thiết kế mạch VDK đếm sản phẩm, chương 2 pps
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (69.42 KB, 7 trang )
Chương 2: LÝ THUYẾT THIẾT KẾ
I. CÁC KHỐI TRONG MẠCH ĐIỆN:
1. Cảm biến:
a. Giới thiệu sơ lược về mạch cảm biến:
Để cảm nhận mỗi lần sản phẩm đi qua thì cảm biến phải có
phần phát và phần thu. Phần phát phát ra ánh sáng hồng ngoại
và phần thu hấp thụ ánh sáng hồng ngoại vì ánh sáng hồng
ngoại có đặc điểm là ít bò nhiễu so với các loại ánh sáng khác.
Hai bộ phận phát và thu hoạt động với cùng tần số. Khi có sản
phẩm đi qua giữa phần phát và phần thu, ánh sáng hồng ngoại bò
che bộ phận thu sẽ hoạt động với tần số khác tần số phát như
thế tạo ra một xung tác động tới bộ phận xử lí. Vậy bộ phận
phát và bộ phận thu phải có nguồn tạo dao động. Bộ phận dao
động tác động tới công tắc đóng ngắt của nguồn phát và nguồn
thu ánh sáng. Có nhiều linh kiện phát và thu ánh sáng hồng
ngoại nhưng chúng em chọn led hồng ngoại và transitor quang
là linh kiện phát và thu vì transistor quang là linh kiện rất nhạy
với ánh sáng hồng ngoại
. Bộ phận tạo dao động có thể dùng
mạch LC, cổng logic, hoặc IC dao động. Với việc sử dụng IC
chuyên dùng tạo dao động, bộ tạo dao động sẽ trở nên đơn giản
hơn với tần số phát và thu
Vì tín hiệu ở ngõ ra trasitor quang rất nhỏ nên cần có mạch
khuyếch đại trước khi đưa đến bộ tạo dao động. Chúng em chọn
IC khuếch đại để khuếch đại tín hiệu lên đủ lớn. Vậy sơ đồ khối
của phần phát và phần thu là:
KHỐI
DAO
ĐỘNG
KHỐI
DAO
ĐỘNG
KHUYẾCH
ĐẠI
TRANSITOR
THU
b. Các linh kiện trong mạch cảm biến:
b1. Cấu tạo, nguyên lí hoạt động của led hồng ngoại:
_Led được cấu tạo từ GaAs với vùng cấm có độ rộng là 1.43eV
tương ứng bức xạ 900nm. Ngoài ra khi pha tạp Si với nguyên vật
liệu GaAlAs, độ rộng vùng cấm có thể thay đổi. Với cách này,
người ta có thể tạo ra dải sóng giữa 800 - 900nm và do đó tạo ra
sự điều hưởng sao cho led hồng ngoại phát ra bước sóng thích
hợp nhất cho điểm cực đại của độ nhạy các bộ thu.
_Hoạt động: khi mối nối p - n được phân cực thuận thì dòng điện
qua nối lớn vì sự dẫn điện là do hạt tải đa số, còn khi mối nối
được phân cực nghòch thì chỉ có dòng rỉ do sự di chuyển của các
hạt tải thiểu số. Nhưng khi chiếu sáng vào mối nối, dòng điện
nghòch tăng lên gần như tỷ lệ với quang thông trong lúc dòng
thuận không tăng. Đặc tuyến volt – ampere của led hồng ngoại
như sau:
= 4
= 3
= 2
= 1
= 0
U(V)
I(A)
b2. Photon transistor.
Photon Transistor cũng tương tự như transistor thông thường
nhưng chỉ khác ở chỗ nó không có cực bazơ, thay cho tác dụng
khống chế của dòng vào cực bazơ là sự khống chế của chùm
sáng đối với dòng colector của transitor hoặc có cực bazơ, nhưng
khống chế tín hiệu là ánh sáng.
Cấu tạo của transistor quang
_ Ký hiệu và cấu tạo:
_Hình thức bên ngoài của nó khác với transistor thông
thường ở chỗ trên vỏ của có cửa sổ trong suốt cho ánh sáng
chiếu vào. Ánh sáng qua cửa sổ này chiếu lên miền bazơ của
transistor. Chuyển tiếp PN emitor được chế tạo như các
transistor thông thường, nhưng chuyển tiếp PN colector, thì do
miền bazơ cần được chiếu sáng, cho nên nó có nhiều hình dạng
khác nhau, cũng có dạng hình tròn nằm giữa tâm miền bazơ. Khi
sử dụng transistor quang mắc mạch tương tự như transistor mắc
chung emitor (CE). Chuyển tiếp emitor được phân cực thuận còn
chuyển tiếp colector được phân cực nghòch. Có nghóa là
transistor quang được phân cực ở chế độ khuyếch đại.
Dòng điện trong transistor:
C Cực thu (colecter)
Cực nền
(base) E
Cực phát (emiter)
Ký hiệu Cấu tạo
N
P
N
B
E
B
C
Vì nối thu được phân cực nghòch nên có dòng rỉ Ico chạy giữa
thu – nền và vì nối nền - phát được phân cực thuận nên dòng thu
là (
+ 1)Ico đây là dòng tối của quang transistor. Khi chiếu ánh
sáng vào miền bazơ, trong miền bazơ có sự phát xạ cặp điện tử
lỗ trống làm xuất hiện dòng I
L
. Do ánh sáng khiến dòng thu trở
thành:
Ic = (
+ 1) .(Ico + I
L
)
Đặc tuyến của transistor quang
U(V)
5 10 15 20 1
I(A)
H = 9
H = 7
H = 5
H = 4
H = 1
8
6
4
2
0
Trong đó H là mật độ chiếu sáng (mW/cm
2
)
Đặc tuyến của transistor quang cũng giống như đặc tuyến
Volt- ampere của transistor thông thường mắc EC. Điều khác
nhau ở đây là các tham số không phải là dòng Ib mà là lượng
chiếu sáng
Đặc tuyến Volt ampere của transistor quang ứng với khoảng
Uce nhỏ cũng có thể gọi là miền bão hòa vì khi ấy do sự tích tụ
điện tích có thể coi như chuyển tiếp colector được phân cực
thuận. Cũng tương tự như trong trường hợp transistor thông
thøng, độ dốc đặc tuyến trong miền khuyếch đại.
b3. IC dao động 555
Sơ đồ chân:
Sơ đồ khối bên trong IC 555
GND V
CC
TRI DIS
OUT
THR
RES CN
FLIP
FLOP
OUTPUT
8
6
4
7
1
3
2
5
Chức năng của các chân
Đây là vi mạch đònh thời chuyên dùng, có thể mắc thành dạng
mạch đơn ổn hay bất ổn.
Điện áp cung cấp từ 3V đến 18V.
Dòng điện ra đến 200mA (loại vi mạch BJT) hay 100mA (loại
CMOS).
Chân 1: Nối với masse.
Chân 2: Nhận tín hiệu kích thích (trigger).
Chân 3: Tín hiệu ra (output).
Chân 4: Phục nguyên về trạng thái ban đầu (preset).
Chân 5: Nhận điện áp điều khiển (control voltag).
Chân 6: Mức ngưỡng ( threshold ).
Chân 7: Tạo đường phóng điện cho tụ.
Chân 8: Cấp nguồn Vcc.
* IC khuyếch đại LM 324 ( QUAD OPERATIONAL
AMPLIFIER).
LM 324 IC có 4 tầng khuếch đại thuật toán, IC làm việc với loại
nguồn đơn.
Độ lợi trên 100dB, tuy nhiên băng thông hẹp hơn LM 3900.
4
1
3
2
1 2 3 4 5 6 7
14 13 12 11 10
9
8
GND
+3
-
30V
+
+
+
+
Chú ý: không để ngã ra chạm vào nguồn V
+
hay chạm thẳng
vào masse, điều này sẽ làm hư IC.
IC 567 (TONE DECODER):
IC 567 Bộ giải mã âm sắc.
IC chứa một vòng khóa pha. Khi tần số phù hợp với tần số trung
tâm thì chân 8 có mức áp thấp. Do đó tín hiệu từ transistor qua
tầng khuyếch đại đưa đến ngõ vào của IC 567. Tần số hiện nay
được xác lập theo mạch đònh thời R và C hay 1,1
(RC). R lấy
khoảng 2K đến 20K. 567 có thể tách dò tần số ngã vào từ
0,01Hz đến 500KHz.
Ghi chú: các ngã vào trong mạch lọc thấp qua tính theo
F sẽ
được xác đònh bởi n/F
0
. Trong đó n trong khoảng 1300 đến
62000. Tụ ngã ra lấy trò số gấp đôi tụ trong mạch lọc thấp qua ở
ngã vào.
Ngõ ra
GND
Tụ đònh thời
Điện trở đònh thời
567
8
7
6
5
1
2
3
4
Tụ ngõ ra
Tụ lọc thôngthấp
Ngõvào
+4,75-9,0V
