MẠCH LED CUBE Lập PHƯƠNG 5x5x5 - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Tải bản đầy đủ (.docx) (13 trang)

Trang chủ

Luận Văn - Báo Cáo

Kinh tế - Quản lý

MẠCH LED CUBE lập PHƯƠNG 5x5x5

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.48 MB, 13 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘIVIỆN ĐIỆN---------o0o---------BÁO CÁO MÔN HỌC ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰĐỀ TÀI: MẠCH LED CUBE LẬP PHƯƠNG 5X5X5Giảng viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Cảnh QuangHà Nội, năm 20191. GIỚI THIỆU CHUNG VÀ LÍ DO CHỌN ĐỀ TÀI1.1. Giới thiệu về led và ứng dụng trong đời sốngĐèn Led ra đời từ những năm 60 của thế kỷ 20 và đến nay đã được sử dụng rộngrãi trong nhiều lĩnh vực của đời sống xã hội. Với nhiều cái "nhất" và "siêu" như:tuổi thọ cao nhất, có lợi cho sức khỏe nhất, siêu sáng, siêu tiết kiệm điện... đèn Ledđã mang lại lợi ích vô cùng to lớn cho nhân loại. Sau đây là một vài ứng dụngchứng tỏ được ưu thế vượt trội của nó:1.1.1. Đèn Led trong giao thôngTrong giao thông, công nghệ Led tỏ ra vượt trội trong việc thỏa mãn tiêu chí tiếtkiệm điện năng, mỹ quan, dễ điều khiển và bảo vệ môi trường.1.1.2. Đèn Led trong chiếu sáng và trang trí ở các tòa nhà lớnĐèn led trang trí tòa nhà Landmark 81Tuy chi phí lắp đặt ban đầu của bóng đèn Led cao hơn so với các loại đèn khácnhưng khoản tiết kiệm điện năng đem lại còn nhiều hơn chi phí bỏ ra nên nhiều nơitrên thế giới đã có kế hoạch thay thế đèn chiếu sáng bằng đèn Led.Ví dụ tòa nhà landmark 81, Toàn bộ hệ thống đã được công ty này thực hiện trong6 tháng với nhiều loại đèn khác nhau, trong đó có 17km đèn LED tuyến tính (LEDLinear) cho khối đế và thân tòa nhà. Đặc biệt, điểm nhấn quan trọng nhất chính là2.427 bộ đèn LED điểm hiệu ứng đổi màu (LED Dot) 10W được lắp đặt từ tầng 22lên tới tầng 81, có thể trình chiếu hiệu ứng video.1.1.3. Đèn Led dùng trong trang trí nội thấtĐèn Led còn dùng để làm cho nội thất vừa có vẻ đẹp vừa huyền bí, vừa hiện đạivới các thiết bị nội thất như bàn ghế, gường, bồn tắm... Ánh sáng nhiều màu củađèn Led sẽ được thiết kế phù hợp với tâm trạng, cảm giác của chủ nhân căn phòngvà mục đích sử dụng…1.1.4. Trong các lĩnh vực đời sống thường ngàyĐèn Led còn được ứng dụng rất nhiều trong các lĩnh vực đời sống thường ngày:dùng trong y học ( trị vàng da, điều trị mụn…), dùng trong nông nghiệp (một sốloại cây chỉ hấp thụ một dải màu ánh sáng nhất định, không hấp thụ hoàn toàn ánhsáng trắng), hay trong quảng cáo….Còn rất nhiều những ứng dụng của đèn led nữa mà chúng ta không kể đến. Cácứng dụng trên cho thấy đèn led ngày càng quan trọng và phổ biến trong đời sốngcủa chúng ta. Vì vậy, để có thể hiểu hơn về nguyên lí hoạt động cũng như 1 số cáchsử dụng led trong đời sống, nhóm chúng em quyết định nghiên cứu đề tài về mạchled. Và cụ thể ở đây là mạch led cube 5x5x5.1.2. Giới thiệu chung về mạch led lập phương 5x5x51.2.1. Cấu tạoKhối hình led được cấu tạo theo khối lâp phương 5x5x51.2.2. Các link kiện- 125 đèn led xanh (diode)- 05 transitor: A1015- 30 điện trở 330R- 01 đế chip 89C52- 01 chip 89C52- 02 tụ gốm 33 pF- 01 tụ hóa 10uf- 01 led nguồn- 01 thạch anh 12MHZ- 01 trở băng 103- 01 nguồn sạc cổng USB 1A- Dây bus nối- jumper cắm (jump đực).2. TỔNG QUAN HỆ THỐNG, CHỨC NĂNG CỦA TỪNG LINH KIỆNTRONG MẠCH LED.2.1. Đèn led2.1.1. Cấu tạo2.1.1.1. Phần tử phát sáng ledLED (Light-emitting diode – Đi-ốt bức xạ ánh sáng) Bản chất của LED là một điốt, nó chứa một chíp bán dẫn có pha các tạp chất để tạo ra một tiếp giáp P-N, kênhP chứa lỗ trống, kênh N chứa điện tử, dòng điện truyền từ A-nốt (kênh P) đến K-tốt(kênh N), khi điện tử lấp đầy chỗ trống nó sinh ra bức xạ ánh sáng, các bước sóngphát ra có màu khác nhau tùy thuộc vào tạp chất trong chip bán dẫn.2.1.1.2. Mạch in của đènChất lượng mạch in, chất lượng mối hàn giữa LED với mạch in ảnh hưởng đến lớnđến độ bền của đèn, trong điều kiện khí hậu nhiệt đới như Việt nam, nếu chất lượngcủa mạch in và mối hàn không tốt dễ gây oxi-hóa đứt mạch in, không tiếp xúc làmcho đèn không thể phát sáng sau một thời gian sử dụng.Trong thực tế người ta có thể sử dụng mạch in thường, hoặc bằng nhôm, gốm chophép tản nhiệt nhanh cho loại LED công suất trung bình và lớn.2.1.1.3. Bộ nguồnBộ nguồn cấp điện cho đèn LED phải đảm bảo cung cấp dòng điện và điện áp ổnđịnh phù hợp lới loại LED đang sử dụng các linh kiện chế tạo bộ nguồn phải cótuổi thọ sử dụng tương đương với tuổi thọ của LED.>> Với loại đèn công suất nhỏbộ nguồn đơn giản chỉ là một nguồn áp kết với một điện trở hạn dòng cho LEDnhưng đối với LED công suất trung bình và lớn cần tạo một nguồn dòng cho LED.2.1.1.4. Bộ phận tản nhiệt (chỉ có ở đèn công suất lớn)2.1.1.5. VỏĐể đảm bảo cho đèn hoạt động ổn định và bền, vỏ đèn được chế tạo để có độchống thấm nước cao, đồng thời đảm bảo khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng.Do vậy khi sử dụng đèn LED chúng ta căn cứ vào các yếu tố chính trên đây để cóthể đưa quyết định đúng khi mua hàng.2.1.2. Nguyên lí hoạt độngLED dựa trên công nghệ bán dẫn. Hoạt động của LED giống với nhiều loại điốtbán dẫn. Khối bán dẫn loại p chứa nhiều loại lỗ trống tự do mang điện tích dươngnên khi ghép với khối bán dẫn n (Chứa các điện tử tự do) thì các lỗ trống này có xuhướng chuyển động khuyếch tán sang khối n. Cùng lúc khối p lại nhận thêm cácđiện tử (điện tích âm) từ khối n chuyển sang. Kết quả là khối p tích điện âm (thiếuhụt lỗ trống và dư thừa điện tử) trong khi khối n tích điện dương (thiếu hụt điện tửvà dư thừa lỗ trống). Ở biên giới hai bên mặt tiếp giáp, một số điện tử bị lỗ trốngthu hút và khi chúng tiến lại gần nhau, chúng có xu hường kết hợp với nhau tạothành các nguyên tử trung hòa. Quá trình này có thể giải phóng năng lượng dướidạng ánh sáng (hay các bức xạ điện từ có bước sóng gần đó).Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phátkhác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc củaLED)hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.- LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó LED rấtdễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.2.2.Transistor A10152.2.1. Khái niệm, cấu tạoTrong điện tử transistor là một linh kiện bán dẫn, khi hoạt động trong mạch điện tử,transistor có vai trò như một cái van cách li điều chỉnh dòng điện, điện áp trongmạch. Nhờ vai trò quan trọng này transistor được ứng dụng rộng rãi.Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mỗi tiếp giáp P- N,nếu ghép theo thứ tự PNP ta được transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN tađược transistor ngược. Về cấu tạo, transistor tương đương với hai diode đấu ngượcchiều nhau.2.2.2. Thông số về transistor A1015- Dòng điện cực đại: Ic= -150mA- Công suất cực đại: Pc= 400m- Điện áp cực đại:Uceo= -50VUcbo= -50VUebo= -5V- Hệ số khuếch đại( hfe): 70-400- Tần số cắt Ft: >80MHz2.3.Điện trở 330RGiá trị điện trở 330R– Công suất 1/4W– Sai số 1%– Nhiệt độ hoạt động: -55 => 150*C– Cấu tạo màng kim loại (metal film)2.4.Con chip 89s52 và đế chipAT89S52 là họ IC vi điều khiển, thích hợp cho những ứng dụng điều khiển.VĐK 89S52 và đế 89s522.5.Tụ gốm 33 pFTụ điện gốm là một tụ điện có giá trị cố định, trong đó điện môi là vật liệu gốm.Nó được chế tạo từ hai hoặc nhiều lớp gốm sứ xen kẽ và lớp kim loại hoạt độngnhư các điện cực. Thành phần của vật liệu gốm xác định dáng điệu phản ứng điệnvà ứng dụng của nó. Tụ gốm ở đây có ứng dụng:Các tụ gốm lớp 1 có ổn định cao và tổn thất thấp, dùng trong các ứng dụng mạchcộng hưởng, làm dao động của thạch anh chính xác hơn.2.6.Tụ hóa 10uFTụ hóa là một loại tụ điện có phân cực. Nó có anode (+) được làm bằng kim loạiđặc biệt được xử lý bề mặt để tạo lớp oxyt cách điện. Sau đó chất điện phân rắnhoặc không rắn (non-solid) được phủ lên mặt lớp oxyt để tạo ra.Tụ hóa ở đây có ứng dụng vào bộ reset mạch.2.7.Thạch Anh 12MHZThạch anh điện tử là một linh kiện làm bằng tinh thể đá thạch anh được mài phẳngvà chính xác. Linh kiện thạch anh làm việc dựa trên hiệu ứng áp điện. Hiệu ứngnày có tính thuận nghịch. Khi áp một điện áp vào 2 mặt của thạch anh, nó sẽ bịbiến dạng. Ngược lại, khi tạo sức ép vào 2 bề mặt đó, nó sẽ phát ra điện áp.Ứng dụng: tạo ra tần số rất ổn định, tạo xung chuẩn cho dao động của mạch (IC).2.8.Dây bus cắm, jumper (Đực)Là những vật dẫn điện, dẫn dòng điện từ mạch ra đèn Led.2.9.Nguồn sạc cổng usb 1A3.NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG, THIẾT KẾ MẠCH3.1. Thiết kế khối LEDLED CUBE được tạo thành từ 125 bóng LED, xếp thành 5 lớp, mỗi lớp 25 bóng.Điều đặt biệt là ta không dùng 125 mối nối để thắp sáng từng bóng mà thay vào đó,ta mắc chung các chân anode của 25 bóng trên 1 lớp lại với nhau và mắc chung 5chân cathode để tạo thành cột (có 25 cột).Để cho 1 led bất kỳ bật sáng, đầu tiên ta nối chân anode chung của lớp với điểm cóđiện thế cao, khi đó 25 bóng led sẽ có chân anode được gắn với điểm điện thế cao,việc còn lại là nối điểm điện thế thấp cho chân cathode của bóng led nào cần thắpsáng.Việc cấp điện thế cao cho các lớp được thực hiện bởi 5 transistor PNP. 5 Transistornày được điều khiển bởi 5 chân IO của vi điều khiển và được phân cực ở vùng bãohòa và vùng ngưng tương ứng với mức logic 0 và 1 (ngược mức logic với chân IOcủa vi điều khiển) Việc cấp điện thế thấp cho các cột được thực hiện bởi 25 chânIO của vi điều khiển, do không có transistor để nhận dòng nên khi khi tính toánđiện trở hạn dòng cho led phải lưu ý đến khả năng nhận dòng của chân IO vi điềukhiển (thông số IOL khoảng 200mA là tối đa). Ở thời điểm nào đó, mỗi chân nàyphải nhận dòng từ 5 bóng led của 1 cột. Sơ đồ nguyên lý điều khiển sau đây:mỗi hàng được nối với 1 transistor3.2. Thiết kế mạchMạch thiết kế có cấu tạo và vị trí lắp các thiết bị như hình:4. KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂNTrên đây là bản báo cáo của nhóm chúng em. Tuy nhóm đã cố gắng hết sức nhưngvì đây là lần đầu nên còn nhiều thiếu xót, mong thầy có thể góp ý để các bạn trongnhóm có thể phát triển hơn.Hướng phát triển: Như đã nói ở phần A, nhóm đã tìm thấy ý tưởng ở những khungcảnh ngay trong đời sống: led quảng cáo, led trang trí nhà, led giao thông… Vì vậychúng em hi vọng sẽ phát triển hơn nữa trong việc mang ứng dụng của đèn led vàotrong đời sống.Xin trân trọng cảm ơn.Một số nguồn tham khảo /> /> /> /> />

Tài liệu liên quan

Xác định đồng thời Ni,Co,Pd trong bản mạch điện tử bằng phương pháp trắc quang với thuốc thử PAN sử dụng thuật toán hồi quy đa biến
- 108
- 865
- 2
Hoàn thiện các loại hình phúc lợi và dịch vụ cho đội ngũ giảng viên trường Đại học Dân lập Phương Đông
- 27
- 680
- 4
giải pháp điều khiển nghẽn trong mạng chuyển mạch burst quang bằng phương pháp lệch hướng đi
- 5
- 739
- 1
THIẾT LẬP PHƯƠNG ÁN KINH DOANH “XÂY DỰNG KHO NGOẠI QUAN
- 35
- 670
- 4
LẬP PHƯƠNG ÁN TỔ CHỨC VTHKCC BẰNG XE BUÝT TRÊN TUYẾN 14 (BỜ HỒ - CỔ NHUẾ)
- 24
- 1
- 3
khảo sát, lập phương án và sữa chữa phục hồi cơ cấu truyền lực, hệ thống làm mát, hệ thống trao đổi không khí động cơ DT - 75
- 75
- 873
- 1
LẬP PHƯƠNG ÁN XUẤT KHẨU HÀNG GIÀY DA CỦA CÔNG TY CỔ PHẦN GIÀY DA XUẤT KHẨU LUMA
- 47
- 1
- 4
LẬP PHƯƠNG ÁN TẠM NHẬP TÁI XUẤT NHỰA TỔNG HỢP CHO MÁY TÍNH CÁ NHÂN
- 7
- 398
- 1
LẬP PHƯƠNG ÁN XUẤT KHẨU ÁO PHÔNG T SHIRT
- 58
- 1
- 6
LẬP PHƯƠNG ÁN XUẤT NHẬP KHẨU ỐNG THÉP KHÔNG HAN LOẠI II
- 39
- 697
- 3