Báo cáo Thiết kế mạch đếm sản phẩm tự động khoa Điện Tử Viễn Thông Đại học bách khoa Đà Nẵng

SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam

BÁO CÁO
THỰC TẬP CÔNG NHÂN

Mục lục

Chương 1: Giới thiệu đề tài:
1.1 Nhiệm vụ của đề tài:
Thiết kế mạch đếm sản phẩm tự động. Hệ thống đếm số gói mì tơm, dùng mức
reset phù hợp để đếm ra 24 sản phẩm, khi đủ 24 sản phẩm thì ban đầu để đếm lại.
Hiển thị số sản phẩm cho công nhân biết được, cũng như kết hợp với việc điều
khiển tốc độ băng chuyển.
1.2 Phân công nhiệm vụ:
Họ và tên

Nhiệm vụ

Phạm Ngọc Cường

Khối nguồn 12V+ Khối cảm biến+ Khối xử
lý đếm+ Khối hiển thị
Khối nguồn 5V+Khối điều khiển động cơ

Mai Xuân Hùng

1


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1

GVHD: Lê Hồng Nam

Chương 2: Sơ đồ khối và nguyên lý làm việc của đê tài:
2.1 Sơ đồ khối:

Khối cảm biến

Khối xử lý-Đếm

Khối nguồn

Khối hiển thị

Khối điều khiển động cơ

2.2 Nguyên lý hoạt động của đề tài:
Khối nguồn chuyển điện áp thành các mức điện áp phù hợp và cung cấp cho từng
khối. Ở khối hồng ngoại, các cảm biến sẽ nhận biết sản phẩm đi qua hay khơng.
Nếu có sẽ chuyển đổi nó thành các xung và gửi đến khối Xử lý- Đếm. Tại khối Xử
2


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
lý- Đếm sẽ đếm số xung trả về, giải mã nó thành mã led 7 đoạn để hiển thị lên Led
cho người dùng.
Trong đó, cịn có sử dụng hệ thống điều khiển động cơ băng chuyền. Việc điều
khiển động cơ dùng mạch kích để tạo xung điều khiển kích góc mở triac.

2.3 Sơ đồ mạch tổng hợp:

3


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam

Chương 3: Các khối trong đề tài và chọn linh kiện.
3.1 Khối nguồn 12V: (Cường)
3.1.1 Nhiệm vụ :
Nhiệm vụ chi tiết của khối nguồn: cung cấp điện áp 1 chiều +12 Volt, đảm bảo
dòng ra 0.2A ổn định cho mạch tạo xung của khối điều khiển động cơ.
Điện áp ngõ vào: 190 ÷ 230 VAC
Điện áp ngõ ra: 12VDC ± 0,1V
Dòng tải cực đại: 0.2 A
Từ nhiệm vụ ta suy ra:
- Phải có khối ổn áp để điều chỉnh điện áp cho phù hợp.
- Để đưa điện áp vào ổn áp thì cần dịng điện 1 chiều đi qua vì vậy ta cần
khối chỉnh lưu để điều chỉnh dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều.
- Nếu để điện áp trực tiếp 220V vào mạch thì các linh kiện trong mạch
khơng chịu được nên ta cần khối biến áp để điều chỉnh điện áp về mức
nhỏ hơn.
3.1.2 Các phương pháp thực hiện:
-Xây dựng mạch nguồn trực tiếp sử dụng các linh kiện bán dẫn
-Xây dựng mạch nguồn sử dụng các IC ổn áp.
-Sử dụng trực tiếp pin sạc, acquy, biến thế
Ta sử dụng phương pháp sử dụng IC để ổn áp vì phương pháp này đơn giản, dễ
thực hiện và mắc mạch dễ, các linh kiện dễ kiếm trên thị trường đầu ra được ổn
định, hiệu suất cao hơn các trường hợp khác.
3.1.3 Chọn lựa linh kiện :

3.1.3.1 Lựa chọn các linh kiện chính :
Để tạo điện áp ổn định 12V, ta có thể dùng các IC ổn áp có thể dùng
LM2596ADJ, LM7812, L7912:

4


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
-LM2596 đây là IC ổn áp dạng xung tạo ra nguồn có thể điều chỉnh được với
dịng tối đa lên đến 3A.
- LM7912 là IC thuộc họ IC ổn áp dùng để ổn áp nguồn âm hay nguồn đối xứng.
- LM7812 là IC thuộc họ IC ổn áp dùng nguồn đơn ổn định điện áp 12V.
Vì yêu cầu nhiệm vụ mạch nguồn +15 V cố định, khơng cần dịng q cao nên ta
sử dụng IC ổn áp LM7812.
Trong đó IC LM 7812 có (14 VDC ≤ VIN ≤ 30 VDC), Vout =(11.4 - 12.6)VDC
3.1.3.2 Lựa chọn lựa các linh kiện phụ trợ:
a) Chỉnh lưu :

Để đưa điện áp vào ổn áp thì cần dịng điện 1 chiều đi qua vì vậy ta cần khối chỉnh
lưu để điều chỉnh dòng xoay chiều thành dịng 1 chiều.
Vì sử dụng nguồn điện AC 1 pha nên cần 1 bộ chỉnh lưu 1 pha:
Thông thường, bộ chỉnh lưu 1 pha thường được dùng làm các nguồn cấp điện một
chiều công suất nhỏ. Các mạch chỉnh lưu 1 pha thơng dụng như: chỉnh lưu bán
sóng, chỉnh lưu tồn sóng, chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu nhân áp
-Biện luận các loại mạch chỉnh lưu 1pha
+Chỉnh lưu bán sóng: Năng lượng bị mất khi mỗi bán kì dẫn thì bán kì kia tắt, sẽ
gây ra khơng ổn định
+Chỉnh lưu tồn sóng: Khơng thể ghép biến áp để tạo được 2 mức điện áp +-15V
+Chỉnh lưu cầu cũng có tính chất giống như mạch chỉnh lưu tồn sóng nhưng

khơng cần sử dụng biến áp có chấu giữa.
Chọn chỉnh lưu cầu. Ở đây ta chọn IC tích hợp cầu diode chỉnh lưu cầu cho gọn
gàng tiết kiệm diện tích trong mạch.
b) Nâng dịng:

Để đưa điện áp vào ổn áp thì cần dịng điện 1 chiều đi qua vì vậy ta cần khối
chỉnh lưu để điều chỉnh dòng xoay chiều thành dòng 1 chiều.
Lựa chọn BJT TIP22 để nâng dòng.
c) Lọc nguồn:

Cần lọc các gợn sóng bán sine từ cầu diode thành dạng sóng tương đối phẳng, ít
nhấp nhơ, tụ lọc có điện dung càng lớn thì dạng sóng càng phẳng. Tuy nhiên tụ q
lớn thì sẽ mất diện tích mạch. Để lọc nguồn, cần dùng tụ hóa có điện dung cao.
 Nên chọn tụ có giá trị 4700 µF.
5


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam

d) Tụ lọc nhiễu:
Tụ lọc nhiễu có tác dụng ngăn chặn xung nhiễu cao tần từ lưới điện 220 VAC.
Các giá trị dùng cho lọc nhiều có thể kể đến tụ Hóa, gốm,…
Lọc tần số cao nên sử dụng tụ 104, 102…
Lọc tần số thấp dùng tụ hóa 4.7uF, 47uF,…
3.1.4 Sơ đồ mạch khối nguồn:

3.1.5 Nguyên lý làm việc khối nguồn:
a) Trường hợp không tải:
-Điện áp lưới khoảng từ 180VAC-230VAC được đưa vào biến áp hạ thế xuống còn

14.8-15.5VAC. Điện áp đã hạ thế được đưa vào cầu Diode, qua các tụ lọc nguồn,
chuyển thành điện 1 chiều khoảng 19.8-20.5VDC. Điện áp đó đưa đến LM7812,
qua các tụ lọc để tạo điện áp ổn định có khoảng từ 11.8-12.8VDC
b) Trường hợp có tải lớn nhất 0.2A:

-Điện áp lưới khoảng từ 180VAC-230VAC được đưa vào biến áp hạ thế xuống còn
14.8-15.5VAC. Điện áp đã hạ thế được đưa vào cầu Diode, qua các tụ lọc nguồn,
chuyển thành điện 1 chiều khoảng 19.8-20.5VDC. Điện áp đó đưa đến LM7812,
qua các tụ lọc để tạo điện áp ổn định có khoảng từ 11.8-12.8VDC
-Khi có tải 60 Ohm/5W tại đầu ra. Thì điện áp tại đầu ra tại biến thế xuống còn
14.8-15.5VAC, điện áp tại đầu ra cầu Diode tụt còn 18-19VDC làm điện áp tại đầu
ra dao động từ 11.8-12.2VDC. Đáp ứng được yêu cầu của khối

6


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam

3.2 Khối nguồn 5V: (Hùng)
3.2.1 Nhiệm vụ:
- Cung cấp nguồn ổn định 5v, dòng 0.42A cho khối mạch cảm biến, đếm, hiển thị
sản phẩm.
- Điện áp ngõ vào: 180Vac – 230Vac
- Điện áp ngõ ra: 5vDC
- Sai lệch điện áp ngõ ra ±0.2v.
- Dòng tải cực đai: 0.42A
3.2.2 Chọn lựa linh kiện :
3.2.2.1 Chọn lựa các linh kiện chính :
* Vì cần điện áp đầu ra ổn định 5V DC, dịng tải cực đại 0.42A. Thì có thể lựa

chọn các linh kiện như: IC LM317, IC LM2576, AMS117, LM7805.
+ IC LM317: Điều chỉnh được điện áp đầu ra từ 1.25v đến 37v, dòng 1.5A.
+IC LM2576: Cho điện áp đầu ra ổn định 5V 3A.
+ AMS117: IC ổn áp cho điện áp ra btừ 4.9V – 5.1V, 1A.
+IC 7805: Là một IC ổn áp 5v thơng dụng trên thị trường dịng 1A.
• Vì vậy sau khi liệt kê các IC ổn áp trên thì thấy: IC LM317 khơng cần thiết

vì IC này có thể điều chỉnh điện áp đầu ra; IC LM2576 cho dịng ra 3A gây
lãng phí, AMS317 khơng thơng dụng như IC LM7805. Vậy chọn IC
LM7805 cho ra điện áp 5v – 1A, chi phí rẻ, dễ tìm kiếm trên thị trường.
3.2.3.2 Chọn lựa linh kiện phụ trợ:
* Vì IC LM7805 chỉ cho dòng ra 0.4A đến 0.5A nên ta cần thêm một BJT để nâng
dòng ra của nguồn, sử dụng BJT PNP TIP 41 để nâng dòng ra cho IC LM7805,
dịng ra sẽ lên đến 1.65A.
* Vì IC LM7805 cần điện áp 0-35VDC. Để cung cấp điện áp cho IC LM7805 từ
nguồn điện 220VAC, ta cần hạ áp xuống 12VAC và chuyển qua điện áp DC.
7


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
- Để hạ điện áp 220Vac thì có thể dung các linh kiện như: biến áp, hạ áp bằng
tụ…
+ Hạ áp bằng tụ thì thì chỉ phù hợp với mạch cơng suất nhỏ, khơng an tồn.
+ Hạ áp bằng biến áp là phương báo phổ biến hiện nay, dễ thực hiện, có tính
ổn định cao.
• Như vậy việc hạ áp bằng biến áp 220vAC xuống 12vAC là phương pháp
hiệu quả nhất.
* Khi đã hạ áp xuống 12vAC ta cần phải biến đổi điện áp AC thành DC. Dùng khối
chỉnh lưu để điều chỉnh dịng xoay chiều thành một chiều.

-

•
•
•



Có hai loại chỉnh lưu:
+ Chỉnh lưu 1 pha: Bộ chỉnh lưu 1 pha thường dung làm các nguồn cung cấp
công suất nhỏ. Các mạch chỉnh lưu 1 pha thông dụng như: chỉnh lưu bán
sóng, chỉnh lưu tồn sóng, chỉnh lưu cầu, chỉnh lưu nhân áp.
Chỉnh lưu bán sóng: Năng lượng bị mất khi mỗi bán kì dẫn thì bán kì
kia tắt, sẽ gây ra khơng ổn định.
Chỉnh lưu tồn sóng: Mạch khơng có điểm giữa của biến áp.
Chỉnh lưu cầu cũng có tính chất giống như mạch chỉnh lưu tồn sóng nhưng
khơng cần sử dụng biến áp có chấu giữa..
+ Chỉnh lưu 3 pha: Nguồn DC dung diode chỉnh lưu bán sóng hay tồn sóng
một pha chỉ cung cấp cơng suất dưới 15kW.
Ở đây do thiết kế mạch nguồn công suất nhỏ nên ta chọn chỉnh lưu 1 pha.
Chọn chỉnh lưu cầu: Chọn IC tích hợp cầu diode chỉnh lưu cầu cho gọn
gang, tiết kiệm diện tích trong mạch.

+ Điện áp AC đi qua diode cầu vẫn chưa được phẳng vẫn cịn nhiều gợn nhấp nhơ.
Nên ta chọn các tụ lọc để lọc nguồn. Tụ lọc có tác dụng lọc các gợn sóng bán sine
từ cầu diode thành dạng sóng tương đối phẳng, ít nhấp nhơ, tụ lọc có điện dung
càng lớn thì dạng sóng càng phẳng. Tuy nhiên tụ q lớn thì sẽ mất diện tích
mạch. Nên ta chọn tụ có trị số 4700uF/25v , tụ 470uF/25v. Các tụ gốm 104 để lọc
tần số cao của mạch.

8


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
3.2.4 Sơ đồ mạch khối nguồn:

3.2.5 Nguyên lý làm việc khối nguồn:
a) Trường hơp 1: Không tải.
- Điện áp ngõ vào từ lưới điện: 180vAC – 230vAC đưa vào biến áp để hạ áp xuống
khoảng 10.8vAC – 13.2vAC, đưa qua cầu diode chuyển từ dạng xoay chiều sang
một chiều với điện áp khoảng 14.3vDC – 17.2vDC. Sau đó đi qua các tụ C1,C2 để
lọc bớt gợn và ổn định điện áp trước khi đưa vào IC LM7805, điện áp vào chân IN
của IC LM7805 khoảng 13.0vDC – 16.2vDC, sau đó để tạo ra điện áp ổn định
khoảng 4.8vDC – 5.2vDC và sau đó qua các tụ C3, C4 để tạo ra nguồn điện áp ổn
định.
b) Trường hợp 2: Có tải, trở 22Ohm, dòng I=0.42A.
- Điện áp ngõ vào từ lưới điện khoảng 180vAC – 230vAC đưa vào điện áp để hạ
áp xuống khoảng 10.8vAC – 13.2vAC đưa qua cầu diode để chuyển để chuyển từ
điện áp xoay chiều sang một chiều với điện áp khoảng 10.2vDC – 17.2vDC. Sau
đó qua các tụ lọc C1, C2 để lọc bớt gợn và ổn định điện áp cho IC LM7805, điện
áp vào chân IN của IC LM7805 khoảng 12.0vDC – 16.2vDC, sau đó tạo ra điện áp
khoảng 4.8vDC – 5.2vDC và qua các tụ C3, C4 để tạo ra điện áp ổn định cung cấp
cho tải.
3.3 Khối cảm biến: (Cường)
3.3.1 Nhiệm vụ :
Nhận biết sản phẩm đi qua và chuyển tín hiệu thu được thành các xung clock và
gửi chúng đến khối xử lý đếm.
9

SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
-Đối tượng: Gói mì tơm.
-Khoảng cách nhận biết: 10-15 cm.
-Điện áp làm việc: 3.7 - 5.1 VDC.
3.3.2 Chọn lựa linh kiện :
3.3.2.1 Chọn lựa linh kiện chính :
a) Cảm biến :

Để nhận biết sản phẩm có đi qua cảm biến hay khơng. Ta cần một linh kiện có thể
xác định vật cản.
Trên thị trường có nhiều linh kiện, cảm biến, module hỗ trợ, kể đến như cặp đôi
laze-Quang Trở, Cặp Led hồng ngoại thu phát, Cảm biến siêu âm,…
-Laze- Quang trở : Khả năng nhận biết xa, mạnh vì sử dụng laze. Nhưng lại cần
dòng cao, dễ chịu ảnh hưởng bởi tác động của mơi trường, ánh sáng cao, khó điều
chỉnh.
-Cảm biến siêu âm : khả nhận biết hạn chế, không nhạy.
-Cặp hồng ngoại thu phát : Giá rẻ, dễ sử dụng, vì dùng hồng ngoại nên nhận biết
sản phẩm tốt. Và có tầm hoạt động vừa đủ yêu cầu của khối.
 Vì vậy, ta sử dụng cặp Led hồng ngoại thu phát làm linh kiện chính của khối cảm
biến
b) So sánh tín hiệu để tạo xung :

Ta cần một linh kiện tạo chuyển hóa tín hiệu trả về từ cảm biến thành các xung ổn
định để gửi qua khối đếm. Cách tốt nhất là dùng Opamp để so sánh để tạo xung ra
ổn đinh. Có nhiều IC hỗ trợ việc so sánh điện áp như LM339, LM358, LM324,..
- IC LM339 : IC chứa 2 bộ opamp thích hợp cho so sánh nhưng lại hiếm trên thị
trường.
-IC LM 358 : IC chứ 2 bộ Opamp, dễ dàng tìm kiếm nhưng phải sử dụng nguồn

đôi mới đạt độ ổn định về mức điện áp thấp.
IC LM 324 : IC chứa 4 bộ Opamp, cũng dễ dàng tìm kiếm, cấp nguồn đơn sử dụng
ổn định với các đầu ra mức cao và thấp đều đúng theo lý thuyết
 Nên ta sử dụng IC LM324 vì mạch cảm biến cần độ chính xác cao, tránh những
sai lệch khơng đáng có.
3.3.2.2 Chọn lựa linh kiện phụ :
10


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
a) Ổn định mức điện áp tại ngõ ra của Led thu hồng ngoại :
Ta cần ổn định điện áp trả về của led thu hồng ngoại mỗi khi có sản phẩm đi qua,
nên cần sử dụng một BJT. Việc sử dụng BJT giúp cho việc so sánh điện áp tạo
xung trên linh kiện LM324 đạt hiệu năng cao nhất.
Vì mạch không cần một BJT công suất cao nên ta sử dụng BJT C1815 NPN làm
nhiệm vụ trên.
b) Lọc nhiễu :

Vì Led thu hồng ngoại dê bị nhiễu bới các tín hiệu hồng ngoại bên ngồi như Mặt
trời, Led huỳnh quang… có tần số cao nên cần tách chúng ra tín hiệu gốc.
Có 2 lọa tụ có thể dùng để học nhiễu là tụ hóa và tụ gốm :
Tụ hóa : Lọc tần số thấp.
Tụ gốm : Lọc tần số cao.
Vì Led thu hồng ngoại có thể chịu ảnh hưởng bới tia hồng ngoại từ các led huỳnh
quang, ánh sáng mặt trời có tần số cao. Từ đó, việc sử dụng tụ gốm giúp ta loại trừ
được các tín hiệu nhiễu tần số cao khơng đáng có. Vd tụ 102, 404,…
c) IC nhận biết sản phẩm liền kề :

Khi sản phẩm liên tiếp nối liền nhau đi qua cảm biến, ta cần tạo một tín hiệu kéo

đầu ra của Opamp xuống mức 0 trong chuỗi mức 1 trả về.
Thị trường có IC hỗ trợ, đó là TL494 và IC NE 555.
TL494 khó sử dụng, Thị trường hiếm có.
NE 555 : Dễ dàng tạo xung dao động với nhiều chức năng khác nhau. Thị trường
dễ kiếm, biên độ điện áp hoạt động rộng.
Sử dụng IC NE555 tạo dao động.
Mạch NE555 cần ba thơng số chính : Giá trị tụ nạp C, 2 điện trở ngoài.
Cho mạch tạo xung sử dụng tụ hóa mang giá trị 10uF.
Cơng thức tính tần số dao động, độ rộng xung :
•

•

f=

=120K, =15K, f=0.962Hz
11


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
= 0.693*()*C = 0.1s
= 0.690*3 *C= 0.935s
d) IC Tổng hợp tín hiệu :

Tổng hợp tín hiệu trả về của opamp và tín hiệu cắt của IC 555 để tạo tín hiệu duy
nhất gửi đến bộ đếm.
Ta dùng các IC Logic như 7400 NAND, 7408 AND.
Cần tổng hợp 2 giá trị để tạo 1 điện áp cuối khi cả 2 đầu vào ở mức cao thì cần
dùng cổng AND 74LS08.

3.3.3 Sơ đồ mạch khối cảm biến :

3.3.4 Nguyên lý làm việc khối cảm biến:
a) Trường hợp khơng có sản phẩm đi qua :
-Led thu nhận hồng ngoại từ led phát, làm điện áp V BE của BJT gần như bằng 0.
Từ đó, BJT nhận thấy khơng được kích. BJT khơng kích làm chân V(-) của Opamp
LM324 có mức điện áp xấp xỉ bằng Vcc. Ban đầu, Chân V(+) của Opamp được tiết
kế để điện áp bằng 1.5V. Từ đó, trên Opamp chân V(+) < V(-) tạo V(out) là mức 0
12


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
theo lý thuyết 0V-20mV. Vì V(out) mức 0 làm IC 555 không hoạt động làm đầu ra
của khối là mức 0. Khơng có xung ở đầu ra
b) Trường hợp có sản phẩm đi qua :

-Sản phẩm đi qua làm Led thu không nhận được hồng ngoại. Khiến điện áp V BE
khoảng từ 0.65V - 0.75VDC làm BJT hoạt động trong trạng thái dẫn bão hòa. BJT
dẫn làm điện áp trên Opamp trên các chân có giá trị V(-) < V(+) . Từ đó V(out) có
mức 1 theo lý thuyết có điện áp 3.3V - Vcc. V(out) của Opamp được nối vào chân
kích của ic 555 khiến IC 555 hoạt động theo tính tốn ban đầu là tần số 0.96 Hz
với Duty 90% tương đương với thời gian mức cao là 0.93s, mức thấp 0.1s. Hai tín
hiệu bao gồm ngõ ra Opamp và Ic 555 được đưa vào 1 IC cổng AND 74LS08.
-Một khi sản phẩm đi tới Led hồng ngoại thì ngõ ra của Cổng AND bằng 1, sản
phẩm ra khỏi khu vực hồng ngoại thì ngõ ra cổng AND bằng 0. Nếu có nhiều sản
phẩm liên tiếp đi qua thì tín hiệu của IC 555 sẽ kéo ngõ ra của cổng AND xuống 0
rồi trở lại lên 1 trong vịng 0.1s. Qua các hoạt động đó thì đầu ra của khối sẽ tạo lên
các xung liên tục mỗi khi có sản phẩm đi qua.

3.3 Khối đếm: (Cường)
3.3.1 Nhiệm vụ :
Nhận biết và đếm các xung từ khối cảm biến gửi đến, đếm và xử lý tín hiệu gửi
đến khối hiển thị.
-Tín hiệu ngõ vào : Xung.
-Tín hiệu đã xử lý : Mã BCD.
-Biên độ đếm : 0 đến 23 ( 24 sản phẩm).

13


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
3.3.2 Lựa chọn linh kiện :
3.3.2.1 Lựa chọn linh kiện chính :
Ta cần một linh kiện đảm nhiệm việc tiếp nhận xung, đếm số xung trả về đó và
chuyển chúng sang mã mà khối hiển thị có thể xử lý được.
Có nhiều IC hoặc Module hỗ trợ việc nhận xung, đếm xung, giải mã sang mã BCD
như : 74LS192, 74LS90, vi điều khiển PIC,…
-74LS192 : IC hỗ trợ việc đếm lên và xuống, có nhiều chức năng. Nhưng mạch
đếm chỉ sử dụng chế độ đếm lên và Reset nên việc dùng ic này là thừa.
-Vi điều khiển PIC : Cần kĩ năng lập trình mới hoạt động được
-74LS90 : IC hỗ trợ việc đếm lên. Có các chức năng phục vụ Reset chủ động, dễ sử
dụng.
 Sử dụng IC 74LS90 là linh kiện đếm chính vì khối chỉ cần 2 chứ năng chính là
đếm lên và reset.
3.3.2.2 Lựa chọn linh kiện phụ :
Để xử lý việc ghim giá trị phục vụ cho giới hạn giá trị đếm, Ta cần dùng một IC có
chức năng tổng hợp giá trị của 2 số hàng đơn vị và hàng chục mà ta muốn reset và
đưa đến chân reset của bộ đếm.

Có nhiều ic để dùng như : NAND 74LS00, AND 7408…
Vì cần tổng hợp 2 giá trị hàng chục, đơn vị để tạo tín hiệu reset nên ta sẽ sử dụng 1
cổng AND với IC 70LS08.

14


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
3.3.3 Sơ đồ mạch khối đếm:

3.3.4 Nguyên lý làm việc khối đếm:
Chân CKA của U1 tiếp nhận xung cho khối đếm từ xung đầu tiên đến xung thứ 24
sẽ reset lại từ đầu. Nên mỗi xung tăng dần lên sẽ tương ứng với từng giá trị ngõ ra
khác nhau của mỗi IC. Từng giá trị xung được 2 IC 74LS90 đảm nhiệm đếm. Tất
cả được hiện riêng biệt các giá trị từ 0000 đến 1001 ở hàng đơn vị và từ 0000 đến
0010 ở hàng chục do 2 IC 74LS90 ghép lại.
Khi U1 đếm đến 9 và nhận xung thứ 10 thì tại ngõ ra của U1 chuyển từ trạng thái
1011 thành 0000. Khiến chân nhận xung của U2 chuyển mức điện áp từ 1 về 0 do
được nối với Q3 của U1 làm giá trị đếm của U2 tăng lên thêm 1. Từ đó, giúp khối
có thể xử lý lên đến 99 xung.
 ta có bảng giá trị :

15


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
*Hàng chục
U2 : 74LS90

Xung
0
1
2

*Hàng đơn vị :

Q0
0
0
0

Q1
0
0
0

Q2
0
0
1

Q3
0
1
0

U1 : 74LS90

Xun
g

Với 1 : Mức HIGH
0 : Mức LOW

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

Q3
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1

Q2

0
0
0
0
1
1
1
1
0
0

Q1
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0

Q0
0
1
0
1
0
1

0
1
0
1

3.4 Khối hiển thị : (Cường)
3.4.1 Nhiệm vụ :
Nhận mã BCD từ khối đếm và giải mã chúng sang mã Led 7 đoạn và hiển thị cho
người dùng.
-Tín hiệu ngõ vào : Mã BCD.
-Tín hiệu đã xử lý : Mã Led 7 đoạn.
-Loại hiển thị : Hiển thị trên Led 7 đoạn Anot chung.
-Số chữ số hiển trị : 2 chữ số.
3.4.2 Lựa chọn linh kiện :
3.4.2.1 Lựa chọn linh kiện chính :
-Ta cần linh kiện có thể chuyển đổi mã BDC từ khối đếm gửi đến, chuyển đổi mã
BCD sang mã Led 7 đoạn tương ứng. Hiển thị số sẳn phẩm trên Led 7 đoạn.
Thị trường có nhiều IC có khả năng giải mã, Vd như :74LS47, 74 LS42, 74LS48,
…
-74LS42 : Là IC giải mã BCD sang thập phân, không phù hợp cho Led 7 đoạn.
16


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
-74LS48 : Là mạch giải mã BCD sang mã led 7 đoạn nhưng mức tác động cao, cần
trở kéo lên, phù hợp với các loại led 7 đoạn Kathod chung nên không phù hợp với
yêu cầu.
-74LS47 ; Là IC giải mã mức tác động thấp, phù hợp với led 7 đoạn Anot chung,
phù hợp với yêu cầu.

 Dùng IC 74LS47 để sử dụng cho mạch bởi mach sử dụng loại Led là Led Anot
chung. Điện áp đầu vào 5V phù hợp.
3.4.3 Sơ đồ nguyên lý khối hiển thị :

17


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
3.4.4 Nguyên lý làm việc của khối hiển thị :
Các chân A,B,C,D của 74LS90 được nối với các chân Q0 đến Q3 của 74LS90 sẽ
tiếp nhận mã BCD. Chuyển đổi nó thành mã led 7 đoạn và đưa đến đầu ra từ A-G
theo các mức điện áp 1 (2.4V- VCC) và 0 (0V-0.5V). Trong đó, mỗi ngõ ra tương
ứng với 1 thanh trong Led 7 đoạn được kích sáng bằng mức 0. Để hiển thị 2 chữ
số, ta cần dùng 2 IC 74LS47 là 2 Led thanh nhưng cách thức hoạt động là giống
nhau
Bằng nguyên lý, ta có được bảng chân trị của từng ngõ ra theo mỗi giá trị đầu vào.
Đầu vào

A
0
0
0
0
0
0
0
0
1
1

B
0
0
0
0
1
1
1
1
0
0

74LS47
C
0
0
1
1
0
0
1
1
0
0

D
0
1
0

1
0
1
0
1
0
1

QA
0
1
0
0
1
0
1
0
0
0

QB
0
0
0
0
0
1
1
0
0

0

Giá trị hiển
thị trên Led
QC
0
0
1
0
0
0
0
0
0
0

QD
0
1
0
0
1
0
0
1
0
1

QE
0

1
0
1
1
1
0
1
0
1

QF
0
1
1
1
0
0
0
1
0
0

QG
1
1
0
0
0
0
0

1
0
0

0
1
2
3
4
5
6
7
8
9

3.4 Khối điều khiển động cơ : (Hùng)
3.4.1 Nhiệm vụ :
- Điều khiển được động cơ xoay chiều 220vAC/50Hz.
- Công suất dưới 1.5kW.
- Điện áp kích từ 12vDC – 15vDC
- Dịng vào mạch kích từ 0.2A – 0.4A.
3.4.2 Chọn lựa linh kiện chính :
Để điều khiển được các động cơ xoay chiều 220vAC/50Hz thì ta có thể dùng các
phương pháp như :
-

Bằng hai thyristor song song ngược.
+ Ưu điểm : Điều khiển được mọi công suất tải.
+ Nhược điểm : Chất lượng điều khiển không tốt .
18

SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
- Bằng một thyristor và một diode
+ Ưu điểm : Dễ thực hiện.
+ Chỉ dùng để điều khiển động cơ đơn giản.
- Bằng 4 diode và một thyristor
+ Ưu điểm : Điều khiển điện áp đối xứng trên tải dễ dàng
+ Nhược điểm : Tổn hao trên các van bán dẫn lớn, làm hiệu suất của hệ
thống điều khiển thấp
- Dùng Triac : Dễ thực hiện, điều chỉnh được động cơ ổn định. Triac chịu
được dòng dưới 400A. Nếu cần dùng cho dòng điện tải lớn cần phải ghép
song song Triac.
 Từ những ưu, nhược điểm của các phương pháp ở trên, nên ta lựa chọn việc
điều khiển động cơ xoay chiều bằng Triac là hợp lý nhất. Chọn Triac BTA
41 với điện áp cực đại là 600V và dòng là 41A.
3.4.3. Lựa chọn linh kiện phụ trợ:
* Vì việc điều khiển động cơ dùng Triac được thực thực hiện bằng điện áp xoay
chiều, và mạch kích cho Triac hoạt động dùng điện áp một chiều nên ta phải chọn
linh kiện cách ly giữa điện áp xoay chiều và một chiều.
- Có thể dùng cách ly bằng biến áp và opto quang.
• Cách ly bằng biến áp thì dễ thực hiện, nhưng rất mất diện tích mạch.
• Cách ly bằng opto quang thì dễ thực hiện, linh kiện nhỏ gọn, rất thích hợp

với mạch kích Triac.
 Để cách ly tín hiệu và kích cho Triac hoạt động nên sử dụng con opto quang
Moc3021 để bảo vệ cho mạch kích, với điện áp cực đại là 800V và dòng cực
đại 4A.
* Để điều khiển được động cơ xoay chiều ta cần phải điều khiển được góc mở

triac. Dùng phương pháp so sánh điện áp để tạo ra xung điều khiển.
- Để tạo ra kiểu mạch so sánh điện áp,ta có thể dùng một opamp và các điện trở
thích hợp để thực hiện các chức năng này.
+Các IC opamp có thể dùng là:
LM386,LM358,LM741,LM311,TDA2030,LM339,LM324.
*LM386 thì trong 1 IC chỉ chứa 1 opamp và các chân khác như bypass,gain không
cần dùng đến trong trường hợp làm mạch so sánh.Và ta thấy LM386 thường dùng
để làm mạch khuếch đại âm thanh công suất nhỏ.

19


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
*LM741 thì trong IC cũng chỉ chứa 1 opamp và các chân khác như offset ,null
cũng không cần dùng đến nếu làm mạch so sánh.
*LM311 thì trong 1 IC cũng chỉ chứa 1 opamp và các chân khác như
balance,strobe cũng không cần dùng đến trong trường hợp làm mạch so sánh.Thực
tế ta thường thấy LM311 hay dùng trong các mạch tạo xung.
*TDA2030 đây là một loại opamp chuyên dùng để khuếch đại cơng suất âm
thanh,do vậy cũng khơng thích hợp để làm mạch so sánh.
*LM339 thì trong 1 IC có chứa 2 opamp và rất thích hợp để làm mạch so sánh,tuy
nhiên lại hiếm và ít có bán tại các cửa hàng linh kiện.
*LM358 thì trong 1 IC có chứa 2 opamp,khá thích hợp để làm mạch so sánh,được
bán rộng rại tại các của hàng linh kiện,giá thành rẻ.
*LM324 : Trong IC chứa 4 opamp rất thích hợp làm mạch so sánh, độ ổn định cao,
được bán rộng rãi tại các cửa hàng linh kiện.
=> Từ những phân tích ở trên về linh kiện => Chọn LM324 là linh kiện chính để
làm IC so sánh.
- Để cung cấp tín hiệu so sánh cho opamp, ta cần phải lấy điện áp chỉnh lưu sau

cầu diode cung cấp cho opamp.
- Từ tín hiệu của opamp, ta cần tạo một tín hiệu xung răng cưa để làm tín hiệu so
sánh với điện áp điều khiển của opamp. Các phương pháp tạo xung răng cưa như:
+ Nạp, phóng điện áp cho tụ bằng mạch RC đơn giản.
+ Nạp hoặc phóng áp cho tụ qua nguồn dòng ổn định.
Mạch tạo xung răng cưa dung mạch RC:
• Ưu điểm : Dễ dàng thực hiện.
• Nhược điểm: Độ tuyến tính của phần qt thuận khơng cao, do ở cuối
dòng nạp cho tụ giảm dần.
- Mạch tạo xung răng cưa bằng nguồn dòng: Dễ thực hiện, độ tuyến tính của
phần quét thuận ổn định.
=> Chọn mạch tạo xung răng cưa bằng nguồn dịng. Cần chọn 1BJT PNP
A1015 đóng vai trò nguồn dòng. Chọn 1BJT NPN C1815 để hoạt động như
một khóa điện tử. Tụ hóa dung để nạp, xả cho BJT C1815 khi nó tắt hoặc
dẫn bão hịa,2 diode 1N4007 để ổn định điện áp cực gốc tại BJT A1015.
-

*Vì điện áp mức thấp của chân ra opamp không đúng với yêu cầu nên ta phải gắn
thêm diode vào chân ra của opamp để ổn định điện áp ra mức thấp.
20


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
*Ta chọn lựa linh kiện phụ trợ khác như biến trở volume 1k để điều khiển động cơ,
biến trở cúc áo 1k, các điện trở để cho mạch so sánh hoạt động ổn định.
3.4.5 Sơ đồ mạch

3.4.6. Nguyên lý làm việc
Điện áp chỉnh lưu có biên độ từ 10vDC – 15vDC được đưa vào chân đảo 2 của

opamp so sánh với điện áp DC có biên độ từ 10vDC – 13vDC của chân không đảo
3. Tại thời điểm điện áp chân khơng đảo và chân đảo cắt nhau, thì đổi dấu điện áp
ra của khuếch đại thuật toán, sẽ tạo ra một chuỗi xung hình chữ nhật. Dạng xung
hình chữ nhật đi vào mạch nguồn dịng tuyến tính, tạo một điện áp tựa dạng răng
cưa. Dùng điện áp điều khiển DC được điều chỉnh bằng biến trở VR2 dao động từ
0V- 10 V đi vào chân không đảo 5 của opamp so sánh với điện áp tựa dạng răng
cưa. Tại đây sẽ chia thành hai trường hợp:
+Trường hợp 1: Tại thời điểm điện áp điều khiển cắt điện áp tựa.
Tại thời điểm điện áp điều khiển cắt điện áp tựa thì phát xung điều khiển góc mở
Triac. Góc mở càng lớn thì điện áp ra tải càng nhỏ và ngược lại.
+ Trường hợp 2: Tại thời điểm điện áp điều khiển nhỏ hơn điện áp tựa.
Nếu điện áp điều khiển nhỏ hơn điện áp tựa thì điện áp tại chân ra 7 của opamp ở
mức thấp dẫn đến BJT Q2 tắt, VbeQ2 = 0v – 0.2vDC, dẫn đến điện áp trên opto
quang bằng 0, do đó khơng thể kích triac hoạt động.

21


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
Chương 4 : Thi công mạch :
4.1 Khối nguôn 12V : (Cường)
4.1.1 Sơ đồ mạch :

4.1.2 Đo kiểm tra nguyên lý khối nguồn:
a) Trường hợp khơng tải:
• Điện áp vào của biến áp/mass : 221 VAC
• Điện áp vào cầu Diode/mass: 16.1 VAC
• Điện áp sau cầu Diode/mass: 21 VDC
• Điện áp ngõ ra mạch/mass: 12.1 VDC

∈(180VAC-230VAC).
∈ (14.5VAC – 16.5VAC)
∈ (17.5 VDC – 22.5VDC)
∈ (11.9VDC – 12.30VDC)

-Dạng sóng ngõ vào của Diode

22


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
-Dạng sóng sau cầu Diode:

-Dạng sóng ngõ ra khơng tải:

23


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
b) Trường hợp có tải:
• Điện áp vào của biến áp/mass : 221VAC
∈ (180VAC-230VAC).
• Điện áp vào cầu Diode/mass: 15.3 VAC
∈ (14.5VAC – 16.5VAC)
• Điện áp sau cầu Diode/mass: 18.27 VDC
∈ (17.5 VDC – 22.5VDC)
• Điện áp ngõ ra mạch/mass: 12.1 VDC

∈ (11.9VDC – 12.30VDC)

-Dạng sóng đầu vào của Diode:

-Dạng sóng sau cầu Diode:

24


SVTH: Phạm Ngọc Cường- Mai Xuân Hùng- 16DTCLC1
GVHD: Lê Hồng Nam
-Dạng sóng ngõ ra của mạch:

*NHẬN XÉT:
Mạch khi khơng tải cho điện áp, dịng ra ổn định.
Khi có tải thì tại các đầu ra sẽ có sụt áp, nhưng vẫn ở mức cho phép. Đầu ra
vẫn đáp ứng đủ kiện cho khối điều khiển động cơ hoạt động. Đáp ứng đủ
yêu cầu.

4.2 Khối nguồn 5V: (Hùng)
4.2.1 Sơ đồ mạch:

25