Báo cáo thí nghiệm đo tần số của mạch điện xoay chiều | Kỹ thuật điện | Trường đại học Bách Khoa Hà Nội

Báo cáo thí nghiệm đo tần số của mạch điện xoay chiều | Kỹ thuật điện | Trường đại học Bách Khoa Hà Nội. Tài liệu được biên soạn giúp các bạn tham khảo, củng cố kiến thức, ôn tập và đạt kết quả cao kết thúc học phần. Mời các bạn đọc đón xem!

Đại học Bách Khoa Hà Nội
Trường Điện – Điện tử
**************
Báo cáo thí nghiệm đo tần số của mạch
điện xoay chiều
Nhóm sinh viên thực hiện : 1.Ong Lương Tiến Huy 20212365
2.Lê Việt Hoàng 20212359
3.Nguyễn Quốc Việt 20212391
4.Đỗ Nhật Minh 20202793
Bộ môn: Kĩ thuật đo lường
Mã lớp: 144043
GVHD: Nguyễn Thanh Hường
MỤC LỤC
Lời mở đầu.......................................................................................................................................2
Chương I: Trình bày về chức năng sử dụng trong hệ thống............................................................2
1.1. Phân tích yêu cầu công nghệ..........................................................................................2
1.2. Liệt kê phương pháp đo tần số......................................................................................2
1.3. Trình bày nguyên lý đo tần số trong bài.......................................................................3
1.4. Chức năng cần dùng trong bài.......................................................................................3
1.4.1. Mã hóa...........................................................................................................................3
1.4.2. Mạch giải mã.................................................................................................................4
1.4.2. Mạch dãy.......................................................................................................................5
1.4.3. Bộ đếm...........................................................................................................................6
1.4.4. Mạch dao động..............................................................................................................6
Chương 2: Thiết kế mạch đo tần số.............................................................................................7
2.1. Sơ đồ khối............................................................................................................................7
2.2. Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế..............................................................8
2.2.1. IC 555.............................................................................................................................9
2.2.2. IC đếm BCD 74LS190 (đếm xung)...........................................................................10
2.2.3. IC 74LS47 (IC giải mã)..............................................................................................11
2.2.4. Tran-2P2S....................................................................................................................12
2.2.5. Led 7 thanh.................................................................................................................13
2.2.6. Transitor (2N3019).....................................................................................................13
2.2.7. AND, NOT...................................................................................................................15
2.3. Giải thích các khối.............................................................................................................16
2.3.1 Switch-DPST MOM....................................................................................................16
2.3.2. Tạo chu kỳ 1s bằng IC 555.........................................................................................17
2.3.3. Đóng/ngắt mạch bằng transitor................................................................................17
2.3.4. Biến áp sang 5V..........................................................................................................18
2.3.5. Bộ đếm xung................................................................................................................18
2.3.6. Bộ giải mã + bộ hiển thị.............................................................................................19
2.3.7. Bộ đếm xung + bộ giải mã + led 7 thanh..................................................................19
2.3.8. Thông báo quá tần số cho phép.................................................................................20
2.4. Thuyết minh về quá trình hoạt động của mạch.............................................................21
Chương 3: Tổng kết.....................................................................................................................22
3.1. Các kết quả đạt được....................................................................................................................22
3.2. Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo...............................................................................22
3.3. Các hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục......................................................................22
3.4. Kết luận chung..............................................................................................................................23
Lời m đu
Như chúng ta đã biết, khoa học công nghệ đang phát triển một cách nhanh chóng
trong những năm gần đây, đặc biệt là ngành kỹ thuật điện-điện tử. Sự xuất hiện của
các vi mạch, IC số tổng hợp đã giúp cho kích thước mạch nhỏ gọn, tiện lợi hơn.
Trải qua sự phát triển của khoa học công nghệ, giờ đây chúng ta đã chế tạo ra rất
nhiều loại tần số, phục vụ trong ngành điện tử viễn thông, công nghệ thông tin, tự
động hóa....
Máy đo tần số là 1 thiết bị cho phép chúng ta biết được tần só của tín hiệu 1 cách
chính xác, góp phần vào việc đo và điều khiển tín hiệu.
Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế. Trong thời gian yêu cầu
nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung “Mạch Đo Tần Số” . Do kiến
thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những sai
sót, mong các thầy cô góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Chúng em xin
chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thanh Hường đã giúp đỡ nhóm em hoàn thành bài
tập lớn này!
Cơng I: Trình bày về chc năng
sdng trong h thng
1.1. Phân tích yêu cầu công nghệ
Đối với mạch đo tần số, đối tượng đo là xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều,
dải đo từ 0Hz :9999Hz.
Yêu cầu dùng các vi mạch tương tự và vi mạch số để thiết kế. Hệ thống gồm hai
nút Start và Stop để khởi động và dừng hệ thống, 4 Led 7 thanh để hiển thị giá
trị đo tần số.
Khi ấn nút Start, hệ thống thực hiện đo và hiển thị kết quả với thang Hz.Khi ấn
Stop, hệ thống dừng. Sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra khi cần thiết.
1.2. Liệt kê phương pháp đo tần số
- Tần số là một trong các thông số quan trọng nhất của quá trình giao động có
chu kì. Tần số được xác định bởi số các chu kì lặp lại của sự thay đổi tín
hiệu trong một đơn vị thời gian.
- Chu kì là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn và
chiều biến thiên.
- Khoảng tần số được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: vô tuyến
điện tử, tự động hóa, thông tin liên lạc, tự động hóa... từ một phần Hz đến
hàng ngìn GHz.
- Việc lựa chọn phương pháp đo tần số được xác định theo khoảng đo, theo độ
chính xác yêu cầu, theo dạng đường cong và công suất nguồn tín hiệu có tần
số cần đo và một số yếu tố khác.
- Để đo tần số của tín hiệu điện ta sử dụng hai phương pháp biến đổi thẳng và
phương pháp so sánh.
- Tần số mét là dụng cụ để đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng được
tiến hành bằng các loại tần số mét cộng hưởng, tần số mét cơ điện, tần số
mét tụ điện, tần số mét chỉ thị số đo tần số bằng phương pháp so sánh được
thực hiện nhờ ôsilôscốp, cầu xoay chiều phụ thuộc tần số, tần số mét đổi tần,
tần số mét
- cộng hưởng, ...
1.3. Trình bày nguyên lý đo tần số trong bài
- Sử dụng IC 555 để tạo ra tín hiệu có chu kỳ là 1s. Vậy nên, cứ 1s thì
IC 555 sẽ tạo ra được 1 xung. Ta sẽ dùng xung của IC 555 để
đóng/ngắt mạch khi cần thiết.
- Ta cho tín hiệu của nguồn cần đo tần số vào bộ đếm xung ( một thiết
bị có thể đếm được xung ). Sau đó ta sẽ sử dụng IC 555 để khống chế
bộ đếm xung chỉ đếm trong vòng chính xác 1s. Sau 1s, số xung đếm
được chính là tần số cần đo
- Hay nói dễ hiểu : Chốt được xung đếm được trong 1s chính là giá trị
tần số cần đo
1.4. Chức năng cần dùng trong bài
1.4.1. Mã hóa
Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và là tất yếu trong đời sống chúng ta.
Nó được dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm.... là quy ước chung cũng có thể phổ
biến cũng có thể bí mật. Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho 1 con đường, cho 1
con người, dùng số trong mã số sinh viên, trong thi đấu thể thao, quy ước đèn
xanh, đỏ, vàng tương ứng là cho phép đi đứng, dừng trong giao thông, rồi viết
bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp hơn là
phải mã hoá các thông tin dùng trong tình báo,.....
Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính, các đường điều khiển tuỳ
chọn hay dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và
0, có nhiều đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho
mạch ở mức 1, rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU
xác định địa chỉ trong bộ nhớ, rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra
kí tự.
Tất cả các tổ hợp bit đó được gọi là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo
ra các mã số gọi là mạch mã hoá (lập mã: encoder).
- Bộ mã hóa nhị phân – thập phân (bộ mã hoa BCD)
Bộ mã hóa nhị-thập phân là mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số hệ
thập
phân thành mã hệ nhị phân. Dạng mã này còn được gọi là mã BCD.
-Bảng chân lí bộ mã hóa BCD:
1.4.2. Mạch giải mã
Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu
có 1 mã số áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ
vào thường ít hơn mã ngõ ra. Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho
chức năng giải mã.
Mạch giải mã được ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7
đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ.
Giải mã BCD sang led 7 đoạn
Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là
mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch
giải mã BCD sang thập phân đã nói ở phần trước bởi vì mạch khi này phải cho
ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung
hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự.
Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do
đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390
ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V. IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân
a, b, ...g của led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung).
1.4.2. Mạch dãy
Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật và các
mạch logic cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến
vào mà còn phụ thuộc vào cả trạng thái hiện tại của mạch.
Thanh ghi và thanh ghi dịch
Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dực liệu hoặc biến đổi dữ
liệu số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. Mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được 1
bit, vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit phải tạo từ bấy nhiêu mạch lật.
1.4.3. Bộ đếm
Bộ đếm là thiết bị đếm được số xung cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số
lượng xung đếm được.
Bộ đếm nhị phân đồng bộ
Bộ đếm thập phân đồng bộ
1.4.4. Mạch dao động.
Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch
dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo
xung dòng, xung mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động
v v... có các loại mạch doa động: - Mạch dao động hình Sin.
Chương 2: Thiết kế mạch đo tần số
2.1. Sơ đồ khối
Start
Tạo chu kỳ 1s
Điện áp 5V
Bộ giải mã
Bộ đếm xung
Đóng, ngắt mạch
Biến áp
Nguồn tần số
Bộ hiển thị
Led giới hạn
Led 7 thanh
2.2. Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế
- IC NE 555: Dùng tạo dao động đếm thời gian.
- Điện trở 1k, 220 om
- Tụ điện (0.01 uF tụ thường), (0.001 F)
- SEG 7 Vạch Anode chung.
- IC 74ls 190 và IC 74ls47, Ic 4107
- Cổng NOT, AND
- Switch-DPST-MOM
- 2n3019 ( transitor)
- Tran-2P2S
- Led 5V
2.2.1. IC 555
-
Chân 1 (GND): cho nối GND để lấy nguồn cấp cho IC hay chân còn gọi là
chân chung.
Chân 2 (TRIGGER): đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sanh ở đây dùng
các transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3 Vce. Chân 3 (OUTPUT) : chân
này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác
định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cáo nó tương ứng gần bằng Vcc nếu
(PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng trong thực tế nó không
được ở mức 0V mà nó trong khoảng (0.35 => 0.75 V).
Chân 4 (RESET) : dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse
thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức cao thì trạng thái ngõ ra phụ
thuộc vào điện áp chân 2 và chân 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được dao
động thường nối chân này lên Vcc.
Chân 5 (CANTROL VOLTAGE): dùng thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
theo các mức biển áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối GND. Chân này có
thể không nối cũng được nhưng để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số
5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF->0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ
cho điện áp chuẩn được ổn định.
Chân 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp
khác và cũng được dùng như 1 chân chốt dữ liệu.
Chân 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu
điều khiển bởi tầng logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức điện áp thấp thì khóa
này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho mạch R_C lúc
IC 555 dùng như 1 tầng dao động.
Chân 8 (VCC): đây là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. không
có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2->18V.
2.2.2. IC đếm BCD 74LS190 (đếm xung)
Là IC tích hợp bộ đếm thập phân đồng bộ, đầu ra song song. Nó có chức
năng đếm thuận hoặc nghịch.Đặc biệt có thể đặt trước giá trị đếm với chân điều
khiển giá nạp giá trị.
Sơ đồ chân:
2.2.3. IC 74LS47 (IC giải mã)
Đây là IC khá đơn giản dùng để chuyển tín hiệu từ số nhị phân ở ngõ vào
sang led 7 đoạn.
Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử
dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả
ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau
nên có nhiều mạch giải mã khác nhau.
- IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD
sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao
hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn led là anode chung hay catod chung) để làm
các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở
mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực
tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung. IC 7447 hoạt động ở mức thấp.
2.2.4. Tran-2P2S
Sử dụng để biến đổi điện áp 220V về điện áp 5V
2.2.5. Led 7 thanh
Led 7 thanh: là 7 con led xếp với nhau thành một hình, nhằm thể hiện các
con số. Một chân của các con led được nối với nhau (Katot chung hoặc Anot
chung), các chân còn lại được đưa ra nhằm phân cực các con led.
2.2.6. Transitor (2N3019)
Transistor NPN (Bipolar Junction Transistor - N-type, P-type, N-type) là một
loại transistor bipol. Dưới đây là một số thông tin cơ bản về transistor NPN:
Cấu Trúc Cơ Bản:
Emitter (E):
N-type (doped nhiều electron).
Người phát ra carriers (electron).
Base (B):
P-type (doped nhiều hole).
Điều khiển dòng carriers giữa Collector và Emitter.
Collector (C):
N-type (doped nhiều electron).
Thu thập carriers (electron).
Nguyên Lý Hoạt Động:
Khi một điện áp dương được áp dụng tại chân Base so với Emitter, điện áp này
kích thích carriers (electron) từ Emitter chuyển vào Base.
Electrons ở Base tạo ra một dòng carriers nhỏ giữa Collector và Emitter.
Dòng carriers chủ yếu là electron (từ Emitter đến Collector), nói chung được
gọi là dòng dương (dương tính).
Chế Độ Hoạt Động:
Chế Độ Cắt (Cut-off):
Không có dòng chảy từ Collector đến Emitter.
Chân Base không nhận điện áp hoặc điện áp quá nhỏ để kích thích
dòng.
Chế Độ Khuếch Đại (Amplification):
Dòng nhỏ tại chân Base (ví dụ, từ một tín hiệu điện) có thể kích thích
dòng lớn từ Collector đến Emitter.
Điều này tạo ra một hiệu ứng khuếch đại trong transistor.
Chế Độ Bão Hòa (Saturation):
Dòng lớn từ Collector đến Emitter.
Chân Base nhận một điện áp đủ để kích thích dòng lớn.
Ứng Dụng Thông Thường:
Khuếch Đại Tín Hiệu:
Sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh, mạch khuếch đại tín
hiệu điện.
Chuyển Đổi:
Sử dụng trong các mạch chuyển đổi và mạch công suất.
Điều Khiển Tín Hiệu:
Sử dụng trong các mạch điều khiển và mạch tương tác.
Transistor NPN là một phần quan trọng trong thiết kế và xây dựng mạch
điện tử và có nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử hàng ngày.
2.2.7. AND, NOT
IC AND (Cổng AND):
Chức Năng Cơ Bản:
IC AND (Integrated Circuit AND) là một loại vi mạch tích hợp được
thiết kế để thực hiện chức năng của cổng logic AND.
Cổng AND chỉ trả về giá trị true (1) nếu cả hai đầu vào đều là true;
ngược lại, nếu ít nhất một trong hai đầu vào là false (0), thì kết quả sẽ
là false (0).
Đặc Điểm:
Thường có nhiều đầu vào (2 hoặc nhiều hơn).
Biểu diễn ký hiệu: & hay (ví dụ: A & B).
Ứng Dụng:
Sử dụng trong mạch logic và các ứng dụng điện tử để kiểm soát tín
hiệu dựa trên điều kiện AND.
Ví Dụ IC:
IC 7408 là một ví dụ phổ biến của IC AND, có chứa 4 cổng AND với
hai đầu vào mỗi cổng.
IC NOT (Cổng NOT):
Chức Năng Cơ Bản:
IC NOT (Integrated Circuit NOT) là một loại vi mạch tích hợp được
thiết kế để thực hiện chức năng của cổng logic NOT.
Cổng NOT inverts (đảo ngược) giá trị đầu vào, nếu đầu vào là true
(1), thì kết quả sẽ là false (0), và ngược lại.
Đặc Điểm:
Chỉ có một đầu vào.
Biểu diễn ký hiệu: ¬ hoặc ~ (ví dụ: ¬A).
Ứng Dụng:
Sử dụng để đảo ngược tín hiệu hoặc kiểm soát dựa trên điều kiện
NOT.
Ví Dụ IC:
IC 7404 là một ví dụ phổ biến của IC NOT, có chứa 6 cổng NOT.
Ứng Dụng Kết Hợp:
IC AND và IC NOT thường được sử dụng cùng nhau để xây dựng các mạch
logic phức tạp, giúp kiểm soát và xử lý tín hiệu theo các điều kiện đặc biệt.
Mỗi IC thường có một số lượng cổng tương ứng với số lượng chức năng
AND hoặc NOT mà nó có thể thực hiện. Lựa chọn IC phụ thuộc vào yêu cầu cụ
thể của mạch và ứng dụng.
2.3. Giải thích các khối
2.3.1 Switch-DPST MOM
Tác dụng như 1 công tắc bật/tắt mạch.
2.3.2. Tạo chu kỳ 1s bằng IC 555
Chọn R2 = 1k, C1=0.001F, T=1s
Công thức tính chu kỳ
T=0.63*(R2+2R3)
Thay số vào:
1=0.63*(1000+2*R3)
Giải phương trình ta được R3= 221 om
Chọn điện trở R3= 220 om
2.3.3. Đóng/ngắt mạch bằng transitor
Ngay khi đầu điện áp đầu Ib bằng 0V thì không có dòng điện chạy qua mạch
2.3.4. Biến áp sang 5V
Chuyển đổi điện áp từ điện áp bất kỳ xuống 5V ( phải điều chỉnh máy biến
áp phù hợp với điện áp nguồn cần đo)
Điện áp sơ cấp V1=220V
Điện áp thứ cấp V2=5V
Vòng dây sơ cấp N1=1000(vòng)
Vòng dây thứ cấp N2= N1/V1*V2
N2= 1000/220*5=22,72
Chọn N2= 22 vòng
2.3.5. Bộ đếm xung
Mỗi 1 xung clock cho đầu ra mã BCD- Q(0,1,2,3)
2.3.6. Bộ giải mã + bộ hiển thị
Bộ giải mã nhận tín hiệu mã BCD rồi chuyển sang mã led 7 Thanh để hiển thị
2.3.7. Bộ đếm xung + bộ giải mã + led 7 thanh
Khi kết nối bộ đếm + bộ giải mã + bộ hiện thị ta được hình trên
2.3.8. Thông báo quá tần số cho phép
Khi tần số cần đo lớn hơn 9999Hz thì bộ đếm xung U2 sẽ truyền xung
xuống bộ đếm xung U13. Khi U13 nhận được xung thì đầu ra Q ít
nhất sẽ có 1 chân tích cực ( có thể là Q0 hoặc Q1 hoặc Q2 hoặc Q3)
khi đó mức logic qua cổng logic NOT sẽ xuống mức thấp dẫn đến đèn
sáng
2.4. Thuyết minh về quá trình hoạt động của mạch
- Sau khi bật công tắc, dòng điện chạy qua con transitor vào IC 555. Tín hiệu từ IC
555 truyền vào IC đếm xung dẫn đến Q0 tích cực. Khi Q0 tích cực tín hiệu được
truyền vào cổng AND, bắt đầu quá trình đếm xung.
- Cứ mỗi một xung cấp vào bộ đếm thì số xung sẽ được hiển thị trên màn hình led
7 thanh
- Sau 1s, IC 555 truyền tín hiệu vào bộ đếm dẫn đến Q0 về mức thấp, Q1 lên mức
cao. Ngay sau đó Q1 truyền tín hiệu vào cổng NOT dẫn đến transior không đủ
dòng điện Ib. Dòng điện bị ngắt ngay lập tức kết thúc quá trình đếm xung.
- Số hiển thị trên màn hình chính là tần số cần đo
- Hình dưới là kết quả khi đo tần số 50Hz
- Ngoài ra, nếu tần số vượt quá mức cho phép thì bộ đếm xung sẽ cấp tín hiệu cho
cổng AND rồi qua cổng NOT dẫn đến đèn sáng ( đèn cảnh báo quá giới hạn).
Khi quá tần số
Chương 3: Tổng kết
3.1. Các kết quả đạt được.
Mạch đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài đó là: Đo tần số xung vuông có dải đo
từ 0Hz:9999Hz.
Mạch thiết kế sử dụng các vi mạch số và vi mạch tương tự đã được học, phù hợp
với nội dung của học phần.
Thiết kế mạch đơn giản, dễ hiểu, độ chính xác tương đối cao.
Trong quá trình thiết kế chúng em đã được tiếp cận với nhiều linh kiện và hiểu
được sơ đồ chân và nguyên lý hoạt động của chúng giúp ích rất lớn cho kiến thức
sau này. Hiểu được sự logic, tính kết hợp của các vi mạch với nhau.
3.2. Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo
Trong quá trình đo có thể xảy ra sai số.
- Nguyên nhân sai số chủ yếu là nguồn phát xung 1Hz tạo bởi IC 555. Khi ta tính
toán các giá trị R2, R3 đã là tròn nên không thể đáp ứng được sự chính xác tuyệt
đối. Bên cạnh đó, khi kết nối transitor để ngắt mạch thì một phần điện áp bị hao
hụt trên transitor dẫn đến xung được tạo ra không chính xác.
3.3. Các hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục
A. Hạn chế
- Mạch sử dụng các linh kiện khá đơn giản nên thiết kế trở nên phức tạp và cồng
kềnh, gây lãng phí về tài chính đồng thời chưa đảm bảo được tính linh động và tính
chính xác tuyệt đối
Một số chức năng của các vi mạch chưa được sử dụng một cách triệt để.
B. Phương hướng khắc phục :
Sử dụng những linh kiện hợp lý và cao cấp hơn như: bảng LED gồm 4 led 7 thanh
tích hợp giải mã, khi đó mạch sẽ trở nên đơn giản hơn rất nhiều, Đồng thời tính
toán lại các giá trị điện trở của mạch phát xung và lấy giá trị một cách chính xác
nhất.
3.4. Kết luận chung
Về cơ bản, chúng em đã hoàn thành bài tập lớn “ Mạch đo tần số”. Do kiến thức
còn hạn chế cũng như chưa có kinh nghiệm nên còn nhiều thiếu sót. Chúng em
mong thầy cô thông cảm và bỏ qua giúp đỡ em để bài làm được hoàn thiện, chúng
em xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng, xin chúc thầy cô sức khỏe dồi dào và thành công trong con đường sự
nghiệp
Chúng em xin chân thành cảm ơn!
| 1/26

Preview text:

Đại học Bách Khoa Hà Nội
Trường Điện – Điện tử **************
Báo cáo thí nghiệm đo tần số của mạch điện xoay chiều
Nhóm sinh viên thực hiện : 1.Ong Lương Tiến Huy 20212365
2.Lê Việt Hoàng 20212359
3.Nguyễn Quốc Việt 20212391
4.Đỗ Nhật Minh 20202793
Bộ môn: Kĩ thuật đo lường
Mã lớp: 144043
GVHD: Nguyễn Thanh Hường MỤC LỤC
Lời mở đầu.......................................................................................................................................2
Chương I: Trình bày về chức năng sử dụng trong hệ thống............................................................2 1.1.
Phân tích yêu cầu công nghệ..........................................................................................2 1.2.
Liệt kê phương pháp đo tần số......................................................................................2 1.3.
Trình bày nguyên lý đo tần số trong bài.......................................................................3 1.4.
Chức năng cần dùng trong bài.......................................................................................3
1.4.1. Mã hóa...........................................................................................................................3
1.4.2. Mạch giải mã.................................................................................................................4
1.4.2. Mạch dãy.......................................................................................................................5
1.4.3. Bộ đếm...........................................................................................................................6
1.4.4. Mạch dao động..............................................................................................................6
Chương 2: Thiết kế mạch đo tần số.............................................................................................7
2.1. Sơ đồ khối............................................................................................................................7
2.2. Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế..............................................................8
2.2.1. IC 555.............................................................................................................................9
2.2.2. IC đếm BCD 74LS190 (đếm xung)...........................................................................10
2.2.3. IC 74LS47 (IC giải mã)..............................................................................................11
2.2.4. Tran-2P2S....................................................................................................................12
2.2.5. Led 7 thanh.................................................................................................................13
2.2.6. Transitor (2N3019).....................................................................................................13
2.2.7. AND, NOT...................................................................................................................15
2.3. Giải thích các khối.............................................................................................................16
2.3.1 Switch-DPST MOM....................................................................................................16
2.3.2. Tạo chu kỳ 1s bằng IC 555.........................................................................................17
2.3.3. Đóng/ngắt mạch bằng transitor................................................................................17
2.3.4. Biến áp sang 5V..........................................................................................................18
2.3.5. Bộ đếm xung................................................................................................................18
2.3.6. Bộ giải mã + bộ hiển thị.............................................................................................19
2.3.7. Bộ đếm xung + bộ giải mã + led 7 thanh..................................................................19
2.3.8. Thông báo quá tần số cho phép.................................................................................20
2.4. Thuyết minh về quá trình hoạt động của mạch.............................................................21
Chương 3: Tổng kết.....................................................................................................................22
3.1. Các kết quả đạt được....................................................................................................................22
3.2. Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo...............................................................................22
3.3. Các hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục......................................................................22
3.4. Kết luận chung..............................................................................................................................23 Lời mở đầu
Như chúng ta đã biết, khoa học công nghệ đang phát triển một cách nhanh chóng
trong những năm gần đây, đặc biệt là ngành kỹ thuật điện-điện tử. Sự xuất hiện của
các vi mạch, IC số tổng hợp đã giúp cho kích thước mạch nhỏ gọn, tiện lợi hơn.
Trải qua sự phát triển của khoa học công nghệ, giờ đây chúng ta đã chế tạo ra rất
nhiều loại tần số, phục vụ trong ngành điện tử viễn thông, công nghệ thông tin, tự động hóa....
Máy đo tần số là 1 thiết bị cho phép chúng ta biết được tần só của tín hiệu 1 cách
chính xác, góp phần vào việc đo và điều khiển tín hiệu.
Với những kiến thức được học trên lớp và tìm hiểu thực tế. Trong thời gian yêu cầu
nhóm em đã hoàn thành đồ án môn học với nội dung “Mạch Đo Tần Số” . Do kiến
thức chuyên ngành còn thiếu nhiều thực tế nên đồ án không tránh khỏi những sai
sót, mong các thầy cô góp ý kiến để đồ án được hoàn thiện hơn. Chúng em xin
chân thành cảm ơn cô Nguyễn Thanh Hường đã giúp đỡ nhóm em hoàn thành bài tập lớn này!
Chương I: Trình bày về chức năng sử dụng trong hệ thống
1.1. Phân tích yêu cầu công nghệ
Đối với mạch đo tần số, đối tượng đo là xung vuông hoặc tín hiệu xoay chiều, dải đo từ 0Hz :9999Hz.
Yêu cầu dùng các vi mạch tương tự và vi mạch số để thiết kế. Hệ thống gồm hai
nút Start và Stop để khởi động và dừng hệ thống, 4 Led 7 thanh để hiển thị giá trị đo tần số.
Khi ấn nút Start, hệ thống thực hiện đo và hiển thị kết quả với thang Hz.Khi ấn
Stop, hệ thống dừng. Sử dụng các thiết bị đo để kiểm tra khi cần thiết.
1.2. Liệt kê phương pháp đo tần số
- Tần số là một trong các thông số quan trọng nhất của quá trình giao động có
chu kì. Tần số được xác định bởi số các chu kì lặp lại của sự thay đổi tín
hiệu trong một đơn vị thời gian.
- Chu kì là khoảng thời gian nhỏ nhất mà giá trị của tín hiệu lặp lại độ lớn và chiều biến thiên.
- Khoảng tần số được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau như: vô tuyến
điện tử, tự động hóa, thông tin liên lạc, tự động hóa... từ một phần Hz đến hàng ngìn GHz.
- Việc lựa chọn phương pháp đo tần số được xác định theo khoảng đo, theo độ
chính xác yêu cầu, theo dạng đường cong và công suất nguồn tín hiệu có tần
số cần đo và một số yếu tố khác.
- Để đo tần số của tín hiệu điện ta sử dụng hai phương pháp biến đổi thẳng và phương pháp so sánh.
- Tần số mét là dụng cụ để đo tần số bằng phương pháp biến đổi thẳng được
tiến hành bằng các loại tần số mét cộng hưởng, tần số mét cơ điện, tần số
mét tụ điện, tần số mét chỉ thị số đo tần số bằng phương pháp so sánh được
thực hiện nhờ ôsilôscốp, cầu xoay chiều phụ thuộc tần số, tần số mét đổi tần, tần số mét - cộng hưởng, ...
1.3. Trình bày nguyên lý đo tần số trong bài
- Sử dụng IC 555 để tạo ra tín hiệu có chu kỳ là 1s. Vậy nên, cứ 1s thì
IC 555 sẽ tạo ra được 1 xung. Ta sẽ dùng xung của IC 555 để
đóng/ngắt mạch khi cần thiết.
- Ta cho tín hiệu của nguồn cần đo tần số vào bộ đếm xung ( một thiết
bị có thể đếm được xung ). Sau đó ta sẽ sử dụng IC 555 để khống chế
bộ đếm xung chỉ đếm trong vòng chính xác 1s. Sau 1s, số xung đếm
được chính là tần số cần đo
- Hay nói dễ hiểu : Chốt được xung đếm được trong 1s chính là giá trị tần số cần đo
1.4. Chức năng cần dùng trong bài 1.4.1. Mã hóa
Mã hóa và giải mã không có gì xa lạ và là tất yếu trong đời sống chúng ta.
Nó được dùng để dễ nhớ, dễ đặt, dễ làm.... là quy ước chung cũng có thể phổ
biến cũng có thể bí mật. Chẳng hạn dùng chữ để đặt tên cho 1 con đường, cho 1
con người, dùng số trong mã số sinh viên, trong thi đấu thể thao, quy ước đèn
xanh, đỏ, vàng tương ứng là cho phép đi đứng, dừng trong giao thông, rồi viết
bức thư sử dụng chữ viết tắt, kí hiệu riêng để giữ bí mật hay phức tạp hơn là
phải mã hoá các thông tin dùng trong tình báo,.....
Trong các hệ thống số kể cả viễn thông, máy tính, các đường điều khiển tuỳ
chọn hay dữ liệu được truyền đi hay xử lí đều phải ở dạng số hệ 2 chỉ gồm 1 và
0, có nhiều đường tín hiệu chỉ có 1 bit như đường điều khiển mở nguồn cho
mạch ở mức 1, rồi có nhiều đường địa chỉ nhiều bit chẳng hạn 110100 để CPU
xác định địa chỉ trong bộ nhớ, rồi dữ liệu dạng hex gửi xuống máy in cho in ra kí tự.
Tất cả các tổ hợp bit đó được gọi là các mã số (code) hay mã. Và mạch tạo
ra các mã số gọi là mạch mã hoá (lập mã: encoder).
- Bộ mã hóa nhị phân – thập phân (bộ mã hoa BCD)
Bộ mã hóa nhị-thập phân là mạch điện có nhiệm vụ chuyển 10 chữ số hệ thập
phân thành mã hệ nhị phân. Dạng mã này còn được gọi là mã BCD.
-Bảng chân lí bộ mã hóa BCD: 1.4.2. Mạch giải mã
Mạch giải mã là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá tức là nếu
có 1 mã số áp vào ngõ vào thì tương ứng sẽ có 1 ngõ ra được tác động, mã ngõ
vào thường ít hơn mã ngõ ra. Tất nhiên ngõ vào cho phép phải được bật lên cho chức năng giải mã.
Mạch giải mã được ứng dụng chính trong ghép kênh dữ liệu, hiển thị led 7
đoạn, giải mã địa chỉ bộ nhớ.
Giải mã BCD sang led 7 đoạn
Một dạng mạch giải mã khác rất hay sử dụng trong hiển thị led 7 đoạn đó là
mạch giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch này phức tạp hơn nhiều so với mạch
giải mã BCD sang thập phân đã nói ở phần trước bởi vì mạch khi này phải cho
ra tổ hợp có nhiều ngõ ra lên cao xuống thấp hơn (tuỳ loại đèn led anode chung
hay cathode chung) để làm các đoạn led cần thiết sáng tạo nên các số hay kí tự.
Để đèn led hiển thị 1 số nào thì các thanh led tương ứng phải sáng lên, do
đó, các thanh led đều phải được phân cực bởi các điện trở khoảng 180 đến 390
ohm với nguồn cấp chuẩn thường là 5V. IC giải mã sẽ có nhiệm vụ nối các chân
a, b, ...g của led xuống mass hay lên nguồn (tuỳ A chung hay K chung). 1.4.2. Mạch dãy
Mạch dãy là mạch logic có các phần tử nhớ được tạo bởi các mạch lật và các
mạch logic cơ bản và các biến ra của mạch không chỉ phụ thuộc vào tổ hợp biến
vào mà còn phụ thuộc vào cả trạng thái hiện tại của mạch. Thanh ghi và thanh ghi dịch
Thanh ghi là dãy mạch nhớ có chức năng lưu giữ dực liệu hoặc biến đổi dữ
liệu số từ nối tiếp sang song song và ngược lại. Mỗi mạch lật chỉ lưu giữ được 1
bit, vậy thanh ghi dài bao nhiêu bit phải tạo từ bấy nhiêu mạch lật. 1.4.3. Bộ đếm
Bộ đếm là thiết bị đếm được số xung cửa vào, đầu ra của bộ đếm là số lượng xung đếm được.
Bộ đếm nhị phân đồng bộ
Bộ đếm thập phân đồng bộ 1.4.4. Mạch dao động.
Mạch dao động được ứng dụng rất nhiều trong các thiết bị điện tử, như mạch
dao động nội trong khối RF Radio, trong bộ kênh Tivi mầu, Mạch dao động tạo
xung dòng, xung mành trong Tivi, tạo sóng hình sin cho IC Vi xử lý hoạt động
v v... có các loại mạch doa động: - Mạch dao động hình Sin.
Chương 2: Thiết kế mạch đo tần số 2.1. Sơ đồ khối Nguồn tần số Biến áp Start Tạo chu kỳ 1s Điện áp 5V Đóng, ngắt mạch Bộ đếm xung Bộ giải mã Bộ hiển thị Led giới hạn Led 7 thanh
2.2. Liệt kê các linh kiện sử dụng trong bản thiết kế
- IC NE 555: Dùng tạo dao động đếm thời gian. - Điện trở 1k, 220 om
- Tụ điện (0.01 uF tụ thường), (0.001 F) - SEG 7 Vạch Anode chung.
- IC 74ls 190 và IC 74ls47, Ic 4107 - Cổng NOT, AND - Switch-DPST-MOM - 2n3019 ( transitor) - Tran-2P2S - Led 5V 2.2.1. IC 555 -
Chân 1 (GND): cho nối GND để lấy nguồn cấp cho IC hay chân còn gọi là chân chung.
Chân 2 (TRIGGER): đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp. Mạch so sanh ở đây dùng
các transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3 Vce. Chân 3 (OUTPUT) : chân
này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái của tín hiệu ra được xác
định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cáo nó tương ứng gần bằng Vcc nếu
(PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng trong thực tế nó không
được ở mức 0V mà nó trong khoảng (0.35 => 0.75 V).
Chân 4 (RESET) : dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse
thì ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức cao thì trạng thái ngõ ra phụ
thuộc vào điện áp chân 2 và chân 6. Nhưng mà trong mạch để tạo được dao
động thường nối chân này lên Vcc.
Chân 5 (CANTROL VOLTAGE): dùng thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
theo các mức biển áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài nối GND. Chân này có
thể không nối cũng được nhưng để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số
5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF->0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ
cho điện áp chuẩn được ổn định.
Chân 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp
khác và cũng được dùng như 1 chân chốt dữ liệu.
Chân 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu
điều khiển bởi tầng logic của chân 3. Khi chân 3 ở mức điện áp thấp thì khóa
này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho mạch R_C lúc
IC 555 dùng như 1 tầng dao động.
Chân 8 (VCC): đây là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. không
có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2->18V.
2.2.2. IC đếm BCD 74LS190 (đếm xung)
Là IC tích hợp bộ đếm thập phân đồng bộ, đầu ra song song. Nó có chức
năng đếm thuận hoặc nghịch.Đặc biệt có thể đặt trước giá trị đếm với chân điều khiển giá nạp giá trị. Sơ đồ chân:
2.2.3. IC 74LS47 (IC giải mã)
Đây là IC khá đơn giản dùng để chuyển tín hiệu từ số nhị phân ở ngõ vào sang led 7 đoạn.
Mạch giải là mạch có chức năng ngược lại với mạch mã hoá. Mục đích sử
dụng phổ biến nhất của mạch giải mã là làm sáng tỏ các đèn để hiển thị kết quả
ở dạng chữ số. Do có nhiều loại đèn hiển thị và có nhiều loại mã số khác nhau
nên có nhiều mạch giải mã khác nhau.
- IC74LS47 là loại IC giải mã BCD sang led 7 đoạn. Mạch giải mã BCD
sang led 7 đoạn là mạch giải mã phức tạp vì mạch phải cho nhiều ngõ ra lên cao
hoặc xuống thấp (tuỳ vào loại đèn led là anode chung hay catod chung) để làm
các đèn cần thiết sáng nên các số hoặc ký tự. IC 74LS47 là loại IC tác động ở
mức thấp có ngõ ra cực thu để hở và khả năng nhận dòng đủ cao để thúc trực
tiếp các đèn led 7 đoạn loại anod chung. IC 7447 hoạt động ở mức thấp. 2.2.4. Tran-2P2S
Sử dụng để biến đổi điện áp 220V về điện áp 5V 2.2.5. Led 7 thanh
Led 7 thanh: là 7 con led xếp với nhau thành một hình, nhằm thể hiện các
con số. Một chân của các con led được nối với nhau (Katot chung hoặc Anot
chung), các chân còn lại được đưa ra nhằm phân cực các con led.
2.2.6. Transitor (2N3019)
Transistor NPN (Bipolar Junction Transistor - N-type, P-type, N-type) là một
loại transistor bipol. Dưới đây là một số thông tin cơ bản về transistor NPN: Cấu Trúc Cơ Bản: Emitter (E): 
N-type (doped nhiều electron). 
Người phát ra carriers (electron). Base (B):  P-type (doped nhiều hole). 
Điều khiển dòng carriers giữa Collector và Emitter. Collector (C): 
N-type (doped nhiều electron). 
Thu thập carriers (electron). Nguyên Lý Hoạt Động:
Khi một điện áp dương được áp dụng tại chân Base so với Emitter, điện áp này
kích thích carriers (electron) từ Emitter chuyển vào Base.
Electrons ở Base tạo ra một dòng carriers nhỏ giữa Collector và Emitter.
Dòng carriers chủ yếu là electron (từ Emitter đến Collector), nói chung được
gọi là dòng dương (dương tính). Chế Độ Hoạt Động: Chế Độ Cắt (Cut-off): 
Không có dòng chảy từ Collector đến Emitter. 
Chân Base không nhận điện áp hoặc điện áp quá nhỏ để kích thích dòng.
Chế Độ Khuếch Đại (Amplification): 
Dòng nhỏ tại chân Base (ví dụ, từ một tín hiệu điện) có thể kích thích
dòng lớn từ Collector đến Emitter. 
Điều này tạo ra một hiệu ứng khuếch đại trong transistor.
Chế Độ Bão Hòa (Saturation): 
Dòng lớn từ Collector đến Emitter. 
Chân Base nhận một điện áp đủ để kích thích dòng lớn. Ứng Dụng Thông Thường: Khuếch Đại Tín Hiệu: 
Sử dụng trong các mạch khuếch đại âm thanh, mạch khuếch đại tín hiệu điện. Chuyển Đổi: 
Sử dụng trong các mạch chuyển đổi và mạch công suất. Điều Khiển Tín Hiệu: 
Sử dụng trong các mạch điều khiển và mạch tương tác.
Transistor NPN là một phần quan trọng trong thiết kế và xây dựng mạch
điện tử và có nhiều ứng dụng trong các thiết bị điện tử hàng ngày. 2.2.7. AND, NOT IC AND (Cổng AND): Chức Năng Cơ Bản: 
IC AND (Integrated Circuit AND) là một loại vi mạch tích hợp được
thiết kế để thực hiện chức năng của cổng logic AND. 
Cổng AND chỉ trả về giá trị true (1) nếu cả hai đầu vào đều là true;
ngược lại, nếu ít nhất một trong hai đầu vào là false (0), thì kết quả sẽ là false (0). Đặc Điểm: 
Thường có nhiều đầu vào (2 hoặc nhiều hơn). 
Biểu diễn ký hiệu: & hay ⋅ (ví dụ: A & B). Ứng Dụng: 
Sử dụng trong mạch logic và các ứng dụng điện tử để kiểm soát tín
hiệu dựa trên điều kiện AND. Ví Dụ IC: 
IC 7408 là một ví dụ phổ biến của IC AND, có chứa 4 cổng AND với hai đầu vào mỗi cổng. IC NOT (Cổng NOT): Chức Năng Cơ Bản: 
IC NOT (Integrated Circuit NOT) là một loại vi mạch tích hợp được
thiết kế để thực hiện chức năng của cổng logic NOT. 
Cổng NOT inverts (đảo ngược) giá trị đầu vào, nếu đầu vào là true
(1), thì kết quả sẽ là false (0), và ngược lại. Đặc Điểm:  Chỉ có một đầu vào. 
Biểu diễn ký hiệu: ¬ hoặc ~ (ví dụ: ¬A). Ứng Dụng: 
Sử dụng để đảo ngược tín hiệu hoặc kiểm soát dựa trên điều kiện NOT. Ví Dụ IC: 
IC 7404 là một ví dụ phổ biến của IC NOT, có chứa 6 cổng NOT. Ứng Dụng Kết Hợp: 
IC AND và IC NOT thường được sử dụng cùng nhau để xây dựng các mạch
logic phức tạp, giúp kiểm soát và xử lý tín hiệu theo các điều kiện đặc biệt.
Mỗi IC thường có một số lượng cổng tương ứng với số lượng chức năng
AND hoặc NOT mà nó có thể thực hiện. Lựa chọn IC phụ thuộc vào yêu cầu cụ
thể của mạch và ứng dụng.
2.3. Giải thích các khối 2.3.1 Switch-DPST MOM
Tác dụng như 1 công tắc bật/tắt mạch.
2.3.2. Tạo chu kỳ 1s bằng IC 555
Chọn R2 = 1k, C1=0.001F, T=1s Công thức tính chu kỳ T=0.63*(R2+2R3) Thay số vào: 1=0.63*(1000+2*R3)
Giải phương trình ta được R3= 221 om
Chọn điện trở R3= 220 om
2.3.3. Đóng/ngắt mạch bằng transitor
Ngay khi đầu điện áp đầu Ib bằng 0V thì không có dòng điện chạy qua mạch
2.3.4. Biến áp sang 5V
Chuyển đổi điện áp từ điện áp bất kỳ xuống 5V ( phải điều chỉnh máy biến
áp phù hợp với điện áp nguồn cần đo) Điện áp sơ cấp V1=220V Điện áp thứ cấp V2=5V
Vòng dây sơ cấp N1=1000(vòng)
Vòng dây thứ cấp N2= N1/V1*V2 N2= 1000/220*5=22,72 Chọn N2= 22 vòng 2.3.5. Bộ đếm xung
Mỗi 1 xung clock cho đầu ra mã BCD- Q(0,1,2,3)
2.3.6. Bộ giải mã + bộ hiển thị
Bộ giải mã nhận tín hiệu mã BCD rồi chuyển sang mã led 7 Thanh để hiển thị
2.3.7. Bộ đếm xung + bộ giải mã + led 7 thanh
Khi kết nối bộ đếm + bộ giải mã + bộ hiện thị ta được hình trên
2.3.8. Thông báo quá tần số cho phép
Khi tần số cần đo lớn hơn 9999Hz thì bộ đếm xung U2 sẽ truyền xung
xuống bộ đếm xung U13. Khi U13 nhận được xung thì đầu ra Q ít
nhất sẽ có 1 chân tích cực ( có thể là Q0 hoặc Q1 hoặc Q2 hoặc Q3)
khi đó mức logic qua cổng logic NOT sẽ xuống mức thấp dẫn đến đèn sáng
2.4. Thuyết minh về quá trình hoạt động của mạch
- Sau khi bật công tắc, dòng điện chạy qua con transitor vào IC 555. Tín hiệu từ IC
555 truyền vào IC đếm xung dẫn đến Q0 tích cực. Khi Q0 tích cực tín hiệu được
truyền vào cổng AND, bắt đầu quá trình đếm xung.
- Cứ mỗi một xung cấp vào bộ đếm thì số xung sẽ được hiển thị trên màn hình led 7 thanh
- Sau 1s, IC 555 truyền tín hiệu vào bộ đếm dẫn đến Q0 về mức thấp, Q1 lên mức
cao. Ngay sau đó Q1 truyền tín hiệu vào cổng NOT dẫn đến transior không đủ
dòng điện Ib. Dòng điện bị ngắt ngay lập tức kết thúc quá trình đếm xung.
- Số hiển thị trên màn hình chính là tần số cần đo
- Hình dưới là kết quả khi đo tần số 50Hz
- Ngoài ra, nếu tần số vượt quá mức cho phép thì bộ đếm xung sẽ cấp tín hiệu cho
cổng AND rồi qua cổng NOT dẫn đến đèn sáng ( đèn cảnh báo quá giới hạn). Khi quá tần số
Chương 3: Tổng kết
3.1. Các kết quả đạt được.
Mạch đã đáp ứng được yêu cầu của đề tài đó là: Đo tần số xung vuông có dải đo từ 0Hz:9999Hz.
Mạch thiết kế sử dụng các vi mạch số và vi mạch tương tự đã được học, phù hợp
với nội dung của học phần.
Thiết kế mạch đơn giản, dễ hiểu, độ chính xác tương đối cao.
Trong quá trình thiết kế chúng em đã được tiếp cận với nhiều linh kiện và hiểu
được sơ đồ chân và nguyên lý hoạt động của chúng giúp ích rất lớn cho kiến thức
sau này. Hiểu được sự logic, tính kết hợp của các vi mạch với nhau.
3.2. Sai số và nguyên nhân sai số của thiết bị đo
Trong quá trình đo có thể xảy ra sai số.
- Nguyên nhân sai số chủ yếu là nguồn phát xung 1Hz tạo bởi IC 555. Khi ta tính
toán các giá trị R2, R3 đã là tròn nên không thể đáp ứng được sự chính xác tuyệt
đối. Bên cạnh đó, khi kết nối transitor để ngắt mạch thì một phần điện áp bị hao
hụt trên transitor dẫn đến xung được tạo ra không chính xác.
3.3. Các hạn chế tồn tại và phương hướng khắc phục A. Hạn chế
- Mạch sử dụng các linh kiện khá đơn giản nên thiết kế trở nên phức tạp và cồng
kềnh, gây lãng phí về tài chính đồng thời chưa đảm bảo được tính linh động và tính chính xác tuyệt đối
Một số chức năng của các vi mạch chưa được sử dụng một cách triệt để.
B. Phương hướng khắc phục :
Sử dụng những linh kiện hợp lý và cao cấp hơn như: bảng LED gồm 4 led 7 thanh
tích hợp giải mã, khi đó mạch sẽ trở nên đơn giản hơn rất nhiều, Đồng thời tính
toán lại các giá trị điện trở của mạch phát xung và lấy giá trị một cách chính xác nhất. 3.4. Kết luận chung
Về cơ bản, chúng em đã hoàn thành bài tập lớn “ Mạch đo tần số”. Do kiến thức
còn hạn chế cũng như chưa có kinh nghiệm nên còn nhiều thiếu sót. Chúng em
mong thầy cô thông cảm và bỏ qua giúp đỡ em để bài làm được hoàn thiện, chúng em xin chân thành cảm ơn!
Cuối cùng, xin chúc thầy cô sức khỏe dồi dào và thành công trong con đường sự nghiệp
Chúng em xin chân thành cảm ơn!