Xem mẫu
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
ĐỒ ÁN MÔN HỌC : MẠCH
VÀ THIẾT BỊ ĐIỆN TỬ
Đề tài : Thiết kế bộ nguồn đa
năng
1
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Mục lục
Nhận xét của giáo viên hướng dẫn.
Lời nói đầu.
Mục lục.
Phần I: Yêu cầu và mục tiêu đề tài.
1. Phân tích yêu cầu của đề tài.
2. Mục tiêu của đề tài.
3. Các phương án thực hiện.
4. Ý nghiã của đề tài
Phần II: Cơ sở lý thuyết:
Giới thiệu các linh kiện
I. Máy biến áp
II. Điện trở
III. Tụ điện
IV. Các linh kiện bán dẫn
V. Giới thiệu về IC
1. Họ IC 78XX (7805,7809,7812)
2. Họ IC 79XX (7905,7909,7912)
3. IC LM317.
2
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Phần III: Tính toán và thiết kế sản phẩm.
1. Tính toán chọn MBA
2. Tính toán thiết kế mạch ổn áp
Phần IV: Tổng kết
1. Kết luận.
2. Hướng phát triển của đề tài.
3
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
..................................................................................................................................................
.......................................................................................................................
4
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Giáo viên hướng dẫn
5
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Lời nói đầu
C ùng với sự phát triển của nền kinh tế và khoa học kỹ thuật trên con
đường công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước. Ngành điện tử nói
chung đã có những bước tiến vượt bậc và mang lại những thành quả đáng kể.
Để thúc đẩy nề kinh tế của đất nước ngày càng phát triển, giàu mạnh thì phải
đào tạo cho thế hệ tréco đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của
xã hội. Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo thì phải đưa ra các phương
tiện dạy học hiện đại vào trong giảng đường, trường học có như vậy thì trình
độ của con người ngày càng cao mới đáp ứng được nhu của xã hội. Trường
ĐHSPKT Hưng Yên là một trong số những trường đã rất trú trọng đến việc
hiện đại hoá trang thiết bị nhằm nâng cao hiệu quả trong giảng dạy cũng như
giúp sinh viên có khả năng thực tế cao.
Để các sinh viên có tăng khả năng tư duy và làm quen với công việc
thiết kế, chế tạo chúng em đã được giao cho thực hiện đồ án: “Thiết kế chế
tạo bộ nguồn đa năng điện áp thấp” nhằm củng cố về mặt kiên thức
trong quá trình thực tế.
Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn
cùng với sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến
nay đồ án của chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành. Trong quá trình thực
hiện dù đã rất cố gắng nhưng do trình độ còn hạn chế kinh nghiệm còn ít nên
không thể tránh khỏi sai sót. Chúng em mong nhận được sự chỉ bảo giúp đỡ
và đóng góp ý kiến của các thầy cô giáo trong khoa để đồ án của chúng em
ngày càng hoàn thiện hơn.
Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo cùng với các thầy giáo trong khoa
đã giúp chúng em hoàn thành đồ án.
Tài liệu tham khảo
6
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Sách điện tử công suất tác giả Nguyễn Bính
Website: www.google.com.vn
www.dientuvietnam.net
www.datasheet4u.com
4. Ý Nghĩa của đề tài:
Để giúp sinh viên có thể có thể củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao
kiến thức chuyên ngành. Đề tài còn thiết kế chế tạo thiết bị, mô hình để các
sinh viên trong trường đặc biệt là các sinh viên khoa Điện - Điện tử tham
khảo, học hỏi tạo tiền đề nguồn tài liệu cho sinh viên khoá sau có thêm nguồn
tài liệu để nghiên cứu và học tập.
Những kết quả thu được sau khi hoàn thành đề tài này trước tiên là giúp
cho chúng em hiêủ sâu hơn về nguyên lý mạch nguồn, có thể tự thiết kế ra
nó. Từ đó tích luỹ được kiến thức cho các năm học sau và ngoài thực tế.
7
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Phần I: kế hoạch thực hiện
Sau khi nhận đề tài chúng em đã bắt tay ngay vào việc:
Thời gian và công việc cụ thể như sau:
Tuần 1: gặp thầy giáo hướng dẫn nhận đề tài.
Tuần 2: tìm hiểu về đề tài, lĩnh vực ứng dụng, tìm các tài liệu liên quan
đến đề tài.
Tuần 3: Tìm và thiết kế sơ đồ nguyên lý, tính toán mạch và chọn linh
kiện.
Tuần 4: test thử trên bo mạch và hiệu chỉnh, xử lý sự cố.
Tuần 5: Thiết kế mạch in, lắp ráp sản phẩm, kiểm tra chạy thử sản
phẩm.
Tuần 6: Hoàn thành lý thuyết.
Thời gian đầu nhóm chúng em đã cố gắng gặp thầy liên tục 1 lần trên 1
tuần, qua những lần gặp như vậy chúng em đã được thầy “Nguyễn Đình
Hùng” hướng dẫn nhiệt tình, cụ thể phương hướng thực hiện tiếp theo và
thầy chỉ rõ những chỗ còn thiếu sót để chúng em khắc phục.
8
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
PhầnII: Ứng dụng của đề tài
Bất cứ đâu, mọi lĩnh vực nào trong cuộc sống cũng cần đến nguồn điện,
với bộ nguồn đa năng điện áp thấp có thể cung cấp nguồn cho sinh viên tại
các phòng, xưởng thực hành, thí nghiệm tại các trường học.
Trong đời sống cũng vậy, nó có thể làm nguồn cung cấp cho các động
cơ công suất nhỏ, cấp nguồn cho thiết bị chiếu sáng, nguồn nạp ác quy….
Nhận thấy sự quan trọng của nó nhóm chúng em đã “ thiết kế và chế tạo bộ
nguồn đa năng điện áp thấp” .
9
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Phần III: Cơ sở lý thuyết
GIỚI THIỆU CÁC LINH KIỆN
I-MÁY BIẾN ÁP
1.Khái niệm, ký hiệu, cấu tạo MBA:
a ) Khái niệm.
Máy biến áp là thiết bị dùng để tăng hoặc giảm điện áp(hay c ường độ dòng
điện) của các dòng điện xoay chiều nhưng vẫn giữ nguyên tần số.
b )Cấu tạo:
MBA được cấu tạo gồm 1 cuộn dây sơ cấp và vài cuộn dây thứ cấp cuốn trên
cùng 1 khung đỡ bằng giấy cách điện, nhựa hay bekelit, bekelit trong có lõi từ
khép kín.
Lõi thép của biến áp có thể dùng các lá thép kỹ thuật điện ghép lại hoặc dùng
lõi Feritte đúc. Một số ít trrường hợp dùng biến áp có lõi không khí.
cuộn sơ cấp là cuộn người ta đưa dòng điện xoay chiều vào, cuộn thứ cấp là
cuộn người ta lấy dòng điện đã biến đổi ra để sử dụng.
1.
10
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
các hệ thức (tỷ số) của máy biến áp
hệ thức điện áp:
Gọi n1, n2, là số vòng của dây cuộn sơ cấp và thứ cấp.
U1, I1 là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn sơ cấp.
U2, I2 là điện áp và dòng điện đưa vào cuộn thứ cấp.
Do từ thông qua cuộn n1 và n2 bằng nhau nên điện áp pử hai cuộn tỉ lệ với số
vòng dây theo hệ thức :
U 1 n1
U 2 n2
Tỷ số điện áp bằng tỷ số vong dây.
Hệ thức dòng điện:
Khi cuộn dây thứ cấp có điện trở tải R2 thì có dòng điện I2 chạy từ
cuộn thứ cấp qua tải R2
U2
I2
R2
11
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Khi cuộn thứ cấp có mắc tải, dòng I2 trong cuộn sơ cấp sẽ tăng lên. hệ thức
dòng điện cho bởi:
I1 n 2
I 2 n1
tỷ số dòng điện tỷ lệ nghịch với tỷ số vòng dây.
Hệ thức công suất:
Công suất cung cấp cho mạch sơ cấp là:
P1= U1.I1.cos α1
Công suất cung cấp cho mạch thứ cấp là:
P2= U2.I2.cos α2
Nếu bỏ qua sự tiêu hao trên cuộn dây và lõi từ, công suất cung cấp cho
cuộn sơ cấp sẽ nhận được 100% ở cuộn thứ cấp:
P1=P2 U1.I1.cos α1=U2.I2.cos α2
Do biên thế có α1=α2 nên: cos α1=cos α2.
U1I1=U2I2
Hay
U1 I 2
U 2 I1
Hệ thức trở kháng(tổng trở)
Gọi Z1 và Z2 là tổng trở ngõ vào và ngõ ra của biến áp:
Z1
U1
I1 }
Z1 U 1 I 2
.
Z 2 I1 U 2
(
n1 2
n2
)
U2
Z2
I2
Z1 n1 2
( )
Z2 n2
1. Nguyên tắc hoạt động máy biến thế
12
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Hoạt động của máy biến thế dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Một trong
hai cuộn dây của máy biến thế được nối với mạch điện xoay chiều, và gọi là
cuộn sơ cấp. Cuộn thứ hai được nối với tải tiêu thụ và gọi là cuộn thứ cấp.
Dòng điện trong cuộn sơ cấp làm phát sinh một từ trường biến thiên trong lõi
thép. Từ thông biến thiên của từ trường đó qua cuộn thứ cấu (cũng quấn trên
lõi thép) gây ra một dòng điện cảm ứng chạy trong cuộn thứ cấp và trong tải
tiêu thụ.
2. Nguyên lí :
Khi cho dòng điện xoay chiều điện áp U1 vào cuộn dây sơ cấp , dòng điện I1
sẽ tạo ra từ trường biến thiên chạy trong mạch từ và cảm ứng sang cuộn dây
thứ cấp. cuộn dây thứ cấp nhận được từ trường biến thiên sẽ làm từ thông qua
cuộn dây biến đổi ,cuộn thứ cấp cảm ứng cho ra dòng điện xoay chiều có
điện áp là U2.
3. Các tỉ lệ của biến áp:
a)Tỉ lệ về điện áp:
do từ thông ở cuộn sơ cấp và thứ cấp bằng nhau nên từ biểu thức tính U1 và U
2 ta có tỉ lệ:
b)Tỉ lệ về dòng điện:
khi cuộn thứ cấp có điện trở tải R2 sẽ có dòng điện I2 từ cuộn thứ cấp chạy qua
tải.
từ áp trong mạch từ được tính theo công thức:
do từ áp bằng nhau nên:
c)Tỉ lệ về công suất:
công suất tiêu thụ ở cuộn thứ cấp:
P2 =U2.I
Công suất của nguồn cung cấp vào sơ cấp:
P1=U1.I
13
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Một biến áp lí tưởng được coi như không tiêu hao trên hai cuộn dây sơ
cấp,thứ cấp và mạch từ nên công suất ở sơ cấp và thứ cấp bằng nhau.
P1=P2 U1I1=U2I2
Thực tế công suất tiêu thụ ở cuộn thứ cấp luôn nhỏ hơn công suất tiêu thụ ở
cuộn sơ cấp.do các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp có điện trở của dây dẫn nên
tiêu hao năng lượng dưới dạng nhiệt, lõi từ có dòng điện cảm ứng do từ thông
thay đổi sẽ tự kín mạch trong lõi (gọi là dòng điện Foucault)cũng tiêu hao một
phần năng lượng dưới dạng nhiệt.
Khi biến áp có tải lớn nhất theo công suất danh định (gọi là đầy tải) thì hiệu
suất cao nhất khoảng 80-90%.
4.Phân loại:
Máy biến thế có thể phân làm nhiều loại khác nhau dựa vào:
cấu tạo
chức năng
cách thức cách điện
công suất hay hiệu điện thế
II-ĐIỆN TRỞ
1. Khái niệm, ký hiệu biểu tượng và phân loại điện trở.
a) Khái niệm.
Điện trở là sự cản trở dòng điện chảy trong vật dẫn điện.
Ký hiệu là: R
U
Được xác định bằng biểu thức: R
I
Đơn vị tính: Ohm (Ω)
b) Ký hiệu của điện trở trong mạch điện.
o
R R R t
VR
14
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Chuẩn EU Chuẩn US Biến trở Điện trở nhiệt Quang trở
c) Phân loại điện trở.
* Phân loại theo cấu tạo có 3 loại cơ bản:
- Than ép: Loại này có công suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp.
- Màng than: Loại này có công suất > 3W và hoạt động ở tần số cao.
- Dây quấn: Loại này có công suất > 5W và hoạt động ở tần số thấp.
* Phân loại theo công suất:
- Công suất nhỏ: Kích thước nhỏ.
- Công suất trung bình: Kích thước lớn hơn.
- Công suất lớn: Kích thước lớn nhất.
* Lưu ý:
- Kích thước càng lớn khả năng tàn nhiệt càng nhiều.
- Kích thước càng nhỏ khả năng tản nhiệt càng ít.
- Khi ghép nối các điện trở nên chọn có cùng công suất.
- Khi thay thế điện trở cũng phải chọn loại cùng công suất.
d) Hình dạng thực tế một số loại điện trở.
6,8 10W
10 5W
Điện trở công Điện trở công
Điện trở thường Biến trở
suất suất
2. Mã màu của điện trở.
a) Bảng mã màu. (Điện trở 4 vạch mầu)
15
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Tên màu Số thứ 1 Số thứ 2 Hệ số nhân Sai số
Màu
(ký hiệu) Giá trị của điện trở tính bằng Ω %
- - - - ±20
Ngân nhũ
- - 10-2 ±10
(SR)
Kim nhũ
- - 10-1 ±5
(GD)
Đen (BK) - 0 1 -
Nâu (BN) 1 1 101 ±1
Đỏ (RD) 2 2 102 ±2
Cam (OG) 3 3 103 -
Vàng
4 4 104 -
(YE)
Xanh lá
5 5 105 ±0,5
(GN)
Xanh lơ
6 6 106 ±0,25
(BL)
Tím (VT 7 7 107 ±0,1
Xám (GY) 8 8 108 -
Trắng
9 9 109 -
(WH)
c) Bảng mã màu. (Điện trở 5 vạch mầu)
16
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Số Số Số Sai số
Tên màu Hệ số nhân
Màu thứ 1 thứ 2 thứ 3 %
(ký hiệu)
Giá trị của điện trở tính bằng Ω
- - - - - ±20
Ngân nhũ
- - - 10-2 ±10
(SR)
Kim nhũ
- - - 10-1 ±5
(GD)
Đen (BK) - 0 0 1 -
Nâu (BN) 1 1 1 101 ±1
Đỏ (RD) 2 2 2 102 ±2
Cam (OG) 3 3 3 103 -
Vàng
4 4 4 104 -
(YE)
Xanh lá
5 5 5 105 ±0,5
(GN)
Xanh lơ
6 6 6 106 ±0,25
(BL)
Tím (VT 7 7 7 107 ±0,1
Xám (GY) 8 8 8 108 -
Trắng
9 9 9 109 -
(WH)
Ký hiệu giá trị điện trở.
17
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
Giá R33 3R3 33R K33 3K3 33K M33 3M3 33M
trị
3,3 0.33 3,3 0,33 3,3
điện 0,33Ω 33Ω 33kΩ 33 MΩ
Ω kΩ kΩ MΩ MΩ
trở
3. Xác định chất lượng của điện trở.
* Để xác định chất lượng của điện trở chúng ta có những phương pháp sau:
- Quan sát bằng mắt: Kiểm tra xem màu sắc thân điện trở có chỗ nào
bị đổi màu hay không. Nếu có thì giá trị của điện có thể bị thay đổi
khi làm việc.
- Dùng đồng hồ vạn năng và kết hợp với chỉ số ghi trên thân của điện
trở để xác định chất lượng của điện trở.
* Những hư hỏng thường gặp ở điện trở:
- Đứt: Đo Ω không lên.
- Cháy: do làm việc quá công suất chịu đựng.
- Tăng trị số: Thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạt
tính của lớp bột than bị biến chất làm tăng trị số của điện trở.
- Giảm trị số: Thường xảy ra ở các loại điện trở dây quấn là do bị
chạm một số vòng dây(sự cố này ít xảy ra nhất).
-
4. Các loại điện trở đặc biệt.
a) Điện trở nhiệt (Thermitor).
Loại này được chế tạo từ chất bán dẫn, nên có khả năng nhạy cảm với
nhiệt độ.
- Nhiệt độ tăng làm tăng giá trị của điện trở (Nhiệt trở dương).
- Nhiệt độ tăng làm giảm giá trị của điện trở (Nhiệt trở âm).
b) Điện trở cảm nhận độ ẩm.
- Độ ẩm tăng làm tăng giá trị của điện trở (dương).
18
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
- Độ ẩm tăng làm giảm giá trị của điện trở (âm).
c) Quang trở (Light Dependent Resistor): Được chế tạo có đặc điểm là
khi ánh sáng chiếu vào sẽ làm thay đổi giá trị điện trở.
d) Biến trở (Variable Resister).
- Công dụng: Dùng để biến đổi(thay đổi) giá trị điện trở, qua đó làm
thay đổi điện áp hoặc dòng điện ra trên biến trở.
VR TVR
Ký hiệu:
Loại thông thường Loại vi chỉnh
- Loại thông thường đòi hỏi sự điều chỉnh với độ chính xác không
cao.
- Loại vi chỉnh được dùng để hiệu chỉnh độ chính xác của mạch điện.
*Lưu ý:
Đối với VR loại than, thực tế có 2 loại: A và B.
- Loại A: Chỉnh thay đổi chậm đều, được sử dụng để thay đổi âm
lượng lớn nhỏ trong Ampli, Cassette, Radio, TV, hoặc chỉnh độ
tương phản (Contrass), chỉnh độ sáng (Brightness) ở TV,... Biến trở
loại A còn có tên gọi là biến trở tuyến tính.
- Loại B: Chỉnh thay đổi đột biến nhanh, sử dụng chỉnh âm sắc trầm
bổng ở Ampli. Biến trở loại B còn có tên gọi là biến trở phi tuyến
hay biến trở loga.
*Hư hỏng thực tế:
- Đối với các VR loại than thường gặp các hư hỏng như: đứt, bẩn, rỗ
mặt than. Trường hợp mặt than bị bẩn, rỗ mặt sẽ xảy ra hư hỏng
thường gặp trong thực tế ví dụ như ở máy Ampli vặn Volume nghe
19
- Trường ĐHSPKT Hưng Yên Đồ án môn học
Khoa: Điện - Điện tử
sột sẹt... Để khắc phục nhanh hỏng hóc trong trường hợp này ta
dùng xịt gió thổi sạch các cáu bẩn, rồi nhỏ một ít dầu máy khâu vào
biến trở là xong.
*Cách đo biến trở:
- Vặn đồng hồ về thang đo Ohm.
- Đo cặp chân 1-3 rồi đối chiếu với giá trị ghi trên thân biến trở.
- Đo tiếp cặp chân 1-2 rồi dùng tay chỉnh thử xem kim đồng hồ thay
đổi:
+ Nếu thay đổi chậm ta xác định VR là loại A .
+ Nếu thay đổi nhanh ta xác định VR là loại B.
+ Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển hẳn về ∞ là biến bị
trở đứt
+ Nếu kim đồng hồ thay đổi rồi lại chuyển về ∞ rồi lại trở lại vị
trí gần đó là biến trở bị bẩn, rỗ mặt.
III –TỤ ĐIỆN
1. Khái niệm, ký hiệu biểu tượng và phân loại tụ điện.
a) Khái niệm.
Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng điện trường.
Ký hiệu là: C
1 UC
Được xác định bằng biểu thức: C XC
2. .f.X C IC
Đơn vị tính: Fara (F)
b) Ký hiệu của tụ điện trong mạch điện.
Tụ không Tụ hoá Tụ hoá Tụ hoá Tụ biến
20
nguon tai.lieu . vn