Đang tải... (xem toàn văn)
Bài tập: trong lúc học thì giáo viên, giảng viên, người hướng dẫn sẽ yêu cầu thực hiện nó. Nó thường chiếm tỉ lệ điểm của môn đó là 10~30%. Thực hiện một công việc gì đó, có thể tạo ra sản phẩm hoặc không. Và phải có một bài viết nhỏ, mô tả cách thực hiện, cách sử dụng, … Đồ án: giống như bài tập, nhưng chiếm tỉ lệ điểm cao hơn, và độ khó cũng hơn nhiều lần, thường từ 30~100% số điểm. Báo cáo: giống như bài tập, nhưng chỉ là mô tả cách thực hiện và những gì xảy ra trong quá trình thực hiện, nói chi tiết và cụ thể. Tỉ lệ điểm không cao 10~30%. Bài thu hoạch: giống như bài tập, không nhất thiết tạo ra sản phẩm, không mô tả chi tiết cách thức thực hiện cũng như cách sử dụng. Trình bày các kiến thức mà bản thân tiếp thu được sau khi kết thúc chương trình học một cách chi tiết. Có thể pha chút cảm xúc cá nhân. Đồ án tốt nghiệp: ở trên là đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp là một đồ án. Nhưng nó là kết quả của cả khóa học, chứ không phải của một môn học. Có tạo ra sản phẩm, có viết báo cáo trình bày, mô tả chi tiết cách thực hiện, cách sử dụng, và ứng dụng của nó trong đời sống. Sinh viên sau khi kết thúc chương trình toàn khóa thì học một vài môn bắt buộc để thi và phải làm đồ án tốt nghiệp để có thể tốt nghiệp. Đồ án tốt nghiệp, tùy theo trường mà có hoặc không bảo vệ trước hội đồng phản biện. Tiểu luận: là một bài viết nói về một vấn đề gì đó. Trình bày một luận chứng, luận điểm gì đó, đưa ra những bằng chứng để chứng minh điều đó. Có thể luận điểm trước, chứng minh sau, hoặc chứng minh trước, luận điểm sau, hoặc vừa chứng minh vừa kết luận.Có thể dùng làm bài tập môn học, đồ án môn học, nói về cái gì đó. Có thể dùng nó để thuyết trình trước một đoàn thể nào đó hoặc không. Không có sự phản biện. Và sau khi nói xong thì kết thúc. Khóa luận: là một tiểu luận bự. Thiên về tìm hiểu nghiên cứu một cái gì đó. Không quan trọng việc tạo ra sản phẩm hay ứng dụng của nó trong đời sống. Dành cho sinh viên thực hiện để ra trường. Bắt buộc bảo vệ trước hội đồng phản biện. Cấp bậc sinh viên > cử nhân. Luận văn: khóa luận. Cấp bậc cử nhân > thạc sĩ. Luận án: là luận văn. Có thể có sản phẩm hoặc không. Phải ứng dụng được trong đời sống hay trong khoa học.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP -o0o - ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT Đề tài: Thiết kế mạch điều chỉnh điện áp AC dùng Triac GVHD: KS HUỲNH TRỌNG NHÂN SVTH: MSSV: NGUYỄN HỮU QUYẾT PHẠM PHÚC KHANG TRẦN CÔNG DANH LỚP: CĐTĐ21B Tp HCM, tháng 05 năm 2023 0309211165 0309211139 0309211115 TRƯỜNG CĐ KỸ THUẬT CAO THẮNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúc -o0o - ĐĂNG KÝ ĐỀ TÀI ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG SUẤT GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: KS HUỲNH TRỌNG NHÂN SINH VIÊN THỰC HIỆN: Nguyễn Hữu Quyết MSSV: 0309211165 Lớp: CĐ TĐ 21B Phạm Phúc Khang MSSV: 0309211139 Lớp: CĐ TĐ 21B Trần Công Danh MSSV: 0309211115 Lớp: CĐ TĐ 21B TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ MẠCH ĐIỀU CHỈNH ĐIỆN ÁP AC DÙNG TRIAC MÔ TẢ LĨNH VỰC ỨNG DỤNG: Kiểm soát thiết bị gia dụng nhỏ chạy điện xoay chiều Điều khiển tốc độ quạt điện Điều chỉnh ánh sáng đèn nhà TÓM TẮT CHỨC NĂNG: Thay đổi cường độ độ sáng bóng đèn tốc độ quạt theo mong muốn người dùng cách biến đổi giá trị điện áp đầu từ nguồn 220V cố định KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC: Áp dụng kiến thức học vào thực tế Hiểu trình thiết kế chế tạo nguyên lý hoạt động mạch Tp Hồ Chí Minh, Ngày …tháng… năm 2023 Giảng viên hướng dẫn ……………………… NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng …năm 2023 Giảng viên hướng dẫn ……………………… LỜI CẢM ƠN Đồ án môn học thử thách nhóm sinh viên thực đề tài hành trình năm học Cao đẳng, hội để sinh viên vận dụng kiến thức học vào thực tế, từ đúc kết kinh nghiệm để hồn thành tốt đồ án Được phân công môn Điện tử công nghiệp thuộc Khoa Điện – Điện tử trường Cao Đẳng Kỹ Thuật Cao Thắng, nhóm sinh viên chọn thực đề tài : "Thiết kế mạch điều chỉnh điện áp AC dùng Triac" Nhóm sinh viên thực đề tài xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Huỳnh Trọng Nhân – giảng viên môn Điện tử công nghiệp, người tận tình hướng dẫn nhóm sinh viên qua buổi chia sẻ, thảo luận đề tài Những lời khuyên, góp ý thầy giúp đỡ nhóm nhiều q trình thực đề tài Những thiếu sót, lỗi kỹ thuật thầy dạy tận tình Với điều kiện thời gian kinh nghiệm thực tế cịn có hạn chế, q trình thực báo cáo khơng thể tránh sai sót Nhóm sinh viên mong nhận bảo, ý kiến đánh giá thầy, cô để báo cáo hồn thiện Nhóm sinh viên thực đề tài xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC Trang MỤC LỤC PHỤ LỤC HÌNH ẢNH .3 PHỤ LỤC BẢNG .4 Chương .5 TỔNG QUAN .5 1.1 Giới thiệu tổng quan 1.2 Lý chọn đề tài .5 1.3 Ứng dụng đề tài Chương .7 CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Triac 2.1.1 Giới thiệu Triac 2.1.2 Cấu tạo ký hiệu Triac 2.1.3 Nguyên lý hoạt động Triac .8 2.1.4 Các thông số cần biết Triac 2.1.5 Ứng dụng Triac 2.2 Diac 2.2.1 Giới thiệu Diac 2.2.2 Cấu tạo Diac .10 2.2.3 Nguyên lý hoạt động Diac .11 2.2.4 Các thông số cần biết Diac 11 2.2.5 Ứng dụng Diac 12 2.3 Tụ gốm 12 2.3.1 Giới thiệu tụ gốm .12 2.3.2 Đặc điểm tụ gốm 12 Trang 2.3.3 Cấu tạo tụ gốm 13 2.3.4 Nguyên lý hoạt động tụ gốm 14 2.3.5 Ứng dụng tụ gốm .14 Chương 15 THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 15 3.1 Sơ đồ khối .15 3.1.1 Xây dựng sơ đồ khối 15 3.1.2 Giải thích sơ đồ khối 15 3.2 Sơ đồ nguyên lý .16 3.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý 16 3.2.2 Giải thích sơ đồ nguyên lý .16 3.3 Thi công 17 3.3.1 Chuẩn bị linh kiện 17 3.3.2 Thiết kế mạch in PCB 18 3.3.3 Thi công mạch in hàn mạch 19 3.3.4 Hồn thiện mơ hình 20 Chương 21 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 21 4.1 Kết 21 4.2 Kết luận 22 4.3 Hướng phát triển .22 TÀI LIỆU THAM KHẢO 23 Trang PHỤ LỤC HÌNH ẢNH Trang Hình 1.1 Điều chỉnh độ sáng đèn dùng Dimmer Hình 1.2 Dimmer dùng để điều chỉnh tốc độ quạt Hình 1.3 Ứng dụng Dimmer nông nghiệp Hình 2.1 Triac thực tế Hình 2.2 Cấu tạo kí hiệu Triac Hình 2.3 Cấu trúc cắt Diac Hình 2.4 Sơ đồ dòng điện Triac Hình 2.5 Diac thực tế 10 Hình 2.6 Cấu tạo ký hiệu Diac 10 Hình 2.7 Đặc tuyến I-V Diac 11 Hình 2.8 Tụ gốm thực tế 12 Hình 2.9 Ký hiệu tụ gốm 13 Hình 2.10 Cấu tạo tụ gốm 14 Hình 3.1 Sơ đồ khối 15 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý 16 Hinh 3.3 Đồ thị dẫn điện triac 17 Hình 3.4 Đường mạch PCB 18 Hình 3.5 Bố trí linh kiện mạch PCB 18 Hình 3.6 Mặt mạch in 19 Hình 3.7 Mặt mạch in 19 Hình 3.8 Sản phẩm hồn thiện 20 Hình 4.1 Điện áp ngõ tải vặn tối đa biến trở 21 Hình 4.2 Điện áp ngõ tải biến trở vị trí 22 Trang PHỤ LỤC BẢNG Trang Bảng 3.1 Danh sách linh kiện thiết bị 17 Bảng 3.2 Thông số Triac 17 Bảng 3.3 Thông số Diac 17 Trang Chương TỔNG QUAN Chương TỔNG QUAN 1.1 Giới thiệu tổng quan Ngày với tiến khoa học công nghệ, thiết bị điện tử ứng dụng ngày rộng rãi hầu hết lĩnh vực kinh tế – xã hội đời sống Trong tất vấn đề ảnh hưởng đến thiết bị điện điện áp yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến chất lượng khả hoạt động thiết bị Do điều chỉnh điện áp việc làm cần thiết để đảm bảo cho thiết bị hệ thống hoạt động ổn định đạt chất lượng tốt 1.2 Lý chọn đề tài Từ tầm quan trọng việc điều chỉnh điện áp, để áp dụng vào thực tế, nhóm sinh viên chọn thực đề tài " Thiết kế mạch điều chỉnh điện áp AC dùng Triac" hay gọi mạch Dimmer Mạch Dimmer mạch đơn giản, dễ thực hiện, phù hợp với nội dung đồ án mơn học Bên cạnh đó, mạch Dimmer cịn có ưu điểm sau: - Tiết kiệm lượng cho thiết bị điện - Tăng tuổi thọ thiết bị - Chi phí rẻ, dễ dàng lắp đặt 1.3 Ứng dụng đề tài Điều chỉnh độ sáng đèn : Một số loại đèn chiếu sáng đèn bàn làm việc, đèn ngủ, đèn rạp hát, đèn sân khấu sử dụng dimmer Dimmer hỗ trợ điều chỉnh mức ánh sáng phù hợp với nhu cầu người dùng Khi tắt, đèn mờ dần tắt hẳn, bật, đèn sáng dần sáng hẳn, tạo cảm giác thoải mái cho người nhìn mắt khơng bị thay đổi ánh sáng đột ngột Điều chỉnh tốc độ quạt : Các loại quạt thơng thường sử dụng hộ gia đình văn phịng làm việc ln cần có dimmer Bởi nhiều mức độ gió mặc định nhà sản xuất khơng phù hợp với nhu cầu người dùng Ứng dụng nông nghiệp : Dimmer ứng dụng để thay đổi độ sáng đèn nông nghiệp, hay sử dụng đèn sợi đốt để thay đổi nhiệt độ môi trường Trang Chương TỔNG QUAN Hình 1.1 Điều chỉnh độ sáng đèn dùng Dimmer Hình 1.2 Dimmer dùng để điều chỉnh tốc độ quạt Hình 1.3 Ứng dụng Dimmer nông nghiệp Trang Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.4 Sơ đồ dịng điện Triac 2.1.4 Các thông số cần biết Triac Điện áp ngược cực đại VIM điện áp lớn cho phép đặt vào hai cực MT1 MT2 Triac Dòng điện cực đại IT dòng điện lớn cho phép qua Triac Dòng giữ IH dòng điện tối thiểu đặt vào cực G để trì cho Triac dẫn Điện áp kích mở VGT điện áp tối thiểu đặt vào cực G để kích dẫn Triac 2.1.5 Ứng dụng Triac Triac sử dụng công tắc nguồn AC tĩnh đơn giản dùng để TẮT – MỞ mạch diện Triac dùng để điều chỉnh điện áp AC, từ giúp điều chỉnh độ sáng đèn dimmer, điều khiển lò sưởi điện hay điều khiển tốc độ động AC 2.2 Diac 2.2.1 Giới thiệu Diac Công tắc DIode AC, hay gọi tắt Diac, thiết bị bán dẫn trạng thái rắn, ba lớp, hai mối nối bán dẫn, không giống transistor, Diac khơng có cực (Base) thiết bị có hai chân có tên A1 A2 Diac linh kiện Trang Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT điện tử không không điều khiển, không khuếch đại hoạt động giống diode hai chiều chúng dẫn dịng điện từ cực dẫn dòng điện AC Hình 2.5 Diac thực tế 2.2.2 Cấu tạo Diac Cấu tạo Diac đơn giản cấu trúc thiết kế từ - lớp bán dẫn, gồm hai Diode lớp mắc ngược chiều Do cấu trúc Diac tương đương hai Diode lớp, nên hoạt động tương tự Diode lớp dẫn điện theo hai chiều theo nguyên tắc hạt điện tử di chuyển qua lại lớp bán dẫn P N Hình 2.6 Cấu tạo ký hiệu Diac Trang 10 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2.3 Nguyên lý hoạt động Diac Từ đặc điểm đặc tuyến Diac I-V cho thấy Diac chặn dòng điện theo hai hướng điện áp đặt vào lớn VBO Điểm VBO gọi điện áp đánh thủng Diac điện áp ngắt Hình 2.7 Đặc tuyến I-V Diac Khi trạng thái dẫn, điện trở Diac rơi xuống giá trị thấp cho phép dòng điện có giá trị tương đối lớn chảy qua Đối với hầu hết Diac có sẵn ST2 DB3, điện áp đánh thủng chúng thường dao động khoảng từ 25 đến 35 volt Do Diac thiết bị đối xứng, đó, có đặc tính cho điện áp dương âm hoạt động kháng âm làm cho Diac thích hợp làm thiết bị kích hoạt cho SCR Triac 2.2.4 Các thơng số cần biết Diac Dịng điện trung bình ID Điện áp đánh thủng VBO Sai số điện áp đánh thủng ΔVBO Trang 11 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.2.5 Ứng dụng Diac Diac thường sử dụng thiết bị kích hoạt cho thiết bị chuyển mạch bán dẫn, chủ yếu SCR Triac Triac sử dụng rộng rãi ứng dụng điều chỉnh độ sáng đèn điều khiển tốc độ động đó, Diac sử dụng với Triac để điều khiển toàn sóng cho nguồn cung cấp AC 2.3 Tụ gốm 2.3.1 Giới thiệu tụ gốm Tụ điện có đặc điểm chức gần giống pin, có chức khác Tụ điện thường giải phóng lượng nhanh chóng, thường vài giây Sau tụ điện sạc đầy, phóng tất lượng Tụ gốm tụ điện có giá trị cố định, vật liệu gốm chất điện mơi Nó chế tạo từ hai nhiều lớp gốm sứ xen kẽ lớp kim loại hoạt động điện cực Điểm đặc biệt tụ gốm kết nối mạch điện theo hướng tụ gốm linh kiện khơng phân cực Chính mà tụ gốm ln ưu tiên sử dụng độ an tồn đảm bảo tụ phân cực Hình 2.8 Tụ gốm thực tế 2.3.2 Đặc điểm tụ gốm Dung sai xác: Tụ gốm sử dụng chủ yếu cho ứng dụng cần độ ổn định cao thiết bị có tiêu thụ thấp Các thiết bị cung cấp kết Trang 12 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT xác giá trị điện dung tụ gốm ổn định điện áp, tần số nhiệt độ sử dụng Kích thước nhỏ gọn Trong trường hợp cần yêu cầu mật độ đóng gói linh kiện có lợi lớn so sánh với tụ điện khác Ví dụ, tụ điện gốm nhiều lớp “0402” có kích thước khoảng 0,4 mm x 0,2 mm Cơng suất cao điện áp cao: Một số loại tụ gốm sản xuất để chịu điện áp cao, tụ điện lớn nhiều so với PCB Loại có chân chuyên dụng sử dụng để kết nối an toàn với nguồn điện áp cao Tụ điện gốm loại chịu điện áp từ 2kV đến 100kV Ký hiệu tụ gốm hình bên Hình 2.9 Ký hiệu tụ gốm 2.3.3 Cấu tạo tụ gốm Tụ gốm hay tụ Disc tên gọi chúng, thực cách phủ hai mặt miếng sứ nhỏ đĩa gốm lớp bạc sau xếp chồng lên để làm tụ điện Một đĩa gốm đơn khoảng 3-6mm sử dụng cho giá trị điện dung thấp Các tụ gốm có số điện mơi cao (High-K) đạt điện dung tương đối cao kích thước vật lý nhỏ Các loại tụ gốm thường có mã chữ số in vỏ để xác định giá trị điện dung chúng theo đơn vị pico-farads Nói chung hai chữ số giá trị tụ điện chữ số thứ ba cho biết số lượng số khơng thêm vào Ví dụ, tụ điện gốm với thông số 103 10 số không pico-farads tương đương với 10.000 pF 10nF Với chữ số 104 10 số không pico farads tương đương với 100.000 pF 100nF tương tự với 154 15 Trang 13 Chương CƠ SỞ LÝ THUYẾT số không pico-farads tương đương với 150.000 pF 150nF 0.15uF Mã chữ dùng để giá trị dung sai tụ như: J = 5%, K = 10% M = 20% v.v Hình 2.10 Cấu tạo tụ gốm 2.3.4 Nguyên lý hoạt động tụ gốm Nguyên lý hoạt động tụ điện gốm dựa nguyên lý phóng nạp Ngun lý giải thích rằng: Để tạo dịng điện tụ gốm tích trữ lượng điện ắc qui nhỏ dạng lượng điện trường, lưu trữ hiệu electron sau phóng điện tích tạo dòng điện Khác với ắc qui tự sản sinh electron, tụ điện gốm khơng có khả sản sinh mà lưu trữ electron 2.3.5 Ứng dụng tụ gốm Các ứng dụng tụ gốm sử dụng trạm phát, lò cảm ứng, nguồn cung cấp lượng laser cao áp, ngắt mạch điện, ứng dụng mật độ cao, bảng mạch in, chuyển đổi DC sang DC Ngoài sử dụng tụ điện thơng thường chổi động DC để giảm thiểu nhiễu RF Trang 14 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.1 Sơ đồ khối 3.1.1 Xây dựng sơ đồ khối Hình 3.1 Sơ đồ khối 3.1.2 Giải thích sơ đồ khối Nguồn 220VAC : Điện áp xoay chiều pha 220V~50Hz chuyên sử dụng hộ gia đình, cung cấp nguồn điện liên tục cho tải CB : Là thiết bị đóng cắt mạch tự động tức thời xảy cố ngắn mạch tải Mạch Dimmer : Dùng để thay đổi giá trị điện áp mà nguồn 220VAC cấp cho tải từ 0V đến 220V Tải : Có thể đèn, quạt điện hệ thống đèn, hệ thống quạt điện Trang 15 Chương THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG 3.2 Sơ đồ nguyên lý 3.2.1 Thiết kế sơ đồ nguyên lý Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý 3.2.2 Giải thích sơ đồ nguyên lý Khi điện áp cung cấp AC tăng vào đầu chu kỳ, tụ điện C1 tích điện thơng qua kết hợp điện trở cố định R1 chiết áp VR1, lúc điện áp tụ tăng Khi điện áp sạc vượt qua ngưỡng điện áp dẫn Diac (khoảng 30V D1), Diac dẫn điện tụ xả qua Diac Sự xả tụ điện tạo xung dòng điện làm cho Triac bị dẫn điện Góc pha mà Triac kích hoạt thay đổi VR1 thông qua việc điều khiển tốc độ nạp tụ điện Điện trở R1 giới hạn dịng giá trị an tồn VR1 vị trí thấp Khi Triac kích hoạt, trạng thái ON trì dịng tải chạy qua, điện áp điện trở tụ điện giới hạn điện áp Triac trạng thái ON trì kết thúc nửa chu kỳ nguồn cung cấp AC Vào cuối nửa chu kỳ, điện áp nguồn AC cung cấp giảm xuống 0V, làm giảm dòng điện qua Triac bên dịng điện trì IH làm cho Triac chuyển sang chế độ OFF Diac dừng dẫn Sau đó, điện áp nguồn AC cung cấp bước vào nửa chu kỳ Trang 16