báo cáo kết thúc học phần thực tập tay nghề điện tử thiết kế mạch điện bằng proteus

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (3.81 MB, 38 trang )

Trang 1<div class="page_container" data-page="1">

BÁO CÁO KẾT THÚC HỌC PHẦNTHỰC TẬP TAY NGHỀ ĐIỆN TỬGiảng viên hướng dẫn : Th.S Trần Văn Thọ

Sinh viên thực hiện : Phạm Quốc TiếnMSSV: 2151050066 Lớp: TD21

</div>Trang 3<div class="page_container" data-page="3">

Trong thế kỷ 21, sự phát triển công nghệ đã trở thành động lực mạnh mẽ định hình tương lai của nhân loại. Từ những bước đầu tiên của máy tính đến sự lan tỏa của trí tuệ nhân tạo, chúng ta đang chứng kiến một cuộc cách mạng công nghệ với tốc độ chóng mặt. Càng ngày, những đổi mới và sáng tạo mới xuất hiện, mở ra những khả năng không ngừng cho sự tiến bộ và phát triển.

Công nghệ không chỉ là một phần của cuộc sống hàng ngày, mà cịn là chìa khóa mở cánh cửa cho những khám phá và tiến bộ kỳ diệu. Từ việc kết nối mọi người trên khắp thế giới thông qua Internet đến sự phát triển của ô tô tự lái và y tế 4.0, chúng ta đang chứng kiến những thay đổi cách mạng trong nhiều lĩnh vực khác nhau.

Điều quan trọng là không chỉ sự phát triển về quy mô mà cịn là sự đa dạng về nguồn gốc. Các cơng nghệ mới khơng chỉ đến từ các tập đồn lớn mà còn từ cộng đồng nhỏ, từ người sáng tạo độc lập và các nhóm nghiên cứu trên khắp thế giới. Sự hội nhập này tạo ra một môi trường đa dạng và sôi động, nơi mà ý tưởng mới có thể nảy sinh từ mọi ngóc ngách của xã hội.

Tuy nhiên, cùng với những lợi ích khơng ngừng, sự phát triển công nghệ cũng đặt ra những thách thức và câu hỏi về đạo đức, an ninh và tác động xã hội. Quá trình này yêu cầu sự cân nhắc sâu sắc và quản lý thông tin đúng đắn để đảm bảo rằng chúng ta hướng tới một tương lai kỹ thuật số lành mạnh và công bằng.

Chúng ta đang bước vào một chương mới của cuộc cách mạng công nghệ, nơi mà sự sáng tạo và khả năng ứng dụng sẽ chói lọi. Bằng tâm huyết và sự hợp tác, chúng ta có thể hình thành một tương lai đầy hứa hẹn, nơi công nghệ không chỉ là cơng cụ mà cịn là đối tác đồng hành, giúp chúng ta định hình một xã hội hiện đại và bền vững.

Trong học phần thực tập này, sinh viên em đã tiếp xúc được phần nào với các công nghệ tiên tiến từ các linh kiện điện tử đơn giản nh tu điện, IC, diode.... đến các thiết bị tự động có tính năng cao, và các linh kiện cần thiết cho việc lắp ráp các mạch điện tử, từ đó thấy được rằng, ngồi việc học lý thuyết trên lớp thì việc được thực tập để được tiếp cận với các thiết bị cần thiết rất quan trọng khi nó giúp cho sinh viên có thể nhận biết một cách trực quan và thực tế hơn rất nhiều. Thời gian học phần thực tập tuy ngắn nhưng cũng đủ để cung cấp cho em rất nhiều kiến thức quý bàu để làm hành trang cho công việc sau này.

</div>Trang 4<div class="page_container" data-page="4">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU...1

CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ, PHẦN MỀM VÀ LINH KIỆN THỰC HÀNH...3

1.1. Các thiết bị cơ bản dùng trong thực hành...3

1.2. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus...6

1.3.3.Thiết kế mạch in trên Fritzing...18

1.3.4.Giao diện code trên Fritzing...19

1.4. Các linh kiện điện tử cơ bản dùng trong thực hành...20

CHƯƠNG 2.tHIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN BẰNG PROTEUS...24

2.1. Mạch dao động...24

2.1.1.Mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912...24

2.2. Mạch tạo xung vuông...26

2.2.1.Mạch tạo xung vuông dùng transistor...26

2.2.2.Mạch tạo xung vuông dùng IC NE555...27

2.3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch thực tế...31

KẾT LUẬN...32

TÀI LIỆU THAM KHẢO...33

</div>Trang 5<div class="page_container" data-page="5">

1.1. Các thiết bị cơ bản dùng trong thực hành

 Mỏ hàn chì và : Dùng để làm chảy chì hàn và tạo ra mối hàn kết nối các linh kiện và mạch điện tử.

Hình 0.1 Mỏ hàn điện cơng suất nhỏ

 Chì hàn và nhựa thơng: Dung để lắp ráp các linh kiện vào mạch điện tử, thường dùng các loại chì có đường kính khoảng 1mm, loại dễ nóng chảy. Trong q trình hàn thỉnh thoảng ta nên dùng thêm nhựa thông để tăng cường them chất tẩy rửa khi lớp nhựa thong trong chì hàn khơng đủ.

Hình 0.2 Chì hàn và nhựa thơng

 Các loại kiềm: Dùng để cắt gọn chân các linh kiện, nối dây, nếu khơng có điều kiện dung kềm chun dụng thì cây kềm thường sắc bén vẫn đảm nhận được vai trò này.

</div>Trang 6<div class="page_container" data-page="6">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.3 Các loại kềm

 Máy khoan linh kiện: Dùng để khoan các lỗ chân linh kiện hay làm rỗng các lỗ khoan sẵn có trên mạch in, ứng với mỗi loại linh kiện ta sử dụng mũi khoan tương ứng.

Hình 0.4 Máy khoan linh kiện điện tử

 Phíp đồng và dây điện: Dùng phíp đồng để chế tạo mạch in và dùng dây điện để kết nối các linh kiện nối dây ngoài hoặc kết nối mạch in với các thiết bị khác bên ngồi

Hình 0.5 Phíp đồng và dây điện

</div>Trang 7<div class="page_container" data-page="7">

chì được nung chảy thì hút chì sẽ dùng áp suất lớn hút bật giọt chì vào thân của nó.

Hình 0.6 Ống hút chì

 Đồng hồ đo VOM: Là loại máy đo - kiểm các đại lượng cơ bản như điện trở, điện áp, dịng điện, đo thơng mạch... các loại linh kiện như điện trở, BJT...

Hình 0.7 Đồng hồ đo VOM kỹ thuật số

 Máy hiện sóng Osilloscope: Hiển thị ra màn hình sự biến đổi của tín hiệu điện theo thời gian tức thời dưới dạng sóng điện từ hình sin, vng, răng cưa, tam giác... Từ việc quan sát được tín hiệu điện trên máy hiện sóng thì sẽ phân tích được ra các yếu tố liên quan đến tín hiệu đó như tần số,

</div>Trang 8<div class="page_container" data-page="8">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

có ổn định khơng, có đúng kiểu dạng sóng khơng... để đưa ra những giải khắc phục sự cố hợp lý.

Hình 0.8 Máy hiện sóng Oscilloscope

 Các thiết bị khác như dao cắt mica, kéo, giấy nhám, nhựa thông lỏng, thuốc ngâm mạch in, giấy in mạch, kính lúp, nhíp gắp linh kiện...

Hình 0.9 Các thiết bị thực hành khác

1.2. Phần mềm thiết kế mạch điện tử Proteus1.2.1. Giới thiệu phần mềm

Phần mềm Proteus cho phép mô phỏng hoạt động của mạch điện tử bao gồm phần thiết kế mạch và viết chương trình điều khiển cho các họ vi điều khiển như MCS-51, PIC, AVR, … Proteus là phần mềm mô phỏng mạch điện tử của Labcenter Electronics, mô phỏng cho hầu hết các linh kiện điện tử thông dụng, đặc biệt hỗ trợ cho cả các MCU như PIC, 8051, AVR, Motorola.

</div>Trang 9<div class="page_container" data-page="9">

Hình 0.10 Phần mềm Proteus

Phần mềm Proteus dễ dàng thao tác và thực hiện thiết kế mạch nguyên lý, mô phỏng, thiết kế mạch in PCB, layout 3D... với thư viện phong phú và giao diện dễ sử dụng.

Hình 0.11 Màn hình làm việc chính của phần mềm Proteus

1.2.2. Mơ phỏng mạch ngun lý

Tại giao diện chính của phần mềm, ta chọn vào biểu tượng Schematic Capture để vào màn hình làm việc mơ phỏng ngun lý mạch điện.

</div>Trang 10<div class="page_container" data-page="10">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.12 Truy cập vào Schematic Capture

Tại màn hình mơ phỏng, chúng ta chọn vào ký hiệu chữ P để truy cập thư viện linh kiện để lấy linh kiện

Hình 0.13 Chọn vào thư viện linh kiện

Ta tìm kiếm các linh kiện bằng ơ nhập từ khóa, các tên linh kiện phổ thơng chúng ta có thể lên tham khảo trên internet.

</div>Trang 11<div class="page_container" data-page="11">

Hình 0.14 Tìm kiếm linh kiện theo tên

Chúng ta thực hiện lấy linh kiện và kết nối các linh kiện bằng cách kéo thả chuột.

Hình 0.15 Lựa chọn và kết nối các linh kiện

Ta có thể nhấn đúp chuột vào linh kiện hoặc nhấn chuột phải và nhấn vào Edit propeties để thay đổi tên hoặc thông số của linh kiện cho phù hợp.

</div>Trang 12<div class="page_container" data-page="12">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.16 Thay đổi tên hoặc các thơng số cho linh kiện

Ta có thể chọn cơng cụ Ocsilloscope để hiển thị dạng sóng đầu ra và thực hiện mô phỏng hoạt động của mạch điện bằng nút mơ phỏng.

Hình 0.17 Cho chạy mạch ngun lý

Nếu mạch mô phỏng chạy và khơng có thông báo cảnh báo thì mạch ngun lý được chúng ta mơ phỏng thành cơng. Có thể chuyển sang vẽ PCB Layout.

</div>Trang 13<div class="page_container" data-page="13">

1.2.3. Vẽ mạch in PCB Layout

Ta chọn vào biểu tượng PCB Layout để thực hiện vẽ mạch in

Hình 0.18 Vào màn hình vẽ mạch in PCB

Sau đó chúng ta vẽ khung mạch in bằng biểu tượng vẽ ô vuông phía bên trái giao diện, chọn vào Board Edge và thực hiện kéo thả chuột để tạo khung vẽ mạch in.

</div>Trang 14<div class="page_container" data-page="14">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.19 Tạo khung vẽ mạch in PCB

Chúng ta thực hiện lấy các PCB của linh kiện tại ô Components và sắp xếp lên khung vẽ mạch in.

Hình 0.20 Sắp xếp các PCB của linh kiện

Chúng ta chọn biểu tượng Design Rule Manager để thiết lập các thông số cho các đường dây dẫn trong mạch in.

</div>Trang 15<div class="page_container" data-page="15">

Hình 0.21 Thiết lập các thơng số của dây dẫn trong mạch in

Sau đó chúng ta chọn biểu tượng Auto-Router và thiết lập các thơng số để đi dây tự động.

Hình 0.22 Thiết lập thông số để đi dây tự động

</div>Trang 16<div class="page_container" data-page="16">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.23 Phủ đồng cho mạch in

Sau khi phủ đồng chúng ta kiểm tra lại và hồn thiện mạch in.

Hình 0.24 Hoàn thành mạch in PCB

</div>Trang 17<div class="page_container" data-page="17">

Chúng ta chọn biểu tượng Visualizer để xem mô phỏng Layout 3D của mạch một cách trực quan. Ta có thể xoay, lăn chuột hoặc sử dụng các công cụ ở phía bên dưới màn hình để xem được nhiều góc cạnh và nhiều hướng xa gần

khác nhau.

Hình 0.25 Xem Layout 3D

</div>Trang 18<div class="page_container" data-page="18">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

1.3. Phần mềm mô phỏng mạch điện tử Fritzing1.3.1. Giới thiệu phần mềm

Fritzing là phần mềm mã nguồn mở, giúp ta dễ dàng thiết kế mạch điện tử. Đặc biệt hỗ trợ tốt cho các dự án Arduino.

Là phầm mềm mã nguồn mở nên cộng đồng sử dụng khá lớn, nên có thể thấy nhiều diễn đàn, tranh web, hoặc ở 1 bài giảng nào đó đều dùng nó.

Hình 0.26 Phần mềm frizing

</div>Trang 19<div class="page_container" data-page="19">

Tại giao diện phần mềm, ta chọn File -> New, mở ra Project mới mơ phỏng Breadboard

Hình 1.27 Tạo Project mới

Để mô phỏng, ta chọn các linh kiện bên thanh công cụ bên phải, bằng cách nhấp chuột cháy và kéo các linh kiện ra bên ngoài.

</div>Trang 20<div class="page_container" data-page="20">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 1.28 Giao diện thiết kế breadboard

</div>Trang 21<div class="page_container" data-page="21">

Hình 1.29 Thanh cơng cụ chứa linh kiện điện tử

Để đi dây ta nhấp vào đầu nối của linh kiện, sau đó kéo nó vào một điểm trong bảng board. Thay đổi màu sách dây dẫn bằng nhấp chuột trái vào dây dẫn, sau đó nhấp chuột phải chọn Wire color -> chọn màu cho dây dẫn.

Hình 1.30 Nối dây và thay đổi màu sắc dây dẫn

</div>Trang 22<div class="page_container" data-page="22">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Tiến hành chạy mạch ngun lý

Hình 1.31 Mạch mơ phỏng Breadboard

</div>Trang 23<div class="page_container" data-page="23">

Hình 1.32 Giao diện thiết kế mạch in

</div>Trang 24<div class="page_container" data-page="24">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 1.33 Giao diện vẽ mạch in PCB

1.3.4. Giao diện code trên Fritzing

Giao diện này dùng để viết và nhập các code cho bộ vi xử lý Arduino.

Hình 1.34. Giao diện nhập Code trên Frizing

</div>Trang 26<div class="page_container" data-page="26">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

1.4. Các linh kiện điện tử cơ bản dùng trong thực hành

</div>Trang 27<div class="page_container" data-page="27">

Hình 0.38 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của cuộn cảm

</div>Trang 28<div class="page_container" data-page="28">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 0.42 Ký hiệu và hình ảnh thực tế của led

</div>Trang 29<div class="page_container" data-page="29">

2.1. Mạch dao động

2.1.1. Mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

 Công dụng linh kiện:

Tụ C3, C4 là tụ lọc nguồn. Tụ C1, C2 là tụ lọc nhiễu cao tần do tụ C3, C4 có tiềm ẩn tính cảm nên khơng lọc được nhiễu tần số cao. Tụ C5, C6 là tụ lọc nguồn sau ổn áp.

 Nguyên lí hoạt động :

Từ 220VAC xoay chiều qua biến áp hạ áp thành còn 12VAC sau đó qua mạch chỉnh lưu cầu diode cân bằng (mass = 0V) biến thành 12 VDC (vì có tụ nên điện áp ra sẽ là điện áp biên độ là 12VDC). Dương nguồn khi đó là sẽ là +17V, âm nguồn là -17V sau đó qua IC 7812 và 7912 lúc đó điện áp ra sẽ được ổn áp là +12VDC và -12VDC.

Hình 2.27 Mơ phỏng mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

</div>Trang 30<div class="page_container" data-page="30">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 2.28 PCB Layout mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

Hình 2.29 Layout 3D mạch nguồn ổn áp dùng IC 7812 và IC 7912

</div>Trang 31<div class="page_container" data-page="31">

2.2. Mạch tạo xung vuông

2.2.1. Mạch tạo xung vuông dùng transistor

 Nguyên lý hoạt động:

Giả thiết khi đóng nguồn, cả hai transistor đều thông nhưng do cấu tạo của hai tranzito khơng hồn tồn giống nhau nên có một chiếc thơng hơn.

Sau một q trình q độ xảy ra giữa các cực của hai transistor, Q1 thơng và Q2 khố. Khi Q1 thơng, tụ C2 dược nạp, tụ C1 phóng điện. Tụ C2 được nạp theo đường từ dương nguồn +12V đến RC2 đến tiếp giáp BE của Q1 xuống đất. Tụ C phóng điện theo đường từ cực dương đến tiếp giáp CE của Q1 đến Ri của nguồn đến RB2 về bản cực âm. Khi tụ C1 phóng hết, UBE(T2) tăng dần và Q2 dẫn. Q1 khoá.

Quá trình cứ lặp đi lặp lại như trên.

Hình 2.5 Mô phỏng mạch tạo xung vuông dùng transistor

</div>Trang 32<div class="page_container" data-page="32">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 2.6 PCB Layout mạch tạo xung vng dùng transistor

Hình 2.7 Layout 3D mạch tạo xung vng dùng transistor

2.2.2. Mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

 Nguyên lý hoạt động:

 Giai đoạn 1: Tụ C nạp từ điện áp 0V đến VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 nhỏ hơn VCC/3 nên tín hiệu xuất ra chân

</div>Trang 33<div class="page_container" data-page="33">

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 nằm trong khoảng từ VCC/3 đến 2VCC/3, tín hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là vẫn ở mức 1.

 Giai đoạn 3: Tụ C nạp qua ngưỡng 2VCC/3

Lúc này điện áp trên chân 2 và 6 lớn hơn 2VCC/3, tín hiệu ra chân 3 xuống mức 0 làm cho transistor ở chân 7 dẫn, chân 7 được kéo xuống mức 0. Tụ C bắt đầu xả qua Rb, điện áp trên tụ giảm dần.

 Giai đoạn 4: Tụ C xả từ 2VCC/3 đến VCC/3

Tương tự giai đoạn 2, tín hiệu ra chân 3 vẫn giữ trạng thái trước đó, tức là mức 0

 Giai đoạn 5: Tụ C xả qua ngưỡng VCC/3

Khi tụ C xả qua ngưỡng VCC/3 (tức là điện áp trên tụ C bắt đầu thấp hơn VCC/3) thì lúc này tương tự giai đoạn 1, tín hiệu ra chân 3 sẽ là mức 1 và tụ C bắt đầu nạp lại.

Chu kỳ nạp xả của tụ tiếp tục.  Tóm lại:

Trong quá trình hoạt động bình thường của IC 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 đến 2Vcc/3.

Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm điện áp trên C bảng 2Vcc/3. Nạp điện với thời hẳng là (Ra+Rb)C.

Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện áp trên C bằng Vcc/3. Xả điện với thời hằng là Rb.C.

Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện. Tín hiệu ngõ ra sẽ có dạng xung vng.

</div>Trang 34<div class="page_container" data-page="34">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

Hình 2.8 Mơ phỏng mạch tạo xung vng dùng IC NE555

Hình 2.9 PCB Layout mạch tạo xung vuông dùng IC NE555

</div>Trang 35<div class="page_container" data-page="35">

Hình 2.10 Layout 3D mạch tạo xung vng dùng IC NE555

Hình 2.11 Mạch Breadboard thực tế

</div>Trang 36<div class="page_container" data-page="36">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

2.3. Thiết kế sơ đồ nguyên lý mạch thực tế

Nguyên lý làm việc: Mạch công tắc điều khiển từ xa bao gồm hai giai đoạn. Giai đoạn đầu vào chứa bóng bán dẫn BC557, tụ điện 100uf, điện trở 4,7K, điện trở 100 ohms và TSOP. TSOP về cơ bản là một bộ thu IR hoạt động như một bộ chuyển mạch. Nó chuyển đổi tín hiệu IR thành tín hiệu điện trong mạch. Vì vậy, trong mạch này, nó làm tương tự. Nó chuyển đổi tín hiệu IR tới của điều khiển từ xa và kích hoạt chân 14 của IC có dây thơng qua bóng bán dẫn. Do đó, ở giai đoạn đầu ra, một xung được tạo ra ở chân 2 của IC. mà tru = kích hoạt bóng bán dẫn BC547. Bóng bán dẫn BẬT rơ le gắn kèm dẫn động tải.

Hình 2.12 Mạch nguyên lý Remote sử dụng ic CD4071

</div>Trang 37<div class="page_container" data-page="37">

Trong suốt thời gian học tập môn học thực tập tay nghề điện tử, em đã được có cơ hội trải nghiệm và áp dụng những kiến thức lý thuyết đã học trong q trình học tập. Mơn học này đã giúp em phát triển, cải thiện và đạt được nhiều kỹ năng quan trọng cho chuyên ngành của em trong tương lai. Bên cạnh đó, nó cịn mở ra cho em một cái nhìn tồn diện hơn về ngành công nghiệp điện tử và những thách thức mà nó mang lại, nó giúp em hiểu rõ hơn về sự quan trọng của việc liên kết giữa kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực hành. Cuối cùng, môn học thực tập tay nghề điện tử đã là một hành trình học tập đáng nhớ và quan trọng đối với em. Em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy Trần Văn Thọ, nhờ có được sự hướng dẫn nhiệt tình của thầy mà em đã hồn thành báo cáo của mình một cách trọn vẹn nhất. Em xin chân thành cảm ơn đến thầy trong thời gian qua!

</div>Trang 38<div class="page_container" data-page="38">

SVTH: Phạm Quốc Tiến – TD21 GVHD: Th.S Trần Văn Thọ

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Bài giảng thực tập tay nghề điện tử ĐH GTVT HCM 2. Báo cáo thực tập tay nghề điện tử ĐH GTVT HCM

</div>