Page 1
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 1 http://www.ebook.edu.vn
Môc lôc
Lêi më ®Çu 3
PhÇn I: giíi thiÖu chung 5
Ch−¬ng I: Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi 6
I. Giíi thiÖu chung 6
II. øng dông cô thÓ cña c¸c thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 6
III. −u, nh−îc ®iÓm chung cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 7
IV. Nguyªn lÝ cña viÖc lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn 8
V. CÊu tróc c¸c bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn 9
VI. Nh÷ng qu¸ tr×nh chÝnh khi lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn 14
VII. Møc ®é thu bôi theo lÝ thuyÕt 17
VIII. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng trong thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn thùc tÕ 17
IX. øng dông cô thÓ cña ph−¬ng ¸n ®èi víi yªu cÇu läc bôi 21
Ch−¬ng II: R¬le thêi gian 23
I. R¬le thêi gian ®iÖn tõ 24
II. R¬le thêi gian kiÓu thñy lùc 29
III. R¬le thêi gian kiÓu ®ång hå 30
IV. R¬le thêi gian kiÓu ®éng c¬ 33
V. R¬le thêi gian ®iÖn tö 37
VI. R¬le thêi gian dïng vi m¹ch 555 42
VII. R¬le thêi gian kiÓu m¹ch sè 46
PhÇn I: thiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ 48
Ch−¬ng I: ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch 49
I. C¸c yªu cÇu 49
II. Thµnh lËp s¬ ®å khèi 50
Page 2
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 2 http://www.ebook.edu.vn
III. Khèi t¹o xung chuÈn 50
IV. Khèi chia tÇn 54
V. Khèi ®Õm thêi gian mét yªu cÇu 62
VI. Khèi logic ®iÒu khiÓn 74
VII. Khèi chØ thÞ thêi gian 76
VIII. Bé chuyÓn m¹ch 79
Ch−¬ng II: ThiÕt kÕ m¹ch 82
I. S¬ ®å nguyªn lÝ toµn m¹ch 82
II. C¸c linh kiÖn 85
III. KÕt luËn 86
Tµi liÖu tham kh¶o 88
Page 3
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 3 http://www.ebook.edu.vn
Lêi më ®Çu
N−íc ta ®ang trong qu¸ tr×nh c«ng nghiÖp hãa, hiÖn ®¹i hãa ®Êt n−íc.
Trong ®ã c«ng nghiÖp lµ mét ngµnh ®−îc quan t©m hµng ®Çu ë n−íc ta.
Nhê ®ã trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y ngµnh c«ng nghiÖp cã rÊt nhiÒu thµnh tùu
®¸ng kÓ. C¸c nhµ m¸y xÝ nghiÖp mäc lªn nh− nÊm, cïng víi ®ã lµ c¸c khu
liªn hiÖp, khu chÕ xuÊt. S¶n l−îng c«ng nghiÖp kh«ng ngõng ®−îc t¨ng lªn,
chÊt l−îng hµng hãa ngµy cµng ®−îc n©ng cao, s¶n phÈm ®a d¹ng nhiÒu
chñng lo¹i. §ã lµ nhê ¸p dông khoa hoc kÜ thuËt vµo s¶n xuÊt. Trong ®ã
ngµnh ®iÖn cã vai trß rÊt quan träng.
Lµ mét n−íc ®ang ph¸t triÓn nªn c¸c ngµnh ®iÖn tö tù ®éng cã vai trß
rÊt quan träng trong nÒn c«ng nghiÖp n−íc ta. Nã cã øng dông trong tÊt c¶
c¸c nhµ m¸y, xÝ nghiÖp ®Òu ®−îc ®iÒu khiÓn mét c¸ch tù ®éng nhê c¸c thiÕt
bÞ ®iÖn tö, nhê m¸y tÝnh.
Ngµnh c«ng nghiÖp ph¸t triÓn kh«ng ngõng, dÇn dÇn ®¸p øng ®−îc
nhu cÇu cña con ng−êi vÒ vËt chÊt vµ tinh thÇn. Song song víi sù ph¸t triÓn
kh«ng ngõng cña c«ng nghiÖp th× m«i tr−êng sèng cña chóng ta ngµy cµng
bÞ « nhiÔm nÆng nÒ. Trong ®ã vÊn ®Ò vÒ bôi c«ng nghiÖp còng rÊt ®−îc
quan t©m. Bôi rÊt nguy hiÓm cho søc kháe cña con ng−êi, ®Æc biÖt lµ bôi
nhµ m¸y than, nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ m¸y ph©n ®¹m … ChÝnh v× vËy mµ
c¸c nhµ m¸y ®Òu ph¶i cã hÖ th«ng läc bôi, ®Ó ®¶m b¶o ®iÒu kiÖn lµm viÖc
cña c«ng nh©n.
Trong c¸c hÖ thèng läc bôi th× läc bui tÜnh ®iÖn ®−îc dïng chñ yÕu.
Trong ®ã bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬ rung gâ tr−êng läc bôi tÜnh ®iÖn lµ mét
bé phËn kh«ng thÓ thiÕu trong hÖ th«ng läc bui tÜnh ®iÖn. Bé ®iÒu khiÓn nµy
sö dông c¸c thiÕt bÞ ®iÖn tö.
Page 4
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 4 http://www.ebook.edu.vn
§Ò tµi thiÕt kÕ gåm cã 2 phÇn:
PhÇn I: Giíi thiÖu chung
Gåm cã hai ch−¬ng :
Ch−¬ng I : Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi
Ch−¬ng II: R¬le thêi gian
PhÇn II: ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬
Gåm cã hai ch−¬ng :
Ch−¬ng I : S¬ ®å vµ nguyªn lÝ m¹ch
Ch−¬ng II: ThiÕt kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn
Cïng víi sù cè g¾ng cña b¶n th©n vµ ®−îc nhËn sù gióp ®ì, chØ b¶o tËn
t×nh cña cña c¸c thÇy gi¸o trong bé m«n, ®Æc biÖt lµ sù h−íng dÉn cña thÇy
gi¸o NguyÔn Quang TuyÕn em ®· hoµn thµnh b¶n ®å ¸n tèt nghiÖp nµy. Em
rÊt mong nhËn ®−îc sù gãp ý, bæ sung cña c¸c thÇy c« gi¸o vµ c¸c b¹n ®Ó
®å ¸n cña em ®−îc hoµn thiÖn h¬n.
Em xin göi tíi thÇy gi¸o NguyÔn Quang TuyÕn cïng toµn thÓ c¸c thÇy
c« gi¸o trong bé m«n lêi c¶m ¬n ch©n thµnh nhÊt.
Sinh viªn
L−¬ng V¨n Häc
Page 5
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 5 http://www.ebook.edu.vn
PhÇn I
Giíi thiÖu chung
Page 6
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 6 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng I
Giíi thiÖu vÒ c«ng nghÖ läc bôi
I. Giíi thiÖu chung
Ngµnh c«ng nghiÖp n−íc ta ngµy cµng ph¸t triÓn m¹nh. Nã dÇn ®¸p
øng ®−îc nhu cÇu ngµy cµng cao cña con ng−êi. Song song víi sù ph¸t triÓn
®ã th× m«i tr−êng sèng cña chóng ta ngµy cµng bÞ « nhiÔm nÆng nÒ. Mét
trong nh÷ng nguyªn nh©n lín lµ do chÊt th¶i c«ng nghiÖp. V× thÕ viÖc thiÕt
kÕ hÖ thèng läc bôi lµ rÊt cÇn thiÕt vµ kh«ng thÓ thiÕu khi x©y dùng nhµ
m¸y, ®Æc biÖt lµ c¸c nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ m¸y ph©n ®¹m. HÖ thèng läc
bôi sÏ ®¶m b¶o ®−îc ®iÒu kiÖn lµm viÖc cho c«ng nh©n. Nh−ng vÊn ®Ò ®Æt
ra ®èi víi c¸c nhµ m¸y lµ chän hÖ thèng läc bôi nµo cho phï hîp víi tõng
nhµ m¸y cô thÓ. C¸c ph−¬ng ph¸p läc bôi chñ yÕu hiÖn nay gåm cã:
1 - Läc bôi ly t©m.
2 - Läc bôi Èm
3 - Läc bôi tÜnh ®iÖn
Víi sù ph¸t triÓn v−ît bËc cña ngµnh ®iÖn ®Æc biÖt lµ tù ®éng ho¸ xÝ
nghiÖp, th× ph−¬ng ph¸p läc bôi tÜnh ®iÖn lµ ph−¬ng ph¸p rÊt hiÖu qu¶ ®èi
víi c¸c nhµ m¸y c«ng nghiÖp cã l−îng bôi lín nh− nhµ m¸y xi m¨ng, nhµ
m¸y ph©n bãn v.v…
II. øng dông cô thÓ cña c¸c thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn:
ThiÕt bÞ läc bôi kiÓm YΓ: (lo¹i n»m ngang ®−îc sö dông réng r·i trong
c¸c nhµ m¸y luyÖn kim: ë c¸c lß mactanh, lß quay, lß nung ®«l«mit, nåi
h¬i. ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn lo¹i nµy th−êng läc ®−îc khÝ kh« ë nhiÖt ®é cao.
Vµ thiÕt bÞ lo¹i nµy th−êng ®−îc ®Æt ë sau hÖ thèng xicl«n ®Ó lµm s¹ch bôi
kh« trong khÝ (tr−íc khi vµo thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn).
Page 7
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 7 http://www.ebook.edu.vn
ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn Èm kiÓu èng trô mét vïng: ThiÕt bÞ läc bôi lo¹i nµy
cho thu håi bôi tinh v× khi bôi l¾ng th× kh«ng cã hiÖn t−îng bôi quÊn theo khÝ
ra m«i tr−êng ngoµi, ®ång thêi ®iÖn trë suÊt trong líp bôi gi¶m. ThiÕt bÞ lo¹i
nµy th−êng ®−îc ®Æt ë phÝa ngoµi x−ëng nªn cÇn m¸i che thiÕt bÞ.
ThiÕt bÞ läc bôi l−íi ®iÖn 2 vïng: ThiÕt bÞ lo¹i nµy cã hai vïng ®iÖn
tr−êng riªng biÖt, trong ®ã mét ®iÖn tr−êng ®Ó tÝch ®iÖn cho h¹t bôi cßn
®iÖn tr−êng kh¸c ®Ó l¾ng bôi. Nhê ®ã ®iÖn tr−êng thùc hiÖn tèt h¬n vai trß
cña m×nh. ThiÕt bÞ läc bôi kiÓu nµy chñ yÕu lµm s¹ch kh«ng khÝ cã nhiÖt ®é
®Õn 400C khi hµm l−îng bôi ban ®Çu ≤ 10mg/m3. Víi thiÕt bÞ läc bôi nµy
khi ®−îc ¸p dông trong c«ng nghiÖp th× cã thÓ lµm s¹ch khÝ cã hµm l−îng
bôi ban ®Çu lín.
III. ¦u, nh−îc ®iÓm chung cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn
¦u ®iÓm:
- HiÖu suÊt thu bôi cao. HiÖu suÊt thu bôi ®¹t tíi 99%. Chi phÝ n¨ng
l−îng thÊp, chØ cÇn 0,3 ®Õn 1,8 MJ cho 1000m3 khÝ th¶i.
- Cã thÓ thu ®−îc c¸c h¹t bôi víi kÝch th−íc nhá tíi 0,1 μm vµ nång ®é
bôi tõ vµi gam ®Õn 50g/cm3.
- NhiÖt ®é cña khÝ cã thÓ ®¹t tíi 5000C.
- ThiÕt bÞ läc bôi cã thÓ lµm viÖc víi ¸p suÊt ch©n kh«ng hoÆc ¸p suÊt cao.
- Cã thÓ ®iÒu khiÓn vµ tù ®éng ho¸ hoµn toµn.
Nh−îc ®iÓm:
- Do c¸c thiÕt bÞ cã ®é nh¹y cao nªn khi cã sù saikh¸c nhá gi÷a gi¸ trÞ
thùc tÕ cña c¸c th«ng sè c«ng nghiÖp vµ c¸c gi¸ trÞ ti¸nh to¸n thiÕt kÕ th×
hiÖu qu¶ thu bôi còng gi¶m sót nhiÒu.
- Nh÷ng sù cè c¬ häc dï nhá còng ¶nh h−ëng tíi hiÖu qu¶ thu bôi.
- ThiÕt bÞ läc bôi ®iÖn kh«ng ®−îc øng dông ®Ó lµm s¹ch khÝ cã chøa
c¸c chÊt dÔ næ, v× trong thiÕt bÞ läc bôi th−êng xuÊt hiÖn c¸c tia löa ®iÖn.
Page 8
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 8 http://www.ebook.edu.vn
IV. Nguyªn lý cña viÖc lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn:
H×nh 1.1
H×nh vÏ bªn tr×nh bµy cho ta nguyªn lý tÝch bôi vµ l¾ng bôi trong thiÕt
bÞ läc bôi ®iÖn.
KhÝ th¶i cÇn läc bôi ®−îc thæi qua hÖ thèng hai ®iÖn cùc.
§iÖn cùc nèi ®Êt gäi lµ ®iÖn cùc l¾ng v× bôi ®−îc l¾ng chñ yÕu ë trªn
cùc nµy.
§iÖn cùc thø 2 ®−îc gäi lµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng. §iÖn cùc nµy ®−îc
cung cÊp dßng ®iÖn mét chiÒu cã ®iÖn thÕ cao, do ®iÖn thÕ cao nªn c−êng
®é ®iÖn tr−êng xung quanh cã gi¸ trÞ lín vµ g©y ra sù va ®Ëp ion m·nh liÖt.
BiÓu hiÖn bªn ngoµi cña sù ion ho¸ khi m·nh liÖt lµ nh×n thÊy mét quÇng
s¸ng bao phñ qu¶nh ®iÖn cùc nµy.
Sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng x¶y ra s¸t bÒ mÆt ®iÖn cùc quÇng s¸ng. Sù
phãng ®iÖn quÇng s¸ng kh«ng lan réng gi÷a hai ®iÖn cùc mµ yÕu ®i vµ t¾t
dÇn theo ph−¬ng tíi ®iÖn cùc l¾ng v× ®i tõ ®iÖn cùc quÇng s¸ng tíi ®iÖn cùc
l¾ng th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng yÕu dÇn ®i (®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc lµ
®iÖn tr−êng kh«ng ®Òu).
Page 9
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 9 http://www.ebook.edu.vn
C¸c ion khÝ ®−îc t¹o ra chñ yÕu trong vïng quÇng s¸ng. D−íi t¸c ®éng
cña lùc ®iÖn tr−êng c¸c ion sÏ chuyÓn ®éng vÒ phÝa c¸c ®iÖn cùc tr¸i dÊu víi
chóng.
C¸c ion d−¬ng chuyÓn dÞch vÒ phÝa cùc ©m (cùc quÇng s¸ng lµ cùc
©m).
C¸c ion ©m chuyÓn dÞch vÒ phÝa cùc d−¬ng (cùc d−¬ng lµ cùc l¾ng). Sù
chuyÓn dÞch dßng c¸c ion vÒ c¸c ®iÖn cùc t¹o ra dßng ®iÖn. Dßng ®iÖn nµy
®−îc gäi lµ dßng ®iÖn quÇng s¸ng. Khi thæi khÝ th¶i cã chøa bÈn qua kh«ng
gian gi÷a hai ®iÖn cùc th× c¸c ion sÏ b¸m dÝnh lªn bÒ mÆt cña c¸c h¹t bôi vµ
c¸c h¹t bôi trë nªn mang ®iÖn cùc tr¸i dÊu víi ®iÖn tÝch chóng tÝnh ®−îc.
Khi tíi c¸c ®iÖn cùc c¸c h¹t bôi ®−îc l¾ng l¹i trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc.
L−îng bôi ®−îc l¾ng chñ yÕu trªn bÒ mÆt c¸c ®iÖn cùc l¾ng. Trªn bÒ mÆt
c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng còng cã bôi l¾ng l¹i, nh−ng l−îng bôi nµy nhá,
kh«ng ®¸ng kÓ so víi l−îng bôi l¾ng l¹i ë ®iÖn cùc l¾ng. Theo møc ®é tÝch
tô bôi trªn bÒ mÆt ®iÖn cùc ng−êi ta ®Þnh kú rung l¾c ®iÖn cùc, hoÆc xèi
n−íc röa ®iÖn cùc vµ thu lÊy bôi.
V. CÊu tróc c¸c bé phËn chÝnh cña thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn:
Phô thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn b¶o qu¶n, thµnh phÇn, nhiÖt ®é, ¸p suÊt,
®é Èm cña kh«ng khÝ, c¸c tÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc cña bôi, yªu cÇu møc ®é
lµm s¹ch v.v… mµ cÊu t¹o thiÕt bÞ läc bôi cã c¸c kiÓu kh¸c nhau. Nh−ng
cÊu t¹o cña chóng ®Òu cã nh÷ng bé phËn cÊu tróc c¬ b¶n sau:
Page 10
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 10 http://www.ebook.edu.vn
H×nh 1.2
1. Vá thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn:
Th−êng cã d¹ng h×nh hép hoÆc h×nh trô. Vá ®−îc chÕ t¹o b»ng thÐp l¸,
bª t«ng g¹ch, c¸c tÊm ch× hoÆc c¸c vËt liÖu kh¸c. Chän vËt liÖu ph¶i c¨n cø
vµo nhiÖt ®é cña khÝ th¶i vµ tÝnh ¨n mßn ho¸ häc cña khÝ th¶i. PhÝa trong vá
lµ hÖ thèng khung cña thiÕt bÞ. PhÝa d−íi vá lµ c¸c bunke chøa bôi. Vá ph¶i
cÊu tróc thuËn lîi cho viÖc l¾p ®Æt vµ söa ch÷a thiÕt bÞ. PhÝa ngoµi vá ®−îc
bäc c¸ch nhiÖt.
Page 11
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 11 http://www.ebook.edu.vn
2. C¬ cÊu ph©n phèi ®Òu khÝ vµo thiÕt bÞ:
VÊn ®Ò ph©n bè ®Òu khÝ trªn mÆt c¾t ngang dßng ch¶y lµ mét yªu cÇu
quan träng trong khi thiÕt kÕ vµ vËn hµnh thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. §Ó ph©n phèi
khÝ ®ång ®Òu trªn toµn bé tiÕt diÖn c¾t ngang dßng ch¶y vµ ng¨n chÆn dßng
khã lät qua vïng kh«ng cã t¸c dông thu bôi, ng−êi ta l¾p ®Æt c¬ cÊu ph©n
phèi khÝ. C¬ cÊu ph©n phèi khÝ ®−îc ®Æt tr−íc vïng thu bôi. C¬ cÊu ph©n
phèi khÝ lµ hÖ thèng l−íi hoÆc tÊm cã ®ôc lç. Tæng tiÕt diÖn cña c¸c lç cho
khÝ ®i qua chiÕm 35% - 45% tiÕt diÖn cña tÊm. PhÝa tr−íc l−íi lµ c¸c c¸nh
chØnh h−íng dßng khÝ. §Ó thuËn tiÖn cho viÖc söa ch÷a vµ vËn hµnh th× mçi
®iÖn tr−êng sÏ cã mét bunke chøa bôi. Cêu tróc cña bunke ®−îc chän theo
tÝnh b¸m dÝnh cña bôi. TÝnh b¸m dÝnh cña bôi thay ®æi ®¸ng kÓ theo thêi
gian l−u bôi trong bunke. Sau mét thêi gian lµm viÖc l−îng bôi b¸m dÝnh
lín do ®ã ph¶i ®Þnh kú th¸o bôi khái bunke. Tuy nhiªn khi th¸o bunke
kh«ng tr¸nh ®−îc viÖc kh«ng khÝ qua bunke vµo thiÕt bÞ vµ lµm gi¶m hiÖu
suÊt läc bôi. TÝnh l−u ®éng cña bôi cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é cña bôi. Khi
nhiÖt ®é gi¶m th× ®é Èm cña khÝ t¨ng lªn vµ bôi trë nªn dÝnh nhít. §Ó bôi
kh«ng dÝnh kÕt vµ kh«ng ®ãng t¶ng, ng−êi ta ®· c¸ch nhiÖt cho c¸c bunke.
Trong mét sè tr−êng hîp bunke cßn ®−îc nung nãng ë phÝa d−íi. Khi bôi
b¸m dÝnh cßn cã thÓ bè trÝ c¸c thanh rung trong bunke. ViÖc bè trÝ nµy cßn
®−îc tiÕn hµnh theo chu kú. Chó ý r»ng: c¸c thanh rung cÇn ®−îc ®Æt t¹i
vïng bôi chuyÓn ®éng cã hiÖu qu¶ vµ m¸y rung chØ ®−îc phÐp rung khi cöa
th¶i bôi cña bunke më, v× nÕu bôi kh«ng chuyÓn ®éng ®−îc mµ m¸y rung
cø lµm viÖc th× bôi sÏ bÞ nÐn chÆt.
3. §iÖn cùc l¾ng
Chóng th−êng cã d¹ng èng trô trßn cã ®−êng kÝnh 200 ÷ 300 mm,
chiÒu dµi tõ 3 ÷ 5 m. §«i khi sö dông c¸c èng s¸u cã tiÕt diÖn vu«ng, s¸u
c¹nh. C¸c ®iÖn cùc l¾ng lµ c¸c tÊm ph¼ng nh½n ®«i khi chØ sö dông trong
thiÕt bÞ läc −ít v× nÕu dïng trong c¸c thiÕt bÞ kh« khi rung c¬ häc ®Ó t¸c bôi
th× khã tr¸nh khái bôi quÊn theo khÝ ra ngoµi. Do ®ã ng−êi ta th−êng g¾n
thªm vµo ®iÖn cùc l¾ng c¸c tói chøa hoÆc m¸ng chøa bôi.
Page 12
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 12 http://www.ebook.edu.vn
4. §iÖn cùc quÇng s¸ng
Ph¶i cã cÊu tróc thÝch hîp ®Ó t¹o ra sù phãng ®iÖn quÇng s¸ng ®Òu vµ
cã c−êng ®é lín. §iÖn cùc quÇng s¸ng ph¶i bÒn c¬ häc, ph¶i cøng v÷ng,
chÞu ®−îc t¸c ®éng cña c¬ cÊu rung l¾c, ph¶i chèng ®−îc sù ¨n mßn vµ bÒn
ë nhiÖt ®é cao. Trong thiÕt bÞ thu bôi cã n¨ng suÊt cao th× tæng chiÒu dµi c¸c
®iÖn cùc quÇng s¸ng trong mét thiÕt bÞ ®¹t tíi vµi kilomet, bëi vËy ®iÖn cùc
quÇng s¸ng ph¶i ®¬n gi¶n vÒ chÕ t¹o vµ gi¸ thµnh thÊp. Ta cã thÓ ph©n ®iÖn
cùc quÇng s¸ng thµnh hai lo¹i chÝnh:
- Nhãm 1: C¸c ®iÖn tùc quÇng s¸ng kh«ng cã c¸c ®iÓm ®Þnh vÞ phãng
®iÖn trªn ®iÖn cùc mµ sù phãng ®iÖn ph©n bè ®Òu theo chiÒu dµi ®iÖn cùc.
- Nhãm 2: C¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng cã c¸c ®iÓm phãng ®iÖn cè ®Þnh
ph©n bè däc theo chiÒu dµi cña ®iÖn cùc. C¸c ®iÓm phãng ®iÖn lµ c¸c mòi
nhän, c¸c mÊu nhän ph©n bè trªn vÒ mÆt cña ®iÖn cùc. C¸c ®iÖn cùc trong
nhãm 2 cho phÐp ta cã thÓ tÝnh to¸n ®−îc quÇng s¸ng theo ý muèn tuú
thuéc sù thay ®æi sè l−îng vµ b−íc bè trÝ c¸c ®iÓm phãng ®iÖn, nã tuú thuéc
chiÒu cao cña c¸c mòi kim phãng ®iÖn.
5. ThiÕt bÞ t¹o ®iÖn ¸p cao
HiÖu suÊt cña thiÕt bÞ läc bôi phô thuéc chñ yÕu vµo ®iÖn ¸p gi÷a c¸c
®iÖn cùc phãng ®iÖn tÝch ®iÖn ©m vµ c¸c ®iÖn cùc gãp nèi ®Êt. Th«ng
th−êng hiÖu suÊt gÇn tíi gi¸ trÞ tèi −u (gi¸ trÞ mµ ë trong thiÕt bÞ läc bôi kiÓu
“Ri«n” ®Ó lµm s¹ch khÝ c«ng nghiÖp cã hµm l−îng bôi ban ®Çu lín, khi läc
®Ó ®¹t ®−îc hiÖu suÊt cao cÇn ph¶i x¸c ®Þnh sao cho kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c
®iÖn cùc kho¶ng 50 ÷ 70 mm vµ hiÖu ®iÖn thÕ ®Æt vµo gi÷a c¸c ®iÖn cùc
kho¶ng 60 ÷ 80 kV). Khi lµm viÖc ®iÖn ¸p cÇn ®−îc gi÷ ngay d−íi giíi h¹n
phãng ®iÖn ®¸nh thñng. Gi¸ trÞ cña ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ®¸nh thñng phô
thuéc vµo c¸c ®iÒu kiÖn vËt lý vµ ho¸ häc cña c¸c khÝ vµ mËt ®é bôi. V×
kh«ng thÓ ®o ®−îc ®iÖn ¸p ®¸nh thñng tøc thêi, nã chØ cã thÓ ®−îc x¸c ®Þnh
bëi sù ®¹t tíi phãng ®iÖn ®¸nh thñng.
Bé ®iÒu khiÓn ®iÖn ¸p cao lµm t¨ng ®iÖn ¸p läc bôi tíi sù phãng ®iÖn
®¸nh thñng. Sau khi x¶y ra ®¸nh thñng, ®iÖn ¸p bÞ ng¾t trong mét thêi gian
Page 13
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 13 http://www.ebook.edu.vn
ng¾n vµ ®iÖn ¸p phô thuéc vµo d·y ®¸nh thñng vµ vµo mËt ®é ®¸nh thñng ®·
lùa chän.
NÕu ®iÖn ¸p phãng ®iÖn ®¸nh thñng n»m ë trªn ®iÖn ¸p cã thÓ ®¹t ®−îc
th× sù ®¸nh thñng kh«ng thÓ x¶y ra.
6. Ph©n bè ®iÖn ¸p cao
Mçi tr−êng hîp cã riªng chuyÓn m¹ch 3/5 ®iÓm. Kho¸ nµy cã thÓ thao
t¸c tõ bªn ngoµi rµo b¶o vÖ cña buång ®iÖn ¸p cao. Nã dïng ®Ó nèi thiÕt bÞ
ph¸t ®iÖn ¸p cao víi tr−êng nµo ®ã, hoÆc ®Ó nèi tr−êng ®iÖn nµo ®ã víi ®Êt.
7. Kho¸ nèi ®Êt
TÊt c¶ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao cña läc bôi tÜnh ®iÖn sÏ lËp tøc ®−îc
nèi ®Êt nhê kho¸ nèi ®Êt, khi cã nguy hiÓm vÒ næ. Khi kho¸ ®ãng t−¬ng øng
hÖ thèng phãng ®iÖn ®· ®−îc nèi ®Êt vµ kh«ng cã hiÖu øng vÇng quang
hoÆc c¸c hå quang x¶y ra trong läc bôi. Do ®ã ng¨n ngõa ®−îc sù næ cña
hçn hîp khÝ.
NÕu thiÕt bÞ kh«ng lµm viÖc, kho¸ nèi ®Êt n»m ë vÞ trÝ ®ãng vµ hÖ
thèng phãng ®iÖn lµ nèi ®Êt.
8. ThiÕt bÞ nèi ®Êt
Tr−íc khi ®i vµo bªn trong bé läc bôi, tÊt c¶ c¸c bé phËn chÞu ®iÖn ¸p
cao cÇn ph¶i ®−îc nèi ®Êt b»ng tay ë ngay cöa kiÓm tra. §iÒu nµy lµ rÊt
quan träng ®Ó b¶o vÖ ng−êi, chèng l¹i viÖc ®ãng vµo ®iÖn ¸p cao do sai lÇm
nµo ®ã.
ThiÕt bÞ nèi ®Êt gåm c¸p nèi ®Êt, gËy nèi ®Êt, c¸c chèt nèi ®Êt ë c¸c
cöa kiÓm tra vµ c¸c chèt nèi ®Êt ë c¸c khung vµ c¸c ®iÖn cùc phãng ®iÖn.
9. HÖ thèng cµi ®Æt c¬ khÝ
C¸c cöa kiÓm tra cña thiÕt bÞ läc bôi ®−îc kho¸ bëi mét hÖ thèng cµi
®Æt c¬ khÝ ®Ó chèng l¹i sù më kh«ng ®−îc phÐp. Chóng chØ cã thÓ ®−îc më
sau khi c¾t ®iÖn ¸p cao vµ c¸c phÇn chÞu ®iÖn ¸p cao ®· ®−îc nèi ®Êt. Ng−îc
l¹i, ®iÖn ¸p cao kh«ng thÓ ®ãng vµo chõng nµo vµi cöa kiÓm tra cßn më vµ
c¸c phÇn ®iÖn ¸p cao cßn ®−îc nèi ®Êt.
Page 14
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 14 http://www.ebook.edu.vn
VI. Nh÷ng qu¸ tr×nh chÝnh khi lµm s¹ch khÝ b»ng ®iÖn
1. Sù tÝch ®iÖn cho c¸c h¹t bôi
Trong ®iÖn tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc, c¸c h¹t bôi ®−îc tÝch ®iÖn lµ do
viÖc hÊp thô c¸c ion lªn bÒ mÆt h¹t bôi. Qu¸ tr×nh tÝch ®iÖn cña h¹t bôi x¶y
ra chñ yÕu ë bªn ngoµi vïng quÇng s¸ng. C¸c h¹t bôi vÉn cã thÓ tÝch ®iÖn
thªm khi mµ c¸c ion vÉn cã thÓ tiÕp tôc hót b¸m trªn bÒ mÆt thªm lªn bÒ
mÆt h¹t bôi. Sè ion hót b¸m cµng nhiÒu th× ®iÖn tÝch cña h¹t bôi cµng t¨ng
lªn, cã nghÜa lµ c−êng ®é ®iÖn tr−êng g©y ra do ®iÖn tÝch ®−îc cña h¹t bôi
t¨ng lªn. C−êng ®é ®iÖn tr−êng nµy cã h−íng ng−îc víi c−êng ®é ®iÖn
tr−êng gi÷a hai ®iÖn cùc. V× vËy tèc ®é chuyÓn ®éng cña ion tiÕp theo tíi
h¹t bôi sÏ gi¶m ®i, nghÜa lµ gi¶m tèc ®é tÝch ®iÖn cho c¸c h¹t bôi. Khi
c−êng ®é ®iÖn tr−êng cña ®iÖn tÝch h¹t bôi cã gi¸ trÞ b»ng c−êng ®é ®iÖn
tr−êng ngoµi th× tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c ion tíi h¹t bôi sÏ b»ng kh«ng
cã nghÜa lµ h¹t bôi kh«ng nhËn thªm c¸c ion n÷a. Lóc nµy ta nãi h¹t bôi ®·
®¹t ®−îc ®iÖn tÝch tíi h¹n.
Víi h¹t bôi cã kÝch th−íc lín h¬n 1μ m th× ®iÖn tÝch tíi h¹n cña nã tû
lÖ víi c−êng ®é ®iÖn tr−êng vµ tû lÖ víi b×nh th−¬ng b¸n kÝnh cña h¹t bôi.
qth = n.e = 0,19.10.10-9.r2.E (C)
qth : §iÖn tÝch tíi h¹n cña h¹t bôi
n : Sè l−îng ®iÖn tÝch nguyªn tè h¹t bôi tÝch ®−îc
r : B¸n kÝnh cña h¹t bôi
E : C−êng ®é ®iÖn tr−êng
Sù tÝch ®iÖn cña h¹t bôi x¶y ra rÊt nhanh. §èi víi hÇu hÕt bôi c«ng
nghiÖp, trong nh÷ng ®iÒu kiÖn b×nh th−êng th× chØ cÇn sau 1s h¹t bôi ®· tÝch
®−îc l−îng ®iÖn tÝch h¬n 90% ®iÖn tÝch tíi h¹n
2. Sù chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t bôi trong ®iÖn tr−êng
Trong kh«ng gian gi÷a ®iÖn cùc l¾ng vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng, mét h¹t
bôi chÞu t¸c ®éng bëi nhiÒu lùc: lùc ®iÖn tr−êng, träng lùc cña b¶n th©n h¹t
bôi, lùc c¶n cña m«i chÊt, lùc cña dßng khÝ quÊn h¹t bôi theo chiÒu dßng
khÝ. Trong c¸c lùc trªn th× lùc ®iÖn tr−êng vµ lùc c¶n cña m«i chÊt lµ quan
Page 15
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 15 http://www.ebook.edu.vn
träng nhÊt. Tæng hîp lùc g©y ra sù chuyÓn ®éng cña h¹t bôi vÒ phÝa c¸c
®iÖn cùc mµ chñ yÕu lµ chuyÓn ®éng vÒ phÝa c¸c ®iÖn cùc l¾ng.
§èi víi nh÷ng h¹t bôi cã ®−êng kÝnh lín h¬n 1 μ m th× tèc ®é chuyÓn
®éng cña h¹t vÒ phÝa ®iÖn cùc l¾ng tû lÖ víi kÝch th−íc h¹t bôi vµ tû lÖ víi
b×nh ph−¬ng c−êng ®é ®iÖn tr−êng.
μ=
− r.E.10W
211
(m/s)
§èi víi nh÷ng h¹t bôi cã kÝch th−íc nhá h¬n 1 μ m th× tèc ®é chuyÓn
®éng cña h¹t bôi vÒ phÝa ®iÖn cùc l¾ng kh«ng phô thuéc vµo kÝch th−íc cña
h¹t bôi mµ chØ phô thuéc vµo c−êng ®é ®iÖn tr−êng.
μ=
− E.10.17,0W
11
(m/s)
C¸c ký hiÖu trong c«ng thøc:
E : C−êng ®é ®iÖn tr−êng
r : B¸n kÝnh cña h¹t bôi
μ : HÖ sè nhít ®éng lùc cña khÝ ë ®iÒu kiÖn thùc tÕ
3. Sù l¾ng bô trªn bÒ mÆt cña ®iÖn cùc l¾ng
4. §Æc tÝnh Volt – Ampe cña quÇng s¸ng
§Æc tÝnh Volt – Ampe lµ mét trong nh÷ng chØ tiªu c¬ b¶n cña thiÕt bÞ
läc bôi ®iÖn. Khi t¨ng ®iÖn ¸p ®Õn ®iÖn ¸p nµo ®ã sÏ xuÊt hiÖn sù phãng
®iÖn quÇng s¸ng. Møc ®iÖn ¸p mµ ë gi¸ trÞ ®ã b¾t ®Çu cã sù xuÊt hiÖn phãng
®iÖn quÇng s¸ng gäi lµ ®iÖn ¸p tíi h¹n.
§Æc tÝnh Volt – Ampe cña quÇng s¸ng phô thuéc ®¸ng kÓ vµo kho¶ng
c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc tr¸i dÊu, phô thuéc vµo h×nh d¸ng vµ kÝch th−íc cña
®iÖn cùc quÇng s¸ng. §Æc tÝnh Volt – Ampe cßn phô thuéc vµo nhiÖt ®é, ¸p
suÊt, ®é Èm, tèc ®é vµ thµnh phÇn cña khÝ. Trong thùc tÕ, ®iÖn thÕ cÇn ®Ó
xuÊt hiÖn t−îng quÇng s¸ng th−êng cã gi¸ trÞ lín. QuÇng s¸ng sÏ xuÊt hiÖn
khi c−êng ®é ®iÖn tr−êng ®¹t tíi gi¸ trÞ tíi h¹n. VÝ dô: ë ¸p suÊt khÝ quyÓn
vµ nhiÖt ®é 200C ®Ó xuÊt hiÖn hiÖn t−îng quÇng s¸ng th× c−êng ®é ®iÖn
tr−êng tíi h¹n ph¶i ®¹t tíi 15kV/cm.
Page 16
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 16 http://www.ebook.edu.vn
§èi víi ®iÖn cùc l¾ng d¹ng èng trô rçng vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng lµ sîi
d©y dÉn th× c−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
)R.
298,01(.3,30E
1
th δ++δ= (kV/cm)
R1 : B¸n kÝnh cña ®iÖn cùc quÇng s¸ng
Eth : C−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n
δ : Tû sè khèi l−îng cña khÝ trong ®iÒu kiÖn lµm viÖc vµ ®iÒu kiÖn tiªu
chuÈn.
§èi víi hÖ thèng ®iÖn cùc l¾ng d¹ng èng trô vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng lµ
sîi d©y dÉn nh½n kh«ng gai th× ®iÖn ¸p tíi h¹n ®Ó xuÊt hiÖn quÇng s¸ng
®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc:
1
21thth R
Rln.R.EU = (V)
Khi ®iÖn cùc l¾ng cã d¹ng tÊm vµ ®iÖn cùc quÇng s¸ng cã d¹ng d©y dÉn th×
®iÖn ¸p tíi h¹n ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
)a
R..2ln
a
H..(R.EU 1
1thth
π−
π= (V)
Uth : §iÖn ¸p tíi h¹n (®iÖn ¸p b¾t ®Çu xuÊt hiÖn quÇng s¸ng) V
Eth : C−êng ®é ®iÖn tr−êng tíi h¹n
R1 : B¸n kÝnh ®iÖn cùc quÇng s¸ng
H : Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c quÇng s¸ng vµ ®iÖn cùc l¾ng d¹ng tÊm
a : Kho¶ng c¸ch gi÷a c¸c ®iÖn cùc quÇng s¸ng trong mét d·y
Tõ c¸c c«ng thøc trªn ta thÊy r»ng: Khi gi¶m b¸n kÝnh ®iÖn cùc quÇng
s¸ng R1 th× ®iÖn ¸p tíi h¹n sÏ gi¶m, cã nghÜa lµ quÇng s¸ng sÏ xuÊt hiÖn
sím h¬n. ë thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn
R1 = 0,001 ÷ 0,002 m vµ R2 = H = 0,1 ÷ 0,15m, th× U2 = 20kV ÷ 30kV.
§Ó thu bôi, ng−êi ta th−êng dïng quÇng s¸ng ©m, cã nghÜa lµ ®iÖn cùc
quÇng s¸ng nèi víi cùc ©m cña quÇng s¸ng v× c¸c ion cã ®é linh ®éng lín
h¬n so víi ®é linh ®éng cña c¸c ion d−¬ng.
Page 17
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 17 http://www.ebook.edu.vn
VII. Møc ®é thu bôi theo lý thuyÕt (hiÖu suÊt thu bôi)
Møc ®é thu bôi trong thiÕt bÞ läc bôi ®−îc tÝnh theo c«ng thøc:
11
2211
V.z
V.zV.z −=η
Trong ®ã:
Z1, z2 lµ hµm l−îng bôi vµo vµ ra khái thiÕt bÞ
Ta còng cã thÓ tÝnh η = 1 – e-wj
Trong ®ã f = v
b2ln = BÒ mÆt cña ®iÖn cùc l¾ng / L−u l−îng khÝ bôi
qua thiÕt bÞ (f ®−îc gäi lµ bÒ mÆt riªng cña thiÕt bÞ läc bôi øng víi l−îng khÝ
cÇn läc ®· cho trong mçi thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn x¸c ®Þnh).
C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu suÊt ph¶i kÓ ®Õn kÝch th−íc thiÕt bÞ
läc bôi, tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t bôi mang ®iÖn tÝch chuyÓn ®éng vÒ
cùc l¾ng.
VIII. C¸c nh©n tè ¶nh h−ëng trong thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn thùc tÕ
1. ¶nh h−ëng c¸c tÝnh chÊt khÝ cÇn lµm s¹ch
C−êng ®é ®iÖn tr−êng phô thuéc vµo thÕ hiÖu cÊp cho ®iÖn cùc quÇng
s¸ng. Nh− ®· biÕt ®iÖn tÝch h¹t bôi, tèc ®é chuyÓn ®éng cña chóng (sau khi
tÝch ®iÖn) ®Õn ®iÖn cùc l¾ng phô thuéc ®iÖn tÝch h¹t bôi, tèc ®é chuyÓn ®éng
cña chóng (sau khi tÝch ®iÖn) ®Õn ®iÖn cùc l¾ng phô thuéc vµo c−êng ®é
®iÖn tr−êng (®Æc biÖt ®èi víi h¹t cã kÝch th−íc lín). Do vËy duy tr× thÕ hiÖu
cùc ®¹i cho phÐp trªn ®iÖn cùc quÇng s¸ng lµ mét trong nh÷ng ®iÒu kiÖn
quan träng nhÊt ®Ó thiÕt bÞ lµm viÖc cã hiÖu qu¶ vµ ®¹t møc thu bôi cùc ®¹i.
Khi t¨ng nhiÖt ®é khÝ thÕ hiÖu ë ®iÖn cùc quÇng s¸ng sÏ gi¶m, ®iÒu ®ã cã
thÓ duy tr× kh«ng cã sù xuyªn thñng. ThÕ hiÖu xuyªn thñng tû lÖ nghÞch víi
nhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña khÝ. Ngoµi ra, nhiÖt ®é ¶nh h−ëng ®Õn tÝnh chÊt bôi
trªn ®iÖn cùc l¾ng.
Page 18
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 18 http://www.ebook.edu.vn
¶nh h−ëng cña ®é Èm khÝ ®Õn thÕ hiÖu trong thiÕt bÞ läc th× ng−îc lai
so víi ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é. T¨ng nhiÖt ®é th× t¨ng kh¶ n¨ng xuyªn
thñng.
ThÕ hiÖu trong thiÕt bÞ cong phô thuéc vµo thµnh phÇn ho¸ häc cña
khÝ, th−êng lµ c¸c t¹p chÊt khÝ mang ®iÖn ©m còng nh− SO3 bÞ hÊp thô trong
líp bôi ®· lµm thay ®æi tÝnh chÊt cña líp.
2. ¶nh h−ëng c¸c tÝnh chÊt cña bôi vµ líp bôi trªn ®iÖn cùc l¾ng
¶nh h−ëng c¸c kÝch th−íc h¹t bôi (®é ph©n t¸n h¹t) ®Õn c«ng t¸c cña
thiÕt bÞ läc ®−îc kÓ ®Õn tr−íc tiªn lµ trÞ sè ®iÖn tÝch h¹t bôi nhËn ®−îc, lµ
tèc ®é cña h¹t ®Õn cùc l¾ng sau khi chóng ®−îc tÝch ®iÖn.
§iÖn tÝch c¸c h¹t lín còng nh− tèc ®é chuyÓn ®éng cña chóng ®Õn cùc
l¾ng lín h¬n so víi h¹t nhá. V× vËy hiÖu qu¶ thu c¸c h¹t lín cao h¬n, thêi
gian chuyÓn ®éng ®Õn cùc l¾ng Ýt h¬n. Ngoµi ra ®é ph©n t¸n cña h¹t bôi cã
liªn quan ®Õn hiÖn t−îng gäi lµ sù bao kÝn quÇng s¸ng vµ liªn quan ®Õn cÊu
t¹o líp bôi trªn ®iÖn cùc l¾ng.
Thµnh phÇn ho¸ häc ¶nh h−ëng ®Õn ®iÖn trë suÊt cña h¹t bôi (®é dÉn
®iÖn) cña líp bôi trªn cùc l¾ng, do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn hiÖu qu¶ lµm viÖc cña
thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn. ¶nh h−ëng nµy b¾t ®Çu ë thêi ®iÓm khi cã sù tiÕp xóc
gi÷a h¹t bôi chøa ®iÖn tÝch ©m víi ®iÖn cùc l¾ng.
Bôi chøa trong khÝ ®−îc chia thµnh 3 nhãm theo gi¸ trÞ ®iÖn trë suÊt:
- Nhãm 1: Cã ρ < 104 Ωcm (cã ®é diÖn dÉn lín). C¸c h¹t bôi nµy khi
tiÕp xóc víi bÒ mÆt kim lo¹i ®iÖn cùcl¾ng sÏ trao tøc thêi ®iÖn tÝch ©m vµ bÞ
®Èy vµo dßng khÝ. Do vËy c¸c h¹t bôi cã ®é dÉn ®iÖn lín qua thiÕt bÞ thu
®iÖn sÏ kh«ng bÞ l¾ng. CÇn ph¶i lµm c¸c bé phËn gi÷ bôi trªn c¸c ®iÖn cùc.
- Nhãm 2: Cã ρ = 104 Ωcm ®Õn Cã 2.104 Ωcm. C¸c h¹t bôi nµy ®−îc
thu håi cã hiÖu qu¶ trong thiÕt bÞ läc ®iÖn. C¸c ®iÖn tÝch cña h¹t ph©n bè
®Òu trªn ®iÖn tÝch cùc l¾ng.
- Nhãm 3: Cã ρ > 2.104 Ωcm (cã ®é diÖn dÉn thÊp). C¸c ®iÖn tÝch chøa
trong bôi lan chËm qua líp bôi ®Ó ®Õn bÒ mÆt ®iÖn cùc l¾ng kim lo¹i, khi ®ã
ë trªn líp bôi t¹o thµnh mét ®iÖn thÕ nµo ®ã.
Page 19
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 19 http://www.ebook.edu.vn
3. ¶nh h−ëng cña hµm l−îng bôi ban ®Çu trong khÝ
Khi hµm l−îng bôi cao trong khÝ, ®Æc biÖt gåm c¸c h¹t nhá cã thÓ dÉn
®Õn hiÖn t−îng gäi lµ sù bao kÝn quÇng s¸ng. (HiÖn t−îng nµy lµ x¶y ra khi
ta t¨ng sè l−îng h¹t bôi trong ®iÖn tr−êng sÏ lµm t¨ng sè ®iÖn tÝch kh«ng
gian. Dßng ®iÖn cã ®−îc trong thiÕt bÞ läc bôi ®iÖn lµ do ®iÖn tÝch kh«ng
gian chuyÓn ®éng.
V× tÝnh linh ®éng cña h¹t bôi cã gi¸ trÞ nhá h¬n tÝnh linh ®éng cña c¸c
ion khÝ, nªn t¨ng c¸c ®iÖn tÝch kh«ng gian trong c¸c h¹t bôi lµm gi¶m ®¸ng
kÓ c−êng ®é dßng ®iÖn trong thiÕt bÞ läc bôi (cã khi chØ sè 0). HiÖn t−îng
nµy lµm gi¶m sù thu bôi. HiÖn t−îng bao kÝn quÇng s¸ng thÊy khi nång ®é
bôi trong khÝ tõ vµi gam trong 1m3 khÝ ®Õn vµi chôc gam/m3.
§Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy cÇn gi¶m hµm l−îng bôi ban ®Çu trong
khÝ cÇn lµm s¹ch (gi¶m tèc ®é khÝ), t¨ng thÕ hiÖu trªn ®iÖn cùc quÇng s¸ng
®Ó t¨ng c−êng ®é ®iÖn tr−êng, t¨ng tèc ®é chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t bôi
chøa ®iÖn tÝch vµ t¨ng c−êng ®é t¹o thµnh ion. Khi t¨ng hµm l−îng bôi
trong kh«ng khÝ ngoµi kh¶ n¨ng lµm bÈn ®iÖn cùc l¾ng vµ ®iÖn cùc quÇng
s¸ng cßn t¹o thiÕt bÞ vËn hµnh kh«ng æn ®Þnh.
4. ¶nh h−ëng sù lµm bÈn ®iÖn cùc quÇng s¸ng vµ ®iÖn cùc l¾ng ®Õn hiÖu
qu¶ thu bôi
§é s¹ch cña ®iÖn cùc quÇng s¸ng vµ ®iÖn cùc l¾ng lµ mét trong c¸c
nh©n tè quan träng nhÊt trong viÖc b¶o qu¶n thiÕt bÞ läc bôi
MÆc dÇu trªn ®iÖn cùc quÇng s¸ng kh«ng l¾ng nhiÒu h¹t bôi, nh−ng do
bÒ mÆt ®iÖn cùc kh«ng lín, nªn vÉn dÉn ®Õn t¹o líp bôi trªn bÒ mÆt d©y dÉn
vµ lµm t¨ng ®−êng kÝnh ®iÖn cùc quÇng s¸ng, do vËy ph¶i t¨ng hiÖu ®iÖn thÕ
quÇng s¸ng, ®ã lµ ®iÒu kh«ng ph¶i bao giê còng thùc hiÖn ®−îc. NÕu bôi cã
®iÖn trë lín th× d©y dÉn coi nh− bÞ phñ líp c¸ch ®iÖn vµ quÇng s¸ng sÏ
kh«ng t¹o thµnh. Nguyªn nh©n nµy ¶nh h−ëng xÊu ®Õn sù lµm viÖc cña thiÕt
bÞ ®Æc biÖt lµ khi cã nhiÖt ®é kho¶ng 3000 ÷ 4000C vµ chøa c¸c Sunfat kim
lo¹i.
Page 20
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 20 http://www.ebook.edu.vn
§Ó kh¾c phôc hiÖn t−îng nµy ta cÇn gi¶m nhiÖt ®é khÝ, rung ®éng
th−êng xuyªn ®iÖn cùc quÇng s¸ng, gi¶m l−îng khÝ bÞ hót vµo tèi thiÓu ®Ó
gi¶m hµm l−îng SO3 trong khÝ.
C¸c h¹t bôi l¾ng ë ®iÖn cùc l¾ng sÏ ¶nh h−ëng ®Õn c«ng t¸c thiÕt bÞ,
liªn quan ®Õn ®é dÉn ®iÖn vµ lµm gi¶m hiÖu qu¶ thu bôi. Do bÒ mÆt líp bôi
kh«ng b»ng ph¼ng do thÕ hiÖu dÔ bÞ xuyªn thñng ë nh÷ng chç nh« ra nªn
ph¶i gi¶m thÕ hiÖu trong thiÕt bÞ läc.
5. ¶nh h−ëng c¸c tham sè ®iÖn cña thiÕt bÞ
Nh− ®· nªu, thÕ hiÖu quÇng s¸ng liªn quan ®Õn c−êng ®é ®iÖn tr−êng
cã ¶nh h−ëng ®Õn c«ng t¸c thiÕt bÞ. C−êng ®é dßng ®iÖn t¨ng khi t¨ng thÕ
hiÖu lµ ®Æc ®iÓm thuËn lîi cña chÕ ®é ®iÖn. Tuy nhiªn khi xuÊt hiÖn quÇng
s¸ng ng−îc còng lµm t¨ng c−êng ®é dßng ®iÖn mÆc dÇu hiÖu qu¶ thu bôi
gi¶m. V× vËy hiÖn t−îng t¨ng c−êng ®é dßng ®iÖn kh«ng ph¶i lu«n dÉn ®Õn
c¶i thiÖn qu¸ tr×nh thu bôi mµ ph¶i xem nguyªn nh©n lµm t¨ng c−êng ®é
dßng ®iÖn ®ã.
Së dÜ trªn ®iÖn cùc quÇng s¸ng lu«n duy tr× cùc ©m v× quÇng s¸ng bÒn
v÷ng h¬n vµ thÕ hiÖu xuyªn thñng lín h¬n so víi quÇng s¸ng d−¬ng, ngoµi
ra c¸c ion ©m cã tÝnh hµnh ®éng lín h¬n ion d−¬ng.
Kh«ng cho phÐp cÊp nguån xoay chiÒu vµo ®iÖn cùc quÇng s¸ng v× khi
®ã chiÒu chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t cña c¸c h¹t bôi kh«ng ngõng thay ®æi vµ
lµm gi¶m hiÖu qu¶ thu bôi.
6. ¶nh h−ëng cña tèc ®é vµ sù ph©n bè khÝ trong thiÕt bÞ ®Õn hiÖu suÊt
thu bôi
Tõ c«ng thøc η = 1 – kd
L
e ωω−
cho ta xÐt ¶nh h−ëng ωk ®Õn hiÖu qu¶ thu
bôi lý thuyÕt
Khi t¨ng tèc ®é khÝ ®Õn mét giíi h¹n c¸c h¹t bôi ®· l¾ng trªn ®iÖn cùc
cã thÓ v¨ng ra ngoµi vµ bÞ dßng quÊn ra khái thiÕt bÞ, ®Æc biÖt khi rung ®éng
c¸c ®iÖn cùc hoÆc lµm tôt bôi khái ®iÖn cùc.
Page 21
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 21 http://www.ebook.edu.vn
IX. øng dông cô thÓ cña ph−¬ng ¸n ®èi víi yªu cÇu läc bôi
Yªu cÇu cña chóng ta ë ®©y lµ thiÕt kÕ víi cao ¸p läc lµ 72kV.
§Ó cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc chÝnh x¸c lµ víi ®iÖn ¸p mét chiÒu cña ta lµ 72 kV
th× chóng ta cÇn ph©n tÝch chi tiÕt vÒ tÝnh chÊt cña c¸c lo¹i bôi. Tr−íc hÕt ®Ó
®¬n gi¶n trong viÖc ph©n tÝch chóng ta øng dông cao ¸p läc cña chóng ta
víi thiÕt bÞ läc bôi kh¸ phæ biÕn hiÖn nay lµ thiÕt bÞ läc bôi xicl«n μΗ (øng
dông trong nhµ m¸y sø vigacera, xi m¨ng Bót S¬n…)
H¹t bôi chóng ta ph©n tÝch ë ®©y ®−îc ®i s©u vµo ph©n tÝch thµnh phÇn,
kÝch th−íc, kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn, b¸n kÝnh trung b×nh cña h¹t bôi, ®é Èm cña
bôi, tÝnh dÉn ®iÖn cña tõng lo¹i bôi, tÝnh chÊt ho¸ häc cña tõng lo¹i bôi
kh¸c nhau.
Tõ trªn ta ®−a ra hµm sè cña cao ¸p läc phô thuéc vµo c¸c yÕu tè ®Çu
vµo.
Cao ¸p läc = f (tÝnh chÊt h¹t bôi, ®iÒu kiÖn m«i tr−êng…)
Ngoµi nh÷ng yÕu tè trªn th× cao ¸p läc cßn phô thuéc vµo tèc ®é
chuyÓn ®éng cña c¸c h¹t bôi tíi c¸c cùc vµ tèc ®é cña dßng bôi chuyÓn
®éng qua thiÕt bÞ läc bôi (¶nh h−ëng trùc tiÕp tíi chÊt l−îng läc bôi).
ë ®©y chóng ta cã c«ng thøc x¸c ®Þnh tèc ®é h¹t bôi chuyÓn ®éng ®Õn cùc
l¾ng víi h¹t bôi cã kÝch th−íc > 1 μ m.
r...6
E.E.r.10.87,1 xdt210
μπ=ω
−
Ex : c−êng ®é ®iÖn tr−êng
XÐt chi tiÕt tõng lo¹i bôi cô thÓ:
VËt liÖu gèm chóng ta xÐt ë ®©y lµ xªn-zian (BaO.l2O3.2SiO2 vµ c¸c
cacbonat bari,. Cao lanh, ®Êt sÐt (c¸c thµnh phÇn nµy lµm t¨ng liªn kÕt xªn-
zian khi nung chi tiÕt) vµ thuû tinh alumosilic nhiÒu bari. §Æc ®iÓm cña lo¹i
vËt liÖu nµy lµ cã khèi l−îng riªng t−¬ng ®èi lín, tèn hao ®iÖn m«i bÐ ngay
c¶ ë d−íi nhiÖt ®é 300 – 4000C, ®ång thêi tèn hao ®iÖn m«i Ýt biÕn ®æi theo
nhiÖt ®é. Bôi sau khi nung cã ®é Èm trung b×nh, tuy nhiªn do lo¹i bôi nµy
cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn kÐm do ®ã cao ¸p läc kho¶ng 65kV.
Page 22
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 22 http://www.ebook.edu.vn
VËt liÖu lµ bôi than thµnh phÇn chÝnh trong bôi lµ C ®· ®−îc nghiÒn
nhá, lo¹i bôi nµy cã khèi l−îng riªng thÊp ®ång thêi kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn cña
bôi than lµ t−¬ng ®èi cao do ®ã cao ¸p läc ®Æt vµo th−êng chØ ë møc 55kV.
VËt liÖu xi m¨ng Porland (xi m¨ng tr¾ng) ®−îc s¶n xuÊt tõ ®¸ v«i cïng víi
®Êt sÐt vµ nh÷ng diÖp th¹ch, hoÆc c¸c thµnh phÇn cña c¸c chÊt ë lß cao chøa
«xit nh«m vµ silic ®ioxide. C¸c chÊt nµy pha trén th−êng theo tû lÖ lµ 60%
®¸ v«i, 19% silic ®ioxide vµ 8% nh«m 5% c¸c lo¹i giÊy v¶i 5% lµ «xit
magiª 3% lµ sunfur trioxide. Bôi xi m¨ng cã kh¶ n¨ng dÉn ®iÖn kÐm vµ cã
khèi l−îng riªng cña bôi t−¬ng ®èi lín ®é Èm cña bôi thÊp c¸c ph¶n øng
ho¸ häc trong bôi Ýt x¶y ra. §ång thêi bôi th¶i ra tõ nhµ m¸y s¶n xuÊt xi
m¨ng cã hµm l−îng rÊt lín (gÇn 1/3 l−îng toµn bé khèi l−îng cñahîp chÊt
ban ®Çu ®−a vµo), nh− vËy ®iÖn ¸p ®Æt vµo ®Ó läc bôi xi m¨ng th−êng ph¶i ë
møc t−¬ng ®èi cao kho¶ng tõ 70 – 75 kV.
KÕt luËn:
Quan t×m hiÓu s¬ bé vÒ thiÕt bÞ läc bôi, cÊu t¹o vµ c¸c bé phËn cïng
nguyªn lý ho¹t ®éng cña chóng. §ång thêi ®−a ra ®−îc chøc n¨ng c¸c bé
phËn, c¸c th«ng sè kü thuËt, gióp ta cã kh¸i niÖm ban ®Çu vÒ läc bôi vµ c¬
b¶n cã thÓ ®Þnh h−íng ®Ó cã thÓ thiÕt kÕ chi tiÕt thiÕt bÞ läc bôi tÜnh ®iÖn.
Trong ph¹m vi cña ®iÖn tö c«ng suÊt ta chØ xÐt ®Õn hÖ thèng cung cÊp ®iÖn
¸p vµo cho läc bôi tÜnh ®iÖn cïng c¸c kh©u liªn quan ®Õn hÖ thèng nµy.
Nh− ®· ph©n tÝch ë trªn th× víi cao ¸p läc cña chóng ta lµ 72 kV th×
®−îc ¸p dông chÝnh ë trong c¸c nhµ m¸y s¶n xuÊt xi m¨ng. Chóng ta thiÕt
kÕ m¹ch ®iÒu khiÓn vµ m¹ch lùc theo ®iÖn ¸p ®Çu vµo ®· cho vµ víi cao ¸p
läc cña chóng ta 72 kV. Tuy nhiªn chóng ta ph¶i lu«n lu«n ®¶m b¶o æn
®Þnh ®iÖn ¸p ®Çu vµo, cã kh¶ n¨ng chèng ng¾n m¹ch vµ tù ®éng ®ãng m¹ch
vµo ®iÖn ¸p lµm viÖc víi thêi gian ®iÒu chØnh ®−îc.
Page 23
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 23 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng II
R¬le thêi gian
Trong tù ®éng ®iÒu khiÓn, b¶o vÖ th−êng gÆp nh÷ng tr−êng hîp cÇn cã
mét kho¶ng thêi gian gi÷a nh÷ng thêi ®iÓm t¸c ®éng cña hai hay nhiÒu thiÕt
bÞ, hoÆc trong tù ®éng hãa c¸c qu¸ tr×nh s¶n xuÊt, nhiÒu khi ph¶i tiÕn hµnh
nh÷ng thao t¸c kÕ tiÕp nhau nh÷ng kho¶ng thêi gian cÇn thiÕt ®ã, ng−êi ta
dïng r¬le thêi gian. Nh− vËy, cã thÓ ®Þnh nghÜa r¬le thêi gian lµ r¬le cã ®Æc
tÝnh: Khi cã tÝn hiÖu vµo r¬le míi ph¸t tÝn hiÖu ë ®Çu ra (cßn gäi lµ r¬le trÔ
thêi gian hay bé trÔ).
+ Nh÷ng yªu cÇu chung ®èi víi r¬le thêi gian bao gåm :
- Kh¶ n¨ng duy tr× thêi gian æn ®Þnh, chÝnh x¸c, tin cËy, kh«ng phô
thuéc vµo dao ®éng cña ®iÖn ¸p nguån cung cÊp, tÇn sè nhiÖt ®é vµ c¸c ®iÒu
kiÖn m«i tr−êng (nhiÖt ®é, ®é Èm, ®é dung…).
- C«ng suÊt ng¾t cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm ®ñ lín.
- C«ng suÊt tiªu thô nhá.
- kÕt cÊu, sö dông ®¬n gi¶n.
HÇu nh− ë tÊt c¶ c¸c lo¹i r¬le trë vÒ tr¹ng th¸i ®Çu khi tÝn hiÖu ®iÖn
®Çu vµo b»ng 0, do ®ã kh«ng yªu cÇu hÖ sè nh¶ cao.
Trong c¸c s¬ ®å tù ®éng ®iÒu khiÓn, nhiÒu khi cã tÇn sè thao t¸c cao
nªn yªu cÇu ®oä bÒn c¬ vÒ chèng mµi mßn cao tõ 5 ÷ 10.106 lÇn thao t¸c.
Thêi gian t¹o trÔ chËm tõ 0,25(s) trë lªn , cã thÓ tíi hµng giê vµ l©u h¬n
n÷a. C¸c r¬le thêi gian ®iÖn tö cßn cho phÐp hÑn giê (nhí) hoÆc lËp tr×nh.
+ CÊu tróc chung cña r¬le thêi gian gåm cã c¸c bé phËn chÝnh sau:
- Bé phËn ®éng lùc: cã chøc n¨ng nhËn tÝn hiÖu vµo lµ n¨ng l−îng ®iÖn,
biÕn ®æi thµnh n¨ng l−îng thÝch hîp cho bé phËn hîp thêi gian ho¹t ®éng.
Bé phËn ®éng lùc cã thÓ lµ nam ch©m ®iÖn, ®éng c¬ ®iÖn, bé biÕn ®æi ®iÖn:
biÕn ¸p, chØnh l−u…
Page 24
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 24 http://www.ebook.edu.vn
- Bé t¹o thêi gian : cã chøc n¨ng kÐo dµi thêi gian trÔ cña r¬le. Bé phËn
nµy lµm viÖc theo nhiÒu nguyªn lý kh¸c nhau nh− : ®iÖn tö, c¬ khÝ, khÝ nÐn,
thñy lùc , ®iÖn tö v..v.. C¨n cø vµo bé t¹o thêi gian trÔ mµ cã tªn r¬le t−¬ng
øng.
VÝ dô r¬le ®iÖn tõ , r¬le thêi gian thñy lùc, r¬le thêi gian ®iÖn tö v..v..
- Bé phËn ®Çu ra: r¬le ph¸t tÝn hiÖu ra b»ng sù thay ®æi tr¹ng th¸i ®ãng,
më c¸c tiÕp ®iÓm.
Ngoµi ra r¬le cßn cã bé phËn ®iÒu chØnh thêi gian t¸c ®éng (thêi gian
trÔ) cña r¬le vµ bé phËn hiÓn thÞ thêi gian ë d¹ng ch÷ sè.
Ký hiÖu r¬le thêi gian trong s¬ ®å m¹ch ®iÖn nh− ë h×nh 2.1:
a) b) c)
H×nh 2.1 KÝ hiÖu r¬le thêi giana) cuén d©y; b) tiÕp ®iÓm thuêng më, ®ãng chËm; c) tiÕp ®iÓm
thuêng ®ãng, më chËm
I. R¬le thêi gian ®iÖn tõ
1. CÊu t¹o
KÕt cÊu r¬le thêi gian kiÓu ®iÖn tõ nh− trªn h×nh 2.2:
M¹ch tõ gåm lâi 1, n¾p 2, tÊm ®Öm phi tõ tÝnh 3 (th−êng b»ng c¸c tÊm
®ång máng 0,1(mm)). Lâi s¾t 1 ®−îc b¾t chÆt lªn b¶ng ®iÖn 4 nhê ®Õ nh«m
5. Trªn ®Õ cßn l¾p hÖ thèng tiÕp ®iÓm 6. Nam ch©m ®iÖn mét chiÒu cã lâi
lµm b¶ng thÐp armk«. Nh¸nh ph¶i cã tiÕt diÖn trßn ®Ó chÕ t¹o vµ l¸p r¸p
cuén d©y ®−îc thuËn tiÖn. Nh¸nh tr¸i cã tiÕt diÖn ch÷ nhËt, nhê ®ã t¨ng
®−îc chiÒu dµi chç tiÕp xóc gi÷a lâi vµ n¾p tõ lµ phÇn chuyÓn ®éng, do ®ã
t¨ng ®−îc ®é bÒn c¬ chèng mµi mßn cña c¹nh quay. Trªn nh¸nh tr¸i cã l¾p
mét vßng ng¾n m¹ch cã d¹ng èng trô rçng 8, tiÕt diÖn lín, lµm b»ng vËt
liÖu dÉn ®iÖn tèt nh− ®ång hoÆc nh«m .
Page 25
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 25 http://www.ebook.edu.vn
H×nh 2.2 R¬le thêi gian ®iÖn tõ
Bé phËn duy tr× thêi gian cña r¬le lµm viÖc theo nguyªn lý ®iÖn tõ, trªn
c¬ së sö dông dßng ®iÖn c¶m øng xuÊt hiÖn trong èng dÉn ®iÖn trô rçng,
khi tõ th«ng chÝnh do cuén d©y sinh ra trong m¹ch tõ biÕn thiªn. Theo ®Þnh
luËt Lenx¬, dßng ®iÖn c¶m øng nµy cã chiÒu sao cho tõ th«ng cña nã sinh
ra chèng l¹i sù biÕn thiªn (t¨ng hay gi¶m) cña tõ th«ng chÝnh. Do vËy, tèc
®é t¨ng hay gi¶m cña tõ th«ng chÝnh khi cuén d©y ®−îc ®ãng hay ng¾t ®iÖn
sÏ chËm ®i. Cã nghÜa thêi gian t¸c ®éng vµ thêi gian nh¶ cña r¬le ®−îc t¨ng
lªn.
Muèn cã thêi gian nh¶ chËm h¬n, tõ dÉn khe hë kh«ng khÝ lµm viÖc vµ
khe hë phô ph¶i rÊt lín, cho nªn c¸c bÒ mÆt tiÕp xóc gi÷a lâi vµ n¾p nam
ch©m ®iÖn ph¶i ®−îc mµi nh·n.
§Õ ®óc nh«m cña r¬le cßn ®ãng thªm vai trß vßng ng¾n m¹ch phô ®Ó
t¨ng thêi gian nh¶ chËm.
Trong vËt liÖu tõ lÝ t−ëng, sau khi ng¾t ®iÖn cuén d©y, tõ th«ng trong
lâi gi¶m ®Õn gi¸ trÞ cßn d− Φd. Gi¸ trÞ Φd do vËt liÖu vµ kÝch th−íc m¹ch tõ
quyÕt ®Þnh. Lùc khö tõ cµng nhá, mËt ®é tõ th«ng d− Bd cµng nhá, tõ th«ng
d− Φd cµng bÐ th× thêi gian nh¶ chËm cña r¬le cµng lín. Thêi gian nh¶ chËm
®èi víi m¹ch tõ b·o hßa cã thÓ tÝnh theo c«ng thøc:
Page 26
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 26 http://www.ebook.edu.vn
∫Φ
Φ
Φ=
d
0LW
d
R
Wt
2
Trong ®ã:
W lµ sè vßng èng ng¾n m¹ch, th−êng chän W = 1
R lµ ®iÖn trë vßng ng¾n m¹ch:
( )s
l..1.R θα+ρ=
§iÖn trë R phô thhuéc vµo ®iÖn trë suÊt ρ cña vËt liÖu, kÝch th−íc
chiÒu dµi trung b×nh mét vßng l, tiÕt diÖn ngang s, hÖ sè nhiÖt ®iÖn trë α vµ
nhiÖt ®é lµm viÖc θ cña vßng, do ®ã ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian nh¶ chËm cña
r¬le.
Ngoµi ra vËt liÖu cã ®é t− thÈm cao ë ®o¹n ch−a b·o hßa cña ®−êng
cong tõ hãa còng cho thêi gian nh¶ chËm lín.
Trong nh÷ng ®iÒu kiÖn gièng nhau thêi gian nh¶ chËm do tõ th«ng ban
®Çu Φ0 quyÕt ®Þnh, gi¸ trÞ nµy do ®−êng cong tõ hãa ë tr¹ng th¸i ®ãng quyÕt
®Þnh. V× dßng ®iÖn trong cuén d©y vµ ®iÖn ¸p tØ lÖ víi nhau nªn t−¬ng quan
gi÷a tõ th«ng vµ ®iÖn ¸p Φ(U) cïng tØ lÖ nh−ng ë tØ lÖ kh¸c. Khi m¹ch tõ
ch−a b¶o hßa, ë ®iÖn ¸p ®Þnh møc, gi¸ trÞ Φ0 phô thuéc nhiÒu vµo gi¸ trÞ
®iÖn ¸p nguån. Khi ®ã thêi gian chËm sÏ phô thuéc theo ®iÖn ¸p ®Æt vµo
cuén d©y.
Trong c¸c s¬ ®å truyÒn ®éng ®iÖn, ®iÖn ¸p ®Æt lªn cuén d©y th−êng
thÊp h¬n ®Þnh møc. Do ®ã thêi gian nh¶ chËm cñng nhá do Φ0 nhá. §Ó t¹o
®−îc thêi gian nh¶ chËm kh«ng phô thuéc vµo ®iÖn ¸p nguån, m¹ch tõ ph¶i
b·o hßa cao (h×nh 2.3). Trong mét vµi r¬le, ®iÖn ¸p sôt ®Õn 50% còng
kh«ng ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian chËm.
Muèn thêi gian nh¶ chËm æn ®Þnh, thêi gian cÊp ®iÖn cho cuén d©y
ph¶i ®ñ lín ®Ó tõ th«ng ®¹t ®ñ ®Õn gi¸ trÞ x¸c lËp Φ0. Thêi gian nµy gäi lµ
thêi gian n¹p (hay thêi gian chuÈn bÞ). NÕu thêi gian n¹p kh«ng ®ñ, thêi
gian nh¶ chËm sÏ bÞ gi¶m ®i. Thêi gian n¹p vµo kho¶ng 1 gi©y.
Page 27
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 27 http://www.ebook.edu.vn
NhiÖt ®é m«i tr−êng còng ¶nh h−ëng ®Õn thêi gian nh¶ chËm. NhiÖt ®é
t¨ng lµm thêi gian nh¶ chËm gi¶m, ®«i khi gi¶m ®Õn 50%. ChÞu ¶nh h−ëng
cña nhiÖt ®é lµ nh−îc ®iÓm cña lo¹i r¬le nµy.
2. §iÒu chØnh thêi gian lµm viÖc cña r¬le
Cã thÓ ®iÒu chØnh thêi gian t¸c ®éng cña r¬le b»ng c¸ch thay ®æi lùc
c¨ng cña lß xo nh¶ 9 (h×nh 2.2). NÕu t¨ng lùc lß xo sÏ lµm t¨ng lùc hót ban
®Çu dÉn ®Õn t¨ng thêi gian t¸c ®éng. Nh−ng v× ë tr¹ng th¸i më cña nam
ch©m ®iÖn h»ng sè thêi gian ®iÖn tõ cña nam ch©m ®iÖn nhá nªn thêi gian
nh¶ chËm khi hót cñng nhá, kho¶ng 0,2(s).
Khi cÇn thêi gian nh¶ chËm lín h¬n 1(s) ph¶i dïng r¬le ë chÕ ®é nh¶.
Lóc nµy cã thÓ ®iÒu chØnh thêi gian nh¶ chËm b»ng c¸c c¸ch sau:
Thay ®æi lùc lß xo t¸ch n¾p 11 (h×nh 2.2). §Çu trªn lß xo nµy tùa vµo
miÕng lãt 14 ®· ®−îc chèt 15 vÆn chÆt lªn n¾p. §Çu d−íi lß xo truyÒn lùc
lªn chèt ®ång 12 tù do di chuyÓn trong lç ë n¾p. Trôc chèt ®ång 12 di
chuyÓn t−¬ng ®èi víi trôc lß xo. ë tr¹ng th¸i ®ãng chèt 12 bÞ ®Èy lªn vµ lß
xo 11 bÞ thªm lùc Ðp. Lß xo 11 t¹o ra lùc chÝnh t¸ch n¾p ra khái lâi trong
giai ®o¹n ®Çu qu¸ tr×nh nh¶ cña r¬le. Thay ®æi lùc Ðp ban ®Çu cña lß xo tøc
lµ thay ®æi lùc t¸ch n¾p nhê èc ®iÒu chØnh 13.
Page 28
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 28 http://www.ebook.edu.vn
NÕu t¨ng lùc lß xo 11, lµm t¨ng lùc t¸ch n¾p, t¨ng tõ th«ng nh¶, dÉn
®Õn gi¶m thêi gian nh¶ chËm cña r¬le (h×nh 2.4a). Ng−îc l¹i gi¶m lùc lß xo
sÏ t¨ng thêi gian nh¶ chËm. Khi tõ th«ng nh¶Φnh gÇn b»ng tõ th«ng d− Φd
th× thêi gian nh¶ chËm t¨ng lªn rÊt nhiÒu vµ sai lÖch t¨ng nhiÒu, lµm gi¶m
®é chÝnh x¸c cña r¬le. Do vËy kh«ng nªn cho r¬le lµm viÖc ë vïng Φnh =
Φd.
§Ó thay ®æi trong ph¹m vi lín vµ nh¶y cÊp (®iÒu chØnh th«) thêi gian
nh¶ chËm cña r¬le, cã thÓ chiÒu dµy tÊm ®Öm phi tõ tÝnh ®Æt gi÷a n¾p vµ lâi
thÐp. ë tr¹ng th¸i ®ãng, m¹ch tõ b·o hßa, bÒ dµy tÊm ®Öm Ýt ¶nh h−ëng ®Õn
gi¸ trÞ Φ0. Khi gi¶m chiÒu dµy tÊm ®Öm phi tõ tÝnh (th−êng b»ng c¸c l¸
®ång vµng máng 0,1÷0,3mm), sÏ lµm t¨ng ®é tõ c¶m cña cuén d©y cã lâi
thÐp, m¹ch tõ ë tr¹ng th¸i kh«ng b·o hßa vµ lµm gi¶m tèc ®é suy gi¶m cña
tõ th«ng trong lâi, kÕt qu¶ thêi gian nh¶ chËm t¨ng lªn (h×nh 2.4b).
Lo¹i r¬le nµy ®−îc chÕ t¹o cã thêi gian nh¶ chËm tõ 0,3÷5(s), sö dông
®iÖn mét chiÒu. Dßng ®Þnh møc cña r¬le 10(A) ë ®iÖn ¸p 110(V) vµ 5(A) ë
®iÖn ¸p 220(V). R¬le lµm viÖc bÒn, ch¾c ch¾n.
Page 29
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 29 http://www.ebook.edu.vn
II. R¬le thêi gian kiÓu thñy lùc
R¬le thêi gian kiÓu thñy lùc cã cÊu t¹o vµ ho¹t ®éng nh− h×nh 2.5:
7
2
84
5
3
6
1W
H×nh 2.5 R¬le thêi gian kiÓu thñy lùc
Bé phËn ®éng lùc lµ nam ch©m ®iÖn 1. Bé phËn t¹o thêi gian lµ hÖ
thèng thñy lùc gåm xilanh, pitt«ng, lß xo c¶n trong xilanh chøa ®Çy dÇu
nhên.
Bé phËn ra lµ hÖ tiÕp ®iÓm t¸c ®éng tøc thêi (kh«ng trÔ) vµ tiÕp ®iÓm
t¸c ®éng chËm (cã trÔ). R¬le lµm viÖc nh− sau:
Khi cã tÝn hiÖu ®iÖn ®iÒu khiÓn ®−a vµo cuén d©y nam ch©m ®iÖn 1,
lùc hót ®iÖn tõ kÐo n¾p chuyÓn ®éng rÊt nhanh (coi lµ tøc thêi) vÒ lâi, nam
ch©m ë tr¹ng th¸i hót. Khi n¾p hót lµm hÖ tiÕp ®iÓm t¸c ®éng tøc thêi 6 thay
®æi tr¹ng th¸i :th−êng më sÏ ®ãng l¹i vµ th−êng ®ãng sÏ më ra, ®ång thêi lß
xo kÐo 3 bÞ kÐo c¨ng ra sÏ kÐo pÝtt«ng chuyÓn dÞch xuèng d−íi, dÇu nhên
khoang pitt«ng bÞ Ðp ®Èy lªn trªn qua lç th«ng. V× lç th«ng nµy nhá nªn dÇu
nhên t¹o ra lùc c¶n chuyÓn ®éng cña pitt«ng, lµm cho pitt«ng chuyÓn ®éng
chËm l¹i. Ph¶i mét thêi gian sau, pitt«ng míi ®i hÕt qu·ng hµnh tr×nh ®·
Page 30
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 30 http://www.ebook.edu.vn
®Þnh vµ tay ngang ë ®Çu cÇn pitt«ng t× lªn hÖ tiÕp ®iÓm t¸c ®éng chËm lµm
thay ®æi tr¹ng th¸i ®ãng, më cña chóng. Nh− vËy hÖ pitt«ng vµ xilanh ®Çu
chøc n¨ng t¹o thêi gian chËm cña r¬le.
Khi pitt«ng ®i xuèng, lß xo 5 bÞ nÐn vµ van mét chiÒu 8 ®ãng.
Khi ng¾t ®iÖn cuén d©y nam ch©m ®iÖn, lß xo 3, lß xo 5, van mét
chiÒu më, lµm n¾p nam ch©m vµ pitt«ng, nhanh trãng chë vÒ vÞ trÝ ban ®Çu,
c¸c hÖ tiÕp ®iÓm còng lËp tøc thay ®æi vÒ tr¹ng th¸i ®ãng, më ®Çu.
R¬le lo¹i nµy cã thÓ t¹o ®−îc thêi gian trÔ tõ 0,4÷180(s). Cã thÓ ®iÒu
chØnh thêi gian b»ng thay ®æi tiÕt diÖn lç th«ng dÇu b»ng vÝt 7 hoÆc thay ®æi
qu·ng dÞch chuyÓn t¸c dông cña pitt«ng vµ b»ng c¸ch ®iÒu chØnh vÞ trÝ ban
®Çu cña hÖ tiÕp ®iÓm t¸c ®éng cã trÔ. §Æc ®iÓm cña r¬le thêi gian kiÓu thñy
lùc lµ cã thÓ chÕ t¹o r¬le lµm viÖc víi ®iÖn xoay chiÒu hoÆc mét chiÒu dÔ
dµng. Thêi gian trÔ cña r¬le kh«ng phô thuéc vµo sù dao ®éng cña ®iÖn ¸p,
tÇn sè nguån, nh−ng ®é nhít cña dÇu chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÖt ®é lµm thay
®æi ®é chÝnh x¸c cña r¬le tíi: ± 10%. Dßng ®Þnh møc cña hÖ tiÕp ®iÓm lµ
3(A), ®iÖn ¸p lµm viÖc ®Õn 380(V).
III. R¬le thêi gian kiÓu ®ång hå
Trong r¬le thêi gian kiÓu ®ång hå, bé phËn ®éng lùc lµm r¬le ho¹t
®éng cã thÓ lµ mét cuén lß xo l¸ (nh− d©y cãt trong ®ång hå c¬ khÝ). Khi
vÆn lß xo cuén chÆt l¹i, lß xo ®· ®−îc n¹p n¨ng l−îng. Do tÝnh ®µn håi, khi
lß xo xæ r¶të vÒ tr¹ng th¸i ®Çu, th× gi¶ phãng n¨ng l−îng c¬ lµm r¬le ho¹t
®éng. Bé phËn ®éng lùc cã thÓ lµ mét nam ch©m ®iÖn. Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu
khiÓn vµo cuén d©y nam ch©m, phÇn øng (n¾p) nam ch©m ®−îc hót vÒ phÝa
lâi nhê lùc hót ®iÖn tõ sÏ kÐo c¨ng lß xo (hoÆc lµm nh¶ lß xo ®· ®−îc kÐo
hay nÐn s½n) ®Ó r¬le ho¹t ®éng.
Bé phËn t¹o thêi gian lµ hÖ thèng c¸c b¸nh r¨ng gi¶m tèc vµ c¬ cÊu
cãc dao ®éng. C¬ cÊu cãc nµy cã t¸c dông lµm c¸c b¸nh r¨ng chuyÓn ®éng
quay víi tèc ®é chËm vµ kh«ng thay ®æi nh− ë ®ång hå c¬ khÝ th«ng
th−êng, nhê ®ã t¹o ®−îc thêi gian trÔ cho r¬le.
Page 31
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 31 http://www.ebook.edu.vn
S¬ ®å ®éng häc ®¬n gi¶n cña r¬le thêi gian kiÓu ®ång hå dïng ®iÖn
xoay chiÒu nh− ë h×nh 2.6a vµ mét chiÒu ë h×nh 2.6b.
M¹ch tõ 1vµ n¾p 2 lµm b»ng thÐp l¸ kÜ thuËt ®iÖn dËp ghÐp l¹i ®Ó gi¶m
tæn hao trong lâi thÐp, ®ång thêi chÕ t¹o ®«n gi¶n h¬n. Cuén d©y 3 ®Æt ë trô
giøa cña m¹ch tõ. N¾p 2 víi lß xo nh¶ 4. Mét ®Çu tay ®ßn 5 cña c¬ cÊu
®ång hå t× vµo n¾p 2 nhê lß xo kÐo 6. Khi nam ch©m ®iÖn cÊp ®iÖn , n¾p 2
®−îc hót xuèng lµm hÖ thèng b¸nh r¨ng ®ång hå quay d−íi t¸c ®éng lß xo
kÐo 6,dÉn ®Õn tay quay 8 quay vµ sau mét thêi gian sÏ t¸c ®éng lªn hÖ tiÕp
®iÓm 9. Nhê qu¶ l¾c (dao ®éng) vµ c¬ cÊu cãc 7, tèc ®é quay cña tay quay
®−îc gi¶m xuèng vµ kh«ng ®æi, lµm cho thêi gian t¸c ®éng cña r¬le ®−îc
kÐo dµi, ®é chÝnh x¸c vµ tÝnh æn dÞnh lµm viÖc ®−îc t¨ng cao.
§iÒu chØnh thêi gian t¸c ®éng cña r¬le b»ng c¸ch thay ®æi gãc quay
ban ®Çu gi÷a tay quay 8 (hoÆc c¬ cÊu cam) vµ hÖ tiÕp ®iÓm 9.
Ngoµi ra r¬le cßn cã mét hÖ tiÕp ®iÓm t¸c ®éng tøc thêi 10 (kh«ng trÔ)
®−îc ®ãng më nhê n¾p nam ch©m ®iÖn .
Thêi gian trÔ cña lo¹i r¬le kiÓu ®ång hå trªn ®¹t tíi 20(s)± 0,1. R¬le
lµm viÖc æn ®Þnh, gÇn nh− kh«ng bÞ ¶nh h−ëng, dao ®éng cña ®iÖn ¸p
nguån, tuæi thä cao. NÕu dïng cho ®iÖn mét chiÒu, chØ cÇn nam ch©m ®iÖn
lµ lo¹i nam ch©m mét chiÒu.
Mét sè lo¹i r¬le kiÓu ®ång hå cã bé phËn ®éng lùc lo¹i c¬ khÝ, dïng lß
xo l¸ cuén nh− ®· nãi trªn, cã thêi gian trÔ h¬n: 6, 15, 30 vµ 60(phót). VÝ dô
c¸c r¬le hÑn giê ng¾t trong mét sè ®å dïng ®iÖn nh− qu¹t, m¸y giÆt, æ c¾m
®iÖn… Cã lo¹i r¬le®−îc thay ®ßn quay 8 b»ng c¬ cÊu nhiÒu b¸nh xe cÇm ®Ó
®ãng më nhiÒu tiÕp ®iÓm trong c¸c thêi ®iÓm vµ thêi gian trÔ kh¸c nha,
dïng ®iÒu khiÓn thiÕt bÞ lµm viÖc theo mét ch−¬ng tr×nh ®· ®Þnh nh− m¸y
giÆt, m¸y röa, m¸y Êp trøng… trong c«ng nghiÖp vµ sinh ho¹t ®êi sång.
Page 32
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 32 http://www.ebook.edu.vn
H×nh 2.6a R¬le thêi gian kiÓu ®ång hå
H×nh 2.6b R¬le thêi gian mét chiÒu kiÓu ®ång hå
Page 33
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 33 http://www.ebook.edu.vn
IV. R¬le thêi gian kiÓu ®éng c¬
Khi ®iÒu khiÓn c¸c qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña thiÕt bÞ, m¸y mãc cÇn cã
thêi gian trÔ lín: tõ vµi phót ®Õn vµi giê hoÆc l©u h¬n n÷a, hay c¸c qu¸ tr×nh
lµm viÖc diÔn ra cã tÝnh lËp l¹i theo chu k×, ng−êi ta th−êng sö dông c¸c r¬le
thêi gian kiÓu ®éng c¬. Lo¹i r¬le nµy cã cÊu tróc chung nh− s¬ ®å h×nh 2.7
R¬le gåm c¸c bé phËn chÝnh sau:
1. Bé phËn ®éng lùc
Bé phËn ®éng lùc ®Ó r¬le ho¹t ®éng liªn tôc, l©u dµi lµ c¸c ®éng c¬
c«ng nhá cì 2÷5(W). Cã 2 lo¹i ®éng c¬ ®−îc dïng nh− sau:
a) §éng c¬ kh«ng ®ång bé mét pha kiÓu vßng ng¾n m¹ch (vßng chËp)
lâi thÐp stato cã hai cùc, lµm b»ng thÐp l¸ kÜ thuËt ®iÖn ghÐp. D©y quÊn
kiÓu tËp trung mét cuén. Trªn cùc cã ®Æt mét vßng ng¾n m¹ch b»ng ®ång
dÉn ®iÖn tèt, tiÕt diÖn lín. Vßng ng¾n m¹ch «m mét phÇn (cì 1/3÷1/2) diÖn
tÝch cùc tõ. §iÖn ¸p lµm viÖc cña ®éng c¬ cã 110(V) vµ 220(V) xoay chiÒu.
Tèc ®é quay cña r«to lµ: 2920(vßng/phót) ë tÇn sè ®iÖn nguån 50(Hz). §Çu
trôc ra cña ®éng c¬ liÒn víi ®Çu trôc vµo cña bé gi¶m tèc. §éng c¬ ®−îc
cÊp ®iÖn, r«to quay liªn tôc ®Ó truyÒn c«ng suÊt c¬ cho bé t¹o thêi gian ho¹t
®éng trong suèt qu¸ tr×nh r¬le lµm viÖc. CÊu t¹o ®éng c¬ lo¹i nµy nh− ë
h×nh 2.8a. §Æc ®iÓm cña lo¹i ®éng c¬ nµy lµ cÊu t¹o ®¬n gi¶n, Ýt h− háng.
Page 34
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 34 http://www.ebook.edu.vn
Tèc ®é quay phô thuéc vµo dao ®éng cña ®iÖn ¸p nguån, dÉn ®Õn gi¶m ®é
chÝnh x¸c cña r¬le.
U~
1
2
3
4
H×nh 2.8a §éng c¬ trong r¬le thêi gian
b) §éng c¬ kh«ng ®ång bé mét pha kiÓu ch¹y tô
Lo¹i nµy th−êng ®−îc chÕ t¹o cã bèn cùc, hai cuén d©y gåm: mét cuén
ch¹y vµ mét cuén phô nèi víi tô ®iÖn. Mçi cuén d©y ®−îc chia lµm hai
cuén nhá, ®Æt trªn hai cùc xen kÏ nhau. Tèc ®é ®éng c¬ lµ 1460 vßng/phót ë
tÇn sè nguån 50(Hz). C«ng suÊt c¬ tõ 4÷8(W). §éng c¬ nµy nèi víi mét
hép gi¶m tèc c¬ khÝ, cã m«men ë ®Çu trôc ra lín, ®ñ ®Ó cuén chÆt d©y cãt
cña bé phËn t¹o thêi gian trÔ kiÓu ®ång hå. Khi d©y cãt ®· ®−îc cuén chÆt,
®éng c¬ ®−îc ng¾t ®iÖn vµ dõng quay, lß xo d©y cãt xæ ra, gi¶i phãng n¨ng
l−îng lµm c¬ cÊu ®ång hå lµm viÖc. Trong thêi gian ®éng c¬ ®iÖn cuén d©y
cãt tõ 15÷20(s), c¬ cÊu ®ång hå vÉn lµm viÖc b×nh th−êng. Khi d©y cãt xæ
ra gÇn hÕt, ®éng c¬ ®−îc tù ®éng ®ãng ®iÖn, l¹i cuén chÆt d©y cãt cho chu
k× lµm viÖc míi. Thêi gian qu¸ tr×nh xæ d©y cãt tõ 60÷120(phót). Nh− vËy
c¬ cÊu ®ång hå t¹o thêi gian trÔ lµm viÖc ®−îc nhê ®éng c¬ n¹p n¨ng l−îng
cho d©y cãt. DÉn ®Õn thêi gian trÔ cña r¬le ®¶m b¶o chÝnh x¸c, kh«ng bÞ
Page 35
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 35 http://www.ebook.edu.vn
¶nh h−ëng cña dao ®éng ®iÖn ¸p nguån vµ vÉn t¹o ®−îc kho¶ng thêi gian
trÔ lín.
c) §éng c¬ b−íc
Lµ mét d¹ng ®Æc biÖt cña ®éng c¬ ®ång hå mét pha. Stato th−êng cã
mét cuén d©y ®Æt trong lâi thÐp cã nhiÒu cùc. R«to lµ mét nam ch©m vÜnh
cöu. Khi cã mét nöa sãng ®iÖn ¸p nguån (h×nh sin) hoÆc mét xung ®iÒu
khiÓn ®Æt vµo ®éng c¬, r«to sÏ quay ®−îc mét gãc x¸c ®Þnh, gäi lµ mét
b−íc, sau ®ã ®Æt tiÕp nöa sãng thø hai hoÆc mét xung ng−îc cùc tÝnh víi
xung tr−íc, r«to l¹i quay tiÕp ®−îc gãc thø hai. Nh− vËn ®éng c¬ quay
thµnh tõng b−íc gi¸n ®o¹n (kh«ng tr¬n liªn tôc nh− ®éng c¬ th−êng), tèc ®é
quay tïy thuéc tÇn sè ®iÖn ¸p nguån hay tÇn sè xung ®−a vµo ®éng c¬. Khi
tÇn sè nguån lµ 50Hz, ®éng c¬ quay ®−îc 2.f =100 buíc/s. Mçi b−íc quay
øng víi thêi gian 0,01(s). Do ®ã thêi gian trÔ cña r¬le chÝnh x¸c ®Õn 0,01(s)
kh«ng phô thuéc sù giao ®éng trÞ sè ®iÖn ¸p, chØ phô thuéc vµo tÇn sè ®iÖn
¸p nguån, kh«ng phô thuéc nhiÖt ®é m«i tr−êng lµm viÖc.
2. Bé phËn t¹o thêi gian
Lµ c¸c bé gi¶m tèc b¸nh r¨ng c¬ khÝ, t−¬ng tù nh− ë ®ång hå thêi gian
c¬. Dïng ®Ó biÕn ®æi tèc ®é quay nhanh cña ®éng c¬ xuèng tèc ®é chËm,
thÝch hîp víi thêi gian trÔ cÇn cã cña r¬le tõ vµi giê cho ®Õn hµng tuÇn hoÆc
l©u h¬n.
3. Bé phËn tiÕp ®iÓm
Trong r¬le cã thÓ chØ cã cÆp tiÕp ®iÓm cã thêi gian (gåm 1 th−êng
®ãng vµ 1 th−êng më) hoÆc cã hai cÆp tiÕp ®iÓm: mét cÆp cã thêi gian vµ
mét cÆp t¸c ®éng tøc thêi (kh«ng cã thêi gian trÔ). C¸c tiÕp ®iÓm nµy ®−îc
®ãng më b»ng hÖ thèng b¸nh xe cam g¾n trªn ®Çu trôc ra cña hép gi¶m tèc.
Tïy theo h×nh d¹ng vµ tèc ®é quay cña b¸nh xe cam ®Ó cã thêi gian ®ãng
më tiÕp ®iÓm tïy ý. §iÒu chØnh thêi gian trÔ cña r¬le b»ng c¸ch thay ®æi vÞ
trÝ ban ®Çu cña hÖ thèng tiÕp ®iÓm nhê c¸c nót gÆt hay nót Ên.
Page 36
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 36 http://www.ebook.edu.vn
R¬le cã thÓ gåm nhiÒu b¸nh xe cam vµ cÆp tiÕp ®iÓm t−¬ng øng ®Ó cã
thÓ lËp vµ thay ®æi ch−¬ng tr×nh lµm viÖc cña r¬le khi cÇn ®iÒu khiÓn c¸c
qui tr×nh c«ng nghÖ phøc t¹p theo thêi gian.
VÝ dô cÊu t¹o mét lo¹i r¬le thêi gian kiÓu ®éng c¬ nh− trªn h×nh (2.8b,c).
H×nh 2.8b R¬le thêi gian kiÓu ®éng c¬
H×nh 2.8c R¬le thêi gian lËp tr×nh kiÓu ®éng c¬ L
Page 37
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 37 http://www.ebook.edu.vn
V. R¬le thêi gian ®iÖn tö
1. R¬le thêi gian ®Ìn ®iÖn tö
R¬le thêi gian ®iÖn tö lµ c¸c r¬le thêi gian cã cÊu t¹o vµ lµm viÖc dùa
trªn c¸c linh kiÖn ®iÖn tö nh− : ®Ìn ®iÖn tö ch©n kh«ng, tranzitor, ®iod,
tiristor, m¹ch tæ hîp IC…
H×nh 2.9 tr×nh bµy nguyªn lý lµm viÖc cña mét r¬le thêi gian dïng ®Ìn
®iÖn tö vµ nguån ®iÖn mét chiÒu kiÓu ®¬n gi¶n nhÊt.
Khi ®ãng khãa K, tô ®iÖn C b¾t ®Çu phãng ®iÖn qua ®iÖn trë R. §iÖn
¸p U0 lín h¬n ®iÖn ¸p Up cña ®Ìn 3 cùc, nªn lóc nµy ®Ìn bÞ khãa. Trong
m¹ch anèt kh«ng cã dßng ®iÖn , r¬le ë tr¹ng th¸i nh¶.
Khi më khãa K, tô ®iÖn C b¾t ®Çu phãng ®iÖn qua ®iÖn trë R. §iÖn ¸p
U0 tõ tõ gi¶m theo hµm mò t¾t dÇn. §iÖn thÕ l−íi cña ®Ìn tõ tõ trë nªn
d−¬ng. Sau mét thêi gian khi ®iÖn thÕ nµy ®¹t ®Õn gi¸ trÞ ®iÖn ¸p l−íi t¸c
®éng, th× ®Ìn chuyÓn sang chÕ ®é më. Dßng ®iÖn trong m¹ch anèt t¨ng lªn,
lµm r¬le ®iÖn tõ t¸c ®éng, tiÕp ®iÓm r¬le ®−îc ®ãng. Ta nãi r¬le thêi gian ®·
t¸c ®éng (chÕ ®é ®ãng chËm).
Thêi gian t¸c ®éng cña r¬le phô thuéc vµo h»ng sè thêi gian (qu¸n tÝnh
®iÖn) cña m¹ch RC:
ttd = RClntd
0
U
U
trong ®ã: ttd thêi gian t¸c ®éng cña r¬le;
U0 : ®iÖn ¸p nguån diÒu khiÓn :
Utd : ®iÖn ¸p l−íi ®Ìn khi r¬le t¸c ®éng.
NÕu R vµ C cã trÞ sè lín, thêi gian nhËn sÏ t¨ng. Lo¹i r¬le nµy cã thêi
gian chËm (trÔ) ®Õn vµi phót. Khi thêi gian chËm cµng lín, ®é chÝnh x¸c cña
r¬le cµng gi¶m. §iÒu chØnh thêi gian chËm b»ng c¸ch thay ®æi trÞ sè cña
®iÖn trë R.
Page 38
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 38 http://www.ebook.edu.vn
+-
E®R
U0+-
C
R
U0
It®
tt®
I®
tc
U0.e-t/RC
a) b)
H×nh 2.9 R¬le thêi gian ®iÖn töa) S¬ ®å nguyªn lÝ; b) §Æc tÝnh thêi gian
2. R¬le thêi gian b¸n dÉn
Thay ®Ìn ®iÖn tö b»ng tranzitor b¸n dÉn, ta ®−îc mét r¬le thêi gian
tranzitor (nh− ë h×nh 2.10). R¬le dïng cho ®iÖn mét chiÒu. Thùc chÊt ®ã lµ
bé khuÕch ®¹i hai tÇng lµm viÖc ë tr¹ng th¸i r¬le. §Çu vµo cña T1 nèi víi tô
hãa C.
Khi khãa K ®ãng, tô C ®−îc n¹p ®Õn ®iÖn ¸p nguån E. Cùc gèc cña T2
®−îc nèi víi cùc ph¸t cña T1 qua ®iÖn trë R3. ChÕ ®é lµm viÖc cña m¹ch
®−îc chän sao cho khi khãa K ®ãng th× r¬le ®iÖn tõ R ë tr¹ng th¸i nh¶.
Khi cã tÝn hiÖu ®iÒu khiÓn, khãa K më, tô C b¾t ®Çu phãng ®iÖn qua
®iÖn trë R2 vµ cùc ph¸t cña T1. Do ®ã ®iÖn thÕ ®iÓm A t¨ng dÇn, lµm cho
dßng ®iÖn ®i qua cùc ph¸t cña T2 t¨ng. Sau mét thêi gian x¸c ®Þnh, tïy
thuéc vµo trÞ sè cña C vµ R2, dßng ®iÖn nµy ®¹t ®Õn trÞ sè t¸c ®éng, r¬le
®iÖn tõ R ®ãng, tiÕp ®iÓm ®Çu ra cña r¬le ®ãng. §iÖn trë R4 dïng ®Ó thay
®æi dßng t¸c ®éng cña r¬le ®iÖn tõ.
Lo¹i r¬le nµy cã thêi gian chËm ®Õn vµi phót. ¦u ®iÓm chÝnh lµ cã tuæi
thä cao, c«ng xuÊt ®iÖn tiªu thô Ýt, nh−ng ®Æc tÝnh thêi gian chÞu ¶nh h−ëng
cña dao ®éng ®iÖn ¸p nguån vµ nhiÖt ®é m«i tr−êng.
V× vËy, ®Ó n©ng cao ®é chÝnh x¸c thêi gian r¬le, trong c¸c r¬le trªn
ph¶i cã thªm c¸c phÇn m¹ch phô trî kh¸c nh−: m¹ch ®iÖn ¸p lµm viÖc,
Page 39
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 39 http://www.ebook.edu.vn
m¹ch bï nhiÖt… R¬le ®iÖn tõ R ®−îc dïng víi môc ®Ých c¸ch ly vÒ ®iÖn
gi÷a m¹ch cña r¬le víi m¹ch phÝa sau vµ t¨ng dßng ra cña r¬le, v× tiÕp ®iÓm
cña r¬le ®iÖn tõ cho phÐp ®ãng ng¾t dßng ®Õn 5(A) trong khi dßng m¹ch
cùc ph¸t T2 rÊt nhá, cì vµi phÇn tr¨m ampe.
Víi r¬le dïng ®iÖn xoay chiÒu, trong r¬le cßn cã phÇn m¹ch chØnh l−u
vµ m¹ch läc ®iÖn ¸p nguån.
Hai lo¹i r¬le thêi gian ®iÖn tö vµ b¸n dÉn ®Òu t¹o thêi gian trÔ trªn c¬
së sö dông qu¸ tr×nh phãng ®iÖn cña tô trong m¹ch ®iÖn qua ®iÖn trë. H¹n
chÕ cña chóng lµ kho¶ng thêi gian trÔ nhá, phô thuéc vµo dao ®éng ®iÖn ¸p
vµ nhiÖt ®é. §é chÝnh x¸c cao.
3. R¬le thêi gian vi m¹ch (IC)
Víi r¬le lo¹i nµy, ng−êi ta cã thÓ t¹o ra c¸c lo¹i r¬le thêi gian cã d¶i
thêi gian lµm viÖc rÊt réng, tõ 0,001(s)÷9999(h), ®é chÝnh x¸c vµ ®é tin cËy
cao nhiÒu tÝnh n¨ng lµm viÖc. §¸p øng ®−îc yªu cÇu cña c¸c bµi to¸n tù
®éng ®iÒu khiÓn cã néi dung phøc t¹p, khèi l−îng th«ng tin lín.
CÊu t¹o chung cña r¬le thêi gian vi m¹ch gåm c¸c bé phËn chøc n¨ng
chñ yÕu nh− ë h×nh 2.11
Page 40
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 40 http://www.ebook.edu.vn
a) Bé phËn t¹o thêi gian
ë ®©y lµ c¸c phÇn m¹ch dao ®éng, t¹o ra c¸c xung cã tÇn sè æn ®Þnh
kh«ng ®æi. Th«ng th−êng, tÇn sè dao ®éng nµy rÊt lín, tõ vµi tr¨m kHz trë
lªn. NÕu tÇn sè ®−îc gi¶m phï hîp víi ®Æc tÝnh thêi gian lµm viÖc cña r¬le
qua c¸c phÇn m¹ch chia tÇn sè. Trong mét sè lo¹i r¬le thêi gian dïng nguån
xoay chiÒu l−íi ®iÖn quèc gia, ng−êi ta dïng tÇn sè nguån lµm xung thêi
gian chuÈn, mçi xung øng víi 0,01(s) ë tÇn sè 50(Hz).
b) Bé phËn ®Õm xung
Bé phËn nµy ®Õm c¸c xung xuÊt hiÖn tõ thêi ®iÓm r¬le lµm viÖc (cã tÝn
hiÖu ®iÒu khiÓn ë ®Çu vµo) ®Õn thêi ®iÓm r¬le t¸c ®éng. Sè xung ®Õm ®−îc
sÏ cho thêi gian trÔ cÇn thiÕt. KÕt qu¶ ®Õm cã thÓ ®−a ra ë d¹ng t−¬ng tù
hoÆc sè.
c) Bé phËn so s¸nh
So s¸nh kÕt qu¶ ®Õm xung víi møc chuÈn thêi gian ®¹t (chØnh ®Þnh)
tr−íc. Thêi gian chØnh ®Þnh ban ®Çu còng cã thÓ ë d¹ng t−¬ng tù hoÆc d¹ng
sè.
NÕu c¸c ®¹i l−îng lµm viÖc cña r¬le ®−îc xö lÝ ë d¹ng t−¬ng tù, ta cã
r¬le kü thuËt t−¬ng tù. Khi ®−îc xö lÝ ë d¹ng sè, ta cã r¬le kÜ thuËt sè. Khi
®−îc xö lÝ ë d¹ng sè, ta cã c¸c r¬le kÜ thuËt sè. Khi kÕt qu¶ ®Õm b»ng hoÆc
gièng sè liÖu chØnh ®Þnh th× bé so s¸nh cho tÝn hiÖu ra, dÉn ®Õn r¬le t¸c
®éng.
Page 41
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 41 http://www.ebook.edu.vn
d) Bé phËn nguån cung cÊp
Bé phËn nµy cã chøc n¨ng biÕn ®æi ®iÖn ¸p nguån cung cÊp cho r¬le,
®iÖn mét chiÒu hoÆc xoay chiÒu , th−êng lµ 24V, 110V, 220V… thµnh c¸c
møc ®iÖn ¸p thÊp mét chiÒu , cã cùc tÝnh, phï hép víi ®iÖn ¸p lµm viÖc cña
c¸c linh kiÖn vi m¹ch trong r¬le: 12V, 5V…
e) Bé phËn ®Çu ra
Bé phËn ®Çu ra cã nhiÖm vô ghÐp nèi vµ chuyÓn tÝn hiÖu t¸c ®éng cña
r¬le ®Õn c¸c thiÕt bÞ phÝa sau r¬le, bé phËn ra th−êng lµ c¸c r¬le ®iÖn tõ
c«ng suÊt nhá (hoÆc tranzistor c«ng suÊt). Khi cã tÝn hiÖu t¸c ®éng tõ bé
phËn so s¸nh truyÒn ®Õn, r¬le ®iÖn tõ t¸c ®éng, c¸c tiÕp ®iÓm cña chóng
chuyÓn tr¹ng th¸i tõ më sang ®ãng hoÆc ng−îc l¹i. C¸c tiÕp ®iÓm nµy cã
dßng lµm viÖc ®Þnh møc ®Õn 5A vµ ®iÖn ¸p lµm viÖc ®Þnh møc 220V. MÆt
kh¸c r¬le ®iÖn tõ cßn cho phÐp c¸ch li vÒ ®iÖn gi÷a hai phÇn m¹ch ®iÖn
tr−íc vµ sau r¬le.
Th«ng th−êng mçi r¬le thêi gian ®−îc l¾p hai cÆp tiÕp ®iÓm, trong ®ã
mét cÆp (gåm mét tiÕp ®iÓm th−êng ®ãng vµ mét tiÕp ®iÓm th−êng më) t¸c
®éng tøc thêi vµ mét cÆp t¸c ®éng cã thêi gian trÔ t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi
trong sö dông.
f) Bé phËn chØnh ®Þnh
Bé phËn chØnh ®Þnh lµ c¸c nóm xoay tr¬n liªn tôc (nh− ë r¬le kÜ thuËt
t−¬ng tù) hoÆc c¸c nót Ên, phÝm g¹t nhá, nóm xoay tõng b−íc (nh− ë c¸c
r¬le kÜ thuËt sè) dïng ®Ó chØnh ®Þnh (®Æt tr−íc) c¸c th«ng sè thêi gian trÔ
lµm viÖc cña r¬le hoÆc phøc t¹p h¬n, nh− trong c¸c r¬le lËp tr×nh ®−îc, c¸c
nót nµy dïng ®Ó chän (®Æt) chøc n¨ng lµm viÖc, thay ®æi dµi thêi gian, ®¬n
vÞ thêi gian, hÑn giê, ®Æt ch−¬ng tr×nh lµm viÖc cho r¬le vµ chØnh vÒ 0.
g) Bé phËn chØ thÞ (hiÓn thÞ)
Bé phËn nµy chØ thÞ cho ng−êi sö dông biÕt râ c¸c th«ng sè chØnh ®Þnh,
c¸c th«ng sè lµm viÖc hiÖn thêi (hiÖn t¹i) chøc n¨ng lµm viÖc… cña r¬le.
TÝn hiÖu hiÓn thÞ th−êng ®−îc hiÓn thÞ ë d¹ng ch÷ sè vµ ch÷ c¸i, h×nh
m· hãa trªn bµn in, b¶ng ®Ìn LED hoÆc trªn mµn h×nh tinh thÓ láng LCD
Page 42
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 42 http://www.ebook.edu.vn
cïng víi c¸c ®Ìn tÝn hiÖu LED hoÆc nhÊp nh¸y theo mét quy luËt (m· hãa)
nµo ®ã.
Trong c¸c bé phËn trªn, bé phËn chØnh ®Þnh vµ bé phËn chØ thÞ lµ hai
bé phËn chÝnh thùc hiÖn viÖc “giao tiÕp” trùc tiÕp gi÷a ng−êi sö dông vµ
r¬le.
H×nh 2.12 R¬le thêi gian vi m¹ch
VI. R¬le thêi gian dïng vi m¹ch 555
1. CÊu t¹o vµ nguyªn lý ho¹t ®éng
a. Vi m¹ch 555
Vi m¹ch 555 lµ vi m¹ch ®Þnh thêi gian ®Çu tiªn vµ ®Õn nay vÉn cßn
®−îc sö dông phæ biÕn. Vi m¹ch nµy cã thÓ lµm viÖc nh− mét bé ®Þnh thêi
kiÓu mét xung (one shortimr) hoÆc mé bé ®iÖn ¸p hµi phiÕm ®Þnh.
Page 43
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 43 http://www.ebook.edu.vn
GND VCC1 8
1Trigger 8 Dis charge
1Out put 8 Trires hold
1Reset 8 Control age
ChuÈn trong
8 4
CONTROL FF
OUTPUT
5
6
2
1
3
7
H×nh 2.13a
b. Bé ®Þnh thêi gian kiÓu mét xung
55576
1 5
3
248
RL0,01
C
+9
R
TRIGGER
H×nh 2-13b
ë m¹ch nµy ta sö dông vi m¹ch 555 ®iÒu khiÓn trùc tiÕp mét r¬le 6v –
5000020Ω. M¹ch nµy khëi ®éng b»ng mét xung ©m vµ mét nót Ên gi÷a
ch©n 2 vµ GND. Thêi gian gi÷ r¬le T = 1MΩ, C = 10μF th× r¬le sÏ ®−îc gi÷
trong kho¶ng 10 gi©y sau xung trigger. Tuy nhiªn theo sè liÖu cña nhµ s¶n
xuÊt th× víi thêi gian dµi (cì phót) th× m¹ch lµm viÖc kh«ng cßn chÝnh x¸c
n÷a.
Page 44
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 44 http://www.ebook.edu.vn
558
16 Out putOut put A115 Timing DTiming A214 Triggir DTriggir A313 ResetControl 412 GNDVec 510 Trigger CTrigger B610 Tiong CTiong B79 Out put COut put B8
H×nh 2-13c
§Ó cã thÓ t¹o ra thêi gian trÔ lín ng−êi ta ®Æt nèi tiÕp nhiÒu tÇng ®Þnh
thêi gian kiÓu 555. TÇng non sÏ t¹o xung kÝch víi tÇng kia khi nã kÕt thóc
thêi gian trÔ. §Ó ®¬n gi¶n ta lÊy vÝ dô vi m¹ch 558 lµ mét m¹ch tæ hîp gåm
4 bé ®Þnh thêi gian kiÓu 555 ®Æt chung mét vá.
1/4558
1/4558 1/4
558
S2
1312S1
361
2C1
8
7C2
14
1/4558 Led16
C4
15
1KR8
R4R7R3R6R2R5R1
+VCC
H×nh 2 – 13d
H×nh 2.13d lµ s¬ ®å bé ®Þnh thêi gian gåm 4 tÇng ®Æt nèi tiÕp. R5 = R6
= R7 = 4RZ.S1 lµ mét khëi ®éng, S2 lµ nót Reset. Cho R1C1, R2C2,
R3C3, R4C4 ®Ó cã thêi gian trÔ mçi tÇng (T1tr = R1C1) nh− mong muèn.
Thêi gian trÔ sÏ b»ng tæng thêi gian trÔ cña tÊt c¶ c¸c tÇng.
Khi Ên S1 Led sÏ s¸ng trë l¹i.
Page 45
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 45 http://www.ebook.edu.vn
B»ng c¸ch kÕt hîp 2 bé ®Þnh thêi gian nh− trªn (1 cho thêi gian nghØ, 1
cho thêi gian lµm viÖc). Víi c¸c logic ®iÒu khiÓn thÝch hîp ta sÏ t¹o ra mét
bé ®Þnh thêi gian tæng hîp cho phÐp ®éng c¬ lµm viÖc theo chu k× nh− ý
muèn (theo s¬ ®å khèi h×nh 2.13c).
S
EN
RS
§iÒu khiÓn
Out put B
Out put A
Trigger
Trigger
§Þnh thêi lµm nghØ B
L«gic ®iÒu khiÓn
§Þnh thêi lµm viÖc A
H×nh 2-13e
§Çu tiªn Ên nót S ®Ó kÝch cho bé ®Þnh thêi lµm viÖc A. Th«ng qua
logic ®iÒu khiÓn sÏ ®ãng m¹ch cho ®éng c¬ lµm viÖc, khi hÕt thêi gian lµm
viÖc, ®Çu ra output A sÏ xuÊt hiÖn mét xung ©m ng¾t m¹ch ®éng c¬, ®ång
thêi ®−a ®Õn kÝch Triggir B ®Ó bé ®Þnh thêi nghØ B b¾t ®Çu ho¹t ®éng. KÕt
thóc thêi gian nghØ sÏ xuÊt hiÖn mét xung ©m ë output B Reset l¹i bé ®Þnh
thêi lµm viÖc A, b¾t ®Çu mét chu kú míi.
2. §Æc ®iÓm
- Cã thÓ t¹o ra mét chu tr×nh nghØ – lµm viÖc rÊt dµi cì hµng giê.
- Kh¾c phôc ®−îc viÖc ph¶i dïng c¸c tô ®iÖn trÞ sè qu¸ lín.
- §é chÝnh x¸c phôc thuéc nhiÒu vµo c¸c linh kiÖn R1, C1 viÖc tÝnh to¸n
R1, C1 ®Ó m¹ch lµm viÖc chÝnh x¸c lµ rÊt khã kh¨n.
§Ó t¹o ta c¸c nÊc thêi gian theo yªu cÇu ®ßi hái rÊt nhiÒu thêi gian vµ c«ng
søc ®Ó ®iÒu chØnh cÈn thËn c¸c ®iÖn trë R1.
- Khi lµm trong ®iÒu kiÖn nÆng lÒ nh− nhiÖt ®é cao, ®é Èm lín sÏ g©y sai sè
nhiÒu, m¹ch lµm viÖc æn ®Þnh.
Page 46
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 46 http://www.ebook.edu.vn
VII. R¬le thêi gian kiÓu m¹ch sè
1. S¬ ®å khèi
§ãng c¾t®éng c¬
R¬le trung gian
Thay ®æi thêi gian nghØ
Logic ®iÒu khiÓn
§Õm xung nghØ
T¹o xung chuÈn
Chia tÇn sè
§Õm xung lµm viÖc
Thay ®æi thêigian lµm viÖc
H×nh 2 – 14
Bé t¹o xung chuÈn:
Th«ng th−êng lµ mét m¹ch t¹o xung vu«ng ë tÇn sè cao, yªu cÇu tÇn
sè xung ph¶i rÊt æn ®Þnh. Th−êng th× ®· cã mét bé chia tÇn ®Ó ë lèi ra cña
khèi nµy tÇn sè chØ cßn 50Hz hoÆc 60Hz.
Khèi chia tÇn:
Th−êng cã hai bé phËn chia tÇn.
- Bé chia lÊy ra tÇn sè 1Hz (chu kú T = 1min)
Khèi nµy cã thÓ sö dông c¸c m¹ch chia tÇn b»ng bé ®Õm nhÞ ph©n
hoÆc thËp ph©n.
Khèi ®Õm xung lµm viÖc vµ ®Õm xung nghØ:
Hai khèi nµy cã t¸c ®éng Reset lÉn nhau ®Ó khèi nµy ho¹t ®éng th×
khèi kia nghØ. Nã cã thÓ ®−îc x©y dùng tõ c¸c bé phËn ®Õm nhÞ ph©n hoÆc
thËp ph©n.
Khèi thay ®æi thêi gian lµm viÖc, thêi gian nghØ
Thùc chÊt lµ c¸c chuyÓn m¹ch nh»m thay ®æi hÖ sè chia cña c¸c bé
®Õm xung lµm viÖc vµ ®Õm xung nghØ mét c¸ch ®éc lËp.
Page 47
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 47 http://www.ebook.edu.vn
Khèi nµy cã thÓ t¸c ®éng trùc tiÕp vµo bé t¹o xung chuÈn hoÆc bé chia
xung tuy nhiªn lóc nµy nã sÏ lµm thay ®æi ®ång thêi gian nghØ vµ thêi gian
lµm viÖc.
Logic ®iÒu khiÓn:
Th−êng lµ mét vµi cæng logic thÝch hîp ®Ó t¹o sù t¸c ®éng gi÷a thêi
gian nghØ vµ thêi gian lµm viÖc, ngoµi ra nã cßn ®iÒu khiÓn viÖc ®ãng ng¾t
r¬le trung gian.
R¬le trung gian:
Th«ng th−êng lµ lo¹i r¬le ®iÖn tõ dïng dßng mét chiÒu ®iÖn ¸p thÊp
(12÷14V) tiÕp ®iÓm chÞu dßng cì 1÷3A cã t¸c dông ®ãng ng¾t cuén d©y
c«ng t¾c t¬ cña ®éng c¬.
2. §Æc ®iÓm:
Khèi t¹o xung chuÈn quyÕt ®Þnh ®é chÝnh x¸c cña m¹ch. §é chÝnh x¸c
chØ phôc thuéc vµo tÇn sè cña bé t¹o xung chuÈn mµ kh«ng phôc thuéc vµo
®iÖn ¸p nguån nu«i vµ linh kiÖn bªn ngoµi. V× m¹ch ho¹t ®éng b»ng nguyªn
t¾c xung sè, nªn rÊt Ýt chÞu ¶nh h−ëng cña nhiÔu ®iÖn tõ tõ tr−êng ngoµi.
NÕu thiÕt kÕ hîp lý m¹ch sÏ cho mét ®é chÝnh x¸c rÊt cao, cao nhÊt so víi
c¸c lo¹i r¬le thêi gian.
- ë ®©y, víi mét tÇn sè chuÈn, víi mét chu tr×nh lµm viÖc ®· ®Æt tr−íc
th× hÖ sè chia cña c¸c khèi chia tÇn vµ ®Õm xung lµ cè ®Þnh vµ kh«ng thay
®æi. Nh− vËy lµ m¹ch chØ cã hai tr¹ng th¸i hoÆc lµ ch¹y tèt vµ chÝnh x¸c,
hoÆc lµ kh«ng ch¹y mµ th«i. Do vËy khi thiÕt kÕ vµ chÕ t¹o ®¶m b¶o chÝnh
x¸c gÇn nh− kh«ng ®Æt ra vÊn ®Ò hiÖu chØnh ®èi víi m¹ch lo¹i nµy. §iÒu ®ã
cho phÐp gi¶m bít ®−îc c«ng søc vµ thêi gian l¾p r¸p vµ ®iÒu chØnh ban
®Çu.
- VÊn ®Ò söa ch÷a trë nªn hÕt søc ®¬n gi¶n. KiÓm tra xung ngâ ra, tÇng
cuèi cña tõng khèi. NÕu khèi nµo kh«ng cã xung th× khèi ®ã ®· háng vµ
thùc tÕ chØ viÖc thay IC. NÕu cã sai sè vÒ thêi gian th× h− háng chØ n»m
trong khèi t¹o xung chuÈn mµ th«i.
Page 48
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 48 http://www.ebook.edu.vn
PhÇn II
ThiÕt kÕ bé ®iÒu khiÓn cho ®éng c¬
Page 49
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 49 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng I
ThiÕt kÕ chÕ t¹o m¹ch
Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch vµ ®¸nh gi¸ c¸c kiÓm m¹ch ®Þnh thêi gian ë
ch−¬ng II phÇn I, ta thÊy r»ng r¬le thêi gian ®iÖn tö dïng kü thuËt sè lµ lo¹i
r¬le cã nh÷ng ®Æc tÝnh −u viÖt nhÊt. Bëi vËy trong tµi liÖu nµy lµ lùa chän
ph−¬ng ¸n thiÕt kÕ lo¹i r¬le thêi gian ®iÖn tö dïng trong kü thuËt sè.
I. C¸c yªu cÇu
ë ®©y ta ®Ò cËp ®Õn vÊn ®Ò cô thÓ cÇn gi¶i quyÕt cña r¬le ®iÖn tö dïng
kü thuËt sè nh»m ®¸p øng ®−îc nhu cÇu c¬ b¶n quy tr×nh lµm viÖc cña ®éng
c¬ rung mµ ta ®· nãi ®Õn ch−¬ng 1 phÇn I.
1. ViÖc x©y dùng s¬ ®å r¬le ®iÖn tö kü thuËt sè tr−íc hÕt ph¶i ®¶m b¶o quy
tr×nh lµm viÖc cña ®éng c¬ dung – ngâ lµ chÕ ®é lµm viÖc ng¾n h¹n.
2. Víi m¹ch ®iÒu khiÓn ®éng c¬ rung ®¸y tr−êng läc chu kú lµm viÖc lµ:
Thêi gian lµm viÖc 4 gi©y 8, 16, 32 gi©y hoÆc liªn tôc.
Thêi gian nghØ 4 – 8 – 16 – 22 phót.
3. Ph¶i cã m¹ch ®iÒu khiÓn riªng biÖt cho hai hÖ thèng ®éng c¬ rung gâ ë
cùc phãng vµ cùc n¾ng, cã chu kú lµm viÖc lµ:
Thêi gian lµm viÖc 4 – 8 – 16 – 32 phót hoÆc liªn tôc
Thêi gian nghØ 4 – 8 – 16 – 32 phót
4. C¸c kho¶ng thêi gian nghØ – thêi gian lµm viÖc ph¶i ®−îc ®iÒu hØnh mét
c¸ch ®éc lËp víi nhau.
5. Ph¶i cã hÖ thæng chØ thÞ thêi gian nghØ –Thêi gian lµm viÖc.
6. Ph¶i cã tÝnh kÕt hîp gi÷a 3 lo¹i ®iÖn trªn nh»m gi¶m bít nguyªn nh©n do
ph¶i chÕ t¹o nhiÒu lo¹i m¹ch in. 3 lo¹i m¹ch in nµy chØ cÇn chÕ t¹o mét lo¹i
m¹ch in duy nhÊt.
7. M¹ch ®iÖn sö dông Ýt linh kiÖn nhÊt vµ kh«ng qu¸ phøc t¹p.
Page 50
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 50 http://www.ebook.edu.vn
8. Sè ch©n ra cña m¹ch kh«ng qu¸ 15
II. Thµnh lËp s¬ ®å khèi
§ãng ng¾t ®éng c¬
§Õn c«ng t¾c t¬Logic ®iÒu khiÓn
ChØ thÞthêi gian
T¹o xungchuÈn 50Hz
§Õm thêigian nghØ
§Õm thêi gian lµm viÖc
Thay ®æi thêigian lµm viÖc
Chia 1/60
Chia 1/50
T¹o xungchuÈn 50Hz
H×nh 1.1
ChuyÓn m¹ch 1SW nh»m gi¶i quyÕt tÝnh kÕt hîp gi÷a m¹ch cã thêi
gian lµm viÖc 4 – 32 gi©y víi m¹ch cã thêi gian lµm viÖc 4 – 32 phót.
III. Khèi t¹o xung chuÈn
1. T¹o xung b»ng vi m¹ch 555 (h×nh 1.2 )
C¸c gi¸ trÞ RC quyÕt ®Þnh tÇn sè cña xung ra
Theo sè liÖu tham kh¶o ‘CÈm nang thùc hµnh vi m¹ch TTL – CMOS”
cña t¸c gi¶ Huúnh §øc Th¾ng, víi R bao gåm biÕn trë IOK nèi tiÕp víi
®iÖn trë cè ®Þnh 10K th× C = 4,7μE lóc nµy tÇn sè ra lµ 50Hz ®iÒu chØnh
biÕn trë ®Ó cã tÇn sè chÝnh x¸c 50Hz.
Page 51
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 51 http://www.ebook.edu.vn
R10K
10K
1K
C47μF
50Hz
+VCC
3
48
7555
H×nh 1.2
§Æc ®iÓm næi bËt nhÊt cña m¹ch nµy lµ sai sè rÊt lín, nhÊt lµ sai sè cña
c¸c linh kiÖn khi nhiÖt ®é, ®é Èm cña m«i tr−êng thay ®æi. VÊn ®Ò ®iÒu
chØnh chÝnh x¸c tÇn sè cña m¹ch ®ßi hái ph¶i cã thêi gian vµ tÇn sè kÕ. Do
vËy thùc tÕ trong thiÕt kÕ cña ta kh«ng sö dông lo¹i m¹ch nµy.
2. T¹o xung nhÞp tæ hîp chuyªn dïng ®Ó t¹o xung chuÈn trong c¸c VRC
Nã ®ßi hái mét th¹ch anh 4,43 MHz kÕt hîp víi mét bé chia tÇn bªn
trong IC. Lèi ra sÏ lµ tÇn sè 50Hz phôc vô cho viÖc xö lý h×nh mµu cña
VCR.
50Hz Out put
4,43MHz Out put X4,43
+5V7654321
SWDIVOSCBUFF
H×nh 1.3
Page 52
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 52 http://www.ebook.edu.vn
Ch©n 1: Xung 4,43 MHz lÊy ra phôc vô cho viÖc xö lý tÝn hiÖu mµu.
Ch©n 2 – 3: M¾c th¹ch anh 4,43MHz
Ch©n 5: Lµ xung chuÈn 50Hz
Ch©n 6: Lµ ch©n c«ng t¾c ®æi hÖ sè chia cña bé chia tÇn. Khi ch©n 6 nèi
15V th× hÖ sè chia lµ 88600 thùc vËy:
I = 886000
10.43,4 6
= 50Hz.
¦u ®iÓm næi bËt nhÊt cña m¹ch nµy lµ ®é chÝnh x¸c rÊt cao víi ®é æn
®Þnh tÇn sè rÊt tèt. Tuy nhiªn ®ßi hái ph¶i cã vi m¹ch chuyªn dïng An6342
vµ th¹ch anh 4,43 MHz nªn rÊt ®¾t tiÒn. Thùc tÕ trong thiÕt kÕ cña ta kh«ng
cÇn ®é chÝnh x¸c cao nh− vËy.
3. T¹o xung chuÈn b»ng ®iÖn ¸p l−íi xoay chiÒu 50Hz
ThËt vËy chØ cÇn mét m¹ch Trigger biÕn ®æi d¹ng sãng tõ h×nh sin
sang xung vu«ng lµ ta cã mét d·y xung chuÈn tÇn sè 50Hz. Do tÇn sè l−íi
®−îc æn ®Þnh ngay tõ m¸y ph¸t vµ cã tÝnh chÊt quèc gia nªn tÇn sè ®Çu cña
ta còng lµ 50Hz víi ®é æn ®Þnh tèt. ë ®©y ta sö dông vi m¹ch K§TT 741
m¾c theo kiÓu khuÕch ®¹i ®¶o vßng hë (kh«ng cã håi tiÕp) víi nguån cung
cÊp ®¬n cùc +12V
50Hz10V∼
R1014K7+12V
2741
+ 4
R1032K2
50Hz10V∼
R102 10K
DZ101
ICV 101 - 741
H×nh 1.4a
Page 53
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 53 http://www.ebook.edu.vn
Trong s¬ ®å h×nh 1.4a ta sö dông khuyÕch ®¹i ®¶o v× khi sö dông
nguån cung cÊp ®¬n cùc nã cã ®é æn ®Þnh h¬n h¼n bé khuyÕch ®¹i kh«ng
®¶o. Thùc vËy do ®Çu vµo « ®¶o ®−îc nèi t¾t qua R102 – 10K nªn nÕu x¶y
ra sù tr«i ®iÓm 0 do nhiÖt ®é th× chØ sù kh¸c kh«ng trªn cùc ®¶o, ®iÒu nµy
lµm cho K§TT ë tr¹ng th¸i b·o hoµ ©m lèi ra = OV = GND vµ kh«ng cã sè
nhiÔu ë ®Çu ra.
DZ101: B¶o vÖ K§TT sao cho ®iÖn ¸p lèi vµo lu«n nhá h¬n ®iÖn ¸p nguån.
Khi DZ101 lµ lo¹i 1175V1 th× dßng ng−îc lµ 1mA lóc nµy ¸p trªn 2 ®Çu
R101 xÊp xØ 10V = 5,1 V = 5V.
Dßng qua R101 coi nh− b»ng dßng ®iÖn qua DZ101 (v× trë kh¸ng vµo
cña K§TT rÊt lín) nªn R101 = 5V/1mA = 5kΩ, ta chän 4K7; R102 = 10 K
gi¶m sù tr«i ®iÓm 0.
R103 = 2K2 b¶o vÖ chèng ng¾n m¹ch ®Çu khi cã sù cè ë c¸c tÇng phÝa sau.
* Ho¹t ®éng m¹ch.
- Ta vÏ gi¶n ®å thêi gian cña ®iÖn ¸p t¹i cùc ®¶o (ch©n 2) vµ cùc ra
(ch©n 6) ®Ó so s¸nh víi ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®Çu vµo (h×nh 1.4b)
- T¹i b¸n kú (+) cña ®iÖn ¸p xoay chiÒu ®iÖn ¸p t¹i ch©n 2K§TT bÞ h¹n
chÕ bëi diode DZ101 vµ chØ lµ 5,1V do vËy t¹i lèi ra (ch©n 6) sÏ lµ 0 V (v×
m¹ch khuyÕch ®¹i ®¶o).
+12V
U∼
-12V
+5V1U Ch©n 2
-0,6V≈+12V
0V
U Ch©n 6
H×nh 1.4b
Page 54
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 54 http://www.ebook.edu.vn
T¹i b¸n kú (-) do ®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn do vËy ®iÖn ¸p ph©n cùc
thuËn do vËy ®iÖn ¸p xoay chiÒu gÇn nh− sôt hoµn toµn trªn R101, chØ cßn
®iÖn ¸p ph©n cùc thuËn rÊt nhá trªn DZ101 vµ ®¨t t¹i ch©n 2K§TT vµo
kho¶ng (-0,6÷0,7V).
Ta ®· biÕt r»ng khi §KTT lµm viÖc ë chÕ ®é vßng hë th× hÖ sè
khuyÕch ®¹i cña nã cì 105 lÇn. ChØ cÇn mËt ®é chªnh ¸p rÊt nhá (200μV)
gi÷a hai lèi vµo lµ ®ñ ®Ó dÉn ra ë tr¹ng th¸i b·o hoµ d−¬ng vµ cã ®iÖn ¸p
xÊp xØ +12V. Nh− vËy lµ trong mét chu kú ®iÖn ¸p xoay chiÒu 50Hz ë lèi ra
ta cã ®iÖn ¸p xung vu«ng tÇn sè 50Hz.
§Æc ®iÓm cña m¹ch nµy lµ ®¬n gi¶n mµ vÉn ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c.
M¹ch lµm viÖc æn ®Þnh víi d¹ng sãng ®Çu ra lµ xung vu«ng rÊt tèt.
Do vËy trong thiÕt kÕ cña ta sÏ chän m¹ch ®iÖn ¸p lµm nhiÖm vô t¹o
xung chuÈn.
IV. Khèi chia tÇn
Trong khèi nµy cã 2 m¹ch chia tÇn: Mét m¹ch chia cho 50 ®Ó cã chu kú
xung 1 sec vµ mét m¹ch chia tiÕp cho 60 ®Ó cã chu kú 1 min.
1. C¸ch tÇn dïng vi m¹ch 555.
5÷15V
867
2
3555
R
C
§Çu vµo tÇn sè f/n
§Çu ra tÇn sè f/n
H×nh 1.5
ë ®©y vi m¹ch lµm viÖc nh− mét m¹ch xung, ®−îc khëi ®éng nhê mét
xung ®Çu vµo. Trong chu kú ®Þnh thêi gian (T = RC) c¸c xung kh¸c ®Õn
kh«ng chÊp nhËn. §Ó cã hÖ sè chia chÝnh x¸c th× c¸c trÞ sè R , C ph¶i chÝnh
Page 55
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 55 http://www.ebook.edu.vn
x¸c ®Ó ®¶m b¶o c¸c chu kú ®Þnh thêi kh«ng ®æi. Trong thùc tÕ sai sè cña R ,
C rÊt lín nªn m¹ch lµm viÖc kÐm æn ®Þnh.
2. Chia tÇn b»ng vi m¹ch 7490.
7490 vµ vi m¹ch ®Õm thËp ph©n m· nhÞ ph©n (BCD) rÊt phæ biÕn sÏ sö
dông ®Ó l¾p r¸p c¸c bé ®Õm vµ kh¸ rÎ tiÒn. C¸c ch©n R01, Rg1, Rg2 lµ c¸c
phÇn Reset. Vi m¹ch nµy th−êng dïng nhiÒu trong c¸c ®¬n vÞ ®Õm thËp
ph©n. tuy chóng cã thÓ thùc hiÖn chøc n¨ng chia tÇn rÊt tèt. Sau ®©y lµ s¬
®å ch©n vµ b¶ng tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña 7490.
2 3 6 7 10
2+VCC
50Hz 14 11 10Hz 17490 1/5
2 3 6 7 10
74901/10
14 5+VCC
12
11Hz(T = 1Sec)
H×nh 1.6a
a. Bé chia tÇn 1/50
§Ó cã bé chia 1/50 ta ghÐp hai bé chia 1/5 vµ 1/10 nh− sau:
RESET INPUT
RO1 RO2 Rg1 Rg2 Oa Ob Oc Od
H H L L L L L L
H H X X L L L L
X X H H H L L H
X L X L count
L X L X count
L X X L count
X L L X count
14
1
INB
INA
NC13
2NO1
OA12
3NO2
OD11
4NC
GND10
5VCC
OB9
6Rg1
OC8
7Rg2
7490
Page 56
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 56 http://www.ebook.edu.vn
3 6 7 10
1 2 2
+VCC5
11Hz 14 3
9
7490 1/6
74901/10
2 3 76 10
1
11 14 5
+VCC
12
H×nh 1.6b
b. Bé chia 1/60.
T−¬ng tù nh− trªn ta ghÐp bé chia 1/60 vµ 1/10 ®Ó cã bé chia 1/60.
Nh− vËy lµ b»ng c¸ch sö dông 4 vi m¹ch 7490 ta sÏ cã hai ®Çu ra lµ
1sec vµ 1 min. ¦u ®iÓm cña m¹ch nµy lµ ®é chÝnh x¸c cao, lµm viÖc æn
®Þnh vµ tin cËy. Tuy nhiªn 7490 thuéc hä TTL nªn ®ßi hái ph¶i ®−îc cÊp
nguån æn ®Þnh +5V vµ tiªu thô dßng lín.
3. Chia tÇn b»ng IC ®Õn thËp ph©n 4017.
4017 lµ IC ®Õm thËp ph©n. Mét trong 10 ®Çu ra tuÇn tù chuyÓn lªn cao
trong khi c¸c ®Çu ra kh¸c thÊp theo xung nhÞp. Vi m¹ch nµy chñ yÕu lµm
chøc n¨ng cña bé ®Õm nh−ng ®«i khi còng dïng trong c¸c bé chia. S¬ ®å
ch©n vµ b¶ng sù thËt cña 4017 nh− sau:
4017Q
7
Q
Q
6
9Q Q
Q
5
10OUT
Q
4
11EN
Q
3
12
CK
Q
2
13
RC
Q5
VCC
1
141516
8
GND1 0 2 6 7 3
9 4 8
RO1 RO2 Rg1
XXH
HHL
LL
LLL
XXL
H HL
L
L H H
L HHL
OPERATION
No changer
Qo = out = H; Q1 - Qg = 1
H×nh 1.7a
Page 57
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 57 http://www.ebook.edu.vn
3 2 7 10 1 5 6 9 11
8 13 16
+VCC
15 RS
N4001
1/4
1/48
CK
CK 4017Q0
14Q0
H×nh 1.7b
a. Bé chia tÇn tõ cho 1 ®Õn cho 10.
§©y lµ bé chia tÇn cho c¬ së, hÖ sè chia thay ®æi tõ 1 ®Õn 10 b»ng
c«ng t¾c S1 – S10 thùc chÊt nã lµ m¹ch ®Õm ®Õn N vµ lÆp l¹i kÕt víi 2 céng
NOR.
b. Bé chia tÇn tõ cho 1 ®Õn cho 100.
8 13
4017B Chôc
4017A §¬n vÞ
138
CK 14 3(0)
10(04)
11(09)
+Vcc
3(00)
10(50)
11(90)
1/50
4081
1/4N
4001
1/4CK
1/4CK
S
H×nh 1.7c
Page 58
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 58 http://www.ebook.edu.vn
NÕu ta ghÐp hai vi m¹ch 4017 ®Ó cã sè ®Õm tõ 1 ®Õn 100 råi lÆp l¹i ta
sÏ cã bé chia tÇn tõ1 cho ®Õn cho 100. vÝ dô ®é chia tÇn 1/50 nh− h×nh trªn.
Trong m¹ch sö dông 2 vi m¹ch 4017A vµ 4017B ghÐp nèi víi nhau nh−
mét bé ®Õm thËp ph©n tõ 00 ®Õn 99. Vi m¹ch 4017A ®Õn hµng ®¬n vÞ ch©n
12 (carry not) ®−îc lÊy xung nhÞp cho4017B ®Õn hµng chôc. Nh− vËy sè
®Õm lÊy 50 ra ë ch©n 1 cña 4017B.
Tuy nhiªn trªn s¬ ®å ®Ó chia cho 50, hai cöa cña phÇn tö AND l¹i lÊy
gi¸ trÞ 09. (ch©n 11 – 4017A) vµ (ch©n 10 – 4017B), nh− vËy sè ®Õm sÏ lµ
497 ta sÏ gi¶i thÝch ®iÒu nµy b»ng gi¶n ®å thêi gian:
- - - - - - - - - - - - 1 2 3 49 CK
RS= 1/N
S
N
50 51
H×nh 1.7d
Ban ®Çu RS = 1/N = H ®Ó tÊt c¶ ®Çu ra ë møc thÊp (trõ gi¸ trÞ 0; 00 vµ
Carry) do vËy S = L, N = L, CK= L
Xung thø nhÊt: Do RS = H, nªn bé ®Õm kh«ng lµm viÖc. Khi CK = H
do cæng NOR chØ ë møc ch¨m sãc cao khi c¶ hai lèi vµo ®Òu thÊp, nªn 1/N
= R/S = L vµ N = L do ®ã S = H vµ gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i kÓ c¶ khi CK = L
(v× 2 phÇn tö NOR ghÐp thµnh m¹ch RS – FF)
Nh− vËy lµ xung ®Çu tiªn chØ cã t¸c dông RS =L ®Ó b¾t ®Çu cho phÐp
bé ®Õm lµm viÖc, chø kh«ng kÝch thÝch bé ®Õm.
Tõ xung thø 2 ®Õn xung thø 49 (48 xung tiÕp theo) tr¹ng th¸i cña m¹ch
kh«ng kh«ng ®æi RS = 1/N = L, N = L vµ S = H
ë s−ên nªn c¸c xung thø 50 c¶ hai ®Çu 09 vµ 40 ®Òu chuyÓn lªn H (v×
®· ®¹t ®Õn sè ®Õm ®Õn 49) do ®ã N = H lªn S = L
Page 59
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 59 http://www.ebook.edu.vn
Trong khi nã ®−îc nèi víi ch©n 15 (Reset) th× lËp tøc bé ®Õm bÞ xo¸ vÒ
tr¹ng th¸i ban ®Çu ®Ó tiÕp tôc chu kú ®Õm míi. H×nh 1.8b lµ gi¶n ®å thêi
gian minh ho¹t cho qu¸ tr×nh ho¹t ®éng cña m¹ch víi xung rÊt hÑp.
Out 1/5(05)14017 RS
15
14CK
H×nh 1.8a
Out 15 = RS
1 2 3 4 5 CK
H×nh 1.8b
Khi møc logic cña ch©n 1 lªn H ®¹t møc trigger cña ch©n 15 (reset)
qu¸ tr×nh reset x¶y ra tøc kh¾c ®Ó ®Çu ra l¹i chuyÓn vÒ N .
Do vËy lèi ra ta cã xung rÊt hÑp, tÇn sè b»ng 1/5 tÇn sè vµo CK .
Mét c¸ch gÇn ®óng ®é réng T cña xung ra b»ng thêi gian t−¬ng øng
cña ch©n ra .
(TõL→H) céng thêi gian reset cña IC .
B»ng c¸ch nèi tõng ®«i vi m¹ch 4017 ®Ó thµnh 2 bé ®Õm ®Õn 100 ta sÏ
cã 2 bé quÐt 1/50 vµ 1/60 .
NÕu tÇn sè CK lµ 50Hz mét c¸ch t−¬ng øng ta cã 2 d·y xung cã chu
kú 1 sec vµ 1 min .
c. M¹ch ®iÖn thùc tÕ cña hai chia tÇn .
S¬ ®å nguyªn lý (h×nh 3-8 c).
Trªn s¬ ®å ta thÊy IC 202 lµm nhiÖm vô chia 1/50 ®Ó ®Çu ra lµ xung cã
chu kú 1 sec .
Page 60
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 60 http://www.ebook.edu.vn
IC 203 vµ IC 204 thùc hiÖn chia 1/60 lèi ra lµ xung cã chu kú lµ 1 min
4 vi m¹ch nµy ®Òu lµ lo¹i 4017.
C¸c phÇn tö AND ®Êu song song ë lèi ra sec vµ min lµ c¸c bé ®Öm
t¨ng c−êng kh¶ n¨ng chÞu dßng ®Ó cÊp xung cho c¸c khèi phÝa sau mµ xung
kh«ng bÞ nhôt (Fan not) ë ®©y ta sö dông vi m¹ch 4081 (4 x AND – 2 Input)
– IC 205.
Nhê bé ®Õm nµy mµ tÊt c¶ c¸c m¹ch thêi gian kh¸c ®Òu ®−îc xung tõ
mét bé t¹o xung 1 sec vµ 2 min duy nhÊt cho phÐp tiÕt kiÖm linh kiÖn vµ
thêi gian l¾p r¸p.
Víi nh÷ng −u ®iÓm nµy ta sÏ chän m¹ch ®iÖn nµy lµm nhiÖm vô chia
tÇn trong thiÕt kÕ cña ta.
Page 61
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 61 http://www.ebook.edu.vn
1
2 3
46
5Sec
IC 205 - 4081
14
158
13
12
IC 201
16
+12 VCK 50Hz
1
IC 202
14
8
15
16
13
1614
IC 203
12
15
8
13
13
16
15
8
14
IC 204
IC 205 - 4081
min12
13 11
109
8
15
H×nh 1.8c
Page 62
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 62 http://www.ebook.edu.vn
V. Khèi ®Õm thêi gian mét yªu cÇu
1. Yªu cÇu
Yªu cÇu quan träng nhÊt cña khèi nµy lµ ph¶i t¹o ra ®−îc nh÷ng
kho¶ng thêi gian lµm viÖc vµ nghØ phï hîp víi c«ng nghÖ. Ngoµi ra c¸c
kho¶ng thêi gian nµy cã thÓ ®iÒu chØnh ®−îc ®éc lËp víi nhau.
- §éng c¬ cùc phãng vµ cùc n¾ng
Lµm viÖc 4-8-16-32 phót hoÆc liªn tôc
NghØ 4-8-16-32 phót
- §éng c¬ gâ ®¸y tr−êng
Lµm viÖc 4-8-16-32 gi©y hoÆc liªn tôc
NghØ 4-8-16-32 phót
Do cã nh÷ng møc thêi gian kh¸c nhau nªn ph¶i cã hÖ thèng chuyÓn
m¹ch b»ng tay ®Æt trªn mÆt tñ ®iÒu khiÓn. V× lÏ ®ã nªn khèi nµy sÏ lµ khèi
nhiÒu ®Çu ra nhÊt quyÕt ®Þnh sù h¹n chÕ sè ®Çu ra toµn m¹ch ph¶i < 15. Do
vËy khi thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn ®Õm thêi gian nghØ vµ lµm viÖc l−u ý ®Õn sè ®Çu
ra tèi ®iÖn ¸p cña chuyÓn m¹ch.
2. Nguyªn lý chung
Dùa trªn c¸c yªu cÇu ®ã ta x©y dùng khèi cho m¹ch ®Õm thêi gian nh−
sau (3-9a).
Tõ b¶ng tr¹ng th¸i 4017. Khi ch©n 13(EN) ë møc H th× vi m¹ch 4017
gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i (No changer)
Ban ®Çu logic khèng chÕ ®Æt RSLV (Reset lµm viÖc) ë møc H ®Ó khái
®Õn thêi gian lµm viÖc (§ lµm viÖc) kh«ng ho¹t ®éng. MÆt kh¸c RSRV
(Reset nghØ) ë møc L ®Ó khèi ®Õm thêi gian nghØ b¾t ®Çu ho¹t ®éng (§N).
Kho¶ng thêi gian nghØ ®−îc quyÕt ®Þnh bëi SWN. Sau kho¶ng thêi gian
nghØ ®Æt tr−íc sÏ lµm chuyÓn møc ®iÓm chung cña SWN dÉn ®Õn ®iÒu khiÓn
logic khèng chÕ ®−a tÝn hiÖu dßng ®iÖn cho ®éng c¬ ho¹t ®éng ®ång thêi
®Æt RSLV vÒ møc thÊp cho phÐp khèi ®Õm thêi gian lµm viÖc (§ lµm viÖc)
b¾t ®Çu ®Õm.
Page 63
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 63 http://www.ebook.edu.vn
Thêi gian lµm viÖc ®−îc ®Æt tr−íc lµ nhê SWRV. Khi § lµm viÖc ®Æt
sè ®Õm lèi ra cña nã xuÊt hiÖn mét xung ®iÒu khiÓn logic khèng chÕ qua
logic ®iÒu khiÓn c¾t ®iÖn cho ®éng c¬ ngõng ho¹t ®éng ®ång RSLV chuyÓn
lªn H, RSN = L ®Ó b¾t ®Çu mét chu kú míi.
§Õn logic®iÒu khiÓn
LOGICkhèng chÕ
RWN
48
3216
Liªn tôc
Xung thêi gian nghØ
CK§LV
RSN
RSLV
§LVCK
1632
84
RWLV
Xung thêi gian lµm viÖc
H×nh 1.9a
Dùa trªn s¬ ®å nµy ta lÇn l−ît x©y dùng c¸c kiÓu mÆt thùc hiÖn nh−
sau.
3. §Õm thêi gian b»ng vi m¹ch 4017
Ta ®· biÕt r»ng 4017 lµ bé ®Õm thËp ph©n 0÷10. NÕu ghÐp 2 vi m¹ch
l¹i ta sÏ cã mét bé ®Õm thËp ph©n tõ 00÷100
a. §Õm thêi gian dïng ghÐp nèi 2IOC4017
S¬ ®å nguyªn lý (h×nh 1.9b)
Page 64
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 64 http://www.ebook.edu.vn
TGLV
+12V
1416158
45910
168
32
4 0
+12V
NAND-A NAND-B
IC 201
1312
14
8
13
15
R
IC 202
IC 203
IC 204
DLV
D301
DN
14161513
8
12
14
15
459
10
2
7
+12V
NAND-C NAND-D
SWN
LT
48
1632
32
168
4
2
7
04
8
16 32
SWLV
LT
C
R
TGnghØ
OUT
H×nh 1.9b
Page 65
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 65 http://www.ebook.edu.vn
Ho¹t ®éng cña m¹ch
Khi lµm viÖc liªn tôc: C¸c chuyÓn m¹ch SWN vµ SWLV ®Òu ®Æt vµo
®iÖn ¸p +12V lóc ®ã lèi ra cña NANDB lµ H ®Æt bé ®Õm thêi gian nghØ
(§N0) ë tr¹ng th¸i xo¸ vµ cÊm xung nhÞp. §ång thêi lèi ra cña NAND-D ë
møc H ®Ó cho phÐp khèi logic ®iÒu khiÎn phÝa sau ®ãng ®iÖn cho ®éng c¬
lµm viÖc liªn tôc. ë ®©y c¸c chuyÓn m¹ch SWN vµ SWLV lµ lo¹i chuyÓn
m¹ch hai tÇng.
Khi lµm viÖc ng¾n h¹n lÆp l¹i: C¸c chuyÓn m¹ch ®Æt tr−íc thêi gian
lµm viÖc nghØ cña ®éng c¬. VÝ dô: Lµm viÖc 16 th× chuyÓn m¹ch SWLV ®Æt
ë ch©n 5 IC 301 vµ ch©n 2 IC 302, hai ch©n nµy cã gi¸ trÞ 06 vµ 10 trong bé
®Õm thêi gian lµm viÖc.
T−¬ng tù SWN ®Æt ë ch©n 5 IC 303 vµ ch©n 2 IC 304 trong bé ®Õm
thêi gian nghØ, c¸c gi¸ trÞ nµy gäi lµ c¸c gi¸ trÞ t¸c ®éng (GTT§)
Khi míi ®ãng ®iÖn, c¸c tô C ®−îc n¹p qua R nh»m t¹m thêi ®Æt c¸c ch©n 15
(Reset) cña c¸c vi m¹ch ë H ®Ó reset tÊt c¶ c¸c lèi ra ë møc L ®Ó chuÈn bÞ
lµm viÖc. C¸c ®ièt D301, D302 chÆn dßng n¹p cña C kh«ng qua c¸c phÇn tö
NAND t−¬ng øng.
KÕt thóc qu¸ tr×nh reset ban ®Çu do c¸c lçi ra cña IC301, 302, 303, 304
®Òu ë møc L nªn lèi ra cña NANDC ë møc H ®Æt bé thêi gian lµm viÖc
ngõng ho¹t ®éng. Lèi ra cña NANDB ë møc L cho phÐp thêi gian nghØ b¾t
®Çu ®Õm.
Khi bé ®Õm thêi gian nghØ ®¹t GTT§ c¸c ®Çu ra cña SWN ®Òu ë møc
H qua 2 phÇn tö C vµ D-NAND lèi ra out=H cho phÐp ®éng c¬ lµm viÖc
®ång thêi ®Æt ch©n EN (sè 13) cua §N ë møc H gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i lèi ra
cña §C, lèi ra cña NANDC sÏ lµ L cho phÐp bé ®Õm thêi gian lµm viÖc b¾t
®Çu ®Õm.
Khi bé ®Õm thêi gian lµm viÖc ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng (GTT§) 2 lèi vµo
cña NAND-A ®Ó ®Òu ë møc H, nªn lèi ra cña NAND-B sÏ lµm reset §N vÒ
tr¹ng th¸i ban ®Çu, lµm dõng ®éng c¬, ®ång thêi qua phÇn tö NAND-C cã
Page 66
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 66 http://www.ebook.edu.vn
lèi ra ë møc H, qua DC302 xo¸ bé § lµm viÖc tr¹ng th¸i ban ®Çu, chuÈn bÞ
chu kú ®Õm míi.
Trªn s¬ ®å ta thÊy m¹ch ®iÖn ph¶i sö dông tíi 5 vi m¹ch víi 2 bé
chuyÓn m¹ch 4 tÇng víi sè ®Çu ra phôc vô cho chuyÓn m¹ch lµ 16. Nh− vËy
®· v−ît qu¸ sè l−îng ch©n ra tíi ®iÖn ¸p lµ 15. Do ®ã s¬ ®å nµy kh«ng phï
hîp víi thiÕt kÕ cña ta.
b. §Õm thêi gian theo nhãm thêi gian.
Ta cã nhËn xÐt lµ chu tr×nh lµm viÖc nghØ cña c¸c ®éng c¬ rung gâ ®Òu
lµ béi sè cña (4-8-16-32). Nh− vËy nÕu ta nhãm mét xung ®Çu vµo bé ®Õm
cã gi¸ trÞ b»ng 4 ®¬n vÞ thêi gian th× ë ®Çu ra cña mçi bé ®Õm thêi gian, mét
®¬n vÞ thËp ph©n cã gi¸ trÞ t−¬ng ®−¬ng 4 ®¬n vÞ thêi gian. §iÒu nµy cho
phÐp ®¬n gi¶n hÖ thèng chuyÓn m¹ch ®i rÊt nhiÒu. Tõ ý t−ëng nµy ta x©y
dùng s¬ ®å nguyªn lý m¹ch ®Õm thêi gian theo nhãm.
IC1 vµ IC2 lµm nhiÖm vô chia tÇn cho 4 lo¹i 4017. Do xung CK ë ®Çu
vµo hÑp, do vËy xung ®Çu ra Q4 cña IC1 vµ IC2 nÕu ®−a trùc tiÕp vÒ RS th× sÏ
kh«ng b¶o ®¶m sù lµm viÖc æn ®Þnh cña m¹ch (theo dâi trªn m¸y
OSCILOCOFE cã lóc vi m¹ch lµm viÖc ë tr¹ng th¸i dao ®éng). §Ó gi¶i
quyÕt vÊn ®Ò nµy ta dïng phÇn tö AND-A vµ AND-B ®Ó më réng xung RS
gióp cho m¹ch chia tÇn lµm viÖc râ rµng vµ chÝnh x¸c. Lóc nµy ta cã RS1 =
CK . Q4 do CK ®−a vµo ch©n EN nªn vi m¹ch tÝch cùc ë s−ên xuèng cña
xung, gi¶n ®å m« t¶ qu¸ tr×nh chia tÇn nh− sau:
1 2 43 5
CK
RS1
Q4
Q1
H×nh 1.9c
Page 67
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 67 http://www.ebook.edu.vn
T¹i s−ên xuèng cña xung thø 4, Q4 chuyÓn lªn møc H sÏ lµm xung
kÝch thÝch cho bé ®Õm thêi gian (IC3, IC4). Tuy nhiªn lóc nµy bé chia tÇn
ch−a bÞ RS do CK ®· xuèng L. Ph¶i ®îi ®Õn xung 5 ë møc H th× RS1 = CK,
Q4 = H Reset bé chia tÇn vÒ L vµ tiÕp tôc mét chu kú míi ë s−ên xuèng cña
xung thø 5.
VÊn ®Ò ®Æt ra ë ®©y lµ nÕu thêi gian lµm viÖc vµ c¶ thêi gian nghØ kh¸c
nhau xa th× ®é réng cña xung Q4 lµ T4 qu¸ lín (khi ®¬n vÞ thêi gian lµ phót
th× T4 = 1 phót) sÏ lµm cho bé ®Õm thêi gian lµm viÖc mÊt chÝnh x¸c. Muèn
thêi gian T4 nhá, xung ®−a vµo phÇn tö AND-A vµ AND-B ph¶i cã chu kú
nhá (cì 1 gi©y). m¹ch ®iÖn nµy cho phÐp bé chuyÓn m¹ch ®¬n gi¶n (tæng
céng cã 10 ®Çu d©y phôc vô cho SWN vµ SWLV). Tuy nhiªn vÉn ph¶i dïng
vi m¹ch 4017,2 vi m¹ch 4081 vµ 4011.
4. §Õm thêi gian dïng vi m¹ch ®Õm nhÞ ph©n 4 bit 4520.
ViÖc sö dông c¸c vi m¹ch cã ®é tÝch cùc cao h¬n sÏ cho phÐp gi¶m
®−îc gi¸ thµnh, kh«ng gian bè trÝ m¹ch vµ thêi gian l¾p r¸p. Vi m¹ch 4520
chøa 2 bé ®Õm nhÞ ph©n trong cïng mét vá 16 ch©n 2 hµng. S¬ ®å ch©n vµ
b¶ng tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña 4520 nh− h×nh sau (h×nh 1.10a):
GND8
RSA
Q1A6 12Q1B
10ENB
14Q3B
13Q2B
15RSB
16VCC
9CKB
CK EN RS MODE
CountLH
LL Count
X L Nochange
Nochange
LX
LL
H L
X X H Nochange
CKA1
ENA2
Q1A4
Q0A3
H×nh 1.10a
Mçi bé ®Õm trong 4520 lµ bé ®Õm nhÞ ph©n m· ®Çu ra 8421 nh− vËy ta
cã nhËn xÐt:
Q0: Tõ xung thø nhÊt chuyÓn tr¹ng th¸i 0 → 1
Page 68
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 68 http://www.ebook.edu.vn
Q1: Tõ xung thø nhÊt ®Õn xung thø 2 chuyÓn m¹ch 0 → 1
Q2: Tõ xung thø 2 ®Õn xung thø 3 chuyÓn tr¹ng th¸i 0 → 1
Q3 : Tõ xung thø 7 ®Õn xung thø 8 chuyÓn tr¹ng th¸i 0 → 1
Víi nhËn xÐt nµy ta thÊy r»ng chØ cÇn 2 vi m¹ch 4520 sÏ cho phÐp thiÕt
kÕ hai bé ®Õm thêi gian nghØ vµ thêi gian lµm viÖc. Mçi bé ®Õm sÏ gåm 1 vi
m¹ch 4520 vµ mét c«ng l«gic kh¸c.
Trong ®ã:
1/2 –4520 lµm nhiÖm vô chia tÇn 1/4 lèi ra lµ Q2 lµm xung CK kÝch
thÝch cho 1/2-4520 cßn l¹i. Mét nöa cßn l¹i cña 4520 nµy sÏ lÇn l−ît thùc
hiÖn ®Õm chia 1, chia 2, chia 4 vµ chia 8 b»ng c¸c chuyÓn m¹ch thêi gian.
a. Bé ®Õm thêi gian sö dông 4520 kÕt hîp FFD.
ë ®©y FFD chÝnh lµ 1/2 vi m¹ch 4013 vi m¹ch nµy tÝch cùc víi s−ên
lªn cña xung CK.
S¬ ®å nguyªn lý:
C¸c ph©n tö AND lµm nhiÖm vô reset chËm l¹i mét xung nhÞp ®Çu vµo
(khi CK=H) ®Ó më réng xung ra cña bé chia 1/4.
D1, D2, D3, D4 lµ c¸c m¹ch hoÆc hai cæng vµo t¸c ®éng RS c¶ khi bé
®Õm t−¬ng øng ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng.
C1, C2, R1, R2 lµ m¹ch reset ban ®Çu khi míi cÊp ®iÖn nguån D5, D6
chÆn ®−êng n¹p cña tô qua FF-DD trong s¬ ®å ho¹t ®éng nh− mét bé ®Õm
chia hai víi xung ®µu vµo lÊy tõ c¸c SWN vµ SWLV ta cã Q1+1 = diÖn tÝch
CK1+1; D=Q trong ®ã t lµ thêi ®iÓm x¸c ®Þnh d÷ liÖu vµo t+1 thêi gian cã
xung kÕ tiÕp.
Nguyªn lý ho¹t ®éng:
- 1/2-4520 lµm nhiÖm vô chia tÇn sè vµo cho 4. Nh− vËy lµ sau 4 xung
®Çu (tÝch cùc ë s−ên xuèng) ®Çu ra Q2 (ch©n 5) sÏ chuyÓn lªn møc cao lóc
nµy CK ®· ë møc L.
Page 69
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 69 http://www.ebook.edu.vn
- Xung CK tiÕp theo s−ên nªn kh«ng cã t¸c dông, nh−ng møc H cña nã
th× AND chuyÓn lªn mét (do c¶ 2 ®Çu vµo b»ng 1) sÏ reset m¹ch chia 1/4 vÒ
L. ®Çu ra Q2 xuÊt hiÖn s−ên xuèng cña xung kÝch thÝch bé ®Õm t−¬ng øng.
Nh− vËy lµ do t¸c dông cña phÇn tö AND mµ xung RS bÞ ch¹m l¹i mét
kho¶ng nhá h¬n chu kú xung ®Çu vµo. §iÒu nµy sÏ lµm t¨ng ®é réng xung
ra chia 1 cho 4 ®Ó m¹ch lµm viÖc tin cËy h¬n.
Gi¶ sö ban ®Çu: FF – D cã Q = 0, Q = D = 1 do vËy ®Æt ®éng c¬ ë
tr¹ng th¸i nghØ RSN = Q = 0; RSlv = Q = 1, lóc nµy chØ cho phÐp bé ®Õm thêi
gian nghØ lµm viÖc.
Khi bé ®Õm thêi gian nghØ ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng (®Æt tr−íc b»ng SWN)
lèi ra cña SWN chuyÓn lªn møc mét th«ng qua D7 kÝch thÝch FF-D lµm
chuyÓn tr¹ng th¸i FF-D lµ Q= 1; Q=D=1 → RS-lv = 0 vµ RSN = 1, xo¸ toµn
bé bé ®Õm thêi gian lµm viÖc b¾t ®Çu lµm ho¹t ®éng. Lèi ra Q = 1 sÏ cho
phÐp ®éng c¬ lµm viÖc. Khi bé ®Õm thêi gian lµm viÖc ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng
(®Æt tr−íc b»ng SWLV) lèi ra chuyÓn lªn mét sÏ kÝch thÝch FF-D th«ng qua
D8, FF-DD sÏ chuyÓn tr¹ng th¸i ®Çu ra ng−îc víi lóc tr−íc tøc lµ Q = 0,
Q=1, RSN =1, Reset toµn bé m¹ch ®Õm thêi gian lµm viÖc vÒ 0 vµ cÊm xung
nhÞp, bé ®Õm thêi gian nghØ ®−îc phÐp ho¹t ®éng b¾t ®Çu chu kú míi.
§Æc ®iÓm :
- ¦u ®iÓm: Lµm viÖc ®¬n gi¶n, râ rµng, tin cËy.
- Nh−îc ®iÓm:
NÕu xung thêi gian vµo lµ phót th× xung reset cho bé chia 1/4 sÏ ®−îc
më réng mét phót sÏ lµm mÊt chÝnh x¸c.
IC4013 gåm 2 phÇn tö FF-D gi¸ thµnh ®¾t gÊp ®«i 4011 mµ ta chØ sö
dông cã 1 phÇn tö FF-D nªn l·ng phÝ. MÆt kh¸c trong qu¸ tr×nh thiÕt kÕ s¬
®å tæng thÓ vÉn cÇn cã vµi phÇn tö NAND lµm nhiÖm vô ®Öm - ®¶o phôc vô
cho c¸c m¹ng kh¸c.
ChÝnh v× lÏ ®ã m¹ch ®iÖn nµy sÏ ®−îc hoµn thiÖn ®é chÝnh x¸c ®é tin cËy
nh−ng tiÕt kiÖm linh kiÖn.
Page 70
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 70 http://www.ebook.edu.vn
b. Bé ®Þnh thêi gian dïng 4520 vµ 4011
S¬ ®å nguyªn lý (h×nh 1.11a)
- C¸c phÇn tö AND (1-2-3-4) n»m trong vi m¹ch 4081 – IC301
- IC301 – 4520 ®Õm thêi gian nghØ víi chuyÓn m¹ch thêi gian nghØ
SW301
- C301, C302 (μF/25V) vµ R301, R301 (5K6) t¹o dßng n¹p ban ®Çu ®Ó
thùc hiÖn Reset khi b¾t ®Çu ®ãng ®iÖn. C¸c ®ièt D303, D306 chÆn ®−êng
nÆp cña tô qua IC304-B vµ NAND-1 c¸c ®ièt D301, D302 vµ D304, D305
t¹o thµnh 2 cæng hoÆc hai cöa vµo thùc hiÖn Reset cho IC303A vµ IC304A.
Page 71
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 71 http://www.ebook.edu.vn
R40
2
R40
1
R30
2R
304
D30
6
D30
5
D30
2
AN
D4
AN
D3
IC 3
04IC
304
A
R30
1C
301
+V
CCIC
303
+V
CC
R30
3
R30
8
D30
2R
307
+V
CC
C70
3C
704
IC 3
03A
AN
D2
AN
D1
GN
D
Min
Sec
§iÒ
u kh
iÓn
hiÓn
thÞ
SW30
2
SW30
1
32168
432168
40
+12
V
5417161514131211109876
J01
1514131211
95
7
18
1610
1
15
1014131211
1640
7/16
5
8
0,1 1
72
+12
V
R20
6
NA
ND
4N
AN
D3
Q40
1
NA
ND
2
NA
ND
1
D40
1 D30
3
+V
CC
+V
CC
RL
401
H×nh 1.11a
Page 72
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 72 http://www.ebook.edu.vn
- PhÇn tö AND1 vµ AND3 ®Öm ®Çu vµo cho thêi gian nghØ vµ thêi gian
lµm viÖc AND2, AND4 t¹o t¸c ®éng Reset trÔ l¹i 1 sec cho c¸c bé chia 4
IC303A, IC304A. Nh»m më réng xung ra t¨ng c−êng ®é æn ®Þnh cho m¹ch.
Ho¹t ®éng cña m¹ch:
Gi¶ sö thêi gian nghØ vµ thêi gian lµm viÖc ®Ò lµ 4 phót, hai ®Çu xung
thêi gian nghØ vµ lµm viÖc ®Òu lÊy tõ xung 1 min tõ bé chia xung chuÈn.
§Çu vµo trÔ cho AND1 vµ AND3 lÊy tõ xung chuÈn 1 sec c¸c chuyÓn
m¹ch SW302 ®Òu ë nÊc 4.
Thêi ®iÓm ban ®Çu khi ®ãng ®iÖn, c¸c tô C301, C301 n¹p ®iÖn th«ng
qua R301, C302 n¹p ®Çy ch©n 15 vµ ch©n 7 cña IC303 chuyÓn xuèng møc
thÊp, tuy nhiªn ch©n 15 vµ ch©n 7 cña IC304 vÉn ë møc cao do ®Çu vµo
NAND 1 lµ L. Nh− vËy lµ IC 303 ®−îc phÐp lµm viÖc: IC 303 - A chia 1/4
thêi gian nghØ, lèi ra tõ ch©n 5 ®−a vµo ch©n 9 IC 303b lµ bé ®Õm thêi gian
nghØ 4 xung vµo, ch©n 5 xuÊt hiÖn s−ên lªn cña 1 xung nghØ. Sau 4 xung
®Çu vµo, s−ên 5 xuÊt hiÖn s−ên lªn cña 1 xung, kÝch kÝch IC 303B (EN) ®Ó
gi÷ nguyªn tr¹ng th¸i (Sau khi ®· qua ®¶o NAND1). §ång thêi ®Æt ch©n 7
vµo ch©n 5 cña IC 304 ë møc thÊp, b¾t ®Çu thêi gian lµm viÖc. Lèi ra cña
NAND2 lµ H ®−a ®Õn khèi logic ®iÒu khiÓn ®ãng ®iÖn cho ®éng c¬ lµm
viÖc.
T−¬ng tù nh− vËy: IC304A chia 4 xung thêi gian lµm viÖc ®Çu vµo sau
4 xung xuÊt hiÖn s−ên lªn cña mét xung ë 1 ch©n 5 IC304A kÝch thÝch
IC304B ®Õn, lµm chuyÓn møc ®Çu ra cña IC 303 vÒ L, th«ng qua NAND1
®Æt ch©n 15,7 cñaOIC 304 ë møc 11, c¸c lèi ra Q0 ®Õn Q3 cña IC 304B ®Òu
ë L s½n sµng cho mét chu kú ®Õm míi ®ång thêi ®éng c¬ bÞ c¾t ®iÖn do lèi
ra cña NAND2 = N.
§Ó ý lµ ®ièt D302 lÊy ®iÖn ¸p Reset cho IC 302A tõ chuyÓn m¹ch
SWN, ®iÒu nµy cho phÐp bé ®Õm giê thêi gian nghØ ®¹t gi¸ trÞ t¸c ®éng
kh«ng ®æi th× kh«ng cho phÐp IC 302 lµm viÖc. NÕu kh«ng sÏ g©y ra viÖc
chia kh«ng ®ång thêi cña IC302A vµ IC 304 lµm mÊt chÝnh x¸c.
C¬ chÕ RS trÔ cña IC 302 vµ IC 304 nh− sau (Delay RS).
Page 73
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 73 http://www.ebook.edu.vn
Theo nguyªn lý quÐt 1/50 vµ 1/60 ta thÊy lµ t¹i s−ên cña xung quÐt 1
sec sÏ lµm xung CK cho bé quÐt 1 min.
§Çu ra cña bé quÐt 150 vµ 1 / 60 sÏ chuyÓn møc tõ L ®Õn H cho nªn:
- VÒ mÆt ®é réng xung vµ xung min ®Òu nh− nhau (v× ®Òu lµ thêi gian
t¨ng vµ thêi gian RS cña cïng mét lo¹i vi m¹ch).
- VÒ mÆt thêi ®iÓm: Xung min sÏ ch©m sau xung sec mét kho¶ng thêi
gian rÊt nhá (s−ên lªn cña xung sec th× xung min míi b¾t ®Çu ®Õn H). VÏ
phãng to vÞ trÝ vµ s−ên cña hai xung min vµ xung sec kÕt hîp víi gi¶n ®å
thêi gian cña IC303; IC304 ë h×nh 1.11b. Coi thêi gian t¨ng vµ gi¸ cña c¸c
xung nh− nhau, ®é réng cña c¸c xung sec vµ min rÊt nhá h¬n 1 sec lªn gÇn
®óng ®é réng xung t¹i ch©n 5 (chia cho 4 lµ mét sec).
60 120 180 240
432241
U
1
0
U
Min
Sec
Ch©n 5 IC303
RS
0
H×nh 1.11b
Trªn h×nh vÏ ta thÊy lµ ë s−ên xuèng cña xung phót thø 4 (tøc lµ gi©y
thø 240 ®· kÕt thóc) ch©n 5 chuyÓn lªn møc mét ph¶i ®Õn møc H cña xung
gi©y thø 241 th× lèi ra cöa AND míi lªn møc H vµ xuÊt hiÖn xung RS lµm
ch©n 5 l¹i vÒ møc 0.
- Khi cÇn ®éng c¬ lµm viÖc liªn tôc, chuyÓn m¹ch SWN ®Æt ë nÊc 0
(tøc nèi víi +12) lËp tøc nèi ra cña NAND - 2 sÏ lu«n ë møc mét cho phÐp
®éng c¬ lµm viÖc.
Page 74
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 74 http://www.ebook.edu.vn
§Æc ®iÓm:
Ta nhËn xÐt thÊy r»ng m¹ch ®iÖn nµy ®¬n gi¶n, tin cËy lµm viÖc chÝnh
x¸c, mÆt kh¸c 1/2 vi m¹ch 4011 lµ hai phÇn tö NAND cßn l¹i, sÏ ®−îc sö
dông cho môc ®Ých ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ, lªn m¹ch ®iÖn nµy cho phÐp tËn
dông tèi ®iÖn ¸p linh kiÖn.
V× nh÷ng −u ®iÓm trªn ta sÏ chän m¹ch ®iÖn nµy cho môc ®Ých ®Õn
thêi gian nghØ vµ thêi gian lµm viÖc.
VI. Khèi logic ®iÒu khiÓn
1. Logic ®iÒu khiÓn ®ãng ng¾t ®éng c¬
§Ó ®ãng ng¾t dßng ®iÖn cho ®éng c¬ ng−êi ta kh«ng thÓ dïng trùc tiÕp
c¸c phÇn tö b¸n dÉn ®Ó thùc hiÖn ®iÒu nµy ®−îc v× c¶ dßng vµ ¸p cña phÇn
tö b¸n dÉn rÊt nhá.
ViÖc ®ãng ng¾t ®éng c¬ trong tr−êng hîp nµy ®−îc thùc hiÖn nhê c¸c
c«ng t¾c cã cuén d©y hót ®−îc cÊp ®iÖn ¸p 100 ®Õn 380V.
§Ó ®ãng c¾t ®iÖn cho cuén hót c«ng t¾c t¬ cã ®iÖn ¸p cao nh− vËy ph¶i
th«ng qua tiÕp ®iÓm cña r¬le nµy th−êng lµ dïng dßng ®iÖn mét chiÒu víi
®iÖn ¸p 12 ®Õn 24V vµ ®−îc ®iÒu khiÓn nhê phÇn tö logic ®iÒu khiÓn ®ãng
c¾t ®éng c¬. §¬n gi¶n nhÊt lµ sö dông 1 tranzitor NPN nh− h×nh 1.12a.
+VCC
+12V
D401 RL401
Q401R402 10K
R40147K
Tõ khèi ®Õm thêi gian A
H×nh 1.12a
Page 75
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 75 http://www.ebook.edu.vn
ë ®©y cã mét vÊn ®Ò ®Æt ra lµ do tiÕp ®iÓm cöa RL 401 trªn cïng mét
vØ víi hÖ thèng ®iÒu khiÓn nµy sÏ kh«ng an toµn khi söa ch÷a. Do vËy
RL401 ®−îc bè trÝ trªn cïng mét m¶ng víi c¸c r¬le trung gian kh¸c cña hÖ
thèng tr−êng läc bôi.
RL401 chän lo¹i P-C-22 cña Liªn X« (cò) cã cuén d©y hót sö dông
®iÖn ¸p mét chiÒu 12V, ®iÖn trë 180 «m nªn dßng ®iÖn ®i qua cuén d©y lµ:
I= A055,0180
212
R
U=
−=
Tõ dßng ®iÖn nµy chän lo¹i Tranzistor Q401-C2383 cã ®iÖn ¸p
UCEmax= 300V; lcmax = 1,5 A thõa ®ñ ®Ó ®iÒu khiÓn r¬le.
- R402 ph©n ¸p cùc gèc æn ®Þnh cho Q401, chän gi¸ trÞ 10K.
- R401 lµ ®iÖn trë h¹n chÕ dßng cùc gèc cho Q401.
Theo sè liÖu cña c¸c nhµ s¶n xuÊt vi m¹ch CMOS th× ®iÖn ¸p ra cùc
®¹i cña CMOS sÏ thÊp h¬n ®iÖn ¸p nguån kho¶ng 2V chän iB cña Q401
kho¶ng 20mA ®Ó nã b·o hoµ, lóc nµy gi¸ trÞ Ubc = 0,6V do vËy ®iÖn trë R
401 tÝnh nh− sau:
R401 = Ω≈
Ω+
−−K5
K10
V6,0mA20
V6,0)212(
Chän R401 = 47K
§ièt D101 dËp t¾t c¸c xung tù c¶m cña cuén d©y RL 401 khi Q401
®ãng më, ®Ó b¶o vÖ Q401.
2. Logic hiÓn thÞ
Khèi hiÓn thÞ thêi gian lµm viÖc vµ hiÓn thÞ thêi gian nghØ ph¶i lµm
viÖc lÇn l−ît. Muèn vËy ph¶i th«ng qua mét sè phÇn tö logic mµ ë ®©y ta sö
dông 2 phÇn tö NADN cßn l¹i cña IC302 - 4011.
S¬ ®å logic hiÓn thÞ ë h×nh vÏ 1.12b, 2 phÇn tö NAND ®Æt nèi tiÕp cho
ta mét m¹ch ®iÖn kh«ng ®¶o.
Page 76
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 76 http://www.ebook.edu.vn
B
Tõ c¸c khèi ®Õm thêi gian
§Õn khèi hiÓn thÞLV=0
NghØ =1
NAND4NAND3
h×nh 1.12b
VII. Khèi chØ thÞ thêi gian
1.C¸c yªu cÇu
a. Khèi chØ thÞ thêi gian ph¶i ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c khi hiÓn thÞ thêi gian
b»ng led 7 thanh.
b. Ph¶i cã hai hÖ thèng hiÓn thÞ riªng biÖt cho thêi gian nghØ vµ thêi gian
lµm viÖc, mçi hÖ thèng hiÓn thÞ 2 digit.
c. Khèi hiÓn thÞ thêi gian ®−îc ®Æt trªn mÆt tñ ®iÒu khiÓn ®Ó tiÖn cho viÖc
theo dâi vµ vËn hµnh thiÕt bÞ.
2. S¬ ®å nguyªn lý (h×nh 1.13b)
Do nhiÖm vô cña khèi nµy lµ hiÓn thÞ thêi gian b»ng c¸c led 7 thanh
nªn thùc chÊt nã bao gåm mét bé ®Õm xung BCD kÕt hîp víi bé gi¶i m·
BCD phï hîp víi LED 7 thanh. Ngoµi ra ®Ó ®¶m b¶o hiÓn thÞ lÇn l−ît thêi
gian nghØ vµ hêi gian lµm viÖc ph¶i cã thªm mét sè phÇn tö logic ®Ó thùc
hiÖn chøc n¨ng nµy.
- IC502 lµ lo¹i 4518 chøa hai bé BCD trong cïng mét vá 16 ch©n hai
hµng s¬ ®å bè trÝ ch©n vµ b¶n tr¹ng th¸i cña nã kh«ng kh¸c g× lo¹i 4520 mµ
ta ®· nãi tíi ë khèi thêi gian chØ kh¸c lµ 4518 lµ ®Õm nhÞ ph©n nhãm 10,
4520 ®Õm nhÞ ph©n nhãm 16, do vËy viÖc sö dông 4518 cho phÐp mçi hÖ
thèng hiÖn thÞ hai digit chØ cÇn mét vi m¹ch 4518.
Page 77
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 77 http://www.ebook.edu.vn
16
1
15
2
14
3
13
4
12
5
11
6
10
7
9
8
VCC
B
f
C
g
LT
a
BI
b
LE
c
D
d
A
e
GND
LE: Chèt (khi H)
BI: Lµm tèi hiÓn thÞ (khi L)
LT: KiÓm tra hiÓn thÞ (khi L)a,b,c,d,e,f,g: Lèi ra hiÓn thÞ 7 thanh cathode chung
LE BI D C B A a b c d E f g Display
H H X X X X X X X X X X X Chèt X L X X X X L L L L L L L T¾t hiÓn thÞ L H L L L L H H H H H H L 0 L H L L L L H H H H H H L 1 L H L L H L H H L H H L H 2 L H L L L H H H H H H L H 3 L H L H L L L H H L L H H 4 L H L H H H H L H H L H H 5 L H L H H L H L H H H H H 6 L H L H H H H H H L L L L 7 L H H L L L H H H H H H H 8 L H H L L H H H H L L H H 9 L H H L L L L L L L L L L A L H H - - - - - - - Tèi hiÓn thÞ L H H H H H - - - - - - - F
a
g
f b
e c
d
H×nh 1.13a
Page 78
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 78 http://www.ebook.edu.vn
12
16
345610
7126
16 3
9
15
7xR503
IC5044
58
11121314
7126458
16 3
9
15
7xR504
IC505
+VCC
C301
R501
R501
R502
IC507
7xR506
15
9
316
85
6217
14131211
85
IC506
7xR505
15
9
316
6217
106543
15
7
1 4
4
2
C502
D502
+VCC 15
891
IC502
IC503
891
3
18
17
5
3
1
TGLV
§K
TGN
GND
12V+VCC
D501 7
15
H×nh 1.13b
Page 79
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 79 http://www.ebook.edu.vn
IC503 - 4518.
IC 540, 505, 506 , 507 lo¹i 4511, thuéc hä CMOS, gi¶i m· BCD ra 7
thanh phï hîp víi led 7 thanh catèt chung.
C¸c cæng NAND 1 vµ NAND 2 ho¹t ®éng nh− mét cæng truyÒn sè víi
ch©n cho phÐp chuyÒn ë møc H lîi dông tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña cæng nµy
ng−êi ta chØ cÇn kh«ng thÕ ch©n EN sÏ cho phÐp xung thêi gian cãp ®−îc
truyÒn ®Õn bé ®Õm hay kh«ng.
NAND3 lµm nhiÖm vô nghÞch ®¶o tÝn hiÖu tõ logic ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ
®Õn ®¶m b¶o hai c«ng truyÒn NAND 1 vµ NAND 2 sÏ cho phÐp xung thêi
gian nghØ ®i qua cæng NAND 1 sÏ cho phÐp xung T lµm viÖc ®i mét c¸ch
t−¬ng øng, 3 cæng NAND nµy n»m trong vi m¹ch IC 501 lo¹i 4011.
- IC 502, IC 503 (4518) ®Õm BCD, xung thêi gian ®−îc ®−a vµo ch©n
EN (tÝch cùc ë s−ên xuèng) trong khi ch©n CK- L c¸c ch©n RS ®−îc nèi
qua c¸c tô ®iÖn C501, C502 vµ ®iÖn trë R501, R502 nh»m xo¸ sè ®Õm lóc
khëi ®éng c¸c ®ièt D501, D502 lÊy ®iÖn ¸p ®iÒu khiÓn ®Ó RS c¸c bé ®Õm vÒ
LLLL t−¬ng øng khi ®i hÕt thêi gian nghØ hoÆc thêi gian lµm viÖc.
- §Ó ®¶m b¶o sù tiÖn lîi cho c«ng nh©n vËn hµnh khi theo dâi thêi gian
nghØ vµ thêi gian lµm viÖc th× khi hiÓn thÞ thêi gian lµm viÖc th× bé hiÓn thÞ
thêi gian nghØ ph¶i t¾t ®i vµ ng−îc l¹i. Dùa vµo b¶n tr¹ng th¸i ho¹t ®éng cña
4511. NÕu ch©n lµm tèi thiÓu hiÓn thÞ BI ë møc thÊp trong khi LT ë møc
cao th× sÏ lµm t¨ng hiÓn thÞ. Nh− vËy lµ chØ cÇn ®−a møc logic ®iÒu khiÓn
thÝch hîp vµo hai ch©n nµy sÏ thùc hiÖn ®−îc yªu cÇu trªn.
C¸c ®iÖn trë ®Öm nèi ra hiÓn thÞ 7 thanh bao gåm
7 x R503.330Ω; 7 x R504.330Ω; 7 x R505.330Ω; 7 x R506.330Ω
C¸c ®iÖn trë nµy h¹n chÕ dßng qua LED
VIII. Bé chuyÓn m¹ch (SW301, SW302)
1. C¸c yªu cÇu
a. Bé chuyÓn m¹ch ph¶i ®¶m b¶o æn ®Þnh, chÝnh x¸c, kh«ng g©y ¶nh h−ëng
®Õn xung ®iÒu khiÓn cña khèi ®Õm ®Õn khèi logic ®iÒu khiÓn.
Page 80
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 80 http://www.ebook.edu.vn
b. Thao t¸c nhanh ngän, tin cËy khi sö dông
c. C¸c c«ng t¾c chuyÓn m¹ch ®−îc ®Æt trªn mÆt tñ ®iÒu khiÓn ®Ó tiÖn viÖc
theo dâi vµ vËn hµnh thiÕt bÞ.
d. §¶m b¶o ®é tiÖn nghi
2. Bé chuyÓn m¹ch
Trªn thùc tÕ ta cã 2 c¸ch chuyÓn m¹ch:
+ ChuyÓn m¹ch kh«ng tiÕp ®iÓm (dïng IC)
+ ChuyÓn m¹ch cã tiÕp ®iÓm (c¬ khÝ)
a. ChuyÓn m¹ch cã tiÕp ®iÓm
Theo yªu cÇu cña b¶n thiÕt kÕ nµy mét bé chuyÓn m¹ch bao gåm 5
tiÕp ®iÓm trßn xoay khi cÇn ho¹t ®éng ë nÊc tiÕp ®iÓm thêi gian nµo th× vÆn
sang tiÕp ®iÓm ®ã. VËn hµnh ®¬n gi¶n vµ rÊt hay ®−îc sö dông hiÖn nay, tuy
nhiªn trong b¶n thiÕt kÕ nµy kh«ng dïng lo¹i nµy v× nã cã thÓ g©y nhiÔu
xung ®Õn thêi gian dÉn ®Õn sai lÖch qu¸ tr×nh.
b. ChuyÓn m¹ch kh«ng tiÕp ®iÓm
ë ®©y ta dïng IC chuyÓn m¹ch víi b¶n thiÕt kÕ nµy ta dïng IC 601-
4066. Nã lµ lo¹i vi m¹ch CMOS rÊt ®a n¨ng, c¸c ch©n 13,5,6 vµ 12 ®iÒu
khiÓn 4 chuyÓn m¹ch t−¬ng tù. §Ó ®ãng m¹ch nµo ta nèi ch©n ®iÒu khiÓn
m¹ch ®ã víi nguån cung cÊp VCC. §iÖn trë th«ng m¹ch lµ 80Ω÷250Ω. §Ó
ng¾t chuyÓn m¹ch ta nèi ch©n ®iÒu khiÓn nã víi ®Êt. §iÖn trë ng¾t lµ 109Ω
c¸c ch©n vµo ra cã thÓ ho¸n vÞ cho nhau. L−u ý gi¸ trÞ nguån cung cÊp ë hai
chÕ ®é (mode) vµ sè (digital), ë ®©y ta dïng chÕ ®é digital nªn nèi ch©n
nguån 14 víi +12V cßn ch©n 7 nèi víi ®Êt.
C¸c ®Çu A1, B1, C1, Dßng ®iÖn ®−îc ®Êu qua d¾c c¾m vµo 4 ®Çu ra
cña bé ®Õm thêi gian 4,8,16,32.
C¸c ®Çu A2, B2, C2 d©y dÉn vµ kh«ng ®−îc ®Êu vµo 5 c«ng t¾c Ên ®Ó
®ãng më cho ®Çu ra cña output (Kh«ng, K1, K2, K3, K4)
L−u ý: c«ng t¾c Ên (Kh«ng, K1, K2, K3, K4) ph¶i chän lo¹i khi mét c«ng
t¾c ho¹t ®éng th× 4 c«ng t¾c kia kh«ng ho¹t ®éng ®−îc, nã ®−îc nèi liªn
Page 81
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 81 http://www.ebook.edu.vn
®éng ®Õn nhau (nghÜa lµ khi Ên 1 trong 5 c«ng t¾c th× c¸c c«ng t¾c kh¸c ë
tr¹ng th¸i hë m¹ch d¹ng c«ng t¾c bËp bªnh).
C¸c ®iÖn trë R601 cã nhiÖm vô ph©n ¸p vµ gh×m ©m khi kh«ng d−¬ng
chän lo¹i ®iÖn trë R601=10K.
3.9. Nguån cung cÊp
Trªn thùc tÕ khi ®o dßng ®iÖn tiªu thô cña mét bé ®iÒu khiÓn (ch−a kÓ
r¬le bao gåm mét t¹o xung chuÈn vµ mét bé ®Õm thêi gian sÏ xÊp xØ 30mA.
Nh− vËy nÕu tÝnh mét c¸ch réng r·i (khi 3 bé ®Õm thêi gian dïng chung
mét bé t¹o xung chuÈn) th× mét tr−êng sÏ cã 3 hÖ thèng ®iÒu khiÓn tiªu thô
mét dßng ®iÖn 90mA. Nh− phÇn chän r¬le ®· biÕt dßng qua r¬le PC22 lµ
55mA, 3 r¬le sÏ tiªu thô 3*55 = 165 mA, mçi digit chØ thÞ thêi gian tæng
dßng ®iÖn cung cÊp cho nã lµ 56*12 = 672mA.
Trong ®ã:
10V lµ ®iÖn ¸p nguån cung cÊp (®· trõ ®i ®iÖn ¸p r¬i trong vi m¹ch
gi¶i m·).
2V lµ ®iÖn ¸p t¬i trªn mét thanh led
T−¬ng tù nh− vËy 3 hÖ thèng vi m¹ch ®Õm vµ gi¶i m· phôc vô cho hÖ
thèng hiÓn thÞ tiªu thô mét dßng ®iÖn kho¶ng 210mA cho 23 vi m¹ch (mçi
hÖ thèng hiÓn thÞ gåm 2 vi m¹ch 4518, 4 vi m¹ch4511, 1 vin, m¹ch 4011).
VËy tæng dßng tiªu thô cùc ®¹i cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ dung
vµ gâ tr−êng läc bôi (kÓ c¶ phÇn chØ thÞ) sÏ lµ:
l∑ = 90mA + 165mA + 627mA + 210mA = 1,137A
§iÒu nµy sÏ ph¶i ®−îc tÝnh ®Õn khi thiÕt kÕ m¸y biÕn ¸p chØnh l−u vµ
æn ¸p 12V cung cÊp cho tÊt c¶ c¸c bé phËn ®iÒu khiÓn kh¸c trong tr−êng läc
bôi chi tiÕt, vµ còng do sö dông chung nguån DC12V víi c¸c hÖ thèng ®iÒu
khiÓn kh¸c trong ph¹m vi thiÕt kÕ kh«ng cÇn ph¶i tÝnh biÕn ¸p nguån cung
cÊp.
Page 82
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 82 http://www.ebook.edu.vn
Ch−¬ng II
ThiÕt kÕ m¹ch
I. S¬ ®å nguyªn lý toµn m¹ch
Qua qu¸ tr×nh ph©n tÝch vµ lùa chän ph−¬ng ph¸p thiÕt kÕ m¹ch ®iÖn
s¬ ®å nguyªn lý hÖ thèng tù ®éng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ rung gâ tr−êng läc
bôi sÏ bao gåm 3 phÇn chÝnh nh− sau:
1. Khèi t¹o xung chuÈn vµ chia tÇn (h×nh 2.1)
Khèi nµy bao gåm m¹ch t¹o xung chuÈn vµ sö dông IC 101 - 741C vµ
m¹ch chia tÇn ®Ó nèi ra ë xung 1 sec vµ 1 min ®Ó cung cÊp 1 min cho c¶ 3
hÖ thèng ®iÒu khiÓn c¬ cùc phãng vµ bunke.
Do dïng chung nh− vËy nªn khèi nµy ®−îc thiÕt kÕ l¾p r¸p trªn cïng
mét m¹ch in víi khèi nguån. Khèi nµy cÇn cã 5 ®Çu ra + 12V, GND xung
min xung sec vµ 10V.
2. Khèi ®Õm thêi gian vµ ®iÒu khiÓn ®éng c¬ (h×nh 2.2)
Bao gåm bé ®Õm thêi gian nghØ, thêi gian lµm viÖc logic ®iÒu khiÓn
r¬le vµ ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ. Riªng r¬le trung cã ®iÖn ¸p ë tiÕp ®iÓm nªn nã
®−îc ®Æt chung víi khèi r¬le phô thuéc cho c¶ hÖ thèng.
C¸c chuyÓn m¹ch ®Æt ë mÆt tñ ®iÒu khiÓn nªn nã cã 10 ®Çu ra phô
thuéc nªn nã sÏ cã 10 ®Çu ra phôc vô cho chuyÓn m¹ch, hai ®−êng xung
min vµ sec, mét ®−êng ®Õn RN401 mét ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ vµ ®−êng
VCC=12V. Tæng céng cã 15 ®−êng ra. Riªng ®−êng d©y GND sÏ ®−îc nèi
m¸t qua mét sîi d©y riªng g¾n víi vá tñ ®iÒu khiÓn.
ViÖc thay ®æi thêi gian lµm viÖc lµ phót hay gi©y ®−îc thùc hiÖn nhê
®¶o cÇu nèi J01 trªn m¹ch in khi l¾p ghÐp linh kiÖn.
3. Khèi hiÓn thÞ thêi gian (h×nh 4-3)
Khèi nµy chøa toµn bé hÖ thèng ®Õm, gi¶i m· vµ hiÓn thÞ b»ng LED7
thanh. Tæng céng cã 4 digit, m¹ch in cña khèi nµy ®Æt ë phÝa mÆt tñ ®iÒu
Page 83
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 83 http://www.ebook.edu.vn
khiÓn sÏ cã 5 ®Çu d©y phôc vô cho khèi nµy lµ: +VCC, GND thêi gian lµm
viÖc thêi gian nghØ ®iÒu khiÓn hiÓn thÞ.
GN
D
AN
D1
AN
D2
IC 3
03A
C70
4C
703
+V
CC
R30
7D
302
R30
8
R30
3
+V
CC
IC 3
03
+V
CC
C30
1R
301
IC 3
04A
IC 3
04
AN
D3
AN
D4
D30
2
D30
5
D30
6
R30
4R
302
R40
1
R40
2
RL
401
+V
CC
+V
CC
D30
3
D40
1
NA
ND
1
NA
ND
2
Q40
1
NA
ND
3N
AN
D4
R20
6
+12
V
2 7
10,
1 8
5
407/
1616
11 12 13 14 10
15
1
1016
81
75
9
11 12 13 14 15
J01
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 4 5
+12
V
04
8 1632 4
8 1632
SW30
1
SW30
2
§iÒ
u kh
iÓn
hiÓn
thÞ
Sec
Min
H×nh 2.1
Page 84
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 84 http://www.ebook.edu.vn
12
16
345610
7126
16 3
9
15
7xR503
IC5044
58
11121314
7126458
16 3
9
15
7xR504
IC505
+VCC
C301
R501
R501
R502
IC507
7xR506
15
9
316
85
6217
14131211
85
IC506
7xR505
15
9
316
6217
106543
15
7
1 4
4
2
C502
D502
+VCC 15
891
IC502
IC503
891
3
18
17
5
3
1
TGLV
§K
TGN
GND
12V+VCC
D501 7
15
H×nh 2.2
Page 85
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 85 http://www.ebook.edu.vn
II. C¸c linh kiÖn:
Tªn vi m¹ch KÝ hiÖu Sè l−îng Tªn ®iÖn trë KÝ hiÖu Sè l−îng
101 741 1 R101 1/8
201 R307
202 R308 4K7 3
203 R102
204
4017 4
R402
205 R601*4
10K 10
301 4081 2
R103
302 R501
303 4011 2
R502
2K2 3
304 R301
502 4520 2
R302
503 R303
504 4518 2
R304
505 R305
506 R306
5K6 6
507 R401 4K7 1
601
4511 4
R503*7
602 R506*7
501 4006 2
R504*7 330Ω 28
Tô ®iÖn §ièt
C301 DZ101 BZY5V1 1
C302 1F/16V 2
D301
C501 D306
C502 0,1F/50 2
D401
C701 D501
C702 D502
IN1415 9
C703 Tranzitor
C704
470F/16V 4
Q401 1
Page 86
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 86 http://www.ebook.edu.vn
III. KÕt luËn:
§¸nh gi¸ chØ tiªu chÊt l−îng cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn tù ®éng ®éng c¬
rung gâ.
1.Kh¶ n¨ng chuyªn m«n ho¸ cao:
ChØ cÇn mét lo¹i m¹ch in cã thÓ cho l¾p r¸p c¶ 3 m¹ch ®iÒu khiÓn cho
3 hÖ thèng ®éng c¬ rung – gâ ( cùc l¾ng - cùc phãng - Bunke).
2.TiÕt kiÖm linh kiÖn, sö dông chuyÓn m¹ch Ýt tiÕp ®iÓm nhÊt, phï hîp víi
bé gi¾c c¾m cña hÖ thèng cò.
Mét bé t¹o xung chuÈn cÇn 4 vi m¹ch 4017, 1 vi m¹ch 741, 1 vi m¹ch
4081. Râ rµng lµ nÕu sö dông mçi m¹ch ®iÒu khiÓn mét bé t¹o xung thêi
gian riªng th× cÇn 6x3 = 18 vi m¹ch cho mçi tr−êng. NÕu sö dông mét bé
t¹o xung chuÈn cho c¶ 3 hÖ thèng ®éng c¬ trong mét tr−êng th× sÏ tiÕt kiÖm
2 bé t¹o xung (12 vi m¹ch) b lµm mét phÐp tÝnh ®¬n gi¶n, nÕu trung b×nh 1
vi m¹ch gi¸ 3.500 ®ång th× ta tiÕt kiÖm ®−îc 12x3.500= 42.000 ®ång cho
mét tr−êng.
VËy ta chØ cÇn mét bé xung chuÈn cho c¶ 3 hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®Ó
biÕt linh kiÖn mµ vÉn ®¶m b¶o ®é chÝnh x¸c vµ tin cËy cña m¹ch.
3. §é chÝnh x¸c:
§¹t ®é chÝnh x¸c cao, sai sè lín nhÊt khi kiÓm tra b»ng ®ång hå bÊm
gi©y ®iÖn tö lµ 0,1 sec. Thùc tÕ sai sè nµy kh«ng ®¸ng kÓ vµ nã phô thuéc
vµo tÇn sè ®iÖn l−íi quèc gia.
4. Kh¶ n¨ng chèng nhiÔu, ®é tin cËy
Do hÖ thèng ®−îc thiÕt kÕ trªn c¬ së c¸c vi m¹ch sè hä CMOS nªn nã
mang ®Çy ®ñ c¸c −u ®iÓm cña hä CMOS, ®ã lµ:
- C«ng suÊt tiªu t¸n bÐ: ë tr¹ng th¸i tÜnh chØ cÇn 2,5 N cho mçi cæng
l«gic. C«ng suÊt nµy bÐ h¬n hä TTL rÊt nhiÒu v× c¸c cæng CMOS ®−îc thiÕt
kÕ chØ dÉn ®iÖn khi cã xung CK vµ d÷ liÖu kÝch thÝch.
- §iÖn ¸p lµm viÖc thay ®æi mét d¶i rÊt réng tõ 5 ®Õn 15 V-DC, do vËy
nã cã thÓ sö dông víi bÊt kú ®iÖn ¸p nguån æn ®Þnh nµo n»m trong d¶i ®ã.
Page 87
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 87 http://www.ebook.edu.vn
- TÝnh chèng nhiÔu
IC-CMOS chèng nhiÔu rÊt tèt, th−êng lµ 2,25mV cho ®iÖn ¸p cÊp 5V
vµ 4,5mV cho ®iÖn ¸p cÊp 10V. Thêi gian trÔ cña CMOS ®ãng vai trß mét
bé phËn läc nhiÔu. Xung 10 n¨ng suÊt biÕn mÊt sau mét chuçi c¸c cæng
CMOS, nh−ng ng−îc l¹i ®−îc khuyÕch ®¹i sau mét chuçi cæng TTL, chÝnh
v× tÝnh chÊt ®Æc biÖt nµy mµ IC-CMOS ®−îc dïng ®Ó thiÕt kÕ c¸c m¹ch ®iÖn
cña c¸c thiÕt bÞ c«ng nghiÖp ph¶i ho¹t ®éng trong m«i tr−êng ®Çy nhiÔu
®iÖn-tõ tr−êng.
Víi ®iÖn ¸p cÊp 5V CMOS vÉn lµm viÖc b×nh th−êng khi ®iÖn ¸p cÊp
mÊt æn ®Þnh hoÆc ®iÖn ¸p nhiÔu ®Õn 1V.
- §é tin cËy: Do m¹ch ®iÖn lµm viÖc trªn c¬ së kü thuËt sè nªn ®é tin
cËy rÊt cao. Trªn thùc tÕ m¹ch rÊt Ýt h− háng vµ khi h− háng chñ yÕu do s¬
suÊt khi vËn hµnh g©y ch¹m chËp mµ th«i. KiÓu m¹ch nµy chØ cã 2 tr¹ng
th¸i: HoÆc lµ ch¹y tèt mäi c¸i b×nh th−êng hoÆc lµ kh«ng ch¹y mµ th«i. Do
vËy nÕu vÊn ®Ò hiÖu chØnh ®é chÝnh x¸c cña m¹ch kh«ng ®−îc ®Æt ra ë ®©y,
®iÒu nµy cho phÐp gi¶m bít rÊt nhiÒu c«ng l¾p r¸p, hiÖu chØnh vµ söa ch÷a.
§é æn ®Þnh cña m¹ch rÊt cao v× thùc tÕ hÖ sè chia vµ sè ®Õm cña c¸c phÇn
tö trong m¹ch kh«ng bÞ ¶nh h−ëng bëi nhiÖt ®é vµ ®é Èm m«i tr−êng khi mµ
c¸c ®¹i l−îng nµy n»m trong giíi h¹n cho phÐp.
Nh− vËy, m¹ch ®iÖn thiÕt kÕ cña chóng t«i ®¸p øng ®Çy ®ñ c¸c yªu cÇu
cña hÖ thèng ®iÒu khiÓn ®éng c¬ rung gâ tr−êng läc bôi. V× vËy nã hoµn
toµn cã thÓ øng dông tèt trong thùc tÕ.
Page 88
®å ¸n tèt nghiÖp
L−¬ng V¨n Häc 88 http://www.ebook.edu.vn
Tµi liÖu tham kh¶o
1. KÜ thuËt läc bôi vµ lµm s¹ch khÝ
Hoµng Kim C¬
Nhµ xuÊt b¶n Gi¸o Dôc – 1999.
2. khÝ cô ®iÖn
Ph¹m V¨n Chíi – Bïi TÝn H÷u – NguyÔn TiÕn T«n
Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kÜ thuËt.
3. kÜ thuËt ®iÖn tö
§ç Xu©n Thô (chñ biªn).
Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kÜ thuËt.
4. kÜ thuËt m¹ch ®iÖn tö
Ph¹m Minh Hµ
Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kÜ thuËt – 1997.
5. kÜ thuËt ®iÖn tö sè øng dông
Vâ TrÝ An
Nhµ xuÊt b¶n Khoa häc kÜ thuËt.