Tài liệu Bài 1: Linh kiện điện tử cơ bản ppt
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (12.3 MB, 74 trang )
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 1 -
www.EmbestDKS.com
THIẾT KẾ MẠCH BẰNG PROTEL
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 2 -
www.EmbestDKS.com
MỤC LỤC
Bài 1.Linh kiện điện tử cơ bản
3
1.Điện trở 3
2.Biến trở 5
3.Tụ điện 5
3.1.Phân loại 6
3.2.Tụ hoá 7
4.Diode
7
4.1.Mô tả
5
4.2.Kí hiệu các loại diode
5
5.Transistor
8
5.1.Tác dụng
9
6.Led 7 thanh
9
7.Bộ cách ly quang
11
7.1.Ứng dụng
11
7.2.Nguyên lý cấu tạo chung của bộ cách ly
11
7.3.Phân loại
11
7.4.Hình vẽ nguyên lý
11
8.Relay
13
8.1.Phân loại
13
8.2.Điều khiển đóng mở relay
13
B Bài thực hành số 1
14
1.Công cụ
14
2.Hướng dẫn sử dụng panel
14
Bài 2:Các IC tích hợp chuyên dụng
16
2.1.Mạch nguồn
16
2.2.Các mạch số logic
19
2.3.IC lập trình được
19
Bài 3:Thiết kế mạch nguyên lý bằng PROTEL
24
3.1.T
ổng quan
25
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 3 -
www.EmbestDKS.com
3.2.Thiết kế mạch nguyên lý bằng protel 25
Bài 4.Vẽ mạch in sử dụng phần mềm PROTEL
38
4.1.Tổng quát về vẽ mạch in 38
4.2.Các kĩ thuật khi vẽ mạch in 38
Bài 5.Phương pháp làm mạch in
69
1.Điện trở.
Tác dụng: Dùng để hạn chế dòng điện.Chính xác hơn là tạo ra dòng điện có giá trị
xác định nhờ định luật Ôm có thể tính được.
Phân loại: Trên thị trường có nhiều loại điện trở khác nhau. Tuỳ nhiệm vụ của bạn
mà dùng các loại trở khác nhau.
Kí hiệu điện trở trong sơ đồ mạch:
Hình ảnh của 1 số loại trở.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 4 -
www.EmbestDKS.com
Cách đọc giá trị trở:
Đối với trở dán: Đọc theo giá trị ghi trên trở. Ví dụ: 104 = 10x10
4
=10
5
Ohm
= 100Kohm
Đối với trở có vạch màu đọc như sau:
Hai vạch trị số, vạch thứ 3 là số mũ, vạch 4 là sai số. Trị số được qui định
theo mầu như sau: Đen 0, Nâu 1, Đỏ 2, Cam 3, Vàng(yellow) 4, Xanh 5, Lục 6,
Tím 7 , Xám 8 , Trắng 9. Ví dụ : Điện trở sau : đỏ tím xanh tức là: 2 7 X10
5
=2
700 000 Ohm = 2,7 Mohm.
1Mohm = 1000 Kohm = 1000 000 Ohm
Đối với các điện trở giá trị nhỏ hơn 10 Ohm.Nếu vạch thứ 3 là mầu bạc thì
trị số vạch cuối cùng phải chia cho 100, là mầu vàng(gold) thì chia cho 10. Ví dụ :
trở có 3 vạch giá trị là đỏ tím vàng(gold) = 2+7/10=2,7 Ohm.
Vạch sai số như sau: Nâu 1%, Đỏ 2%, Vàng(Gold) 5%, Bạc 10%.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 5 -
www.EmbestDKS.com
2-Biến trở:
Là điện trở mà giá trị của nó thay đổi theo 1 điều kiện nào đó. Loại biến trở phổ
biến nhất là khi xoay 1 con vit trên biến trở thì giá trị của nó thay đổi.
Biến trở còn thay đổi theo nhiệt độ gọi là biến trở nhiệt, biến trở thay đổi theo
cường độ ánh sáng rọi vào nó gọi là quang trở.
Trong các loại biến trở trên thì loại biến trở dây là loại biến trở mà có độ tinh
chỉnh cao nhất, được sử dụng trong các mạch cần có sự tinh chỉnh điện áp.
Ngoài ra còn có một loại điện trở nữa gọi là quang điện trở là điện trở mà điện trở
của nó thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào
Hình ảnh của chúng trong thực tế như hình vẽ :
3-Tụ điện
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 6 -
www.EmbestDKS.com
Tụ điện là linh kiện cũng được dùng phổ biến như điện trở. Sự
khác nhau giữa tụ điện và điện trở đó là sự cản trở của tụ điện phụ thuộc vào
tần số điện áp. Đặc trưng cho tính cản trở của tụ là dung kháng. Tính theo
công thức sau:
f: tần số điện áp- Hz.
C: giá trị của tụ điện- Fara.
Ký hiệu của tụ điện:
Tụ điện phân cực Tụ điện không phân cực.
Sự khác nhau giữa tụ phân cực và không phân cực: Tụ không phân cực thì 2
cực của tụ có vai trò như nhau, giá trị của tụ không phân cực thường nhỏ(
picro Fara. Tụ phân cực thì có 2 cực tính dương và âm không thể dùng lẫn
lộn. Giá trị của tụ phân cực thường lớn 1 đến hàng ngàn uF(Micro Fara).
3.1.Phân loại:
Tụ điện trong thực tế được phân ra làm nhiều loại và theo nhiều cách khác nhau
nhưng có thể kể ra là: tụ thường, tụ hóa, tụ xoay, vv..
Theo chất liệu có tụ giấy, tụ gốm, tụ sứ, vv..
Bản chất tụ điện là một kho điện nó có khả năng nạp điện và cho tới khi đã bão
hòa thì nó sẽ lại phóng điện
Sơ đồ nạp – phóng của tụ :
Do vậy mà tụ điện được sử dụng đặc biệt trong mạch tạo dao động, tạo xung,
mạch lọc vv…
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 7 -
www.EmbestDKS.com
Chú ý khi sử dụng tụ hóa do đặc thù nó có chân + và chân – nên khi đấu vào mạch
ta cần chú ý chiều của nó.
3.2.Tụ hóa :
3.3.Cách đoc giá trị tụ điện:
Tụ không phân cực, phổ biến là tụ gốm( tụ đất), đọc giống đọc trở
dán. Đơn vị là pF.
Tụ phân cực( tụ hóa) giá trị và cực tính ghi trên tụ.
Tụ xoay:
Ngoài loại tụ có giá trị thay đổi bằng cách vặn vít như biến trở.
4-Diode
4.1.Mô tả: Diode được cấu tạo từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc với nhau. Diode có
2 cực Anốt và Katốt. Nó chỉ cho dòng điện đi theo 1 chiều từ Anốt sang
Katốt(Chính xác là khả năng cản trở dòng điện theo chiều AK là rất nhỏ,
Còn KA là rất lớn). Nó được dùng như van 1 chiều trong mạch điện.
4.2.Kí hiệu của các loại diode:
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 8 -
www.EmbestDKS.com
4.3.Phân loại:
Theo chức năng có một số loại diode ngoài diode chuẩn. Một số loại diode
thường gặp:
Diode chuẩn phổ biến: 4007,4004,…
+ Led: Diode có khả năng phát sáng
+ Diode zener: dùng để ổn định điện áp. Hoạt động ở chế độ phân cực
ngược(KA).
+ Photo diode: Khi không có ánh sáng nó hoạt động như 1 diode thường còn
khi có ánh sáng nó dẫn theo cả 2 hướng (KA,AK)
Có 1 loại diode có tác dụng đặc biệt đó là diode zener dùng để ổn áp.
Led(Light Emitting Diode) : Là diode có khả năng phát sáng các bảng điện tử mà
các bạn nhìn thấy trên phố là tập hợp của rất nhiều led.
Tác dụng của led là làm đèn báo.
Diode phát laze cũng là 1 loại led.
Điều cần ghi nhớ đó là hiệu điện thế giữa 2 đầu của diode khoảng 0,6V
5-Transistor
Kí hiệu transistor
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 9 -
www.EmbestDKS.com
Gồm 3 miền bán dẫn khác loại(P-N) xếp xen kẽ nhau.
Và có tran thuận npn, tran ngược pnp
Sử dụng các tran ta quan tâm tới tên và các thông số của transistor
Trong thực tế tran thuận thường là các tran C vd như : C828..
Và các tran ngược bắt đầu với chữ cái A như: A564, A1015, vvv…
5.1. Tác dụng của transitor:
Trong các mạch điện tử transistor được sử dụng rất nhiều với nhiều chức năng
khác nhau cụ thể người ta sử dụng tran như một bộ đệm với chức năng khuếch đại,
và đặc biệt trong điện tử số và các IC số transistor được sử dụng trong chế độ
khóa.Trong chế độ khóa các tran làm việc như những công tắc hay thường gọi là
các Van điện tử để van này hoạt động ta cần đặt vào B một điện áp > Ube trong
chế độ bão hòa.
Transistor có hai dòng là dòng TTL và dòng CMOS
Các tran CMOS là các bóng hoạt động sử dụng nguyên lý điện từ , nên công suất
tổn hao nhỏ, được sử dụng như các van có tần số đóng cắt lớn
Điều lưu ý khi sử dụng các tran CMOS khi lắp các tran này vào mạch và vận
hành với nguồn đầy đủ thì không được hở cực GATE. Vì khi đó bóng sẽ sèo luôn .
Đó cũng là lý do mà tại sao làm mạch và hàn mạch cần thật tốt không để hở các
chân linh kiện nếu không để hở G thi tran sẽ cháy ngay.
6.LED 7 thanh (7_seg.... )
Là một linh kiện được sử dụng rộng rãi trong các mạch, các modul, các thiết bị…
Led 7 thanh dùng để hiện thị các thông tin dạng số liệu, và trên thực tế để vừa có
thể hiển thj số liệu và các thông tin khác dạng kí tự thì người ta sử dụng một loại
linh kiện tương tự là led 12 thanh, hay nhiều thanh trên.
Phân loại: có nhiều cách phân loại chúng nhưng phổ biến là theo 2 loại là: LED 7
thanh Anot chung và LED 7 thanh katot chung
Và trong các loại đó lại phân ra thành các loại như: LED đơn, LED kép, LED
gồm 4 led đơn,…
Tùy theo sự tiện ích và mục tiêu các thiết kế mà ta có thể lựa chọn chúng.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 10 -
www.EmbestDKS.com
Nguyên lý chung của các loại led trên như hình vẽ:
Như vậy led 7 thanh là các led phát quang ở các thanh. Việc phối hợp các led ở
mỗi thanh sáng sẽ tạo ra các chữ số.
Dưới đây là hình vẽ của các loại led 7 thanh và sơ đồ chân của chúng:
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 11 -
www.EmbestDKS.com
Trong đó 1,2,3,4 là các chân Anot hoặc Katot chung của 4 led đơn trong bộ led.
7-Các bộ cách ly quang
7.1.Ứng dụng
Bộ cách ly là linh kiện sử dụng trong các ứng dụng điều khiển đóng cắt các mạch
điện ( đặc biệt là mạch công suất ) phía sau bộ điều khiển, việc cách ly này thực
hiện bằng ánh sáng.
7.2.Nguyên lý cấu tạo chung của các bộ cách ly:
Bao gồm một bên phát ánh sáng ( thường là LED ) và một bên thu ( thường là
photodiot, phototransistor, phototiristor,..)
7.3.Phân loại:
Bộ cách ly được phân loại theo nhiều cách khác nhau, như: bộ cách ly đơn, kép,…
Có nhiều bộ cách ly có thể ghép cùng nhau tạo thành các IC nhiều chân.
Và cách phân biệt tuyệt nhất là theo dòng điện đóng cắt: Cách ly một chiều, Cách
ly xoay chiều.
7.4.Hình vẽ nguyên lý:
VD:
Cách ly một chiều như:
4N35, PS205-1, PS205-2, PS205-3,….
Cách ly xoay chiều như:
MOC3020, MOC3021, MOC3022, vv…
Các bộ cách ly một chiều thường sử dụng với các ứng dụng đóng mở dòng điện
một chiều, còn các bộ cách ly xoay chiều thường sử dụng đóng mở dòng xoay
chiều có phối kết hợp sử dụng các van công suất hay rơle.
Ta sẽ đi xem xét sơ lược một vài bộ cách ly thường được sử dụng trong thự tế.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 12 -
www.EmbestDKS.com
-- Bộ cách ly :
Cụ thể chúng ta có thể tìm hiểu và đi vào các ứng dụng cụ thể với việc tham khảo
datasheet của linh kiện.
-- Bộ cách ly :
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 13 -
www.EmbestDKS.com
Đây là bộ cách ly xoay chiều được dùng khá phổ biến, trong các mạch điều khiển
phối kết hợp với các rơle và đặc biệt là với các van công suất như: Tiristor,
Triac,…
Bên phát của nó vẫn là một LED thường và bên thu là một Phototriac.
8-Relay ( Rơ Le )
Cấu tạo của rơle như hình vẽ dưới
Về nguyên lý cấu tạo và hoạt động của rơle là dựa trên lực hút điện từ của
nam châm điện kết hợp với hệ thống các tiếp điểm.
8.1.Phân loại:
Rơle được phân loại theo rất nhiều cách khác nhau.
- Theo dòng điện thì phần thành rơle 1 chiều, rơle xoay chiều
- Theo số điểm cực thì có rơle đơn cực hoặc rơ le nhiều tiếp điểm.
…..
Trong thực tế rơle được sử dụng rất nhiều và vô cùng đa dạng về hình thức và ứng
dụng.
Role còn có nhiều loại chuyên dụng như nhiều loại rơ le như: Rơle đòng/ áp cực
đại, Rơle điện từ, Rơle số vv…
8.2.Điều khiển đóng mở rơle:
Khi ta cấp một điện áp vào hai đầu cuộn hút thì rơle sẽ hoạt động đóng các tiếp
diểm lại với nhau.
Tùy theo loại rơle được đk bằng điện áp là bao nhiêu như rơle: +5V, +12V…DC
hay AC…
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 14 -
www.EmbestDKS.com
Bài thực hành số1
I- Các công cụ sử dụng cho việc thực hành lắp mạch.
- Panel
- Đồng hồ đo vặn năng
- Các linh kiện.
- Các dây nối
- …..
II- Hướng dẫn sử dụng panel để lắp mạch test.
Trong công việc học tập cũng như trong các thiết kế thì việc tạo ra một mạch điện
thì ta cần phải cho mạch đó chạy test thông thường người ta sử dụng các tấm
panel. Chúng ta muốn có một tấm panel để test mạch lớn thì ta có thể ghép nhiều
panel lại với nhau.
Bên dưới là hình vẽ một panel dùng để cắm các linh kiện và chạy test mạch.
Trong panel thì có 4 hàng ngang độc lập về điện với nhau và trong mỗi hàng
ngang thì lại chia thành 2 nửa cũng độc lập về điện với nhau. Panel còn có rất
nhiều các cột và chúng cũng độc lập về điện với nhau. Mỗi một cột bao gồm nhiều
ô nhỏ theo hàng dọc có liên hệ về điện với nhau. Và mỗi hàng ngang gồm nhiều ô
nhỏ có liên hệ về điện với nhau và mỗi Panel thì các hàng và các cột được bố trí
đối xứng nhau như hình vẽ.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 15 -
www.EmbestDKS.com
Ví dụ 1: Lắp mạch điều khiển bật tắt một LED sử dụng transistor.
Mục đích thí nghiệm:
Thông qua việc thực hành lắp mạch trên, thông qua việc quan sát hiện tượng ta
thấy được chế độ hoạt động ON/ OFF ( khóa ) của transistor, hiểu được việc sử
dụng tran thuận npn hay tran ngược pnp, thu được thực tế lắp mạch quan sát kết
quả so với mụch đích của thiết kế. Từ mạch trên ta có thể phát triển thành nhiều
mạch có ứng dụng cụ thể hơn.
Ví dụ 2: Lắp mạch điều khiển bật tắt một LED sử dụng Bộ cách ly quang và
Rơle.
Mục đích thí nghiệm:
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 16 -
www.EmbestDKS.com
Thông qua việc thực hành lắp mạch trên ta đã phối kết hợp bộ cách lý, tran
npn, và Rơle.
Trong giới hạn của bài thực hành chỉ điều khiển bật tắt một LED và trong
thực tế mạch này có thể phát triển thành các mạch điều khiển đèn hay các thiết bị
dân dụng, vv.. sử dụng dòng một chiều hay cả dòng xoay chiều.
Mô tả hoạt động của mạch:
Rơle ta sử dụng là một rơle đk bằng nguồn áp +12v
Và có sử dụng bộ cách ly quang, lý do sử dụng bộ cách lý trong hầu hết các
ứng dụng điều khiển là hệ thống đk sẽ rất an toàn, tránh được ảnh hưởng của
nhiễu, và các htượng quá áp, quá dòng.
Khi ta cấp nguồn Vđk vào chân của bộ cách ly thì làm thông phototransistor
và cấp nguồn đóng tran thuận C828 và khi C828 thông thì cấp áp 12v cho rơle làm
rơle đóng và cấp nguồn cho led, led sáng.
2.1.Mạch nguồn
Trong chuyên mục này chúng ta sẽ tìm hiểu và thực hành để tạo ra các nguồn
điện áp với các mức điện áp như ý muốn thông qua việc sử dụng các ic chuyên
dụng.
Trong thực tế để tạo ra các mạch nguồn phức tạp thì cần phải tính toán rất nhiều
yếu tố khác như: chế độ tải , công suất mạch cần cung ứng.
Trên đây ta sẽ thực hành với những mạch nguồn đơn giản và cực kỳ dễ làm đáp
ứng đầy đủ các ứng dụng vừa và nhỏ.
Với việc sử dụng các ic chuyên dụng ta có thể tạo ra các nguồn chuẩn như +/- 5 V,
+/- 9 V, +/- 12 V. Hay bất kỳ điện áp nào.
Ta sẽ đI tìm hiểu lần lượt
Để có thể tạo ra các nguồn cộng trừ 5,9,12 V thì ta sẽ có các ic sau
Tạo ra nguồn điện áp (+) ta sử dụng các IC 78XX ( 7805, 7809, 7812 )
Tạo ra nguồn điện áp (-) ta sử dụng các IC 79XX (7905, 7909, 7912 )
Dưới đây là hình ảnh và sơ đồ tạo ra nguồn chuẩn +5V từ nguồn xoay chiêu 220V
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 17 -
www.EmbestDKS.com
Mạch tạo điện áp :
Trong sơ đồ trên có sử dụng một biến áp ( hạ áp) vào 220VAC và ra là 12VDC
phía sau biến áp là một mạch chỉnh lưu cầu. Tiếp đó là mạch của ic chuyên dụng
78XX. Các tụ điện trên tùy theo công suất nguồn yêu cầu mà ta sử dụng. Đặc biệt
ta sử dụng tụ C có điện dung lớn 1000uf hay lớn hơn mắc song song với c11 để
tạo nên sự ổn định của nguồn.
Thực tế mạch chỉnh lưu cầu có thể thiết kế từ 4 con diot. Ngoài ra còn có nhiều ic
chỉnh lưu cầu tích hợp sẵn cả bộ cầu diot và tụ hóa trong nó. Có nhiều loại bộ
chỉnh lưu cầu này như:
Loại hình tròn có 4 chân
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 18 -
www.EmbestDKS.com
Loại 3 chân phẳng:
Việc tạo ra các nguồn đã nêu trên sẽ được là tương tự .
Để tạo ra một nguồn điện áp có thể điều chỉnh để có được điện áp tương ứng với
việc sử dụng ic chuyên dụng LM 317
Hình dạng của lm317 giống các ic trên . thông qua vệc điều chỉnh VR 2 ta sẽ có
được điện áp Vout tương ứng.
Để thực hiện tốt các bạn nên tìm hiểu kĩ các datasheet của các linh kiện.
2.2.Các vi mạch số logic
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 19 -
www.EmbestDKS.com
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 20 -
www.EmbestDKS.com
2.3.Các dòng ic có khả năng lập trình được
Trong thực tế hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ đặc biệt là việc tích
hợp lên các ic chuyên dụng. Và có nhiều thế hệ các ic mà có khả năng lập trình
được. Trong đó về điện tử tương tự thì công các ic FPAA, Về điện tử số có các IC
số lập trình được như FPGA, và cao hơn nữa là các thế hệ, các dòng vi điều khiển
như : 8051, AVR, PIC, PSOC, vv…
Trong đây chúng ta sẽ không đề cập sâu về chúng mà chỉ có tính chất giới thiệu và
hướng dẫn cách ứng dụng chúng.
- Đầu tiên ta sẽ đi xem xét các dòng vi điều khiển với các ứng dụng của
chúng.
• Các dòng vi điều khiển kể trên chúng ra đời và ngày càng phát triển mạnh mẽ
. Lý do chúng chính là những trung tâm mà có khả năng thu thập thông tin rồi
xử lý thông tin, đưa ra các lệnh điều khiển các mạch điều khiển để điều khiển
các đối tượng, chúng có khả năng về truyền thông , đưa thông tin cần thiết lên
máy tính qua cổng COM chuẩn RS232 hay tham gia vào một mạng nào đó …
Khả năng tích hợp của các dòng vi điều khiển không ngừng phát triển. Nhiều dòng
vđk tích hợp trong nó rất nhiều các vi mạch như các bộ chuyển đổi ADC, DAC,
comparator ,vv.. Và tốc độ xử lý thông tin của chúng ngày càng cao, khả năng lưu
trữ thông tin lại càng lớn với các bộ nhớ dạng EEPROM, FLASH,v…ngay cả các
hệ thống các bộ nhớ ngòai, các hệ thống thanh ghi và nhiều vi mạch số.
Tất cả chúng nếu biết thiết kế và tổng hợp thì sẽ là một sức mạnh có khả
năng giảI quyết được rất nhiều bài toán thực tế mang giá trị ứng dụng cao và thu
được kinh tế lớn.
• Các dòng vi mạch lập trình được
Có nhiều dòng vi mạch có khả năng lập trình được cả về điện tử tương tự lẫn
điện tử số.
Các Vi mạch lập trình được tương tự là FPAA.
Các vi mạch này có khả năng tích hợp rất lớn , thông qua một phần mềm lập
trinh ngôn ngữ của các vi mạch do nhà thiết kế đưa ra chúng ta có thể thiết lập
FPAA thành rất nhiều khối tương tự làm được các chức năng như một mạch điện
hay một phần tử ic rời để làm những nhiệm vụ của một mạch điện tương tự .
Ví dụ như các mạch khuếch đại ( nhiều loại như đảo, không đảo, vi sai ,,,), các
mạch vi phân, tích phân, các mạch lọc thông ,…. Và cả các bộ biến đổi tín hiệu
như ADC,….
Quả là thật tiện lợi, sau khi đã thiết kế trên phần mềm ta hợp dịch ra các file
dạng hex hay bin và có thể nạp vào các bộ nhớ hay các dòng vi điều khiển để khi
ghép nối chúng với các vi mạch FPAA chúng sẽ nạp chương trình vào FPAA và
FPAA sẽ thực hiện chức năng định sẵn đó.
Các Vi mạch lập trình được số là FPGA.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 21 -
www.EmbestDKS.com
Trước đây khi thực hiện một mạch điện tử số ta thường sử dụng các ic logic và
ghép chúng lại với nhau như các mạch AND , NOT, NOR, hay các mạch đếm
với các ic đếm, mạch giảI mã , tạo mã ,v….
Ngày nay tất cả các công việc đó đều có thể thực hiện một cách dễ dàng với các
chip FPGA, cũng như việc tiến hành với các chip FP
GA chúng ta cũng sẽ có được một mạch chuyên dụng có thể thực hiện được rất
nhiều nhiệm vụ và giảI quyết nhiều bài tóan.
Bài thực hành số 2:
1- Bài thực hành kết hợp kiến thức đã học từ bài trước là các LED phát và các
photodiot hay phototransistor, điện trở, biến trở dây, cùng bộ khuếch đại LM324
để làm một cảm biến đếm hay được ứng dụng trong kĩ thuật dò đường của robot.
Sơ đồ mạch thí nghiệm :
Mạch chúng ta sử dụng dùng mạch thu phát ánh sáng thường, nếu chúng ta thay
cặp thu phát ánh sáng thường bằng cặp thu phát ánh sáng hồng ngoại chúng ta sẽ
có một cảm biến đếm hồng ngoại tương đối tuyệt.
Trong bài trước chúng ta đã thực hiện lắp một mạch điều khiển rơle . nếu chúng ta
kết hợp hai bài thực hành này lại với nhau chúng ta sẽ có một bộ đo và điều khiển
lý thú .
Phát triển thêm ta sẽ có được một bộ bật tắt đèn khi trời tối, sáng lý thú.
mạch cảm biến - optoicupler – thu phát a/s thường.
Phần mạch cảm biến được thiết kế là một mạch để tạo tín hiệu tích cực mức logic
0 về trung tâm điều khiển. Khi có vật đi qua vị trí đặt sensor thì sẽ có một tín hình
dạ một xung vuông như hình vẽ dưới:
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 22 -
www.EmbestDKS.com
Trong thiết kế mạch sensor được chia ra thành 3 khối chính là: khối thu, khối phát,
khối khếch đại và chuẩn hoá tín hiệu.
Mạch thu và phát tín hiệu ( Optoicupler) .
- Khái niệm về Optoicupler: Là một bộ gồm có một mắt phát tín hiệu và
một mắt thu tín hiệu tạo tín hiệu đầu ra có thể tích cực mức 0 hay mức 1.
Giả sử bình thường tín hiệu tạo ra luôn là mức 1 khi có một vật cản chắn
giữa mắt thu và mắt phát thì tín hiệu tạo ra là mức 0. Và nguyên lý này đã
được vận dụng tạo ra rất nhiều sản phẩm ví dụ như các bộ mã hoá xung
dùng đo tốc độ động cơ, cách ic cách ly quang, và như trong đồ án em đã
vận dụng để tạo ra một mạch dùng để đếm vật ( sản phẩm).
Hình ảnh của một optoicupler dùng chế tạo nên bộ mã hoá xung Encoder:
Bộ encoder tự chế dùng để đo tốc độ động cơ.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 23 -
www.EmbestDKS.com
Thiết kế đồ án sử dụng mạch thu phát ánh sáng thường.
Phần phát là một LED phát quang bình thường có thể phát ra ánh sáng màu
khác nhau. Còn phần thu có thể là photodiot, phototransistor hay quang trở.
Hinh ảnh thực tế của nó là:
Nguyên lý của mạch đếm vật đi qua là một module
gồm có một cặp thu phát ánh sáng thường như hình vẽ
led phát ánh sáng và một đầu thu ánh sáng phản xạ. khi
chưa có vật cản thì sẽ không có ánh sáng phản xạ về mắt
thu, khi có vật cản qua thì sẽ có ánh sáng phản xạ về mắt
nhận và do đó thay đổi mức logic đầu ra của mạch cảm
biến.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 24 -
www.EmbestDKS.com
Khối khuếch đại và chuẩn hoá tín hiệu.
Cảm biến thường được đưa về các trung tâm xử lý và các trung tâm này làm
việc với các tín hiệu một chiều 5v(logic 1) và 0 V ( mức logic 0). Mặt khác tín
hiệu thu được từ mắt nhận là nhỏ và không chuẩn đôi khi còn có sự rung nên
tín hiệu này cần phải được chuẩn hoá. Và trong mạch sử dụng mạch chuẩn hoá
dùng IC LM324 với 4 bộ so sánh và ta chỉ sử dụng một bộ so sánh.
Sơ đồ bên trong của IC LM324:
Trong đồ án ta chỉ sử dụng 1 bộ so sánh như hình vẽ dưới:
Nguyên lý của mạch cảm biến trên: Khi chưa có vật cản thì chưa có ánh sáng
phản xạ về mắt nhận nên tín hiệu ở chân 2( Vin-) là mức 0 theo lý thuyết và chân
số 3 ( Vin +) có một điện áp <>0V ( điện áp này do ta hiệu chỉnh). Khi này Vin+ >
Vin- do đó tín hiệu ra ở chân 1 là +5V làm cho led chỉ thị không sáng. Ngược lại
thì khi có vật cản qua, có ánh sáng phản xạ về mắt nhận làm thông mạch và làm
cho chân số 2 ( Vin-) có điện áp . trong t/h này
Vin(-) > Vin(+) do đó tín hiệu ra ở chân 1 là mức 0 v và làm cho led chỉ thị sáng.
Như vậy sử dụng bộ so LM324 ta đã chuẩn hoá tín hiệu về vi điều khiển và nó là
một dạng xung vuông khi có vật qua cảm biến thì tín hiệu về vi điều khiển báo
mức 0.
DKS_GROUP Microcontroller Tranning Center
DKS_GROUP
- 25 -
www.EmbestDKS.com
3.1.Tổng quan về thiết kế mạch nguyên lý.
Trong các hệ thống thì phần điện tử là một khâu hết sức quan trọng. Việc thực
hiện các mạch điện tử trước tiên phải thiết kế mạch điện nguyên lý. Thiết kế
mạch nguyên lý là một bước rất quan trọng vì thông qua mạch nguyên lý người
thiết kế có thể test mạch thông qua một số chức năng mô phỏng của phần mềm.
Và đặc biệt từ mạch nguyên lý người thiết kế sẽ dễ chuyển sang mạch in và sau
khi đã thiết kế mạch in từ đó sẽ thiết kế ra mạch điện.
Trong thực tế thiết kế người ta có thể sử dụng rất nhiều phần mềm thiết kế
mạch cũng như rất nhiều các phần mềm mô phỏng như : protel, orcard, spice,
vv….
Tuy vậy tùy theo thói quen và mức chuyên dụng mà người thiết kế tự lựa chọn
các phần mềm khác nhau. Trong đây khóa dạy sẽ hướng dẫn các bạn sử dụng
và làm chủ một phần mềm thiết kế mạch rất chuyên dụng, nhưng lại rất đơn
giản dễ sử dụng. Và từ đây các bạn có thể làm chủ được rất nhiều các phần
mềm cấp cao hơn nữa.
3.2.Thiết kế mạch nguyên lý sử dụng phần mềm protel
3.2.1.Cách sử dụng thư viện thiết kế mạch nguyên lý của phần mềm protel
Trong bản thân phần mềm đã có sẵn các thư viện bao gồm rất nhiều các loại
linh kiện của nhiều hãng sản xuất linh kiện khác nhau.
Vậy câu hỏi đặt ra thư viện đó nằm ở đầu, đưa ra phần mềm như thế nào , và sử
dụng nó trong thiết kế mạch nguyên lý như thế nào ? ta sẽ lần lượt tìm hiểu.
Trước hết nơi lưu giữ các thư viện:
Khi ta cài đặt phần mềm thiết kế mạch song thì tại polder nơi mà phần mềm đã
được cài vào đó sẽ chứa các thư viện đã được mặc định sẵn hình vẽ dưới:
