưa xung vào chân 11 và chân 10 nối
dương nguồn thì IC sẽ quay ngược
Các chân 3,4,5,6 là các đầu vào số liệu A, B, C, D ( hoặc gọi là đầu vào đặt trước). Theo thứ tự
từ A đến D thì A là bít có trọng số nhỏ nhất ( 20) và D là bít có trọng số lớn nhất (23).
Các chân 12,13,14,15 là các đầu ra ( Q0 có trọng số nhỏ nhất)

Chân 1 là chân Load tích cực thấp để điều khiển nạp số liệu đặt trước vào IC. Khi cho Load = 0
các giá trị đặt ở A, B, C, D tương ứng sẽ chuyển ra các đầu ra Q A, QB, QC, QD. Sau khi nạp phải
chuyển Load sang mức logic 1 thì bộ đếm mới hoạt động được.


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

2.10.2 Chức năng của IC74194

Hình 2.12 Sơ đồ chân IC 74194
IC là thanh ghi dịch vạn năng lưỡng hướng 4-bit
- Có khả năng dịch trái, dịch phải
- Cho phép truyền dữ liệu nối tiếp, song song đồng bộ
- Dễ dàng mở rộng cho cả hoạt động nối tiếp và song song
- Cho phép Reset Master không đồng bộ
- Có mode " Hold"
- Kiểu đầu ra: Tiêu chuẩn
- Nguồn cung cấp: 2 V ~ 6 V
- Nhiệt độ hoạt động: -40°C ~ 125°C

2.11. PC 817
 PC817:

Hình 2.12 Đặc tính truyền đạt của PC817

Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử
-

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

Cấu tạo PC817 gồm 1photodiode và 1 phototransister khi có dòng qua photodiot, ánh sang
phát ra từ photodiot sẽ làm phototransister dẫn.

-

Đặc tính dòng điện và điện áp như hình trên:

2.12.CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA ĐỘNG CƠ BƯỚC
- Động cơ bước là một loại động cơ điện có nguyên lý và ứng dụng khác biệt với đa số các động
cơ điện thông thường. Chúng thực chất là một động cơ đồng bộ dùng để biến đổi các tín hiệu điều
khiển dưới dạng các xung điện rời rạc kế tiếp nhau thành các chuyển động góc quay hoặc các
chuyển động của rôto
có khả năng cố định rôto vào các vị trí cần thiết.
-Về cấu tạo, động cơ bước có thể được coi là tổng hợp của hai loại động cơ: động cơ một
chiều không tiếp xúc và động cơ đồng bộ giảm tốc công suất nhỏ.
2.12.1 Hoạt động
- Động cơ bước không quay theo cơ chế thông thường, chúng quay theo từng bước nên có độ
chính xác rất cao về mặt điều khiển học. Chúng làm việc nhờ các bộ chuyển mạch điện tử đưa các
tín hiệu điều khiển vào stato theo thứ tự và một tần số nhất định. Tổng số góc quay của rôto tương
ứng với số lần chuyển mạch, cũng như chiều quay và tốc độ quay của rôto phụ thuộc vào thứ tự
chuyển đổi và tần số chuyển đổi.
2.12.2 Ứng dụng
-Trong điều khiển chuyển động kỹ thuật số, động cơ bước là một cơ cấu chấp hành đặc biệt

hữu hiệu bởi nó có thể thực hiện trung thành các lệnh đưa ra dưới dạng số.
-Động cơ bước được ứng dụng nhiều trong ngành Tự động hoá, chúng được ứng dụng trong các
thiết bị cần điều khiển chính xác. Ví dụ: Điều khiển robot, điều khiển tiêu cự trong các hệ quang
học, điều khiển định vị trong các hệ quan trắc, điểu khiển bắt, bám mục tiêu trong các khí tài quan
sát, điều khiển lập trình trong các thiết bị gia công cắt gọt, điều khiển các cơ cấu lái phương và
chiều trong máy bay...
-Trong công nghệ máy tính, động cơ bước được sử dụng cho các loại ổ đĩa cứng, ổ đĩa mềm,


Trường Đại Học SPKT Hưng Yên
Khoa Điện – Điện Tử

Đồ án môn học
Kỹ Thuật Số

máy in...
2.12.3 Phân loại
- Động cơ bước có thể được mô tả như là một động cơ điện không dùng bộ
chuyển mạch. Cụ thể, các mấu trong động cơ là stator, và rotor là nam châm
vĩnh cửu hoặc trong trường hợp của động cơ biến từ trở, nó là những khối răng
làm bằng vật liệu nhẹ có từ tính. Tất cả các mạch đảo phải được điều khiển bên
ngoài bởi bộ điều khiển, và đặc biệt, các động cơ và bộ điều khiển được thiết kế để động cơ có
thể giữ nguyên bất kỳ vị trí cố định nào cũng như là quay đến bất kỳ vị trí nào. Hầu hết các động
cơ bước có thể chuyển động ở tần số âm thanh, cho phép chúng quay khá nhanh, và với một bộ
điều khiển thích hợp, chúng có thể khởi động và dừng lại dễ dàng ở các vị trí bất kỳ.
- Trong một vài ứng dụng, cần lựa chọn giữa động cơ servo và động cơ bước. Cả hai loại động
cơ này đều như nhau vì có thể xác định được vị trí chính xác, nhưng chúng cũng khác nhau ở
một số điểm. Servo motor đòi hỏi tín hiệu hồi tiếp analog. Đặc biệt, điều này đòi hỏi một bộ tắc‐
cô để cung cấp tín hiệu hồi tiếp về vị trí của rotor, và một số mạch phức tạp để điều khiển sự sai
lệch giữa vị trí mong muốn và vì trí tức thời vì lúc đó dòng qua động cơ sẽ dao động tắt dần. Để

lựa chọn giữa động cơ bước và động cơ servo, phải xem xét một số vấn đề, và nó phụ thuộc vào
các ứng dụng thực tế. Ví dụ, khả năng trở về một vị trí đã vượt qua phụ thuộc vào hình dạng
rotor động cơ bước, trong khi đó, khả năng lặp lại vị trí của động cơ servo nói chung phụ thuộc
vào độ ổn định của bộ tắc cô và các linh kiện analog khác trong mạch hồi tiếp.
- Động cơ bước có thể được dùng trong hệ thống điều khiển vòng hở đơn giản;
những hệ thống này đảm bảo cho hệ thống điều khiển gia tốc với tải trọng tĩnh,
nhưng khi tải trọng thay đổi hoặc điều khiển ở gia tốc lớn, người ta vẫn dùng hệ điều khiển vòng
kín với động cơ bước. Nếu một động cơ bước trong hệ điều khiển vòng mở quá tải, tất cả các giá
trị về vị trí của động cơ đều bị mất và hệ
thống phải nhận diện lại; servo motor thì không xảy ra vấn đề này.
a. Phân loại và cấu tạo :
- Giới thiệu :
+ Động cơ bước được chia làm hai loại, nam châm vĩnh cửu và biến từ trở (cũng có loại động
cơ hỗn hợp nữa, nhưng nó không khác biệt gì với động cơ nam châm vĩnh cửu). Nếu mất đi
nhãn trên động cơ, các bạn vẫn có thể phân biệt hai loại động cơ này bằng cảm giác mà không