Giáo trình mô đun Điện tử ứng dụng - Nghề: Điện công nghiệp

khiển 
 - Mạch khống chế 
 HOẠT ĐỘNG 1: Kiến thức cần thiết để thực hiện công việc 
1. Khái niệm điều khiển và khống chế. 
 Xu thế chung hiện nay là không ngừng nâng cao năng suất và chất lượng 
sản phẩm, muốn vậy phải nâng cao trình độ tự động hóa của các máy móc. 
Mạch điều khiển có nguồn gốc từ nhu cầu tự động hóa máy móc trong sản xuất 
nhằm thực hiện công việc sản xuất với tốc độ nhanh cũng như độ chính xác cao 
hơn. Nhờ có nó, chúng ta có thể không ngừng nâng cao sản xuất và cả chất 
lượng sản phẩm. 
 Để đáp ứng yêu cầu về tự động hóa cần có các mạch điện tử điều khiển 
 Mạch điện tử điều khiển là gì ? 
 Những mạch điện tự thực hiện chức năng điều khiển được coi là mạch 
điện tử điều khiển. 
 91
 Những mạch điện tự thực hiện chức năng khống chế được coi là mạch 
điện tử khống chế. 
 Sơ đồ tổng quát 
 Tín hiệu vào Đối tượng 
 MĐTĐK, KC ĐK, KC ` 
 Khi có tín hiệu đưa vào, mạch điện tử điều khiển (MĐTĐK, KC) xử lí 
khuếch đại tín hiệu và đưa lệnh điều khiển tới đối tượng điều khiển, đối tượng 
khống chế. 
1.1.Ứng dụng 
 Điều khiển tín hiệu 
 - Mạch điện tử được áp dụng trong đèn tín hiệu giao thông, còi hú, đèn số 
và trong quảng cáo, 
 Điều khiển ánh sáng 
 - Được áp dụng trong hệ thống chiếu sáng đèn đường, đèn ngủ trong các 
hộ gia đình, 
 Tự động hóa các máy móc, thiết bị 
 - Việc sản xuất hiện nay theo một dây chuyền khép kín, để đạt được điều 
đó, cần phải tự động hóa các máy móc, thiết bị. Mạch điều khiển điện tử có thể 
giúp ta làm được công việc đó. 
 Điều khiển thiết bị dân dụng 
 Ta xét ví dụ sau đây : Lúc trước khi sản xuất máy quạt thì nó chỉ có thể 
chạy với một tốc độ. Nhưng hiện nay, máy quạt có thể chạy với nhiều tốc độ 
khác nhau. Đó chính là nhờ ứng dụng của mạch điện tử điều khiển trong việc 
điều khiển các thiết bị dân dụng. 
Nó cũng được sử dụng trong nhiều loại thiết bị khác như: máy điều hòa, bình 
nóng lạnh, bếp từ, lò vi sóng, máy giặt, 
 Điều khiển trò chơi, giải trí 
 Ngoài các ứng dụng kể trên, mạch điện tử điều khiển còn được áp dụng 
trong điều khiển trò chơi, giải trí. Những ví dụ đơn giản là: máy bay, ô tô điều 
khiển từ xa, 
1.2. Phân loại 
 Người ta đưa ra nhiều cách phân loại mạch điện tử điều khiển và khống 
chế với mục đích nghiên cứu riêng. 
 92
Phân loại theo công suất: Công suất lớn, công suất nhỏ 
Phân loại theo chức năng: Theo tín iệu và theo tốc độ 
Phân loại theo mức độ tự động hóa: Điều khiển cứng bằng mạch điện tử và điều 
khiển có lập trình. 
2. Mạch điều khiển. 
Điều khiển tự động là quá trình điều khiển hoặc điều chỉnh được thực hiện mà 
không có sự tham gia trực tiếp của con người. 
 2.1. Mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng Transistor cùng loại. 
 2.1.1 Sơ đồ 
 +Vcc L 
 VR 
 220V 
 R2 R3 
 R1 
 Q3 
 Q2 
 Q1 
 Cds 
 2.1.2. Nguyên lý hoạt động 
 + Khi trời sáng: Điện trở CDS tăng dẫn điện thế tại chân B của 
transisitor Q1 tăng làm Q dẫn. Khi Q1 dẫn sụt áp tại Bc của transisitor Q2 giảm 
nên Q2 khóa Khi Q2 khóa thì transistor Q3 dẫn. Khi Q3 dẫn có dòng qua cuộn 
hút của role làm tiếp điểm thường mở đóng lại nên đèn L sáng. 
 + Khi trời tối: Điện trở CDS giảm dẫn điện thế tại chân B của 
transisitor Q1 giảm làm Q khóa. Khi Q1 dẫn sụt áp tại B của transisitor Q2 tăng 
nên Q2 dẫn Khi Q2 dẫn thì transistor Q3 khóa. Khi Q3 khóa không có dòng qua 
cuộn hút của role làm tiếp điểm thường mở vẫn mở lại nên đèn L không sáng. 
2.2. Mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng Transistor khác loại. 
 2.2.1. Sơ đồ 
 93
 L 
 R2 
 R1 
 220V 
 R3 
 Q2 
 VR 
 Q1 
 R4 
 Q3 
 CDS 
 2.2.2. Nguyên lý hoạt động 
 + Khi trời tối: Điện trở CDS tăng dẫn điện thế tại chân B của transisitor 
Q1 tăng làm Q dẫn. Khi Q1 dẫn sụt áp tại B của transisitor Q2 giảm nên Q2 dẫn 
Khi Q2 dẫn thì transistor Q3 dẫn. Khi Q3 dẫn có dòng qua cuộn hút của role làm 
tiếp điểm thường mở đóng lại nên đèn L sáng. 
 + Khi trời tối: Điện trở CDS giảm dẫn điện thế tại chân B của transisitor 
Q1 giảm làm Q1 khóa. Khi Q1 dẫn sụt áp tại B của transisitor Q2 tăng nên Q2 
khóa. Khi Q2 dẫn thì transistor Q3 khóa. Khi Q3 khóa không có dòng qua cuộn 
hút của role làm tiếp điểm thường mở vẫn mở lại nên đèn L không sáng. 
 2.3. Mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng IC. 
 2.3.1. Sơ đồ 
 Vcc 
 R1 R4 
 R2 Q1 
 VR 
 R5 L 
 IC741 
 R6 220V 
 D 
 R3 
 2.3.2. Nguyên lý hoạt động 
 Phân tích tương tự như dùng transistor đó là mạch sử dùng CDS nên cần 
phân tích trong 2 trường hợp đó là khi trời tối và khi trời sáng nhưng lưu ý ở đây 
dùng IC. 
 94
3. Mạch khống chế 
 Khái niệm: Tùy theo yêu cầu sử dụng mà các mạch điện được xây dựng 
và thiết kế làm việc ở trạng thái bình thường. Những trạng thái sự cố hay hư 
hỏng khác thường được dự đoán khi thiết kế tính toán chúng để áp dụng những 
linh kiện cần thiết. Những trạng thái làm việc của mạch điện tự động linh kiện 
như tụ điện, điện trở, Tùy theo yêu cầu mà các linh kiện có giá trị khác nhau. 
Việc chuyển từ giá trị này sang giá trị khác nhau được thực hiện tự động nhờ hệ 
thống điều khiển. Kết quả hoạt động của mạch sẽ đưa đến một trạng thái làm 
việc mới, trong đó có ít nhất một linh kiện đặc trưng cho mạch phải lấy giá trị 
mới. 
 Như vậy để điều khiển hệ thống là đưa vào hoặc đưa ra khỏi mạch điện 
những phần tử, thiết bị nào đó (chẳng hạn điện trở, tụ điện,) để thay đổi một 
hoặc nhiều thông số đặc trưng hoặc để giữ một thông số nào đó (chẳng hạn tốc 
độ quay của động cơ hay độ sáng của đèn,) không thay đổi khi có sự thay đổi 
ngẫu nhiên của thông số khác. 
 Có nhiều nhiều cách điều khiển nhưng phần này chúng ta nghiên cứu các 
mạch điều khiển theo thời gian dựa trên cơ sở là thông số làm việc của các linh 
kiện điện tử biến đổi theo thời gian. Những tín hiệu ddieuf khiển phát ra theo 
một quy luật thời gian cần thiết để làm thay đổi trạng thái làm việc của mạch 
điện. 
 3.1. Mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng Transistor cùng loại 
 3.1.1. Sơ đồ 
 S1
 Vcc 
 L 
 220V 
 R3 D 
 R2
 R1 Q2
 Q1
 VR2 
 C1
3.1.2. Nguyên lý hoạt động 
 Phân tích tương tự như mạch điều khiển dùng transistor cùng loại 
nhưng khác ở chỗ để khống chế thời gian đèn l sáng phải thông qua công tắc S1 
và thời gian nạp của tụ C1. 
 95
 3.2. Mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng Transistor khác loại 
 3.2.1. Sơ đồ Vcc 
 Đ
 R1
 R2 
 220V 
 VR
 R3 Q2
 R1
 R4
 Q1
 Q3
 C
3.2.2. Nguyên lý hoạt động 
 Khi cấp nguồn tụ C nạp điện gây sụt áp tại chân BQ1 làm Q1 khóa. Khi 
Q1 khóa Q2 khóa và khi Q2 khóa Q3 khóa. Không có dòng qua cuộn hút nên 
tiếp điểm mở vẫn mở nên đèn Đ tắt. Đèn Đ sáng được trong trường hợp ngược 
lại. Vậy mạch khóng chế phụ thuộc vào thời gian nạp của tụ C. 
3.3. Mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng IC 
3.3.1. Sơ đồ 
 S 
 Vcc 
 60W/220V
 R2 
 741 R4
 R1 +
 BT137 
 VR 220VAC
 R3 R5
 C
3.3.2. Nguyên lý hoạt động 
 96
3. Một số ứng dụng khác. 
 3.1. Mạch bảo vệ quá nhiệt cho thiết bị điện dùng nhiệt trở với role 
 - Sơ đồ: +V 
 L 
 D
 220V 
 R2
 R1
 R3 
 Q2
 Q1
 Th+ R4 R5
 Hình 4.5: Sơ đồ bảo vệ quá nhiệt 
 - Nguyên lý hoạt động: 
 Khi nhiệt độ của thiết bị tác động vào Th thấp thì nhiệt trở có giá trị 
điện trở nhỏ làm xuất hiện dòng điện qua Rb và Th, làm UB1 UE1 thấp làm Q1 
khoá. Khi Q1 khóa sụt áp tại BQ2 dương nên Q2 dẫn, khi Q2 dẫn thì có dòng 
điện đi như sau ( Theo mạch + VCC →Role→ CQ2 → EQ2 → R4 → Mass ) làm 
đóng tiếp điểm thường mở cấp điện cho thiết bị điện làm việc. 
 Khi nhiệt độ của thiết bị tác động vào Th tăng quá mức cho phép làm 
giá trị điện trở của nhiệt trở tăng nên UB1 tăng phân cực thuận cho BE của Q1 
làm Q1 dẫn bão hoà. Khi Q1 dẫn bão hoà thì điện trở của Q1 rất nhỏ do đó UBE 
của Q2 ≈ 0 bóng Q2 khoá rơ le mất điện mở tiếp điểm thường mở mở ra cắt điện 
thiết bị để bảo vệ 
3.2. Mạch điều khiển ổn định nhiệt dùng triăc 
 - Sơ đồ: 
 Tải 
 R1 VR 
 Triac 
 ~ + 
 220V R4 
 R2 R3 
 ~ - D 
 UJT 
 Dz 
 Th- C MBA 
 97
 Hình 4.6: Mạch điều khiển ổn định nhiệt dùng Triắc 
 Nguyên lí hoạt động: 
 Khi triắc chưa được dẫn điện, dòng chưa được dẫn qua tải, nguồn 220V 
 qua mạch nắn cầu không lọc điện, cho ra bán kỳ dương liên tục và gợn sóng. 
 Điện trở R1 và điốt zener Dz là mạch cắt ngọn tín hiệu, tạo nguồn điện đồng 
 bộ cấp cho UJT. 
 Nhiệt trở dùng trong mạch là nhiệt trở hệ số nhiệt âm, ở nhiệt độ thấp có 
 giá trị điện trở rất lớn. Khi mới mở điện do Th có điện trở lớn nên điện áp 
 được nạp cho tụ C, tụ C nạp điện nhanh qua điện trở R2 và Điốt D để cho ra 
 xung kích vao UJT, UJT dẫn kích xung vào chân G cho Triắc dẫn lúc này có 
 dòng qua tải ở mức cao, nhiệt độ sẽ tăng nhanh. 
 Khi nhiệt độ tăng lên, nhiệt trở giảm trị số làm điện áp giảm, tụ không nạp 
 đủ điện áp đỉnh để tạo xung kích, tụ phải nạp tiếp qua điện trở R3 và biến trở 
 VR nên cho ra xung kích trễ hơn, làm cho nhiệt độ tăng chậm lại. 
 Khi nhiệt độ đạt đến mức nhiệt độ giới hạn, điện trở nhiệt giảm thấp đến 
 mức giới hạn, Tụ C nạp điện rất chậm qua điện trở R3 và VR, góc kích rất trễ, 
 Triắc được kích trễ nên dòng qua điện trở tải rất nhỏ, chỉ đủ cung cấp công 
 suất cho tải bù năng lượng nhiệt thất thoát ra ngoài. 
 Biến áp xung dùng để đưa xung kích do UJT tạo ra để kích cho cực G của 
 Triắc công suất lớn nhưng vẫn cách li được điện áp thấp của mạch điều khiển. 
 HOẠT ĐỘNG 2: Các bước và cách thức thực hiện công việc 
1. Nội dung: 
 - Lắp và khảo sát các mạch điều khiển và khống chế, dùng transisitor cùng 
loại, transistor khác loại và IC. 
2. Hình thức tổ chức: 
 - Chia nhóm 2 ÷ 4 HSSV/nhóm 
 - Giáo viên thao tác mẫu. 
3. Dụng cụ, thiết bị, vật tư: 
 - Đồng hồ VOM 
 - Bộ dụng cụ đồ nghề 
 - Bộ nguồn thực hành điện tử 
 - Linh kiện rời 
 - Bo cắm 
 - Dây tín hiệu, 
 98
 HOẠT ĐỘNG III: Bài tập thực hành của học sinh sinh viên 
1. Lắp và khảo sát mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng transistor 
cùng loại 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý+Vcc m ạch điện. L 
 VR
 220V 
 R3 
 R2 
 R1 
 Q3 
 Q2 
 Q1 
 Cds 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
linh kiện linh kiện 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 99
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Dùng tay che tối hoặc không che tối CDS. Quan sát độ sáng của đèn. 
Bài tập: Lắp, khảo sát mạch điện và trình bày nguyên lý hoạt động của mạch 
sau: 
 +Vcc 
 D 
 R1 220V 
 Cds 
 R5 
 Q2 
 Q1 
 R2 R3 R4 
2. Lắp và khảo sát mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng transistor 
khác loại. 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 L 
 R2 
 R1 
 220V 
 R3 
 Q2 
 VR 
 Q1 
 R4 
 Q3 
 CDS 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
linh kiện linh kiện 
 100
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
 Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Dùng tay che tối hoặc không che tối CDS. Quan sát độ sáng của đèn. 
Bài tập Lắp, khảo sát mạch điện và trình bày nguyên lý hoạt động của mạch sau: 
 Đ 
 220V 
 R1 
 R2 
 R3 
 VR Q2 
 Q1 
 CDS 
3. Lắp và khảo sát mạch điều khiển đóng cắt đèn đường dùng IC. 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 101
 Vcc 
 R1 
 R4 
 R2 Q1 
 VR 
 R5 L 
 IC741 
 R6 
 220V 
 D 
 R3 
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
linh kiện linh kiện 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
 Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Dùng tay che tối hoặc không che tối CDS. Quan sát độ sáng của đèn. 
 102
4. Lắp và khảo sát mạch mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng Transistor 
cùng loại. 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 S1
 Vcc 
 L 
 220V 
 R3 D 
 R2
 R1 Q2
 Q1
 VR2 
 C1
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
linh kiện linh kiện 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 103
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Quan sát độ sáng của đèn sau thời gian khống chế. 
5. Lắp và khảo sát mạch mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng Transistor 
khác loại. 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 Vcc 
 Đ
 R1
 R2
 220V 
 VR
 R3 Q2
 R1
 R4 
 Q1
 Q3
 C
Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
linh kiện linh kiện 
Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
 104
 Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Quan sát độ sáng của đèn sau thời gian khống chế. 
 Bài tập Lắp, khảo sát mạch điện và trình bày nguyên lý hoạt động của mạch 
sau: S1 
 Vcc 
 220V 
 R3 
 R2
 R1 Q2 
 Q1
 VR 
 C1
 6. Lắp và khảo sát mạch mạch hẹn giờ khống chế thời gian dùng IC. 
 Bước 1: Tìm hiểu sơ đồ nguyên lý mạch điện. 
 S 
 Vcc 60W/220V
 R2 
 741 R4
 R1 + Q1
 VR 
 220VAC
 R3 R5
 C 
 105
 Nhiệm vụ, tác dụng linh kiện: 
 Tên Tên 
 Chức năng Chức năng 
 linh kiện linh kiện 
 Bước 2: Từ sơ đồ nguyên lý vẽ sơ đồ lắp ráp. 
 Bước 3: Lắp ráp mạch điện theo sơ đồ 
 Bước 4: Kiểm tra quá trình lắp ráp mạch điện 
 - Kiểm tra sơ đồ lắp ráp 
 - Kiểm tra các đường nối linh kiện 
 Bước 5: Khảo sát đặc tính mạch điện 
 - Cấp nguồn cho mạch điện 
 - Quan sát độ sáng của đèn sau thời gian khống chế. 
 Bài tập Lắp mạch, khảo sát và phân tích nguyên lý hoạt động của mạch sau 
 Vcc 
 L 
 R2 
 220V 
 R1 R3 D 
 R4 
 8 1
 7 555 2
 6 3
 5 4
 Q1 
 +
C1 C2 SW1 Set SW2 Reset R5 
 106
 HOẠT ĐỘNG IV: Đánh giá kết quả học tập 
Lần luyện Thời gian Thời gian HS Nhận xét của 
 Yêu cầu 
 tập định mức luyện tập giáo viên 
 - Lắp mạch 
 Lần 1 18 phút - Vận hành 
 - Khảo sát 
 - Lắp mạch 
 Lần 2 15phút - Vận hành 
 - Khảo sát 
 - Lắp mạch 
 Lần 3 10phút - Vận hành 
 - Khảo sát 
 HOẠT ĐỘNG V: Ghi nhớ 
 - Khái niệm về điều khiển và khống chế, phân loại, ứng dụng. 
 - Chọn được linh kiện phù hợp với sơ đồ. 
 - Lắp và khảo sát được một số mạch điện theo yêu cầu. 
 107
 XÁC NHẬN KHOA 
 Bài giảng mô đun “ Điện tử ứng dụng” đã bám sát các nội dung trong chương 
trình môn học, mô đun. Đáp ứng đầy đủ các nội dung về kiến thức, kỹ năng, năng lực 
tự chủ trong chương trình môn học, mô đun. 
Đồng ý đưa vào làm Bài giảng cho mô đun Điện tử ứng dụng thay thế cho giáo trình. 
 Người biên soạn Lãnh đạo Khoa 
 ( Ký, ghi rõ họ tên) ( Ký, ghi rõ họ tên) 
 108