Thiết kế đèn LED nháy theo nhạc

ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN 1:
THIẾT KẾ MẠCH LED NHÁY THEO NHẠC

1


Lời cảm ơn
Tôi xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong trường Đại học Hàng Hải Việt
Nam nói chung và các thầy cô trong khoa Điện – Điện Tử, chuyên ngành Điện
tự động công nghiệp nói riêng đã tận tình giảng dạy cho tôi nhưng kiến thức căn
bản, kinh nghiệm quý báu trong suốt thời gian qua. Đặc biệt tôi xin cảm ơn Thầy
Trần Tiến Lương giảng viên hướng dẫn đã chấp nhận cho tôi thực hiện đề tài của
mình là “Mạch 11 LED nháy theo nhạc dùng ic LM3915 ”. Trong quá trình thực
hiện đồ án Thầy đã tận tình giúp đỡ và chỉ bảo, hướng dẫn tôi trong suốt quá
trình làm đồ án 1. Tôi nghiên cứu đề tài này dựa trên những kiến thức đã học và
một phần qua nghiên cứu một số tài liệu có liên quan trên mạng internet và trong
sách vở.
Để hoàn thành đồ án này đúng thời hạn và đầy đủ.Tôi xin chân thành cảm
ơn Thầy Trần Tiến Lương, cùng toàn thể các thầy cô khoa điện trường đại học
Hàng Hải Việt Nam đã tạo điều kiện và hướng dẫn tôi từ khi nhận đề tài đến khi
hoàn thành sản phẩm.
Chắc chắn rằng trong lúc làm đồ án sẽ xảy ra những thiếu sót. Mong thầy
cô góp ý và sửa chữa để đồ án của tôi có thể hoàn thể hoàn thiện, phát triển được
và ứng dụng một cách rộng rãi, có ích trong thực tiễn.

2


CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI
HỌC HÀNG HẢI VIỆT NAM
Chúng tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của chúng tôi và

được sự hướng dẫn khoa học của Thầy Trần Tiến Lương . Các nội dung nghiên
cứu, kết quả trong đề tài này là trung thực và chưa công bố dưới bất kỳ hình
thức nào trước đây. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân
tích, nhận xét, đánh giá được chính tác giả thu thập từ các nguồn khác nhau có
ghi rõ trong phần tài liệu tham khảo.
Ngoài ra, trong báo cáo còn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số
liệu của các tác giả khác, cơ quan tổ chức khác đều có trích dẫn và chú thích
nguồn gốc.
Nếu phát hiện có bất kỳ sự gian lận nào tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm
về nội dung báo cáo của mình. Trường đại học Hàng Hải Việt Nam không liên
quan đến những vi phạm tác quyền, bản quyền do tôi gây ra trong quá trình thực
hiện (nếu có).

3


MỤC LỤC
Lời cảm ơn.............................................................................................................2
CÔNG TRÌNH ĐƯỢC HOÀN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC HÀNG HẢI
VIỆT NAM............................................................................................................3
CHƯƠNG 1. Xác định ý tưởng và ứng dụng sản phẩm........................................7
1.1 Xác định ý tưởng..........................................................................................7
1.2 Lịch sử..........................................................................................................7
1.3 Ứng dụng......................................................................................................7
1.4 Mô tả sản phẩm............................................................................................8
CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CÁCH LINH KIỆN TRONG MẠCH......................9
2.1 IC LM3915...................................................................................................9
2.2 IC 7805.......................................................................................................10
2.3 IC LM324...................................................................................................11
2.4 LED............................................................................................................12

2.5 CÁC LINH KIỆN KHÁC..........................................................................12
CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH.................................13
3.1 Một số thông tin cơ bản..............................................................................13
3.2 sơ đồ cấu trúc.............................................................................................14
3.3 sơ đồ mạch.................................................................................................16
..........................................................................................................................17
3.4 mạch thực...................................................................................................18
.............................................................................................................................18
3.5 kết luận......................................................................................................20
3.5.1 kết quả................................................................................................20
4


3.5.2 khó khăn.............................................................................................20
3.5.3 hướng phát triển.................................................................................21
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................22

5


Danh mục hình ả
Hình 2. 1:IC LM3915............................................................................................9
Hình 2. 2:Thông số................................................................................................9
Hình 2. 3: IC7805................................................................................................10
Hình 2. 4:IC LM324............................................................................................11
Hình 2. 5:LM324.................................................................................................11
Hình 2. 6:LED.....................................................................................................12
Hình 2. 7:Tụ điện.................................................................................................12
Hình 2. 8:điện trở................................................................................................12
Hình 2. 9:biến trở................................................................................................12

Y
Hình 3. 1:sơ đồ cấu trúc......................................................................................14
Hình 3. 2:sơ đồ mạch từ điện thoại ra bộ khuyếch đại........................................16
Hình 3. 3:Sơ đồ toàn mạch..................................................................................17
Hình 3. 4:mạch thực............................................................................................18
Hình 3. 5:chạy thực.............................................................................................18
Hình 3. 6:chạy thực.............................................................................................19
Hình 3. 7:chạy thực.............................................................................................20

6


CHƯƠNG 1. Xác định ý tưởng và ứng dụng sản phẩm
1.1 Xác định ý tưởng
Ngày nay trong các amply thường thấy có sự xuất hiện ánh sáng của đèn
mỗi khi bật nhạc. Thứ ánh sáng đó có thể là đèn LED, hay các LCD có thể hiển
thị được sự biến thiên của tín hiệu âm thanh khi qua amply. Mục đích của việc
này ngoài việc giải trí còn làm cho con người ta cảm thấy thích thú khi nhìn vào
những ánh sáng nhấp nhô theo nhạc. Nó cũng có thể báo hiệu cho chúng ta biết
có tín hiệu qua amply, hoặc để trang trí cho amply. Qua đó mà nhóm chúng em
đã có ý tưởng và chọn đề tài làm mạch led nháy theo nhạc ( sử dụng ic lm3915 )
để giúp chúng ta có phút giây nghe nhạc vui vẻ và thú vị hơn .

1.2 Lịch sử
Chúng ta hiện nay đang sống trong một xã hội phát triển về mọi mặt. Vì
vậy, chúng ta muốn thích nghi được thì phải không ngừng học tập và nghiên
cứu. Sinh viên cũng vậy, phải luôn học tập và hoàn thiện mình hơn. Khi kinh tế
phát triển, nhu cầu cuộc sống của con người không ngừng nâng cao. Nhận thấy
được điều đấy nên ngành điện tử cũng không ngừng phát triển để đáp ứng đời
sống con người tốt hơn. Có thể nói, mạch LED nháy theo nhạc là một trong

những sản phẩm điện tử rất thiết thực phục vụ cho nhu cầu của con người hiện
nay.

1.3 Ứng dụng
Ứng dụng của mạch led nháy theo nhạc cũng rất đa dạng :
+ Mạch led nháy theo nhạc trang trí cho các quán bar, quán café …. Giúp cho
không gian quán đẹp hơn, sống động hơn , thu hút khách hàng hơn .
+ Làm đẹp không gian phòng hát gia đình .
+ Tích hợp vào các sản phẩm nghe như loa,amply….
7


1.4 Mô tả sản phẩm
Mạch led nháy theo nhạc sẽ nhận tín hiệu âm thanh vào qua cổng âm
thanh, sau đó qua hệ thống sẽ điều khiển dải led nhấp nháy theo tần số nhạc đưa
vào ( mỗi bài hát khác nhau dải led sẽ nháy khác nhau ) theo các hiệu ứng đã
được thiết lập sẵn.
Yêu cầu sản phẩm :
+ mạch led nháy có thể điều chỉnh chế độ nháy khi vặn núm biến trở
+ số lượng led : 11
+ nguồn cấp điện áp : một chiều
+ led sáng đều và ổn định .
Mạch led gồm :
– 1 IC LM3915.
– 1 đế cắm IC DIP 18 (18 chân).
– 1 biến trở tam giác 10k.
– 1 điện trở cắm 1k 1/4w
– 1 thanh Jumer đực.
– 10 Led đơn phi 3 hoặc phi 5 màu tùy ý
– 1 Jack DC 5.5 cái.

– Adapter 12V (0.5A đến 2A):

8


CHƯƠNG 2. GIỚI THIỆU CÁCH LINH KIỆN TRONG
MẠCH
2.1 IC LM3915
LM3915 là một khối tích hợp với những
mức điện áp cảm ứng, ta có thể dùng IC này
để điều khiển 10 LED, LCD hoặc đèn huỳnh
quang chân không, nói tóm lại ta có thể sử
dụng nó tùy theo nhu cầu và sở thích của
người sử dụng. Nó có thể cung cấp được mỗi
bậc analog là 3 dB (đơn vị hàm Loga). Dòng

Hình 2. 1:IC LM3915
trong mỗi LED qua IC có thể điều chỉnh và lập trình được, điều tất nhiên là phải
có mặt của điện trở hạn dòng. Những hệ thống hiển thị có thể được sử dụng từ
việc cung cấp điện áp từ 3 V đến 25 V và với dòng điện ra rất nhỏ từ 1 mA đến
30 mA và có thể được điều chỉnh. LM3915 chứa những chuẩn điện áp có thể
điều chỉnh được và có 10 bước điện áp được chia một cách chính xác nhờ bộ
chia điện áp. Trở kháng đầu vào của LM3915 chấp nhận mức điện áp tín hiệu
dao động từ 0 V đến 1,5 V của mức điện áp dương được cung cấp. Ngoài ra trở
kháng này cũng không có nhu cầu bảo vệ đối với mức điện áp là +/- 35

Hình 2. 2:Thông số

9

2.2 IC 7805
IC ổn áp 7805 là ic ổn áp điện đầu vào, khi dòng
điện qua IC xe được ổn định điện áp ở 5v do đó được
dùng trong mạch nguồn để ổn áp điện cho thiết bị, hoặc
có thể dùng để làm sạc điện thoại.
Hình 2. 3: IC7805

Thông tin :
-Dòng điện đầu ra lên tới 1,5A
-Điện áp đầu ra 5V
-Bảo vệ quá tải nhiệt
-Bảo vệ ngắn mạch
-Chuyển tiếp bảo vệ SOA
-Dung sai điện áp đầu ra 2%
-Đảm bảo trong phạm vi nhiệt độ mở rộng
Đầu ra điện áp

5V

Đầu vào điện áp

35V

Điện áp rơi (Điển hình)

2V-1V

Số lượng điều chỉnh

1

Đầu ra hiện tại

1,5A

Quy chế dòng

100mV

Quy chế tải

100mV

PSRR/Ripple Rejection (Typ)

62dB

Điện áp đầu vào tối thiểu

7V

Nhiệt độ hoạt động

00C ÷ 1250C

Kiểu lắp

Through Hole

10


2.3 IC LM324
IC khuếch đại thuật toán LM324N được tạo
bởi bốn bộ khuếch đại thuật toán (OP-OAMP) độc
lập được tích hợp trên một chip đơn. Điểm đặc biệt
của LM324 là nó được thiết kế để hoạt động với
nguồn nuôi có vùng điện áp rộng. LM324N có thể
Hình 2. 4:IC LM324
hoạt động với cả nguồn đôi. Nguồn cấp cho cực máng thấp và độc lập với biên
độ điện áp cung cấp.

Vùng điện áp lối vào:



-0.3V

đến +32V


Dòng cực máng nhỏ:

0.7mA



Dòng offset lối vào:

30nA

Điện áp offset lối vào:

3mA

max


max


Vùng nhiệt độ hoạt động:

Hình 2. 5:LM324

0 đến 70 độ C

Ứng dụng:


Mạch khuếch đại công suất



Mạch so sánh



Mạch nháy theo nhạc



Mạch sạc pin cho xe đạp điện



Mạch cộng tín hiệu, mạch trừ tín hiệu, mạch khuếch đại vi sai



Điều khiển tự động hóa PID

11


2.4 LED
LED là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng
hay tia hồng ngoaị, tử ngoại. Cũng giống như điốt, LED
được cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một
khối bán dẫn loại
Hình 2. 6:LED

2.5 CÁC LINH KIỆN KHÁC
Tụ điện : là một linh kiện điện tử thụ động có
cấu tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được đặt song song
và có sự ngăn cách của điện môi (dielectric), cho
phép dòng điện xoay chiều có thể đi qua.
Điện trở : là một linh kiện điện tử thụ

Hình 2. 7:Tụ điện

động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để
hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều
chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích
hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor,
tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong
rất nhiều ứng dụng khác.

Hình 2. 8:điện trở

Biến trở : là các thiết bị có điện trở thuần có thể
biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng
trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch
điện.

Hình 2. 9:biến trở

12


CHƯƠNG 3. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
3.1 Một số thông tin cơ bản
– IC LM3915 là một mạch tích hợp đơn khối có thể cảm nhận được các mức
điện áp tương tự và điều khiển hiển thị trên 10 led hoặc màn hình tinh thể lỏng
hay là các thiết bị hiển thị huỳnh quang chân không, cung cấp cho một bộ
khuếch đại logarit 3dB/bậc điện áp tương tự hiển thị. Một chân thay đổi hiển thị
từ biểu đồ cột sang hiển thị các điểm di động.
– Dòng trên led được điều khiển và có thể lập trình được mà không cần đến các
trở hạn dòng. Tất cả hệ thống hiển thị có thể hoạt động nhờ nguồn cấp nằm

trong khoảng 3V cho đến 25V. IC bao gồm một điện áp tham chiếu có thể điều
chỉnh được và đúng một bộ chia áp 10 mức chuẩn.
– Bộ đệm nhập trạng thái trở kháng cao nhận tín hiệu từ mát đến trong dải 1.5V
của nguồn dương. Hơn nữa, nó không cần phải bảo vệ các tín hiệu ở đầu vào. Bộ
đệm nhập điều khiển 10 bộ so riêng lẻ được tham chiếu tới các bộ chia với độ
chính xác. Độ chính xác thông thường tốt hơn 1dB.
– Sự hiển thị 3dB/bước của LM3915 là một dãy các tín hiệu động với dải
rộng,như là mức âm thanh, điện, cường độ chiếu sáng hoặc dao động. Các
chương trình âm thanh trung bình hoặc là các bộ chỉ báo mức cực đại, đồng hồ
điện năng và đồng hồ đo cường độ tín hiện cao tần.
– Thay thế cho các đồng hồ đo thông thường bằng kết quả hiển thị nhanh dần
trên một biểu đồ led.
– IC LM3915 rất dễ áp dụng như là một đồng hồ đo 1.2V bằng thật mà chỉ đòi
hỏi một điện trở cộng với 10 led. Một điện trở lập trình với nguồn áp bất kỳ từ
1.2V đến 12V. Độ sáng của led có thể được điều khiển bởi một biến trở riêng.

13


– IC LM3915 rất đa năng. các đầu ra của nó có thể điều khiển hiển thị trên các
màn hình tinh thể lỏng, các bóng huỳnh quang chân không, và bóng đèn dây tóc
tốt như các led màu.

3.2 sơ đồ cấu trúc

Hình 3. 1:sơ đồ cấu trúc

14

Phân tích cấu trúc:
-Sử dụng tín hiệu vào nhỏ (điện thoại và máy tính)
-Sau khi thử nghiệm điệp áp tín hiệu vào ko đủ lên ta phải đưa tín hiệu qua 1
mạch khuyếc đại điện áp
-Khi tín hiệu audio đi vào icLM3915,LM3915 sẽ xử lý và làm cho đèn sáng tùy
tín hiệu
-Ta có thể điều khiển tín hiệu vào bằng 2 cách :
+Điều chỉnh âm lượng của thiết bị phát ở đây là điện thoại hoặc máy
tính
+Dùng biển trở ở đầu vào và chỉnh biến trở
Nguyên lý hoạt động:
- Khối nguồn 12V cấp nguồn cho ic nguồn sẽ được đi qua ic ổn áp 7805 rồi vào
LM 3915
-Kết nối điện thoại (hoặc máy tính) với mạch thông qua jack audio 3.5
-Cho tín hiệu đi qua mạch khuyếch đại thuật toán dùng ic LM324
-Sau đó nối chân ra của mạch khuyếch đại vào chân L/R của mạch led nháy đầu
còn lại nối với chân âm
-Sau đó bật nhạc và nhìn mạch led nháy
-Thay đổi âm lượng để chỉnh số led nháy

15


3.3 sơ đồ mạch

Hình 3. 2:sơ đồ mạch từ điện thoại ra bộ khuyếch đại

- Ta dùng jack audio 3.5 để điện thoại ra mạch khuyếch đại chân tín hiệu left
vào đầu dương,còn chân ground đưa qua biến trở vào rồi vào chân âm của mạch.
- Mạch này giúp ta khuyếch đại điện áp của tín hiệu lên đủ để mạch LED nháy

hoạt động.
-Điện áp đầu ra có thể đạt đến max 12V .
-Điện áp ta cần đạt để mạch chạy là từ 1V=>5V.
-Ta có thể xoay biến trở để thay đổi hệ số khuyếch đại của mạch.

16


Hình 3. 3:Sơ đồ toàn mạch
-Đây là mạch sơ bộ cho ta thấy cá nối chân của ic LM3915 với nguồ tính hiệu và
11 đèn LED.
-Tính hiệu sau khi qua mạch khuyếch đại được đưa vào chân 4 và 5 của LM
3915.
-IC LM3915 đực cấp nguồn vào một chiều ở đây là nguồn biến áp 12V ở chân 2
và 3.
-LED 1 được đấu thẳng vào chân âm lên luôn sáng
-Các chân âm LED 2=>11 khác được đấu vào theo thứ tự các chân 1-18-17-1615-14-13-12-11-10.Còn chân dương nối với nhau và nối với chân 9 sau đó đấu
và chân nguồn dương (chân 3).

17


3.4 mạch thực

Hình 3. 4:mạch thực

Hình 3. 5:chạy thực

18

Hình 3. 6:chạy thực

19
Hình 3. 7:chạy thực


3.5 kết luận
3.5.1 kết quả
Mạch đã chạy led sáng và nháy theo nhạc thành công.Có thể điều khiển
qua thiết bị phát (bằng cánh điều chỉnh âm lượng) hoặc điều chỉnh biến trở đầu
vào.
3.5.2 khó khăn
Mạch cần tín hiệu đầu vào coa điện áp trong khoảng 1-5V nhỏ hơn không
thể hoạt động do tín hiệu từ điện thoại hoặc máy tính có điện áp bé nên ta phải
cho mạch khuyếch đại điện áp để khắc phục còn với tín hiệu lớn thì chưa hoạt
động được.

3.5.3 hướng phát triển
Chúng em sẽ cố gắng cho mạch có thể hoạt động được với tín hiệu audio
lớn như lao đài tần số cao.

20


PHỤ LỤC

TÀI LIỆU THAM KHẢO
- />fbclid=IwAR0Y70UbL1a6xuW5YWs44eQnho9DQj85l8ltc59VdhO9zdZT3bhtt
86ba2c

- />
21