Tài liệu thiết kế máy chấm bài trắc nghiệm, chương 5 doc

Chương 5: MẠCH AUTORESET
Đây chỉ là một phần nhỏ trong hệ thống có chức năng tạo
một xung tác động vào chân Clear của 74LS192 (Clr, chân số
14). Chân clear của 74LS192 chòu tác động ở mức cao. Có nghóa
là khi ta đưa tín hiệu [1] vào chân mang tên Clear sẽ làm cho
74LS192 quay trở lại trạng thái ban đầu, tác động này được gọi
là Reset bộ đếm. Do chương trình điều khiển hệ thống luôn là
0
H
, chính thao tác Reset sẽ xác lập trạng thái ban đầu của các IC
74LS192 là 0
H
.
Như vậy chân Clear thường ở trạng thái thấp. Chỉ khi nào
cần Reset lại 74LS192 tạm thời chân Clear được đưa lên trạng
thái cao.
Trong thiết kế chỉ cần Reset lại trạng thái ban đầu khi có
nguồn cung cấp và đôi khi cần nên Reset khi hệ thống bò sự cố
điều khiển nên mạch còn cần có phần Reset bằng tay. Mạch
này chỉ được ứng dụng cho phần Autoreset của mạch Điều khiển
động cơ bước.
1. Mạch Reset đơn giản:
* Khi công tắc mở thì chân Reset nối với Vcc ở trạng
thái cao.
* Khi đóng công tắc thì chân Reset xuồng thấp tính
năng reset có tác động.
* Khuyết điểm của mạch :trạng thái ban đầu của mạch
chính là giá trò của nguồn cung cấp khi cung cấp tín hiệu
Hình 08: sơ đồ nguyên lý
cho mạch Reset đơn giản
Reset sẽ mang giá trò [1] vì vậy ta không thể xác lập lại một

trạng thái Reset xác lập ổn đònh trong một khoảng thời gian
nào đó.
Do đó, ta cần phải giữ cho tín hiệu Reset mang giá trò
[0] thì tác động Reset mới tác động được.
2. Mạch AutoReset cho hệ thống
:
Để khắc phục cho nhược điểm của mạch trên ta đưa ra
sơ đồ nguyên lý AutoReset cho hệ thống như sau :
Như vậy ở mạch AutoReset hệ thống chúng ta sử dụng
thêm một tụ điện nhằm kéo dài thời gian ở mức cao của
trạng thái Reset. Khoảng thời gian này phụ thuộc vào giá trò
tụ C_RS và điện trở R_RS dựa trên phương trình nạp tụ.
Mạch AutoReset này hoạt động như sau:
Khi ta đóng công tắc nguồn (nguồn áp cung cấp, Vcc,
có giá trò là 05 VDC, tương thích với các mức áp sử dụng
trong mạch điều khiển), điện nạp vào tụ C nên trong một
khoảng thời gian nào đó chân mang tín hiệu Reset sẽ mang
giá trò điện áp cao (điện áp này chính là điện áp vi phân
Hình 09: Sơ đồ nguyên
lý mạch Autoreset
lấy trên điện trở R_RS) tương ứng với trạng thái hoạt động
[1]. Tín hiệu này qua cổng OR (IC 74LS32) để làm chuẩn
mức tín hiệu và tác động đến các chân Clear của các IC
74LS192 để xác lập trạng thái ban đầu cho chúng. Sau thời
gian quá độ và nạp đầy của tụ áp trên tụ đạt lên điện áp
5v, điện áp vi phân trên R_RS tương ứng mức 0V, đưa chân
Clear về trạng thái không tác động, mạch hoạt động bình
thường. Trong thực tế, mức áp trên R_RS không trở về mức
không mà nó chỉ cần chuyển về mức áp đủ để cổng OR
nhận biết và chuyển sang trạng thái mức [0].

Chọn R_RS = 10k
, C_RS = 10F, thời hằng nạp
(thực hiện Autoreset) là
 = R_RS.C_RS.
Phím SW_RS dùng để Reset khi có nhu cầu. Khi tác
động, SW_RS nối nguồn Vcc với đầu trên điện trở R_RS.
p trên R_RS đạt mức [1], tín hiệu Reset được xác lập.
III. MẠCH ĐỆM VÀ MẠCH CÔNG SUẤT PHẦN CƠ:
Mạch đệm và mạch công suất phần cơ được áp dụng trong
mạch điều khiển động cơ bước. Mạch được thiết kế ban đầu là
mạch khuếch đại kiểu CC và CE nối tiếp liên tầng để thực hiện
chức năng đệm dòng, nâng áp và tăng cường dòng cung cấp cho
động cơ bước.
Sơ đồ thiết kế mạch công suất được thực hiện như sau:
Trong đó cuộn dây L1 chính là tượng trưng cho một pha của
động cơ bước và cũng là tải chính cho mạch thiết kế. Diod D1
có nhiệm vụ chống dòng đổ qua mối nối BE của SQ_DC1, tránh
hiện tượng đánh thủng mối nối này khi mất pha trên L1. Diod
D2 có nhiệm vụ giống như Diod D1. D2 có vai trò là giải phóng
năng lượng trên L1 khi mất pha trên L1.
R
BB
và R
B
là hai điện trở phân cức cho SQ_DC1 (gọi là Q1)
và Q_DC1 (gọi là Q2). Việc tính toán các điện trở này được tiến
hành như sau:
 Trong thực nghiệm cho ta hệ số khuếch đại của Q_DC1
Q1 (D468, tra cứu sách có h
fe

= 85240, I
cmax
= 1A) là h
fe
=
120; hệ số khuếch đại của SQ_DC1 (C828, tra cứu sách
có h
fe
= 130520, I
cmax
= 50mA) là h
fe
= 253.
 Công suất đònh mức của một pha là 05VA điện thế sử
dụng là 12VDC. Trong đó, mạch sử dụng điện thế cung
cấp là 11,3VDC (12-0,7VDC- điện áp ghim áp trên diode
nguồn). Vậy dòng cần cung cấp cho một pha là 0,44A

0,5A
 R
B
chính là điện trở phân cực cho cực B của BJT Q_DC1.
I
B2
=
2
2
fe
CQ
h

I
=
120
5,0 A
= 0,003687

3,7mA
R
B2
=
2
2,07,0*25
B
I
V

= 976,32 
Chọn R
B2
= 1K
Vậy I
B2
=
2
2,07,0*25
B
R
V

= 0,0036A = 3,6mA

Hình 10: Sơ đồ nguyên lý mạch
đệm và khuếch đại công suất điều
khiển một pha động cơ bước
I
CQ2
= I
B2
h
fe
= 0,0036 x 120 = 0,432A (đạt yêu
cầu).
Công suất R
B
được tính như sau:
2
2
BBR
xIRP
B

= 1000x(0,0036)
2
= 0,0129 W
Chọn R
C
= 1K; 0,125W
 R
BB
là điện trở phân cực cho cực B của Q1.
V

CE1
= 0,2V.
C
R
V
= 5-2*0,7- 0,2 = 3,4V
I
CQ1
= I
B2
= 3,7 mA
I
B1
=
1
1
fe
CQ
h
I
=
250
7,3 mA
= 0,0148mA (Thỏa cho cổng ra của
CMOS)
Chọn R
B
= 10 K; 0,125W.