Đề tài Thiết kế mạch điếm sản phẩm

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN MÔN HỌC e&f 1.Tên đề tài: THIẾT KẾ MẠCH ĐIẾM SẢN PHẨM 2. Các số liệu ban đầu: Đếm sản phẩm và hiện thị led 7 đoạn . Đặt trước số đếm bằng nút nhấn và dừng khi số sản phẩm bằng số đặt trước. 3. Nội dung các phần thuyết minh: Khảo sát các loại vi mạch sử dụng trong đề tài gồm sơ đồ chân, sơ đồ logic, bảng trạng thái, các đặt tính điện. Các loại led 7 đoạn. Thiết kế sơ đồ khối, chức năng các khối. Vẽ sơ đồ mạch in, thi công lắp ráp, kiểm tra và chạy thực. Thực hiện việt chống nhiễu và điều chỉnh độ nhạy cho cảm biến. Thực hiện việt cấp xung bằng nút nhấn. 5. Giáo viên hướng dẫn : Th.S NGUYỄN ĐÌNH PHÚ. 6. Ngày giao nhiệm vụ: 25-9-2011.7. Ngày hoàn thành nhiệm vụ : 08-1-2012. Ngày …… tháng ……. năm 2011 Giáo viên hướng dẫn GVC.THS.NGUYỄN ĐÌNH PHÚ LỜI CẢM ƠN e&f Sau khoảng thời gian 4 tháng, với sự hướng dẫn và chỉ bảo tận tình của thầy Th.S. Nguyễn Đình Phú, ngày hôm nay, đề tài tốt nghiệp của em đã hoàn thành xong. Để đạt được kết quả như hôm nay, ngoài sự chăm chỉ và miệt mài của bản thân em, em không thể nào không nhắc đến công lao đã vạch ra hướng đi cho đề tài và hướng dẫn từng yêu cầu của đề tài mà thầy Th.S. Nguyễn Đình Phú đã truyền đạt cho em những khiến thức hiết sức bổ ích và những ứng dụng thực tế . Thầy Th.S. Nguyễn Đình Phú ân cần chỉ bảo tận tình . Giải thich cho em nhưng chổ em con chưa hiểu Cũng vì lý do trên, thông qua đây, em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất của em đến giáo viên hướng dẫn của em là thầy Th.S. Nguyễn Đình Phú, người đã có công lao rất lớn trong kết quả của đề tài của em ngày hôm nay. NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………… Giáo viên hướng dẫn Th.S NGUYỄN ĐÌNH PHÚ MỤC LỤC NỘI DUNG TRANG CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU LINH KIỆN, THIẾT KẾ MẠCH 7 I. Khảo sát IC 74192 7 II. Khảo sát IC 7485 7 III. Khảo sát IC 7414 8 IV. Khảo sát IC 7408 9 V. Khảo sát IC 741 .9 V I .Khảo sát IC 74247 .10 VII .Khảo sát led 7 đoạn 11 V III .Khảo sát điện trở 13 I X . Khảo sát tụ 13 CHƯƠNG II: THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỒI, SƠ ĐÒ MẠCH. 15 I. Khảo sát khối tạo xung 15 II. Khảo sát khối so sánh 16 III. Khảo sát khối khóa xung Ck 16 I V. Khảo sát khối chống nhiễu bằng nút nhấn 17 V. Khảo sát khối reset bằng relay 18 VI. Khảo sát khối nguồn .18 CHƯƠNG III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 20 CHƯƠNG IV: HI CÔNG MẠCH 21LIỆT KÊ MÔ PHỎNG I.KHỐI 1: Khối tạo xung và cấp nguồn. II.KHỐI 2 : khối mô phỏng. LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay cung voi sụ phát triển của công nghiệp hóa hiện đai hóa kỹ thuật số trở thành phổ biến và ngày một thông dụng. Nó làm tăng hiệu quả lao động và giam giá thành san phẩm. Sản phan được đòng loạt hơn. Vì vay nay e làm mạch đếm sản phẩn để phục vụ cho sụ phát triển của công nghiệp hóa hiện đai hóa Trong sự nghiệp công nghiệp hoá, hiện đại hoá đất nước vấn đề Tự Động Hóa sản xuất có vai trò đặc biệt quan trọng. Mục tiêu ứng dụng Tự Động Hóa là nhằm nâng cao năng suất dây chuyền công nghệ, nâng cao chất lượng và khả năng cạnh tranh của sản phẩm, đồng thời cải thiện điều kiện lao động. Sự cạnh tranh hàng hoá đặt ra một vấn đề thời sự là làm sao để hệ thống Tự Động Hóa sản xuất phải có tính linh hoạt cao nhằm đáp ứng sự biến động thường xuyên của thị trường hàng hoá cạnh tranh vì vây e làm đồ an nay phục vụ cho mục đích đó Người thực hiện đề tài. NGUYỄN HỮU PHƯỚC Chương I GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN, THIẾT KẾ MẠCH KHẢO SÁT 74192 IC 74192 là IC đếm BCD. Các giá trị ra được thể hiện ở các chân QA , QB , QC , QD trong đó QA là LSB còn QD là MSB . Các chân A , B , C , D là các chân để điều khiển giá trị bắt đầu đếm. Chân DOWN là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm xuống . Chân UP là chân khi có xung kích vào thì giá trị ra được đếm lên. Chân VCC là chân cấp nguồn còn chân GND là chân nối mass. Chân CO\ và chân BO\ dùng để liên kết với IC 74192 khác để đếm được giá trị cao hơn Chân CLR dùng để xóa giá trị về 0 . KHẢO SÁT 7485 Đây là ic so sánh 4 bit . Chân 2 3 4 là chân giá trị ngõ vào ban đầu của IC để thự hiện phép so sánh . Chân 5 6 7 là chân gi giá trị ra. Chân 8 nối mass chân 16 nối Vcc. Trên nguyên lý so sánh các giá trị A0, A1, A2, A3 với B0, B1, B2, B3 để đưa ra các giá trị so sánh A>B, A=B, A<B. KHẢO SÁT 7414 ( Cổng NOT ) Sơ đồ chân của ic 7414 IC 7414 có chức năng đảo giá trị vào. Chân 7 nối mass và chân 14 nối vơi Vcc. 7414 là IC được sử dụng rộng vào nhiều mục đích nhu; Tạo xung vuông , chốt , đảo trạng thái xung …. Schmitt-Trggers inverters có nghia là IC 7414 có thể biến một xung không vuông thành 1 xung vuông. KHẢO SÁT 7408 (Cổng AND ) Sơ đồ chân của ic 7408 Đây là mạch tích hợp của 4 cổng AND gồm có các chân như hình ở trên . Một số loại cổng AND thường gập như : 7408 , 74LS08 và 74S08 trong đó 7408 có cấu tạo đơn giản nhất và được sữ dụng rộng rãi nhất. KHẢO SÁT 741 (Op – Amp) Sơ đồ cấu tạo IC 741 Chân 2 là chân đầu vào âm chân 3 là chân đầu vào dương còn chân 6 là chân điện áp ra . 741 là OPAMP có chân 7 nối Vcc và chân 4 nối GND để cấp nguồn cho IC. Chân số 5 và số 1 không dùng ta bỏ trống. 741 có chức năng khuyếch đại, đệm, trừ hay cộng hay so sánh áp… KHẢO SÁT 74247 (IC giải mã led 7 đoạn loại anode chung) IC 74247 là IC giải mã cho led 7 đoạn Anode chung . Chân TEST(3) là chân dùng để thử các ngõ ra xem IC có còn dùng được hay không Các chân P0-P3 là các mã hóa từ mã BCD sang mã led 7 đoạn. Chân RBI và RBO là 2 chân dùng để xóa số 0 vô nghĩa. KHẢO SÁT LED 7 ĐOẠN Hình led 7 đoạn thực tế Các số hiển thị ở led 7 đoạn Bảng mả hiển thị led 7 đoạn Led 7 đoạn được dùng nhiều trong đời sống hiện nay Nó được dùng vào nhiều mục đích khác nhau nhưng vẫn làm chức năng chung đó là hiển thị giá tri số. Ngoài ra led 7 đoạn còn thể hiện được tên như: PHUOC, THAO, THOA….. Trong đó củng có một số tên co vần K, M và V thì không hiển thị được như: MINH, KHANH….. KHẢO SÁT ĐIỆN TRỞ VÀ CÁCH ĐỌC ĐIỆN TRỞ Ở đây em giới thiệu về một số điện trở thường gập có 4 vòng màu. Vòng thứ nhất là vòng hàng chục. Vòng thứ hai là vòng hàng đơn vị. Vòng ba nhất là vòng hệ số nhân. Vòng tư nhất là vòng sai số. VD: điện trở có vòng màu la đỏ-đỏ-đỏ có giá trị là: 22x10^2 KHẢO SÁT TỤ Sau đây em cũng nêu ra một số loại tụ thường gặp như : Tụ gốm , tụ hóa ….. Tụ được chia làm 2 loại : tụ phân cực và không phân cực. Một số tụ phân cực giá trị được ghi trực tiếp trên vỏ của linh kiện rất dễ thấy Còn như tụ không phân cực thì khó đọc giá trị hơn tí. VD: tụ có gi là 101 hay 102 … 101 ở đây có nghĩa là 10x10^1pF 102 có nghĩa là 10x10^2pF Khi mua tụ người ta thường chú ý tới : Giá trị điện dung của tụ và điện áp cực đại qua tụ. Tụ được dùng hầu hiết trong các mạch. Tụ đươc dùng vào nhiều việt khác nhau, nhưng tụ được dùng phổ biến để chống nhiễu, tạo xung bằng phẳn, cách ly nguồn… Chương II THIẾT KẾ SƠ ĐỒ KHỐI, SƠ ĐỒ MẠCH KHẢO SÁT KHỐI TẠO XUNG Hình 1 : khối cảm biến và tạo xung Khối thu tính hiệu và tạo xung cấp cho IC. Cảm biến quang gồm có led thu và led phát : Tính hiệu nhiễu tần số thấp được lọc qua tụ C3 và R2 . Tính hiệu phát từ led phát có cùng tần số với led thu . Led thu có thể sai tính hiệu vào do ánh sáng mặt trời . Để chống nhiễu do mặt trời gây nên ta dùng biến trở VR4 để bù trừ sụt áp do ánh sáng mặt trời tác động lên led thu và chỉnh độ nhạy cho cảm biến . Ta cũng có thể dùng một cái ống nhựa màu đen để che led thu lại . Giải thích nguyên lý : Khi led thu không nhận được tính hiệu từ led phát, đện trở của led thu tăng lên rât lớn nguồn bị cách ly và điện áp ra ở múc 0. Khi led thu nhận được tính hiệu từ led phát điện trở của led thu giảm xuống mạnh, ngõ ra điện áp ra ở mức 1. Khi có vật đi qua thi led thu và led phát sẽ thay đổi trạng thái làm tạo thành xung cấp cho IC để thực hiên việt đếm. KHẢO SÁT KHỐI SO SÁNH Khối so sánh gồm co IC 7485 va giá trị ngõ vào so sánh. Khi A0=B0, A1=B1, A2=B2, A3=B3 thì ngõ ra QA=B lên mức 1 Khối so sánh có chức năng so sánh và cấp xung để khóa xung Ck. Hình 5 : Khối so sánh KHẢO SÁT KHỐI KHÓA XUNG CK Hình 2 : Khối khóa xung Ck Xung Ck ở trong hình chính là ngõ ra của của khối tạo xung em đã nêu ra ở trên Khối này có chức năng ngắt xung khi giá trị đặt bằng giá tri đếm . Khi đó ngõ ra QA=B lên 1 khi qua cổng NOT giá tri bị đảo thành 0 và đi qua cổng AND làm cho xung cấp ngõ ra không đổi va luôn = 0. Khối khóa xung Ck và khối so sánh đi đôi với nhau. KHẢO SÁT KHỐI CHỐNG NHIỄU CHO NÚT NHẤN Đây là khối tạo xung và chống nhiễu bằng nút nhấn Khi nút nhấn hở thi ngõ ra la = 0 Khi nút nhấn đóng thi ngõ ra la = 1 Khi mà ta nhấn nút không phải một xung được tạo ra mà có thể là nhiều xung bởi vậy ta cần chống nhiễu . Tụ C1 có chức năng đó . Còn cổng NOT có chức năng tạo cho xung được cấp bằng thành 1 xung vuông và bằng phẳn từ các xung có dạng tam giác hay dạng sóng SIN về dạng xung vuông. Ở đây em thiết kế khối tạo xung bằng nút nhấn rời rạt vì. Em thiết kế 2 nút nhấn một nút ĐƠN VỊ và một nút CHỤC nên không cần lien số đếm CHỤC với ĐƠN VỊ lại. VD: Đặt số 19 chỉ cần ấn nút CHỤC 1 lấn và nút ĐƠN VỊ 9 lần là được, chứ không phải ấn nút ĐƠN VI 19 lần. Điện trở 10k có chức năng hạng dòng qua IC. Hình 3 : Khối chống nhiễu cho nút nhấn KHẢO SÁT KHỐI RESET BẰNG RELAY Bình thường nút nhấn chưa tát động thì chân MR ở mức 0 mạch thực hiện việt đếm khi ta nhấn nút nhấn thì chân MR lên mức 1 . Các giá tri đã đếm được ngay lập tức được RESET về 0. Ở đây em chỉ thiết kế khối Reset cho IC đếm mà không Reset cho giá tri đặt vì: Trong sản xuất theo dây chuyền thì mỗi hàng hóa làm ra là rất lớn và theo một số cụ thể đặt trước nên trong em không làm khoi Reset cho số đặt trước. Khi muống thai đổi giá tri đặt chỉ cần nhấn nút là được. Hình 4: Khối Reset bằng nút nhấn và relay KHẢO SÁT KHỐI NGUỒN Các vi mạch sử dụng nguồn 5V. Tra cứu datasheet các IC có công suất tiêu thụ khoảng hàng µW đến mW. Thiết bị tiêu thụ công suất nhiều nhất là led 7 đoạn do đó cần phải tính toán nguồn. Có 4 led 7 đoạn, mỗi led có 7 đoạn, led sáng hết thì 7 đoạn đều sáng, lấy trung bình là 5 đoạn sáng. Mỗi đoạn tương đương 1 led đơn có dòng là 10mA Dòng tổng là It = 4x5x10 = 200 mA Sữ dụng máy bến áp nguồn ra là 12VAC va dòng 1A đủ để cấp dòng và áp cho khối nguồn. Cầu diode chỉnh lưu tia 1 pha có hệ số chỉnh luu la 0.9xV0 nguồn vào V0 là 12VAC qua cầu diode được chỉnh lưu thành nguồn DC va áp ra ở cầu diode la : 12x0.9 =10.8VDC. Điện áp ngõ ra được lọc bởi tụ C5 (tu có giá tri lớn để làm cho điện áp bằng phẳn hơn) điện áp cấp cho 7805 đê tạo ra nguồn 5VDC cấp cho IC và led 7 đoạn, tụ C6 và C7 dùng để lọc nhiễu tính hiệu vào và tính hiệu ra. Hình 6 : Khối nguồn Chương III KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Với mạch đếm dùng IC ta có các ưu điểm sau : -Cho phép tăng hiệu xuất lao động. -Đảm bảo độ chính sát cao. -Tần số đáp úng của mạch nhanh, cho phép đếm với tần số cao. -Khoảng cánh đặt phần phát và phần thu xa nhau cho phép đếm vật có kích thước lớn. -Tổn hao công suất nhỏ có thể dùng pin. -Khả năng đếm rộng. -Mạch đơn giản dể thực hiện . Hướng phát triển -Ta có thể dùng vi điều khiển để làm mạch này thì giá thành sẽ gảm và mức độ phức tạp của mạch cũng giảm xuống và giảm sai số. Yêu cầu về IC Với yêu cầu đặt ra là : Khi thiết kế mạch phải biết định hướng cơ bản về mạch và các IC cần có để thiết kế mạch . Tìm hiểu các cách làm của các anh chị đi trước, tìm tư liệu từ sách ( Thực tâp kỹ thuật số) và trên googlo.com làm. Từ đó hình thành cơ bản về mạch. Trong đó có thể tìm tòi sáng tạo ra cái mới từ cái có trước đó. Sao đây em xin trình bày về kế hoạch thực hiện của em: Khi đăng ký đề tài đồ án mon học em bắt tay vào việt đọc sách thực tập kỹ thuật số về nhũng vấn đề có liên quan và tham khảo mạch đếm sản phẩm ở trong sách từ đó hình thành cơ bản về mạch của em đang làm gồm: Khối thu phát tính hiệu , có led thu led phát. Khối nguồn cấp nguồn cho toàn mạch. IC như : 74192 , IC so sánh 7485, 7414 và 7408 Một số linh kiện khác như : điện trở , biến trở , tụ……… Chương IV THI CÔNG MẠCH Hình 7: Mô phỏng và chuẩn bị vẽ mạch in. Ở đây phần vẽ mạch in có thêm điện trở hạng dòng cho led 7 đoạn để bảo vệ led 7 đoạn không bị hư. Nếu không có điện trở hạng dòng mạch vẫn hoạt động nhưng sao khoảng 5 phút thì led sẽ bị hư. Hình 8: Vẽ mạch in bằng proteus Ở đây em vẽ mạch in có nhiều dây trùng nhau nên em đã đưa các dây đó xuống dưới IC làm cho người quan xát không nhình thấy làm cho mạch đẹp hơn. Mạch gồm các linh kiện sau: 2(7485), 4(74192), 4(led 7 đoạn), 36(điện trở), 3(nút nhấn), 1(7805), 1(transitor), 1(biến trở), 1(cầu diode) , 1(741, 7414, 7408, relay), 7(tụ), led thu và led phát. Cách lắp ráp: Ráp các dây trùng trước tiên, lắp xong dây trùng típ tới là lắp điện trở rồi kế là tới các lin kiện còn lại IC được ráp cuối cùng. Cánh kiểm tra mạch: Trước hiết ta kiểm tra xem các dây gần nhau có ngắn mạch không, kiểm tra mà không bị ngắn mạch xong ta kiểm tra tới thông mạch. Bài báo cáo của em đến đây là hết ! Xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn đã lắn nge ! Có gì sai xót xin thầy và các bạn góp ý kiến cho em để bài báo cáo của em ngày càng hoàn thiện hơn.