Giáo trình Điện tử cơ bản - Bài 1: Giới thiệu linh kiện điện tử cơ bản

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 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. 2. 3. Diode: 3.1. 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. Kí hiệu của diode: 3.2.Phân loại: Theo chức năng có một số loại diode ngoài diode chuẩn. Một số loại diode thường gặp: + Diode chuẩn phổ biến: 4001,4002,4007 + Led: Diode có khả năng phát sáng. Có : led đơn 1 màu , 2 màu , nhiều mầu. Led 7 thanh để hiển thị số, led ma trận để hiển thị kí tự bất kì. + Diode zener: dùng để ổn định điện áp. Hoạt động ở chế độ phân cực ngược(KA). + Photo diode: diode thông khi có đủ cường độ ánh sáng chiếu vào. * Khi diode thông thì UAK=1,4V. 5-Transistor Kí hiệu transistor 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. 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: 15 Trong đó 1,2,3,4 là các chân Anot hoặc Katot chung của 4 led đơn trong bộ led. 3. 5.Cách li quang: 5.1. Mô tả: Là linh kiện tích hợp có cấu tạo gồm 1 led và 1 photo diode hoặc transitor. Được sử dụng để tách(về điện) giữa các khối chênh lệch nhau về công suất như khối số( dòng nhỏ, điện áp 0-5V) với khối công suất( dòng lớn vài A,chục A, áp hàng chục, hàng trăm V). 5.2.Cách ly quang thông dụng: 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. 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. - 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 : 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, +12VDC hay AC 4. 6. Rơ le: 6.1.Mô tả: Rơ le cũng là 1 thiết bị điện dùng để đóng cắt như một công tắc. 6.2.Cấu tạo và kí hiệu của rơle: 6.3.Phân loại: Có 1 số loại rơ le như sau: + Rơ le điện: đóng cắt bằng điện. + Rơ le từ : đóng cắt bằng từ. + Rơ le nhiệt: đóng cắt bằng nhiệt. + Rơ le thời gian: sau 1 thời gian thì rơle đóng ,cắt. 6.4.Đóng mở Rơ le: Đóng rơ le bằng cách cho điện vào hai cực của nam châm điện. Tùy loại rơ le 5V , 12V, hay 24V mà ta đưa áp vào 2 cực nam châm điện. 7.Hướng dẫn sử dụng đồng hồ Digital 7.1. Giới thiệu về đồng hồ số DIGITAL Đồng hồ số Digital có một số ưu điểm so với đồng hồ cơ khí, đó là độ chính xác cao hơn, trở kháng của đồng hồ cao hơn do đó không gây sụt áp khi đo vào dòng điện yếu, đo được tần số điện xoay chiều, tuy nhiên đồng hồ này có một số nhược điểm là chạy bằng mạch điện tử lên hay hỏng, khó nhìn kết quả trong trường hợp cần đo nhanh, không đo được độ phóng nạp của tụ. Đồng hồ vạn năng số Digital Hướng dẫn sử dụng : 7.2. - Đo điện áp một chiều ( hoặc xoay chiều ) Đặt đồng hồ vào thang đo điện áp DC hoặc AC * Để que đỏ đồng hồ vào lỗ cắm ” VΩ mA” que đen vào lỗ cắm “COM” * Bấm nút DC/AC để chọn thang đo là DC nếu đo áp một chiều hoặc AC nếu đo áp xoay chiều. * Xoay chuyển mạch về vị trí “V” hãy để thang đo cao nhất nếu chưa biết rõ điện áp, nếu giá trị báo dạng thập phân thì ta giảm thang đo sau. * Đặt thang đo vào điện áp cần đo và đọc giá trị trên màn hình LCD của đồng hồ. * Nếu đặt ngược que đo(với điện một chiều) đồng hồ sẽ báo giá trị âm (-) 7.3. - Đo dòng điện DC (AC) * Chuyển que đổ đồng hồ về thang mA nếu đo dòng nhỏ, hoặc 20A nếu đo dòng lớn. * Xoay chuyển mạch về vị trí “A” * Bấm nút DC/AC để chọn đo dòng một chiều DC hay xoay chiều AC * Đặt que đo nối tiếp với mạch cần đo * Đọc giá trị hiển thị trên màn hình. 7.4. - Đo điện trở * Trả lại vị trí dây cắm như khi đo điện áp . * Xoay chuyển mạch về vị trí đo ” Ω “, nếu chưa biết giá trị điện trở thì chọn thang đo cao nhất , nếu kết quả là số thập phân thì ta giảm xuống. * Đặt que đo vào hai đầu điện trở. * Đọc giá trị trên màn hình. * Chức năng đo điện trở còn có thể đo sự thông mạch, giả sử đo một đoạn dây dẫn bằng thang đo trở, nếu thông mạch thì đồng hồ phát ra tiến kêu 7.5. - Đo tần số * Xoay chuyển mạch về vị trí “FREQ” hoặc ” Hz” * Để thang đo như khi đo điện áp . * Đặt que đo vào các điểm cần đo * Đọc trị số trên màn hình. 7.6. - Đo Logic * Đo Logic là đo vào các mạch số ( Digital) hoặc đo các chân lện của vi xử lý, đo Logic thực chất là đo trạng thái có điện - Ký hiệu “1″ hay không có điện “0″, cách đo như sau: * Xoay chuyển mạch về vị trí “LOGIC” * Đặt que đỏ vào vị trí cần đo que đen vào mass * Màn hình chỉ “▲” là báo mức logic ở mức cao, chỉ “▼” là báo logic ở mức thấp 7.7. - Đo các chức năng khác * Đồng hồ vạn năng số Digital còn một số chức năng đo khác như Đo đi ốt, Đo tụ điện, Đo Transistor nhưng nếu ta đo các linh kiện trên, ta lên dùng đồng hồ cơ khí sẽ cho kết quả tốt hơn và đo nhanh hơn 8. Giới thiệu về đồng hồ vạn năng ( VOM) Đồng hồ vạn năng ( VOM ) là thiết bị đo không thể thiếu được với bất kỳ một kỹ thuật viên điện tử nào, đồng hồ vạn năng có 4 chức năng chính là Đo điện trở, đo điện áp DC, đo điện áp AC và đo dòng điện. Ưu điểm của đồng hồ là đo nhanh, kiểm tra được nhiều loại linh kiện, thấy được sự phóng nạp của tụ điện , tuy nhiên đồng hồ này có hạn chế về độ chính xác và có trở kháng thấp khoảng 20K/Vol do vây khi đo vào các mạch cho dòng thấp chúng bị sụt áp. 8.1. HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 1) Hướng dẫn đo điện áp xoay chiều. Sử dụng đồng hồ vạn năng đo áp AC Khi đo điện áp xoay chiều ta chuyển thang đo về các thang AC, để thang AC cao hơn điện áp cần đo một nấc, Ví dụ nếu đo điện áp AC220V ta để thang AC 250V, nếu ta để thang thấp hơn điện áp cần đo thì đồng hồ báo kịch kim, nếu để thanh quá cao thì kim báo thiếu chính xác. * Chú ý - chú ý : Tuyết đối không để thang đo điện trở hay thang đo dòng điện khi đo vào điện áp xoay chiều => Nếu nhầm đồng hồ sẽ bị hỏng ngay lập tức ! Để nhầm thang đo dòng điện, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng đồng hồ Để nhầm thang đo điện trở, đo vào nguồn AC => sẽ hỏng các điện trở trong đồng hồ * Nếu để thang đo áp DC mà đo vào nguồn AC thì kim đồng hồ không báo , nhưng đồng hồ không ảnh hưởng . Để thang DC đo áp AC đồng hồ không lên kim tuy nhiên đồng hồ không hỏng 5. 8. Dụng cụ : + Đồng hồ đo: điện áp, dòng điện. + Nguồn điện 5V, 12V. + Board thí nghiệm. + Mỏ hàn, thiếc , phíp đồng , khoan mạch in, kìm cắt, dây điện. + Linh kiện. Địa điểm mua: 18 A Hàn Thuyên, 169 Đội Cấn, Chợ trời Thịnh Yên-Trần Cao Vân(Đầu Phố Huế). 6. 9.Thực hành : 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. 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: 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 Lắp mạch theo sơ đồ sau: + Tính toán: * Khi tran thông. Dòng điện đi qua trở 100K : IB= (5 - 0.6) / 10 000 = 0.00034 A = 34 mA. Dòng điện đi qua led = qua trở 200 : IC= (3.6 - 0.2) / 200 = 0.017 A = 17 mA. * Khi tran không thông: IB=0 IC=0 + Lắp mạch: Cấu tạo board trắng: Các phần tô vàng (trong tài liệu in đen trắng thì là phần màu xám) thông với nhau, tương đương dây nối trong mạch điện. Bước 1: Nối dây điện để các phần trên 4 đường dọc thông nhau: Bước 2: Lắp mạch như sau: , Bài 2 THỰC HÀNH CÁC MẠCH TƯƠNG TỰ VÀ SỐ ĐƠN GIẢN, ĐỌC DỊCH DATASHEET TIẾNG ANH Nội dung chính: · Giới thiệu qua nguyên lý một số IC thường dùng · Phân tích thiết kế mạch tương tự và số · Thực hành cắm một số mạch điện tử cơ bản tương tự và số · Hướng dẫn sử dụng Osciloscope đo và kiểm tra mạch 7. 8. 1. IC số 1.1.Mô tả: Là mạch điện tích hợp thực hiện 1 chức năng nào đó. 1.2.Một số loại IC: + IC khuyếch đại thuật toán: Ví dụ: LM324 , LM393, LM386, TL082, TL 084, . Ký hiệu: + IC logic: thực hiện các phép toán logic Khi nói đến IC logic điều quan tâm đó là bảng sự thật(bảng biểu diễn quan hệ giữa đầu vào và đầu ra) Cổng NAND: 7400 Cổng NOR : 7402 Cổng NOT: 7404 Cổng AND: 7408 Cổng OR: + IC nguồn: LM 7805, LM7809, LM7812, LM317 Dùng để tạo ra 1 điện áp ổn định. + IC có khả năng lập trình: VĐK 8051: AT89C2051 ; AT89C51/52 ; P89C51RD PIC: 16F84 ; 16F628 ; 16F87x AVR: AT8515; ATMEGA16 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 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 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 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,vngay 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. 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: 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. 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. 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: 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. 9. 1.Giới thiệu Như trong bài trước đã giới thiệu về các linh kiện cơ bản nhất để cấu thành một mạch điện. Vấn đề đặt ra cho người thiết kế la phải xuất phát từ những ý tưởng ban đầu kết hợp với nguồn kiến thức của bản thân và qua trọng nữa là tham khảo những module sẵn có để thiết kế ra một mạch điện tử theo ý của mình. Trong tài liệu này tôi đưa ra một số mạch đơn giản nhất có thể để giúp các bạn tiếp cận với các linh kiện một các dễ dàng nhất. 10. 2.Một só mạch đơn giản 2.1.Mạch đếm Ý tưởng là lắp một mạch đếm 10 sử dụng IC 7490 và hiển thị kết quả đếm ra Led 7 thanh. Quan sát mạch nguyên lý như hình vẽ sau: Hình 2.1.Mạch đếm 10 2.2.Mạch đa hài(tạo xung hình vuông) Mạch nguyên lý như sau: Hình 2.2.Mạch Đa hài Giá trị của linh kiện: R1=R4=470 R2=R3=100k C1 = C2 = 10µF/16V Q1 = Q2 (C828) Hai đèn Led Nguồn Vcc là 5V DC Giải thích nguyên lý hoạt động : Khi cấp nguồn , giả sử Q1 dẫn trước, áp Uc Q1 giảm => thông qua C1 làm áp Ub Q2 giảm => Q2 tắt => áp Uc Q2 tăng => thông qua C2 làm áp Ub Q1 tăng => xác lập trạng thái Q1 dẫn bão hoà và Q2 tắt , sau khoảng thời gian t , dòng nạp qua R3 vào tụ C1 khi điện áp này > 0,6V thì Q2 dẫn => áp Uc Q2 giảm => tiếp tục như vậy cho đến khi Q2 dẫn bão hoà và Q1 tắt, trạng thái lặp đi lặp lại và tạo thành dao động, chu kỳ dao động phụ thuộc vào C1, C2 và R2, R3 T = t1 + t2 = ln(2)R2 C1 + ln(2)R3 C2 2.3.Mạch tạo xung dùng IC 555 Sơ đồ nguên lý: Hình 2.3.Mạch tạo xung vuông dung 555 Trên mạch trên các bạn có thể thấy gia trị của tần số ra phụ thuộc vào các gía trị của tụ và điện trở. Ta có thể tính được giá trị của tụ và của điện trở tương ứng nếu biết gia trị tần số đầu ra. 2.4.Mạch nhấp nháy dùng IC 555 và IC 4017 Sơ đồ nguyên lý như sau: Hinh 2.4.Mạch nhấp nháy dùng 555 và 4017 Nguyên lý hoạt động: ta có thể chia làm hai phần là phần tạo xung và mạch đếm o Phần tạo xung: ta dùng IC 555 được ráp như hình vẽ mục đích của chúng ta là lấy được xung ra có tần số mo