Bài giảng Tụ điện

2.Tụ điện: -Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều truyền qua. -Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực. -Loạicó phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị hư và hoạt động sai. Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa... -Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau. Kí hiệu: được kí hiệu là C Biểu tượng trên mạch điện: Đơn vị của tụ điện - Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như + P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF) + N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF) + MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn là 1µF) => 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf Cách đọc giá trị của tụ điện: - Đọc trực tiếp trên thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara) Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau( chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu cho sai số). -Ví dụ 1:103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF. - Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47) Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị hư hỏng hoặc bị cháy nổ. 3. Tranzitor: Kí hiệu : transistor NPN Transistor PNP Cấu tạo: bởi 2 tiếp xúc P-N ghép liên tiếp gồm các vùng bán dẫn loại P và N xếp xen kẽ nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác với 2 vùng lân cận và có bề rộng rất mỏng khoảng 10A0 m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần nhau. Nếu vùng giữa là N ta có transistor PNP, ngược lại nếu vùng giữa là vùng P ta có transistor NPN. 4. Diode_Led - Diode thường -Led - Photodiode : Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) được phát ra từ Led là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng và được thu lại và sử lý sang tín hiệu số bằng: TSOP1138, TSOP1738, TSOP1736- 38Khz 5. thermistor Thermistor thường là điện trở nhiệt. Nó được làm bằng chất bán dẫn đa tinh thể, có hệ số nhiệt điện trở âm, và khá lớn. Nghĩa là khi nhiệt độ tăng thì điện trở của nó sẽ giảm khá mạnh. Thông thường, người ta sẽ không sử dụng trực tiếp Thermistor trong mạch khởi động từ, vì nó không tải được dòng lớn. Thường thì qua rơ le trung gian có R lớn, hoặc qua mạch điện tử. Q2 Q1 Trong c tiếp khở Một số Một số Các độn dạng đĩa môi trườ mạch ch Đối với có trị số nóng hơ Thermist NTC ther 6.speak ác động cơ i động từ. động cơ kh khác dùng g cơ hạ th , có 3 đầu ng bên tro ính mạch trường hợ đúng như n trước. N or symbol mistor, bead er , có thể dù ông dùng công tắc n ế, đôi khi ra nối vào ng đc cộn điện động p cháy độn vậy sẽ kh ên Therm type, insul ng thermi thermisto hiệt kiểu các bạn th điểm đấu g với nhiệ cơ. g cơ hư lu ó. Hơn nữ istor có thể ated wires stor cho m r mà dùng tan chảy, c ấy họ dùng sao của đ t do dòng ôn Therm a, khi động hoạt độn ạch cảnh các công t hỉ dùng 1 một công ộng cơ. Lo đi qua nó) istor thì n cơ đã qu g sớm hơn báo, chứ k ắc nhiệt k lần. tắc nhiệt ại này, kh sẽ mở tiếp ên bỏ luôn ấn lại, thườ ... hông kéo iểu lưỡng lưỡng kim i nóng lên điểm, hở , vì mua c ng hoạt đ trực kim. (do ái ộng Loa cò + Hệ th hoạn, qu bãi + Nhiều 7. IC N Cấu tạo điện. Cấ nối tiếp áp 1/3 V âm của được kí reset i hụ - bá ống báo đ ân đội - c - chủng loạ C L E555 của NE55 u tạo của chia điện CC nối và Op-amp 2 ch. Khi điệ o động - ộng thích hính trị - i, công su eiling spea oa gắn âm tr 5 gồm OP IC đơn giả áp VCC th o chân dư . Khi điện n áp ở châ phóng tầ thợp cho c an ninh qu cảng ất thích hợ ker - DSPP ần -amp so s n nhưng h ành 3 phầ ơng của O áp ở chân n 6 lớn hơ m xa vài ác ứng dụ ốc phòng biển p cho nhiề A - DSP90 ánh điện á oạt động t n. Cấu tạo p-amp 1 v 2 nhỏ hơn n 2/3 VCC trăm mé ng: lũ lụt, , phòng ch , u cự ly ph 2 p, mạch lậ ốt. Bên tro này tạo nê à điện áp 1/3 VCC, , chân R t cho đế thiên tai, áy rừng, n tàu óng khác t và transi ng gồm 3 n điện áp 2/3 VCC n chân S = của FF = [ vào chục sóng thần, hà máy - bi nhau stor để xả điện trở m chuẩn. Điệ ối vào châ [1] và FF 1] và FF đ km hỏa kho ển... ắc n n ược Giải thích sự dao động: Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại RS Flip-flop, Khi S = [1] thì Q = [1] và = [ 0]. Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0]. Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0]. Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset. Giai đoạn ngõ ra ở mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0. Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1. Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi. Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó. Giai đoạn ngõ ra ở mức 0: Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và = [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0. Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor. Kết quả cuối cùng: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định Thiết kế mạch dao động = IC Nội dung : IC tạo dao động họ XX555, Thiết kế mạch dao động tạo ra xung vuông có tần số và độ rộng bất kỳ. -------------------------------------------------------------------------------- 1. IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v ... Mạch dao động tạo xung bằng IC 555 Bạn hãy mua một IC họ 555 và tự lắp cho mình một mạch tạo dao động theo sơ đồ nguyên lý như trên. Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng là âm nguồn. Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua ( không lắp cũng được ) Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức. T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s) f = Tần số dao động tính bằng (Hz) R1 = Điện trở tính bằng ohm (W ) R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W ) C1 = Tụ điện tính bằng Fara ( W ) T = Tm + Ts T : chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm và thời gian có điện mức thấp Ts Từ các công thức trên ta có thể tạo ra một dao động xung vuông có độ rộng Tm và Ts bất kỳ. Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts và f = 1/ T • Thí dụ bạn thiết kế mạch tạo xung như hình dưới đây. Mạch tạo xung có Tm = 0,1s , Ts = 1s 8. IC LM555 LM555 là một thiết bị hết sức ổn định cho sự dao động và tạo ra độ chính xác định thời. Lần đầu tiên được giới thiệu bởi tập đoàn Segnetics với gồm hai loại là SE555 và NE555 vào năm 1971. Sự kết nối các chân và chức năng của từng chân: nhìn thấy ở hình dưới: Chân 1(Nối đất_Ground) Chân đất phần lớn có điện thế cung cấp là âm, cái mà thường nối với mạch thông thường khi họat động từ nguồn dương cung cấp. Chân 2(Chân khởi hành_Trigger) Chân này là chân ngõ vào cái là nguyên nhân làm ngõ ra cao hay bắt đầu chu kỳ định thời. Chân khởi hành xuất hiện khi ngõ vào chân khởi hành đi từ điện áp trên 2/3 điện áp cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguồn cung cấp. Ví dụ như khi ta cung cấp một nguồn 12V, điện áp ngõ vào chân khởi hành phải bắt đầu từ trên 8V di chuyển xuống một nguồn áp thấp 4V để bắt đầu chu kỳ định thời. Hành động này thì ở mức nhạy cảm và điện áp chân khởi hành có thể thay đổi rất chậm. Để tránh khởi hành lại, điện áp chân khởi hành phải trở về một áp trên 1/3 nguồn cung cấp trước khi kết thúc chu kỳ định thời trong kiểu đơn ổn. Dòng ngõ vào chân khởi hành là khoảng 0,5µA. Chân 3 (Đầu ra_Output) Chân đầu ra của 555 di chuyển đến một mức cao là 1,7V thấp hơn nguồn cung cấp khi chu kỳ định thời bắt đầu. Ngõ ra trở lại ở một mức thấp gần 0 ở cuối chu kỳ. Dòng tối đa từ ngõ ra vào khoảng 200mA. Chân 4 (Chân khởi động lại – Reset) Một mức logic thấp trên chân này sẽ khởi động lại thời gian và đưa ngõ ra trở về trạng thái thấp. Nó thì thường được nối với nguồn dương nếu không sử dụng. Chân 5 (Chân điều khiển_Control Voltage) Chân này cho phép thay đổi điện áp khởi hành và điện áp ngưỡng bằng cách cung cấp một điện áp ngoài. Khi 555 thì đang vận hành trong trạng thái không ổn định và dao động. Ngõ vào này có thể được sử dụng để thay đổi hay điều chỉnh tần số ngõ ra. Nếu không sử dụng, ta nên đặt một tụ điện nhỏ từ chân 5 đến đất để tránh sự xuất phát sai hay bất thường khả dĩ từ những tiếng ồn hiệu ứng. Chân 6 (Chân ngưỡng cửa_Threshold) Chân 6 thì được sử dụng đẻ khởi động lại chốt cửa và gây cho ngõ ra trở về thấp. Sự khởi động lại xuất hiện khi điện áp trên chốt di chuyển từ điện áp dưới 2/3 của nguồn cung cấp đến điện áp trên 2/3 nguồn cung cấp. Hoạt động thì ở mức nhạy cảm và có thể thay đổi chậm giống điện áp chân khởi hành. Chân 7 (Chân tháo gỡ_Discharge) Chân này là đầu ra thu nhận mở mà pha ngõ ra chính trên chân 3 và có dòng chìm tương tự khả năng. Chân 8 (V+) Đây là chân cho nguồn + vào cung cấp cho IC 555. Nguồn áp cung cấp có phạm vi nhỏ nhất là 4,5V cho đến cao nhất là 16V. * Dưới đây là 2 mạch cơ bản của IC LM555 T1=0,693*(R1+R2)*C T2=0,693*R2*C f=1,44/((R1+R2+R2)*C) HAI MẠCH ỨNG DỤNG CỦA LM555 1)Mạch đèn xe đạp: Mạch sử dụng IC LM555 ở dưới là một đèn hồ quang cho xe đạp với 3 C hoặc D pin (4,5V). Hai đèn trong mạch sẽ lần lượt loé sáng xen kẽ nhau tại gần đúng 1,5giây. Sử dụng một điện trở 4,7K cho R1 và 100K cho điện trở R2 và một tụ 4,7µF, khoảng thời gian cho hai cái đèn là 341ms (T1, đèn ở trên) và 326ms (đèn thấp hơn, ở dưới, T2). Nhũng cái đèn được điều khiển bởi những transistor để cung cấp dòng bổ sung cho đến 200mA giới hạn của IC LM555. Một con 2N2905 PNP và một con 2N3053 NPN có thể được sử dụng cho những cái đèn yêu cầu 500mA hay ít hơn. Việc cộng thêm dòng ,một TIP29 NPN và TIP30 PNP có thể được sử dụng để đưa dòng đạt 1A. PR3 là một bóng đèn có áp là 4,5V, dòng 500mA. Hai diot được đặt kế tiếp nhau nối nối tiếp với cực B của transistor PNP để đèn thấp hơn tắt khi ngõ ra của 555 ở mức cao trong khoảng thời gian T1. Ngõ ra ở mức cao của LM555 là 1,7V ít hơn so với nguồn cung cấp. Thêm vào đó 2 diot tăng điện áp thuận đòi hỏi cho transistor pnp tới những 2,1V. Chính vì sự chênh lệch 1,7V đó từ sự cung cấp đến đầu ra không đủ để bật transistor. Ta cũng có thể sử dụng một LED thay thế cho 2 diôt trên. 2)Mạch tạo ra điện áp -5V từ nguồn 9V: 555 có thể được dùng để tạo một xung vuông để sản xuất một điện áp âm có liên quan đến đầu âm của pin. Khi 555 gửi ra tại chân 3 đi là đại lượng dương, tụ 22µF mắc nối tiếp sẽ xuyên qua diot D1 tới khoảng 8V. Khi đầu ra tới đất thì tụ 22µF giải phóng điện xuyên qua diot D2 và sự tích nạp cho tụ 100µF ở một điện áp âm. Điện áp âm có thể tăng lên qua vài chu kỳ tới khoảng -7V nhưng được giới ở 5,1V bởi diot Zener. Mạch tạo ra khoảng 6 mA từ nguồn pin khi ghép không có diot Zener và nếu được nối vào thì khoảng 18mA. Dòng ra có giá trị cho tải là khoảng 12mA. Thêm vào đó diot Zener ghim ở 5,1V và điện trở 300 có thể sử dụng để điều chỉnh +9 xuống +5 ở 12mA nếu nguồn cung cấp cân đối +/- 5V được cần. Dòng ra pin sẽ lên 30mA. 9.U66 PHẦN III:ĐÁNH GIÁ ƯU ,NHƯỢC ĐIỂM CỦA MẠCH *ưu điểm : -Mạch đơn giản,dễ thực hiện -Các linh kiện dễ mua trên thị trường -mạch chạy ổn định *nhược điểm : -Phải kết hợp nhiều kiến thức của nhiều môn - có sự sai số của các linh kiện nên đồng hồ này sẽ có sai số tương đối. PHẦN IV:TỔNG KẾT CÔNG VIỆC CỦA TỪNG THÀNH VIÊN TRONG NHÓM: -Trần Văn Hiến :nguyên tắc thiết kế hệ thống -Ngyễn Văn Cương :thiết lặp sơ đồ khối mạch báo chạy khi có nhiệt độ tăng cao -Đặng Phi Anh : thiết lặp sơ đồ khối mạch khi có khói -Nguyễn Mạnh Tuấn :tìm hiểu linh kiện trong mạch báo cháy khi có nhiệt độ tăng cao -Nguyễn Hữu Tú :tìm hiểu linh kiện trong mạch báo cháy khi có khói -Phạm Thanh Tùng :Tìm hiểu ưu nhược điểm của mạch và ứng dụng và tài liệu tham khảo -Đàm Văn Sơn : Kiểm tra ,tổng kết các công viêc của từng thành viên thành đề tài hoàn chỉnh và viết báo cáo Phần V :KẾT LUẬN 1.tự đánh giá kết quả 2.khả năng phát triển của đề tài : 3.những hạn chế :