ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN: MẠCH HIỂN THỊ ĐÈN THEO NHẠC

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.25 MB, 30 trang )

BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN I
Mạch hiển thị đèn theo nhạc
Giảng viên hướng dẫn : TH.S ĐÀO THỊ THU THỦY
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN TÂN LONG
Lớp : DHDT2B1
Khoá : 2006 - 2010
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2009
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
11
BỘ CÔNG THƯƠNG
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP TP. HCM
KHOA ĐIỆN TỬ
ĐỒ ÁN I
Mạch hiển thị đèn theo nhạc
Giảng viên hướng dẫn : TH.S ĐÀO THỊ THU THỦY
Sinh viên thực hiện : NGUYỄN TÂN LONG
Lớp : DHDT2B1
Khoá : 2006 - 2010
TP. Hồ Chí Minh, tháng 5 năm 2009
\
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
22
LỜI MỞ ĐẦU
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
Ngày nay trong không ít các amply ta thường thấy có sự xuất hiện ánh sáng
của đèn mỗi khi bật nhạc, hay có bất kì một âm thanh nào được khuếch đại ra
loa. Thứ ánh sang 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 không

ngoài việc giải trí, làm cho con chúng 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 hay không, hoặc để trang trí cho chiếc amply của mỗi chúng ta.
Đồ án của tôi có tên là “Mạch hiển thị đèn theo điệu nhạc”. Nó dựa
hoàn toàn vào những gì tôi đã giới thiệu ở trên. Chúng ta sẽ quan sát sự hiển
thị chớp sáng của những chiếc đèn led khi có tín hiệu âm thanh qua mạch
amply. Đây có thể là một mạch đơn giản nhưng có ứng dụng nhiều trong thực
tế, có thể nói hầu hết chiếc amply nào bán ngoài thị trường, cách này hay cách
khác đều có hỗ trợ mạch đèn amply này.
Tôi nghiên cứu đề tài này dựa trên những kiến thức đã học, một phần
qua nghiên cứu một số tài liệu có liên quan trên mạng internet và trong sách vở
hiện có.
33
LỜI CẢM ƠN
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
Để hoàn thành đồ án này đúng hạn và đầy đủ, tôi xin chân thành cảm ơn
Th.S Đào Thị Thu Thủy, cùng toàn thể thầy cô trong khoa điện tử trường đại
học công nghiệp Tp . Hồ Chí Minh đã tạo điều kiện và hướng dẫn những bước
cơ bản từ khi đề tài được hình thành đến khi có sản phẩm.
Chắc chắn trong lúc làm đồ án không thể tránh khỏi những sai sót kỹ thuật
vô ý. Mong thầy cô góp ý và sửa chửa để đồ án của tôi có thể phát triển được và
ứng dụng một cách rộng rãi và có ích trong thực tiễn.
44
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
55
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………

3.1 Cấu tạo của kết cấu 13
3.2 Mạch nguồn 13
3.3 Mạch Ampli 14
3.4 Mạch LED nhảy theo nhạc 15
KẾT LUẬN
PHỤ LỤC
DANH MỤC TÀI LIỆU TAM KHẢO
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
77
CHƯƠNG I: TÌM HIỂU IC LM3915
1.1 Giới thiệu IC LM3915
LM3915 là một khối tích hợp với những mức điện áp cảm ứng, ta có thể dùng
IC này để điều khiển được 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 3dB (đơn vị hàm Loga) .Dòng trong mỗi LED qua IC
có thể điều chỉnh và lập trình được, điều tất nhiên là vẫn phải tính đến sự có mặt của
điện trở hạn dòng. Những hệ thống hiển thị có thể được sử dụng từ việc cung cấp điện
áp từ 3V đến 25V và với dòng điện ra rất nhỏ chỉ từ 1mA đến 30mA 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 bô chia điện áp. Trở kháng đầu vào của LM3915
chấp nhận mức điện áp tín hiệu dao động từ 0V đến 1,5V 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 +/- 35V.
Mỗi bật hiển thị trên LM3915 thì thích hợp với tín hiệu dải động, dải động ở
đây có thể là các mức của âm thanh, các cấp độ của ánh sáng hoặc các loại hình dao
động. Những ứng dụng âm thanh bao gồm mức thấp nhất hoặc cao nhất của bộ báo
hiệu, có thể là bộ đếm xung hoặc những tín hiệu có tần số cao. Việc thay thế những bộ
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
88

đếm thông thường bằng một biểu đồ dạng cột với những LED sẽ được đáp ứng nhanh
hơn. Một số tín hiệu phức tạp khi qua IC LM3915 sẽ được giữ lại một cách có trật tự
và dễ chịu trên những tín hiệu tương tự.
Về nhiệt độ sử dụng, LM3915 hoạt động ở nhiệt độ dao động từ 0 C˚ đến
+70 C.˚ Với nhiệt độ này LM3915 rất dễ được bảo quản tốt.
Chúng ta có thể sử dụng LM3915 một cách dễ dàng, và rất dễ tìm thấy nó ở các
cửa hàng linh kiện điện tử khắp mọi nơi.
1.2 Đặc thù về ứng dụng
Hình trên là sơ đồ cơ bản nhất của Lm3915. Ta có thể hiểu một cách sơ khởi sơ đồ của
nó như sau:
Tín hiệu đi vào chân số 4 và chân số 5, với chân số 4 và 2 được nối với mass.
Chân số 3 nối với mức điện áp 12V đến 20V và đó chính là V+. chân số 6 nối với chân
số 7 và số 8 qua 2 điện trở R1 và R2 để điều chỉnh độ sáng của LED. Chân số 9 chừa
trống, quy định cách thức mà LED sẽ hiển thị. Tụ C2 chỉ xuất hiện khi ta sữ dụng 6
LED trở lên, chân số 1 và từ chân số 10 đến 18 nối với các LED. Và anod của các
LED này được nối với nguồn điện dao động trong khoảng 3V đến V+.
Sau đây là công thức tính điện áp chuẩn VREF và dòng điện rơi trên mỗi LED
Trên đây là giới thiệu một cách sơ khai về ứng dụng của LM3915, để hiểu rõ về
chức năng của IC này, chúng ta theo dõi ở những phần tiếp theo của báo cáo
này.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
99
1.3 Cấu tạo và chức năng của LM3915
1.3.1 Cấu tạo bên ngoài của LM3915

Hình 1
LM3915 có 18 chân như hình 1
Và mỗi chân lại có những công
dụng riêng.
Sau đây là tên gọi và các chức năng cơ bản của mỗi chân:

Số thứ tự chân Tên gọi Chức năng
1 LED No.1 Hiển thị LED thứ nhất
2 V+ Chân nối với điện áp dương
3 V- Chân nối với điện áp âm
4 Divider(Low end) Bộ chia mức thấp
5 Signal Input Tín hiệu ngõ vào
6 Divider(High end) Bộ chia mức cao
7 Reference output Chuẩn ngõ ra
8 Reference adjust Chuẩn hiệu chỉnh
9 Mode select Kết nối, điều khiển với những khối khác
10 LED No.10 Hiển thị LED thứ 10
11 LED No.11 Hiển thị LED thứ 11
12 LED No.12 Hiển thị LED thứ 12
13 LED No.13 Hiển thị LED thứ 13
14 LED No.14 Hiển thị LED thứ 14
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1010
15 LED No.15 Hiển thị LED thứ 15
16 LED No.16 Hiển thị LED thứ 16
17 LED No.17 Hiển thị LED thứ 17
18 LED No.18 Hiển thị LED thứ 18
LM3915 có một cấu tạo chuẩn trên toàn thế giới để người tiêu dùng có thể
thống nhất về hình dạng mà áp dụng cho chính xác. Cấu trúc cũng như chức năng của
LM3915 được đưa ra bởi một công ty có tên là National Semiconductor, trên mỗi IC
do công ty này sản xuất đều có biểu tượng và tên của National Semiconductor. Đây là
một công ty đi đầu trong việc chế tạo và sản xuất các IC bán dẫn có hiệu xuất và hiệu
quả năng lượng cao. Những sản phẩm của công ty này còn có các thiết bị di động, thiết
bị mạng không dây, thiết bị điện tử y sinh, Doanh thu của công ty này hàng năm
khoảng 1,86 tỉ USD. Chúng ta có thể tìm hiểu thêm về sản phẩm của công ty này tại
địa chỉ website www.national.com

Sau đây là hình ảnh cấu tạo vật lý bên ngoài của LM3915
Hình 2
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1111
Kích thước giữa các chân và các chuẩn độ dài khác được mô tả chính xác trên hình vẽ.
1.3.2. Cấu tạo bên trong của LM3915 (Sơ đồ khối)
Hình dưới đây là cấu tạo sơ đồ khối của LM3915, nó có các chân được mô tả
một cách khá chi tiết bên trong IC, những bộ so sánh (Opamp), những điện trở hạn
dòng được sắp đặt một cách có chủ đích, những điện trở nối với bộ so sánh một cách
đối xứng (điện trở dây)
Hình 3
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1212
Sơ đồ khối của LM3915 cho chúng ta biết cách sử dụng khái quát của IC này.
Tổng trở vào được sử dụng với tín hiệu từ 0V đến 12V, nhờ có các điện trở này mà có
thể ngăn ngừa mức điện áp đảo hoặc quá áp từ tín hiệu. Tín hiệu vào được cung cấp
cho 10 bộ so sánh (như hình 3). Mỗi bộ so sánh có một mức điện áp khác nhau và
được định tuyến bởi các điện trở dây, thay đổi từ 1K đến 6.63K (như hình 3)
Trong một ví dụ minh họa, điện trở dây được nối kết với mức điện áp chuẩn
1,25V. Trong từng trường hợp cứ mỗi 3dB và tín hiệu vào ở chân số 5 cứ tăng dần, bộ
so sánh sẽ bật LED lên ở những mức tín hiệu tương ứng. Bộ chia điện trở có tác dụng
kết nối giữa hai mức điện áp và được cung cấp mức điện áp ít nhất 1,5V dưới mức V+
và không thấp hơn mức V
1.3.2.1 Điện áp chuẩn bên trong của LM3915
Chuẩn điện áp này được thiết kế để điều chỉ và duy trì mức điện áp danh định
1,25V giữa chân 7 (REF OUT) và chân 8 (REF ADJ). Điện áp rơi trên điện trở R1 có 1
giá trị không đổi gọi là VREF, trong lúc này cũng có một dòng có trị số không đổi trôi
từ chân 8 của IC xuống điện trở R2. Và công thức tính điện áp ngõ ra được cho bởi
công thức bên dưới.
Hình 4

GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1313
Với dòng lớn nhất khoảng 120 µA, do đó chắc chắn sẽ xuất hiện những sự sai
khác không cần thiết. Chân số 7 được thiết kế để hạn chế một cách thấp nhất dòng với
điện áp V+ và tải thay đổi. Nếu chúng ta sử dụng đúng thì dòng qua tải sẽ dao động từ
80 µA đến 5 mA. Điện dung tải cần thiết ít nhất chỉ cần 0.05 µF.
1.3.2.2 Điều khiển dòng
Sơ đồ khối của LM3915 như hình 3 không hoàn toàn minh họa được việc điều
khiển độ sáng của LED. Dòng trên chân 7 quyết định độ sáng của dòng qua LED, khi
có tín hiệu vào dòng này lần lượt chạy qua 10 LED, dòng này sẽ là một hằng số tương
đối mặc dù điện áp và nhiệt độ có thể thay đổi. Dòng xuất hiện ngay trên các nội trở,
ngay khi có dòng và áp bên ngoài, dòng và áp này sẽ thiết lập cho các bộ chia và tính
toán dòng đi qua mỗi LED. Khả năng điều khiển độ sáng của LED theo thời gian và tỷ
lệ với điện áp đầu vào, ngoài ra còn một số tín hiệu khác sẽ điều khiển một số hướng
hiển thị hoặc báo hiệu quá áp hay báo động,
Ngõ ra của LM3915 được giới hạn dòng bởi transistor NPN, và có một mạch
hồi tiếp bên trong điều khiển transistor này. Dòng ra được điều chỉnh 10 tải chuẩn, tức
là 10 LED có trị số kỹ thuật không đổi, và điện áp ngõ ra có thể biến đổi, trong lúc đó
transistor không ở chế độ bảo hòa. Sau đây là sơ đồ minh họa dòng ra cua LM3915.

Hình 5
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1414
Ngõ ra có thể chạy trong chế độ bảo hòa và không có một hiệu ứng gây cản trở
nào cả. Điện trở ở cực E của transistor cân bằng với điện trở ở cực E cộng với RE, tổng
cộng khoảng 50 ohm (hình 5). Điều này cũng có khả năng thực hiện được với chỉnh
lưu AC mà không có bộ lọc. Để tránh sự dao động, nhiễu không cần thiết trên mỗi
LED, ta nên rẽ mạch đến các tụ 2.2 µF tantalum hoặc 10 µF aluminum.
1.3.2.3 Chân MODE
Ngõ vào MODE, cho phép LM3915 kết hợp với nhiều IC cùng chức năng khác,

những IC này điều khiển nhiều ứng dụng hơn. Sự phân loại sau đây cho chúng ta thấy
những hướng cơ bản để sử dụng tối ưu các chân này.
Hiển thị dạng thanh: Nối trực tiếp chân số 9 với chân số 3
Hiển thị dạng điểm: Chân số 9 được để trống
Hiển thị 20 LED hoặc nhiều hơn nữa: Nối chân số 9 của IC đầu tiên trong chuỗi
với chân số 1 của IC tiếp theo, nếu ta muốn tiếp tục nhân rộng sự kết nối này thì cứ
tiếp tục. Và IC LM3915 cuối cùng trong chuỗi, chân số 9 có thể chừa trống và tất cả
những IC tiếp theo nên mắc thêm 1 điện trở 20K song song với LED số 9, tức chân 11
đối với LCD.
1.3.2.4 Mô tả chức năng của chân MODE
Chân MODE thật sự có hai chức năng. Ta quan sát sơ đồ khối dưới đây của
chân MODE.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1515
Điện áp trên chân số 9 được nhận biết bởi tụ C1, điện áp chuẩn trên danh nghĩa
từ V+ đến khoảng 100mV. LM3915 kết hợp với các IC khác hiển thị dạng thanh nếu
điện áp đưa vào chân số 9 trên mức này, nói cách khác nó không kết hợp với các IC
khác hiển thị điểm. Nhưng bộ so sánh cũng được thiết kế để có thể điều khiển hiển thị
dạng điểm.
Đưa vào bộ so sánh đển khuếch đại và mức điện áp biến đổi trong 100mV.
Chân số 9 nên để mức điện áp từ 20mV đến V+ đối với hiển thị dạng thanh và từ
200mV đến V+ đối với hiển thị dạng điểm. Ta để ý, trong một số ứng dụng chân số 9
có thể được mở hoặc nối với chân số 3. Trong kết hợp để hiển thị dạng thanh, chân số
9 được nối trực tiếp với chân số 3.
Đây là toàn bộ những lưu ý cơ bản khi ta sử dụng LM3915 và ngoài ra IC này
vẫn có thể dùng để hiển thị tín hiệu cho những khối khác như khối LCD, Ở đây trong
sự hạn hẹp tôi chỉ xin phép tìm hiểu LM3915 với hiển thị LED đơn.
CHƯƠNG II: TÌM HIỂU VỀ IC TDA2030A
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1616

2.1 Giới thiệu về IC TDA2030A
TDA2030 là một khối IC tích hợp trong bộ Pentawatt, và được sử dụng
ở tần số thấp lớp AB của bộ khuếch đại. Với điện áp Vs tối đa là 44V, IC này đặc biệt
với những ứng dụng có liên quan và có thể điều khiển dòng 35W bộ khuếch đại âm
thanh 18W.
Dòng ra của TDA2030 có thể lớn nhưng vẫn có thể điều hòa được xuống
thấp mà có thể tránh nhiễu 1 cách tương đối. Ngoài ra , những cơ cấu khác được thêm
vào ngoài IC và những cơ cấu gốc của nó có thể được bảo vệ ngắn mạch vì có sẵn
một hệ thống ở đó, và nó có thể giới hạn điện áp của nguồn để mạch hoạt động một
cách ổn định trong khuôn khổ an toàn.
2.2 Cấu tạo và chức năng của IC TDA2030A
2.2.1 Cấu tạo
Sơ đồ IC TDA2030A
Thứ tự các chân của TDA2030A được chú thích trên hình vẽ với
Chân 1: Ngõ vào không đảo
Chân 2: Ngõ vào đảo
Chân 3: Điện áp âm –Vs
Chân 4: Ngõ ra
Chân 5: Điện áp dương +Vs
Những chân này kết hợp thêm với các phụ kiện như điện trở tụ điện để tạo
thành một bộ khuếch đại tín hiệu âm thanh hoàn chỉnh, có thể đưa ra loa và người
nghe được.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1717

Hình trên đây là cấu tạo vật lý của TDA2030A. Hình dạng và kích thước ngoài
thực tế của IC này được mô tả một cách chính xác như trong hình vẽ.
2.2.2 Chức năng
Sau đây là một số mạch ứng dụng ampli của TDA2030A
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long

1818
Đây là mạch có đầy đủ các thành phần để cho ra những âm thanh hoàn hảo nhất. Ta có
thể nhận thấy ngay từ đầu ngõ vào (chân 1 của IC) đã có các bộ lọc: Thông thấp, thông
cao và thông dãi, có thể nói ứng với 3 mạch riêng lẽ. Mục đích của nó là để hiệu chỉnh
các tín hiệu âm thanh cho tần số cao ( âm treble ), tần số thấp ( âm Bass ), từ tần số
thấp đến tần số cao ( âm thông thường ). Trên sơ đồ mạch ta cũng thấy rõ những tần số
mà nhà sản xuất định ra cho chúng ta để tiện cho việc chế tạo, tức là từ 300Hz đến 3
KHz. Như vậy ta cần có 3 loa với những giá tri phù hợp để cho 3 đầu ra của 3 mạch
riêng lẽ.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
1919
Thực chất IC TDA2030A là một công cụ khuếch đại công suất trung bình, nhà
sản xuất đã tính toán các mức khuếch đại thích hợp và đưa vào IC. Ta có thể tìm thất
IC này trong các mạch ampli đơn hay đôi, và vì có ít chân nên rất dễ sử dụng và thay
thế.
Mạch trên đây cũng là một mạch khuếch đại công suất đơn giảm sử dụng IC
TDA2030A. Mạch khuếch đại này đơn giản hơn mạch khuếch đại công suất ở trên bởi
vì chỉ sử dụng một trong ba mạch lọc ở trên. Chắc chắn một điều là âm thanh ở ngõ ra
sẽ không hay bằng mạch khếch đại tích hợp 3 mạch lọc như ở phần trên.
2.3 Bảo vệ chống ngắn mạch
TDA2030A có một dòng ban đầu mà có thể giới hạn dòng ra của transistor.
Chức năng này có thể bảo đảm việc giới hạn điện áp tại đỉnh cao nhất của nó so với
những cách giới hạn thông thường. Điều này sẽ giảm khả năng IC bị phá hủy do
những sự ngắn mạch ngẫu nhiên từ dòng ra AC đến Mass.
2.4 Ngắt nhiệt độ
Những chú y khi ngắt nhiệt độ;
- Việc quá tải ở ngõ ra ( ngay cả khi nó cố định ), và có thể trên cả nhiệt độ của
môi trường xung quanh được cung cấp từ Tj đến 150
o
C

- Bộ tản nhiệt lúc này là một giải pháp an toàn đối với việc nhiệt độ vượt quá giới
hạn cho phép. Vì thế không có khả năng IC bị phá hủy khi ở nhiệt độ cao nếu ta gắn
miếng tản nhiệt một cách hợp lý. Nếu nhiệt độ tăng đột biến đến khoảng 150
o
C thì
điện áp nguồn và dòng tiêu thụ sẽ tự động giảm. Đó là chỉ khi nhiệt độ vượt qua
ngưỡng cho phép nhưng với một miếng tản nhiệt thích hợp việc này rất hiếm khi xảy
ra.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
2020
CHƯƠNG III: CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ CỦA MẠCH HIỂN THỊ DÈN
THEO NHẠC
3.1 Cấu tạo của kết cấu
Tổng thể khối đồ án của tôi gồm 3 mạch:
Mạch thứ nhất: Mạch hiển thị LED theo nhạc
Mạch thứ hai: Mạch ampli mono
Mạch thứ ba: Mạch nguồn
Mỗi mạch có một chức năng và đảm nhiệm những tác vụ riêng. Sau đó
chúng được hợp thành một khối hoàn chỉnh. Khi ta cấp tín hiệu âm thanh vào khối
này, nó vừa phát âm thanh đã qua khếch đại ra loa và cùng lúc đó thì đèn cũng nhảy
lên và nhảy xuống theo tiếng nhạc. Vậy để hiểu thêm về khối này, tôi xin giới thiệu
từng mạch riêng lẽ.
3.2 Mạch Nguồn
Mạch nguồn của tôi hoàn toàn rất đơn giản, khối của tôi hoạt động trên
điện áp và 12VDC và dòng khoảng 1A, do đó tôi đã dùng 1 biến áp 220VAC-12VDC.
Sau đây là sơ đồ mạch mà tôi đã sử dụng
V A C I N
T R A N S F O R M E R
1 5
4 8

- +
D 2 1
B R I D G E
1
4
3
2
V D C O U T
4 7 0 0 u
12
Ở đây tôi lấy thẳng nguồn điện 220VAC, qua biến áp, với những cuộn dây
quấn, biến áp này biến đổi 220VAC thành khoảng 12VAC. Sau đó điện áp này qua cầu
chỉnh lưu toàn kì biến đổi thành 12VDC, nhưng điện áp này chưa phẳng hoàn toàn,
vẫn còn những gai nhọn, có thể gây đập mạch trong quá trình chạy mạch. Nên tôi dùng
thêm 1 tụ lọc có trị số khoảng 4700 microFara, tuy nó không thể triệt hạ hoàn toàn
những xung nhọn không đáng có nhưng cũng hạn chế phần nào tình trạng đập mạch.
Với nguồn 12VDC này tôi sẽ cấp thẳng vào mạch LED và mạch ampli mà tôi sẽ trình
bày ở phần sau.
Ta có thể hình dung việc biến đổi điện áp AC thành DC khi có tụ điện và không
có tụ điện như sau
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
2121
(Hình cắt trên internet)
Khi không có tụ điện, điện áp vẫn còn rất nhiều gợn sống.
(Hình cắt trên internet)
Khi có tụ điện, điện áp đã được biến đổi gần như thẳng.
Ở đây đáng lẽ tôi nên dùng thêm IC 7812 để biến đổi ra điện áp ổn định hơn,
nhưng khi đo đạt đã thấy với mức điện áp của biến áp đã khá ổn định nên tôi sử dụng
phương án trực tiếp này.
3.3 Mạch Ampli

Thực chất mạch ampli là mạch khuếch đại tín hiệu. Ngày nay ampli có
nhiều loại, tùy theo chức năng mà có ampli công suất cao và công suất thấp, và tùy
theo môi trường và mức độ cảm âm của người nghe mà ta có thể chọn ampli cho phù
hợp. Có nhiều loại ampli và sử dụng nhiều cách khuếch đại âm thanh khác nhau,
nhưng khuếch đại tín hiệu bằng IC thường phổ biến nhất.
Đối với mạch khuếch đại tín hiệu hay còn gọi là mạch ampli tôi sử dụng
IC TDA2030A khá phổ biến trên thị trường hiện nay và cũng rất dễ sử dụng. IC này
tôi đã đề cập ở phần trên với cấu tạo và chức năng sơ khởi của nó. Sau đây là mạch
khuếch đại này.
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
2222
Mạch trên đây tôi chỉ thiết kế cho 1 kênh trái hoặc phải, muốn dùng cho 2 kênh
ta có thể dùng 2 con TDA2030A. Mạch này tôi thảm khảo trên Datasheet của
TDA2030A, tất cả những linh kiện hay tụ đều được tính toán một cách hợp lý do nhà
sản xuất đưa ra. Ta có thể hình dung khi đưa tín hiệu vào chân số 1 ( tức vào ngõ vào
không đảo), qua IC khuếch đại và ngõ ra ở chân số 4 và ở chân này, ta mắc thêm loa
để biểu thị tín hiệu đã được khuếch đại. Tuy nhiên loa này ta phải chọn cho phù hợp
với đáp ứng của IC này, vì mỗi một IC có một danh chuẩn riêng. Ở đây tôi chọn loa có
trị số khoảng 8 ohm, 8W khá phù hợp với tính năng của IC này.
Bất kì một IC khuếch đại công suất nào như TDA2030A sẽ tỏa ra rất nhiều
nhiệt, do đó việc thêm miếng tản nhiệt là hoàn toàn cần thiết. Điều này không những
làm cho mạch bớt nóng mà còn làm tín hiệu ra khá ổn định và tuổi thọ được lâu dài.
Tuy nhiên bất kì một thông số kỉ thuật nào đưa ra chắc chắn có sự sai sót, do sự
tăng giảm nhiệt độ hoặc các yếu tố hủy hoại về điện và do kinh nghiệm chế tạo ampli
chưa nhiều, nên mạch thực hiện có thể bị nhiễu do những yếu tố khách quan nhưng khi
âm thanh phát ra và được tinh chỉnh thì chúng ta vẫn tạm có thể chấp nhận được với 1
ampli MONO.
3.4 Mạch LED nhảy theo nhạc
Để thực hiện được mạch này, ta lấy nguồn tín hiệu vào, tín hiệu này có
thể là tín hiệu âm tần do giọng nói hoặc do các phương tiện phát tính hiệu nhân tạo

GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
2323
khác. Và tín hiệu đầu vào này cũng chính là tín hiệu đầu vào của ampli. Tôi thực hiện
mạch này dựa theo nguyên lý hoạt động của IC LM3915 như đã được trình bày ở trên.
Sau đây là mạch mà tôi đã sử dụng.
D 8
L E D
D 1 5
L E D
1 0 0 n F
C
D 1 9
L E D
D 3
L E D
U 1
L M 3 9 1 5
5
3
2
7
9
4
6
8
1
1 8
1 7
1 6
1 5

1 4
1 3
1 2
1 1
1 0
S I G I N
V +
V -
R E F O U T
M O D E
R L O
R H I
R E F A D J
L E D 1
L E D 2
L E D 3
L E D 4
L E D 5
L E D 6
L E D 7
L E D 8
L E D 9
L E D 1 0
J 2
C O N 3
1
2
3
D 2
L E D

0
D 4
L E D
U 2
L M 3 9 1 5
5
3
2
7
9
4
6
8
1
1 8
1 7
1 6
1 5
1 4
1 3
1 2
1 1
1 0
S I G I N
V +
V -
R E F O U T
M O D E
R L O
R H I

R E F A D J
L E D 1
L E D 2
L E D 3
L E D 4
L E D 5
L E D 6
L E D 7
L E D 8
L E D 9
L E D 1 0
D 6
L E D
D 1 1
L E D
R 4
R
R 5
R
D 1 8
L E D
D 1 4
L E D
D 9
L E D
D 1 0
L E D
D 1
L E D
D 1 3

L E D
D 1 7
L E D
1 0 u F
C
D 7
L E D
H I
D 2 0
L E D
D 1 6
L E D
D 5
L E D
D 1 2
L E D
J 1
C O N 3
1
2
3
Mạch cấu tạo rất đơn giản, chỉ gồm 2 IC LM3915 cho hai kênh trái và phải, 20
LED đơn dùng đẻ hiển thị, 1 tụ 10u và 1 tụ 100n, 2 điện trở 1 Kohm. Tôi có thể mô tả
sự hoạt động của mạch này như sau, khi ta cấp điện áp cho nó khoảng 12V, và đưa tín
hiệu âm tần vào, thì LED sẽ bắt đầu sáng từ LED số 1 đến LED số 10, tùy theo biên độ
của tín hiệu âm thanh lớn hay nhỏ.
Nguyên tắt hoạt động của IC LM3915 trong trường hợp này, có thể được tóm
gọn như sau.
Trước hết tôi cho những LED này hiển thị theo dạng thanh nên chân số 9 nối
với chân số 3 như tôi đã trình bày ở phần trên. Trong IC này có khoảng 10 bộ so sánh,

khi mức mỗi bộ có một mức điện áp chuẩn riêng biệt được sắp xếp tăng dần theo điện
áp từ LED 1 đến LED 10, tất nhiên điện áp chuẩn này được cấp theo một quy tắt chuẩn
có sẵn tron IC, khi có tín hiệu đưa vào, tín hiệu này sẽ đi qua 10 bộ so sánh từ mức
điện áp thấp đến mức điện áp cao. Khi đến mức điện áp nào, nó sẽ so sánh với mức
điện áp đó, nếu thỏa mãn nó sẽ xuất ở đầu ra của bộ so sánh đó và điều này phù hợp
với điều kiện LED sẽ sáng. Và cứ nguyên tắt như vậy từ LED 2 trở đi đến LED 10
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long
2424
cũng tương tự, và giả sử LED 10 sáng thì tất cả các LED kia cũng sáng theo do mức
điện áp phù hợp.
Tín hiệu vào ở chân số 5 và tín hiệu này qua bộ đệm
V O U T
O P A M P
+
-
O U T
V I N
Bộ đệm được miêu tả như hình trên và có ngõ vào là Vi và ngõ ra là Vo = Vi, do
đó tín hiệu này được đưa đến các bộ so sánh đã được nói ở trên để thực hiện nhiệm vụ.
Tác dụng của điện trở 1 Kohm trong mạch, theo tôi nghiên cứu trong Datasheet
của nó là để điều chỉnh độ sáng của LED hiển thị
Hai tụ được mắc ở Vcc để lọc bớt đi những tần số ngoài ý muốn, tránh tình
trạng đập mạch trong khi đang hoạt động.
Ở đây để hiện thị thêm LED tôi đã sử dụng chân số 9 (chân MODE) để thực
hiện việc này. Mà cụ thể tôi đã dùng 2 IC LM3915 để hiển thị 20 LED.
Sau khi kết cấu đã hoàn chỉnh ta đã có một mạch đèn nhảy theo nhạc, nhắc lại
một lần nữa LED nhảy mạnh hay yếu không những tùy thuộc tín hiệu đưa vào mà còn
tùy thuộc vào sự tăng giảm biến trở ở đầu vào ampli và một số yếu tố khác.
Kết luận
GVHD: Th.S Đào Thị Thu Thủy SVTH: Nguyễn Tân Long

2525

ĐỒ ÁN VI ĐIỀU KHIỂN: MẠCH HIỂN THỊ ĐÈN THEO NHẠC

Tài liệu liên quan

Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về