Giáo trình điện tử cơ bản: Thiết kế mạch bằng protel

THIẾT KẾ MẠCH BẰNG PROTEL MỤC LỤC Bài 1.Linh kiện điện tử cơ bản 3 1.Điện trở 3 2.Biến trở 5 3.Tụ điện 5 3.1.Phân loại 6 3.2.Tụ hoá 7 4.Diode 7 4.1.Mô tả 5 4.2.Kí hiệu các loại diode 5 5.Transistor 8 5.1.Tác dụng 9 6.Led 7 thanh 9 7.Bộ cách ly quang 11 7.1.Ứng dụng 11 7.2.Nguyên lý cấu tạo chung của bộ cách ly 11 7.3.Phân loại 11 7.4.Hình vẽ nguyên lý 11 8.Relay 13 8.1.Phân loại 13 8.2.Điều khiển đóng mở relay 13 B Bài thực hành số 1 14 1.Công cụ 14 2.Hướng dẫn sử dụng panel 14 Bài 2:Các IC tích hợp chuyên dụng 16 2.1.Mạch nguồn 16 2.2.Các mạch số logic 19 2.3.IC lập trình được 19 Bài 3:Thiết kế mạch nguyên lý bằng PROTEL 24 3.1.Tổng quan 25 3.2.Thiết kế mạch nguyên lý bằng protel 25 Bài 4.Vẽ mạch in sử dụng phần mềm PROTEL 38 4.1.Tổng quát về vẽ mạch in 38 4.2.Các kĩ thuật khi vẽ mạch in 38 Bài 5.Phương pháp làm mạch in 69 1.Điện trở. Tác dụng: Dùng để hạn chế dòng điện.Chính xác hơn là tạo ra dòng điện có giá trị xác định nhờ định luật Ôm có thể tính được. Phân loại: Trên thị trường có nhiều loại điện trở khác nhau. Tuỳ nhiệm vụ của bạn mà dùng các loại trở khác nhau. Kí hiệu điện trở trong sơ đồ mạch: Hình ảnh của 1 số loại trở. Cách đọc giá trị trở: Đối với trở dán: Đọc theo giá trị ghi trên trở. Ví dụ: 104 = 10x104 =105 Ohm = 100Kohm Đối với trở có vạch màu đọc như sau: Hai vạch trị số, vạch thứ 3 là số mũ, vạch 4 là sai số. Trị số được qui định theo mầu như sau: Đen 0, Nâu 1, Đỏ 2, Cam 3, Vàng(yellow) 4, Xanh 5, Lục 6, Tím 7 , Xám 8 , Trắng 9. Ví dụ : Điện trở sau : đỏ tím xanh tức là: 2 7 X105=2 700 000 Ohm = 2,7 Mohm. 1Mohm = 1000 Kohm = 1000 000 Ohm Đối với các điện trở giá trị nhỏ hơn 10 Ohm.Nếu vạch thứ 3 là mầu bạc thì trị số vạch cuối cùng phải chia cho 100, là mầu vàng(gold) thì chia cho 10. Ví dụ : trở có 3 vạch giá trị là đỏ tím vàng(gold) = 2+7/10=2,7 Ohm. Vạch sai số như sau: Nâu 1%, Đỏ 2%, Vàng(Gold) 5%, Bạc 10%. 2-Biến trở: Là điện trở mà giá trị của nó thay đổi theo 1 điều kiện nào đó. Loại biến trở phổ biến nhất là khi xoay 1 con vit trên biến trở thì giá trị của nó thay đổi. Biến trở còn thay đổi theo nhiệt độ gọi là biến trở nhiệt, biến trở thay đổi theo cường độ ánh sáng rọi vào nó gọi là quang trở. Trong các loại biến trở trên thì loại biến trở dây là loại biến trở mà có độ tinh chỉnh cao nhất, được sử dụng trong các mạch cần có sự tinh chỉnh điện áp. Ngoài ra còn có một loại điện trở nữa gọi là quang điện trở là điện trở mà điện trở của nó thay đổi theo cường độ ánh sáng chiếu vào Hình ảnh của chúng trong thực tế như hình vẽ : 3-Tụ điện Tụ điện là linh kiện cũng được dùng phổ biến như điện trở. Sự khác nhau giữa tụ điện và điện trở đó là sự cản trở của tụ điện phụ thuộc vào tần số điện áp. Đặc trưng cho tính cản trở của tụ là dung kháng. Tính theo công thức sau: f: tần số điện áp- Hz. C: giá trị của tụ điện- Fara. Ký hiệu của tụ điện: Tụ điện phân cực Tụ điện không phân cực. Sự khác nhau giữa tụ phân cực và không phân cực: Tụ không phân cực thì 2 cực của tụ có vai trò như nhau, giá trị của tụ không phân cực thường nhỏ( picro Fara. Tụ phân cực thì có 2 cực tính dương và âm không thể dùng lẫn lộn. Giá trị của tụ phân cực thường lớn 1 đến hàng ngàn uF(Micro Fara). 3.1.Phân loại: Tụ điện trong thực tế được phân ra làm nhiều loại và theo nhiều cách khác nhau nhưng có thể kể ra là: tụ thường, tụ hóa, tụ xoay, vv.. Theo chất liệu có tụ giấy, tụ gốm, tụ sứ, vv.. Bản chất tụ điện là một kho điện nó có khả năng nạp điện và cho tới khi đã bão hòa thì nó sẽ lại phóng điện Sơ đồ nạp – phóng của tụ : Do vậy mà tụ điện được sử dụng đặc biệt trong mạch tạo dao động, tạo xung, mạch lọc vv… Chú ý khi sử dụng tụ hóa do đặc thù nó có chân + và chân – nên khi đấu vào mạch ta cần chú ý chiều của nó. 3.2.Tụ hóa : 3.3.Cách đoc giá trị tụ điện: Tụ không phân cực, phổ biến là tụ gốm( tụ đất), đọc giống đọc trở dán. Đơn vị là pF. Tụ phân cực( tụ hóa) giá trị và cực tính ghi trên tụ. Tụ xoay: Ngoài loại tụ có giá trị thay đổi bằng cách vặn vít như biến trở. 4-Diode 4.1.Mô tả: Diode được cấu tạo từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc với nhau. Diode có 2 cực Anốt và Katốt. Nó chỉ cho dòng điện đi theo 1 chiều từ Anốt sang Katốt(Chính xác là khả năng cản trở dòng điện theo chiều AK là rất nhỏ, Còn KA là rất lớn). Nó được dùng như van 1 chiều trong mạch điện. 4.2.Kí hiệu của các loại diode: 4.3.Phân loại: Theo chức năng có một số loại diode ngoài diode chuẩn. Một số loại diode thường gặp: Diode chuẩn phổ biến: 4007,4004,… + Led: Diode có khả năng phát sáng + Diode zener: dùng để ổn định điện áp. Hoạt động ở chế độ phân cực ngược(KA). + Photo diode: Khi không có ánh sáng nó hoạt động như 1 diode thường còn khi có ánh sáng nó dẫn theo cả 2 hướng (KA,AK) Có 1 loại diode có tác dụng đặc biệt đó là diode zener dùng để ổn áp. Led(Light Emitting Diode) : Là diode có khả năng phát sáng các bảng điện tử mà các bạn nhìn thấy trên phố là tập hợp của rất nhiều led. Tác dụng của led là làm đèn báo. Diode phát laze cũng là 1 loại led. Điều cần ghi nhớ đó là hiệu điện thế giữa 2 đầu của diode khoảng 0,6V 5-Transistor Kí hiệu transistor Gồm 3 miền bán dẫn khác loại(P-N) xếp xen kẽ nhau. Và có tran thuận npn, tran ngược pnp Sử dụng các tran ta quan tâm tới tên và các thông số của transistor Trong thực tế tran thuận thường là các tran C vd như : C828.. Và các tran ngược bắt đầu với chữ cái A như: A564, A1015, vvv… 5.1. Tác dụng của transitor: Trong các mạch điện tử transistor được sử dụng rất nhiều với nhiều chức năng khác nhau cụ thể người ta sử dụng tran như một bộ đệm với chức năng khuếch đại, và đặc biệt trong điện tử số và các IC số transistor được sử dụng trong chế độ khóa.Trong chế độ khóa các tran làm việc như những công tắc hay thường gọi là các Van điện tử để van này hoạt động ta cần đặt vào B một điện áp > Ube trong chế độ bão hòa. Transistor có hai dòng là dòng TTL và dòng CMOS Các tran CMOS là các bóng hoạt động sử dụng nguyên lý điện từ , nên công suất tổn hao nhỏ, được sử dụng như các van có tần số đóng cắt lớn Điều lưu ý khi sử dụng các tran CMOS khi lắp các tran này vào mạch và vận hành với nguồn đầy đủ thì không được hở cực GATE. Vì khi đó bóng sẽ sèo luôn . Đó cũng là lý do mà tại sao làm mạch và hàn mạch cần thật tốt không để hở các chân linh kiện nếu không để hở G thi tran sẽ cháy ngay. 6.LED 7 thanh (7_seg.... ) Là một linh kiện được sử dụng rộng rãi trong các mạch, các modul, các thiết bị… Led 7 thanh dùng để hiện thị các thông tin dạng số liệu, và trên thực tế để vừa có thể hiển thj số liệu và các thông tin khác dạng kí tự thì người ta sử dụng một loại linh kiện tương tự là led 12 thanh, hay nhiều thanh trên. Phân loại: có nhiều cách phân loại chúng nhưng phổ biến là theo 2 loại là: LED 7 thanh Anot chung và LED 7 thanh katot chung Và trong các loại đó lại phân ra thành các loại như: LED đơn, LED kép, LED gồm 4 led đơn,… Tùy theo sự tiện ích và mục tiêu các thiết kế mà ta có thể lựa chọn chúng. Nguyên lý chung của các loại led trên như hình vẽ: Như vậy led 7 thanh là các led phát quang ở các thanh. Việc phối hợp các led ở mỗi thanh sáng sẽ tạo ra các chữ số. Dưới đây là hình vẽ của các loại led 7 thanh và sơ đồ chân của chúng: Trong đó 1,2,3,4 là các chân Anot hoặc Katot chung của 4 led đơn trong bộ led. 7-Các bộ cách ly quang 7.1.Ứng dụng Bộ cách ly là linh kiện sử dụng trong các ứng dụng điều khiển đóng cắt các mạch điện ( đặc biệt là mạch công suất ) phía sau bộ điều khiển, việc cách ly này thực hiện bằng ánh sáng. 7.2.Nguyên lý cấu tạo chung của các bộ cách ly: Bao gồm một bên phát ánh sáng ( thường là LED ) và một bên thu ( thường là photodiot, phototransistor, phototiristor,..) 7.3.Phân loại: Bộ cách ly được phân loại theo nhiều cách khác nhau, như: bộ cách ly đơn, kép,… Có nhiều bộ cách ly có thể ghép cùng nhau tạo thành các IC nhiều chân. Và cách phân biệt tuyệt nhất là theo dòng điện đóng cắt: Cách ly một chiều, Cách ly xoay chiều. 7.4.Hình vẽ nguyên lý: VD: Cách ly một chiều như: 4N35, PS205-1, PS205-2, PS205-3,…. Cách ly xoay chiều như: MOC3020, MOC3021, MOC3022, vv… Các bộ cách ly một chiều thường sử dụng với các ứng dụng đóng mở dòng điện một chiều, còn các bộ cách ly xoay chiều thường sử dụng đóng mở dòng xoay chiều có phối kết hợp sử dụng các van công suất hay rơle. Ta sẽ đi xem xét sơ lược một vài bộ cách ly thường được sử dụng trong thự tế. -- Bộ cách ly : Cụ thể chúng ta có thể tìm hiểu và đi vào các ứng dụng cụ thể với việc tham khảo datasheet của linh kiện. -- Bộ cách ly : Đây là bộ cách ly xoay chiều được dùng khá phổ biến, trong các mạch điều khiển phối kết hợp với các rơle và đặc biệt là với các van công suất như: Tiristor, Triac,… Bên phát của nó vẫn là một LED thường và bên thu là một Phototriac. 8-Relay ( Rơ Le ) Cấu tạo của rơle như hình vẽ dưới Về nguyên lý cấu tạo và hoạt động của rơle là dựa trên lực hút điện từ của nam châm điện kết hợp với hệ thống các tiếp điểm. 8.1.Phân loại: Rơle được phân loại theo rất nhiều cách khác nhau. Theo dòng điện thì phần thành rơle 1 chiều, rơle xoay chiều Theo số điểm cực thì có rơle đơn cực hoặc rơ le nhiều tiếp điểm. ….. Trong thực tế rơle được sử dụng rất nhiều và vô cùng đa dạng về hình thức và ứng dụng. Role còn có nhiều loại chuyên dụng như nhiều loại rơ le như: Rơle đòng/ áp cực đại, Rơle điện từ, Rơle số vv… 8.2.Điều khiển đóng mở rơle: Khi ta cấp một điện áp vào hai đầu cuộn hút thì rơle sẽ hoạt động đóng các tiếp diểm lại với nhau. Tùy theo loại rơle được đk bằng điện áp là bao nhiêu như rơle: +5V, +12V…DC hay AC… Bài thực hành số1 I- Các công cụ sử dụng cho việc thực hành lắp mạch. - Panel - Đồng hồ đo vặn năng - Các linh kiện. - Các dây nối - ….. II- Hướng dẫn sử dụng panel để lắp mạch test. Trong công việc học tập cũng như trong các thiết kế thì việc tạo ra một mạch điện thì ta cần phải cho mạch đó chạy test thông thường người ta sử dụng các tấm panel. Chúng ta muốn có một tấm panel để test mạch lớn thì ta có thể ghép nhiều panel lại với nhau. Bên dưới là hình vẽ một panel dùng để cắm các linh kiện và chạy test mạch. Trong panel thì có 4 hàng ngang độc lập về điện với nhau và trong mỗi hàng ngang thì lại chia thành 2 nửa cũng độc lập về điện với nhau. Panel còn có rất nhiều các cột và chúng cũng độc lập về điện với nhau. Mỗi một cột bao gồm nhiều ô nhỏ theo hàng dọc có liên hệ về điện với nhau. Và mỗi hàng ngang gồm nhiều ô nhỏ có liên hệ về điện với nhau và mỗi Panel thì các hàng và các cột được bố trí đối xứng nhau như hình vẽ. Ví dụ 1: Lắp mạch điều khiển bật tắt một LED sử dụng transistor. Mục đích thí nghiệm: Thông qua việc thực hành lắp mạch trên, thông qua việc quan sát hiện tượng ta thấy được chế độ hoạt động ON/ OFF ( khóa ) của transistor, hiểu được việc sử dụng tran thuận npn hay tran ngược pnp, thu được thực tế lắp mạch quan sát kết quả so với mụch đích của thiết kế. Từ mạch trên ta có thể phát triển thành nhiều mạch có ứng dụng cụ thể hơn. Ví dụ 2: Lắp mạch điều khiển bật tắt một LED sử dụng Bộ cách ly quang và Rơle. Mục đích thí nghiệm: Thông qua việc thực hành lắp mạch trên ta đã phối kết hợp bộ cách lý, tran npn, và Rơle. Trong giới hạn của bài thực hành chỉ điều khiển bật tắt một LED và trong thực tế mạch này có thể phát triển thành các mạch điều khiển đèn hay các thiết bị dân dụng, vv.. sử dụng dòng một chiều hay cả dòng xoay chiều. Mô tả hoạt động của mạch: Rơle ta sử dụng là một rơle đk bằng nguồn áp +12v Và có sử dụng bộ cách ly quang, lý do sử dụng bộ cách lý trong hầu hết các ứng dụng điều khiển là hệ thống đk sẽ rất an toàn, tránh được ảnh hưởng của nhiễu, và các htượng quá áp, quá dòng. Khi ta cấp nguồn Vđk vào chân của bộ cách ly thì làm thông phototransistor và cấp nguồn đóng tran thuận C828 và khi C828 thông thì cấp áp 12v cho rơle làm rơle đóng và cấp nguồn cho led, led sáng. 2.1.Mạch nguồn Trong chuyên mục này chúng ta sẽ tìm hiểu và thực hành để tạo ra các nguồn điện áp với các mức điện áp như ý muốn thông qua việc sử dụng các ic chuyên dụng. Trong thực tế để tạo ra các mạch nguồn phức tạp thì cần phải tính toán rất nhiều yếu tố khác như: chế độ tải , công suất mạch cần cung ứng. Trên đây ta sẽ thực hành với những mạch nguồn đơn giản và cực kỳ dễ làm đáp ứng đầy đủ các ứng dụng vừa và nhỏ. Với việc sử dụng các ic chuyên dụng ta có thể tạo ra các nguồn chuẩn như +/- 5 V, +/- 9 V, +/- 12 V. Hay bất kỳ điện áp nào. Ta sẽ đI tìm hiểu lần lượt Để có thể tạo ra các nguồn cộng trừ 5,9,12 V thì ta sẽ có các ic sau Tạo ra nguồn điện áp (+) ta sử dụng các IC 78XX ( 7805, 7809, 7812 ) Tạo ra nguồn điện áp (-) ta sử dụng các IC 79XX (7905, 7909, 7912 ) Dưới đây là hình ảnh và sơ đồ tạo ra nguồn chuẩn +5V từ nguồn xoay chiêu 220V Mạch tạo điện áp : Trong sơ đồ trên có sử dụng một biến áp ( hạ áp) vào 220VAC và ra là 12VDC phía sau biến áp là một mạch chỉnh lưu cầu. Tiếp đó là mạch của ic chuyên dụng 78XX. Các tụ điện trên tùy theo công suất nguồn yêu cầu mà ta sử dụng. Đặc biệt ta sử dụng tụ C có điện dung lớn 1000uf hay lớn hơn mắc song song với c11 để tạo nên sự ổn định của nguồn. Thực tế mạch chỉnh lưu cầu có thể thiết kế từ 4 con diot. Ngoài ra còn có nhiều ic chỉnh lưu cầu tích hợp sẵn cả bộ cầu diot và tụ hóa trong nó. Có nhiều loại bộ chỉnh lưu cầu này như: Loại hình tròn có 4 chân Loại 3 chân phẳng: Việc tạo ra các nguồn đã nêu trên sẽ được là tương tự . Để tạo ra một nguồn điện áp có thể điều chỉnh để có được điện áp tương ứng với việc sử dụng ic chuyên dụng LM 317 Hình dạng của lm317 giống các ic trên . thông qua vệc điều chỉnh VR 2 ta sẽ có được điện áp Vout tương ứng. Để thực hiện tốt các bạn nên tìm hiểu kĩ các datasheet của các linh kiện. 2.2.Các vi mạch số logic 2.3.Các dòng ic có khả năng lập trình được Trong thực tế hiện nay cùng với sự phát triển của công nghệ đặc biệt là việc tích hợp lên các ic chuyên dụng. Và có nhiều thế hệ các ic mà có khả năng lập trình được. Trong đó về điện tử tương tự thì công các ic FPAA, Về điện tử số có các IC số lập trình được như FPGA, và cao hơn nữa là các thế hệ, các dòng vi điều khiển như : 8051, AVR, PIC, PSOC, vv… Trong đây chúng ta sẽ không đề cập sâu về chúng mà chỉ có tính chất giới thiệu và hướng dẫn cách ứng dụng chúng. Đầu tiên ta sẽ đi xem xét các dòng vi điều khiển với các ứng dụng của chúng. Các dòng vi điều khiển kể trên chúng ra đời và ngày càng phát triển mạnh mẽ . Lý do chúng chính là những trung tâm mà có khả năng thu thập thông tin rồi xử lý thông tin, đưa ra các lệnh điều khiển các mạch điều khiển để điều khiển các đối tượng, chúng có khả năng về truyền thông , đưa thông tin cần thiết lên máy tính qua cổng COM chuẩn RS232 hay tham gia vào một mạng nào đó … Khả năng tích hợp của các dòng vi điều khiển không ngừng phát triển. Nhiều dòng vđk tích hợp trong nó rất nhiều các vi mạch như các bộ chuyển đổi ADC, DAC, comparator ,vv.. Và tốc độ xử lý thông tin của chúng ngày càng cao, khả năng lưu trữ thông tin lại càng lớn với các bộ nhớ dạng EEPROM, FLASH,v…ngay cả các hệ thống các bộ nhớ ngòai, các hệ thống thanh ghi và nhiều vi mạch số. Tất cả chúng nếu biết thiết kế và tổng hợp thì sẽ là một sức mạnh có khả năng giảI quyết được rất nhiều bài toán thực tế mang giá trị ứng dụng cao và thu được kinh tế lớn. Các dòng vi mạch lập trình được Có nhiều dòng vi mạch có khả năng lập trình được cả về điện tử tương tự lẫn điện tử số. Các Vi mạch lập trình được tương tự là FPAA. Các vi mạch này có khả năng tích hợp rất lớn , thông qua một phần mềm lập trinh ngôn ngữ của các vi mạch do nhà thiết kế đưa ra chúng ta có thể thiết lập FPAA thành rất nhiều khối tương tự làm được các chức năng như một mạch điện hay một phần tử ic rời để làm những nhiệm vụ của một mạch điện tương tự . Ví dụ như các mạch khuếch đại ( nhiều loại như đảo, không đảo, vi sai ,,,), các mạch vi phân, tích phân, các mạch lọc thông ,…. Và cả các bộ biến đổi tín hiệu như ADC,…. Quả là thật tiện lợi, sau khi đã thiết kế trên phần mềm ta hợp dịch ra các file dạng hex hay bin và có thể nạp vào các bộ nhớ hay các dòng vi điều khiển để khi ghép nối chúng với các vi mạch FPAA chúng sẽ nạp chương trình vào FPAA và FPAA sẽ thực hiện chức năng định sẵn đó. Các Vi mạch lập trình được số là FPGA. Trước đây khi thực hiện một mạch điện tử số ta thường sử dụng các ic logic và ghép chúng lại với nhau như các mạch AND , NOT, NOR, hay các mạch đếm với các ic đếm, mạch giảI mã , tạo mã ,v…. Ngày nay tất cả các công việc đó đều có thể thực hiện một cách dễ dàng với các chip FPGA, cũng như việc tiến hành với các chip FPGA chúng ta cũng sẽ có được một mạch chuyên dụng có thể thực hiện được rất nhiều nhiệm vụ và giảI quyết nhiều bài tóan. Bài thực hành số 2: 1- Bài thực hành kết hợp kiến thức đã học từ bài trước là các LED phát và các photodiot hay phototransistor, điện trở, biến trở dây, cùng bộ khuếch đại LM324 để làm một cảm biến đếm hay được ứng dụng trong kĩ thuật dò đường của robot. Sơ đồ mạch thí nghiệm : Mạch chúng ta sử dụng dùng mạch thu phát ánh sáng thường, nếu chúng ta thay cặp thu phát ánh sáng thường bằng cặp thu phát ánh sáng hồng ngoại chúng ta sẽ có một cảm biến đếm hồng ngoại tương đối tuyệt. Trong bài trước chúng ta đã thực hiện lắp một mạch điều khiển rơle . nếu chúng ta kết hợp hai bài thực hành này lại với nhau chúng ta sẽ có một bộ đo và điều khiển lý thú . Phát triển thêm ta sẽ có được một bộ bật tắt đèn khi trời tối, sáng lý thú. mạch cảm biến - optoicupler – thu phát a/s thường. Phần mạch cảm biến được thiết kế là một mạch để tạo tín hiệu tích cực mức logic 0 về trung tâm điều khiển. Khi có vật đi qua vị trí đặt sensor thì sẽ có một tín hình dạ một xung vuông như hình vẽ dưới: Trong thiết kế mạch sensor được chia ra thành 3 khối chính là: khối thu, khối phát, khối khếch đại và chuẩn hoá tín hiệu. Mạch thu và phát tín hiệu ( Optoicupler) . Khái niệm về Optoicupler: Là một bộ gồm có một mắt phát tín hiệu và một mắt thu tín hiệu tạo tín hiệu đầu ra có thể tích cực mức 0 hay mức 1. Giả sử bình thường tín hiệu tạo ra luôn là mức 1 khi có một vật cản chắn giữa mắt thu và mắt phát thì tín hiệu tạo ra là mức 0. Và nguyên lý này đã được vận dụng tạo ra rất nhiều sản phẩm ví dụ như các bộ mã hoá xung dùng đo tốc độ động cơ, cách ic cách ly quang, và như trong đồ án em đã vận dụng để tạo ra một mạch dùng để đếm vật ( sản phẩm). Hình ảnh của một optoicupler dùng chế tạo nên bộ mã hoá xung Encoder: Bộ encoder tự chế dùng để đo tốc độ động cơ. Thiết kế đồ án sử dụng mạch thu phát ánh sáng thường. Phần phát là một LED phát quang bình thường có thể phát ra ánh sáng màu khác nhau. Còn phần thu có thể là photodiot, phototransistor hay quang trở. Hinh ảnh thực tế của nó là: Nguyên lý của mạch đếm vật đi qua là một module gồm có một cặp thu phát ánh sáng thường như hình vẽ led phát ánh sáng và một đầu thu ánh sáng phản xạ. khi chưa có vật cản thì sẽ không có ánh sáng phản xạ về mắt thu, khi có vật cản qua thì sẽ có ánh sáng phản xạ về mắt nhận và do đó thay đổi mức logic đầu ra của mạch cảm biến. Khối khuếch đại và chuẩn hoá tín hiệu. Cảm biến thường được đưa về các trung tâm xử lý và các trung tâm này làm việc với các tín hiệu một chiều 5v(logic 1) và 0 V ( mức logic 0). Mặt khác tín hiệu thu được từ mắt nhận là nhỏ và không chuẩn đôi khi còn có sự rung nên tín hiệu này cần phải được chuẩn hoá. Và trong mạch sử dụng mạch chuẩn hoá dùng IC LM324 với 4 bộ so sánh và ta chỉ sử dụng một bộ so sánh. Sơ đồ bên trong của IC LM324: Trong đồ án ta chỉ sử dụng 1 bộ so sánh như hình vẽ dưới: Nguyên lý của mạch cảm biến trên: Khi chưa có vật cản thì chưa có ánh sáng phản xạ về mắt nhận nên tín hiệu ở chân 2( Vin-) là mức 0 theo lý thuyết và chân số 3 ( Vin +) có một điện áp 0V ( điện áp này do ta hiệu chỉnh). Khi này Vin+ > Vin- do đó tín hiệu ra ở chân 1 là +5V làm cho led chỉ thị không sáng. Ngược lại thì khi có vật cản qua, có ánh sáng phản xạ về mắt nhận làm thông mạch và làm cho chân số 2 ( Vin-) có điện áp . trong t/h này Vin(-) > Vin(+) do đó tín hiệu ra ở chân 1 là mức 0 v và làm cho led chỉ thị sáng. Như vậy sử dụng bộ so LM324 ta đã chuẩn hoá tín hiệu về vi điều khiển và nó là một dạng xung vuông khi có vật qua cảm biến thì tín hiệu về vi điều khiển báo mức 0. 3.1.Tổng quan về thiết kế mạch nguyên lý. Trong các hệ thống thì phần điện tử là một khâu hết sức quan trọng. Việc thực hiện các mạch điện tử trước tiên phải thiết kế mạch điện nguyên lý. Thiết kế mạch nguyên lý là một bước rất quan trọng vì thông qua mạch nguyên lý người thiết kế có thể test mạch thông qua một số chức năng mô phỏng của phần mềm. Và đặc biệt từ mạch nguyên lý người thiết kế sẽ dễ chuyển sang mạch in và sau khi đã thiết kế mạch in từ đó sẽ thiết kế ra mạch điện. Trong thực tế thiết kế người ta có thể sử dụng rất nhiều phần mềm thiết kế mạch cũng như rất nhiều các phần mềm mô phỏng như : protel, orcard, spice, vv…. Tuy vậy tùy theo thói quen và mức chuyên dụng mà người thiết kế tự lựa chọn các phần mềm khác nhau. Trong đây khóa dạy sẽ hướng dẫn các bạn sử dụng và làm chủ một phần mềm thiết kế mạch rất chuyên dụng, nhưng lại rất đơn giản dễ sử dụng. Và từ đây các bạn có thể làm chủ được rất nhiều các phần mềm cấp cao hơn nữa. 3.2.Thiết kế mạch nguyên lý sử dụng phần mềm protel 3.2.1.Cách sử dụng thư viện thiết kế mạch nguyên lý của phần mềm protel Trong bản thân phần mềm đã có sẵn các thư viện bao gồm rất nhiều các loại linh kiện của nhiều hãng sản xuất linh kiện khác nhau. Vậy câu hỏi đặt ra thư viện đó nằm ở đầu, đưa ra phần mềm như thế nào , và sử dụng nó trong thiết kế mạch nguyên lý như thế nào ? ta sẽ lần lượt tìm hiểu. Trước hết nơi lưu giữ các thư viện: Khi ta cài đặt phần mềm thiết kế mạch song thì tại polder nơi mà phần mềm đã được cài vào đó sẽ chứa các thư viện đã được mặc định sẵn hình vẽ dưới: Ta quan sát hình vẽ trên thì có một thư mục library chính là nơi lưu giữ các thư viện trong đó có các thư viện giành cho việc thiết kế mạch nguyên lý là folder có tên “ SCH ” là tên viết tắt của từ shematic – nguyên lý. Ta sẽ đi sử dụng chúng trong thiết kế mạch nguyên lý của mình: Trước hết ta bật cửa sổ thiết kế mạch nguyên lý của phần mềm lên: Cöa sæ chän th­ viÖn Tªn th­ viÖn ®­îc chän Thông thường nếu ta chỉ có một thư viện thì việc thiết kế mạch sẽ có khó khăn Do đó ta có thể sử dụng nhiều thư viện cùng một lúc. Và ta sẽ đưa các thư viện chúng ta ra ngòai phần mềm thuận lợi cho việc sử dụng : Ta làm như hình vẽ dưới Nót lÖnh thªm, bít c¸c th­ viªn Tªn cña c¸c linh kiÖn H×nh ¶nh cña linh kiÖn trong th­ viÖn Sau khi chọn nút thêm bớt thư viện thì trên màn hình sẽ xuất hiện cửa sổ: H×nh ¶nh c¸c linh kiÖn trong th­ viÖn cña c¸c h·ng kh¸c nhau TÝch vµo ®©y nÕu muèn lo¹i bá mét th­ viÖn TÝch vµo sau khi ®· chän song Tªn th­ viÖn ®­îc chän Và như thế ta đã hoàn thành việc sử dụng đưa thư viện ra phần mềm. Tuy vậy trong đa số các trường hợp chúng ta phải có một thư viện riêng của chính mình. Nếu có thư viện của riêng mình thì việc thiết kế của chúng ta sẽ hết sức dễ dàng hơn và mới đầy đủ được các linh kiện mà ta cần có trong thiết kế và dưới đây tôi sẽ hướng dẫn các bạn tạo nên thư viện riêng cho mình. Việc tạo thư viện riêng có rất nhiều cách khác nhau và không chỉ tạo một lần ra một thư mục sau không thể thay đổi được mà thư viện của chúng ta sẽ được update thường xuyên và ngày càng đầy đủ thêm. Tạo thư viện chúng ta có thể tự tạo ra các thư viện của các linh kiện bằng cách vẽ trực tiếp trên phần mềm hoặc chúng ta sẽ đi siêu tầm các linh kiện trong các thư viện của các hãng về thư viện của mình. Tạo thư viện nguyên lý theo pp vẽ trên phần mềm protel: Trước hết chúng ta bật phần mềm lên và từ project trước của mình chúng ta sẽ tạo một thư viện trong đó luôn. Chúng ta làm như hướng dẫn của hình vẽ và giáo viên trên lớp : Chóng ta vµo File vµ vµo new Trong cửa sổ NEW tích chọn như hình vẽ: Ta được một giao diện thiết kế như hình vẽ dưới chúng ta sẽ tìm hiểu các bước thiết kế theo hdẫn trong hình vẽ và thực hành trên máy. PhÇn cöa sæ thiÕt kÕ chÝnh C¸c c«ng cô dïng ®Ó thiÕt kÕ N¬i gâ tªn linh kiÖn Cöa sæ thªm linh liÖn Cứ mỗi khi cần thiết kế một linh kiện ta cần phải tích vào nút thêm tên linh kiện và thực hiện vẽ linh kiện theo như cấu tạo của nó và save lại . Vẽ một linh kiện ta sử dụng các công cụ vẽ có sẵn của phần mềm để tạo lên linh kiện . Chú ý khi thiết kế phải thật chú thứ tự các chân chức năng của các linh kiện trong thực tế và trong thiết kế. Tức là thiết kế phải phù hợp với linh kiện trong thực tế nghĩa là khi thiết kế các bạn phải có một sự hiểu biết cần thiết về linh kiện định thiết kế. Tạo thư viện nguyên lý theo cách sử dụng các linh kiện có sẵn trong các thư viện phần mềm protel: Trước hết ta sẽ phải bật phần mềm protel mở sẵn để mở các thư viện chứa các linh kiện có sẵn và một cửa số khác protel nơi ta cần thiết kế thư viện Cöa sæ më c¸c linh kiÖn Ta lùa chän ®­êng dÉn tíi th­ môc chøa c¸c th­ viÖn vµ chän tÊt chóng sau Ên nót chon ADD Thªm th­ viÖn vµ Ên nót chän OK Sau đó trong phần mềm các bạn chọn và copy các linh kiện theo hướng dẫn vào thư viện của chúng ta. Từ cửa sổ protel các bạn ấn nút open và đường dẫn tới thu mục chứa các file thư viện và mở chúng ra sau chúng ta hãy làm theo hd trong hình dưới. Cöa sæ chóng ta chän linh kiÖn cÇn copy . NÕu muèn chän nhiÒu lk c¸c b¹n sö dông nót Control Và trong cửa sổ nơi ta đang thiết kế thư viện chúng ta làm như hd ở hình vẽ Ta kÝch chuét ph¶i vµ patse c¸c lk ®· chän vµo th­ viÖn cña chóng ta Sau khi chúng ta đã tạo thư viện song bằng cả hai cách thì ta save chúng vào một folder do ta mặc định và đặt tên theo chúng ta. Các linh kiện trong thư viện ta thiết kế có thể đặt lại tên các linh kiện theo ý muốn và tên thư viện theo ý muốn. Sau khi đã thiết kế thư viện song ta sẽ đi sử dụng chúng trong thiết kế của mình Vẽ mạch nguyên lý Ta bật phần mềm thiết kế và bật cửa sổ thiết kế mạch nguyên lý theo hdẫn ở trên và có hình vẽ. Cöa sæ chän th­ viÖn ta dïng tkÕ Cöa sæ thiÕt kÕ Sau khi thêm thư viện của ta vào và sử dụng chúng trong thiết kế ta tiến hành thiết kế một mạch điện tử nguyên lý . Khi sử dụng phần mềm ta có thể quan sát thiết kế theo nhiều kiểu khác nhau ( zoom ) bằng các nút chức năng từ bàn phím là phóng to : Page up thu nhỏ : Page down hoàn toàn thiết kế: ấn nút Z và chữ A Và nút chuột trái là dùng để lấy lkiện, đặt lkiện, thay đổi một số thông số về linh kiện…. Còn nút chuột phải dùng : hủy bỏ lựa chọn, kết thúc công việc hiện hành,… Công việc thiết kế mạch của chúng ta bây giờ chỉ là lựa chọn các linh kiện cần thiết kế và bỏ ra cửa sổ thiết kế sau đó ta tiến hành sắp xếp theo một trình tự hợp lý và nối dây cho chúng là hoàn thành công việc thiết kế mạch nguyên lý. Việc lấy linh kiện trong quá trinh dạy sẽ hướng dẫn các bạn và sau sẽ là hướng dẫn các bạn một số sự hiệu chỉnh và nối dây các linh kiện. Việc chọn linh kiện được thực hiện từ các thư viện đã được thiết kế sẵn . ( thực hiện dưới sự hdẫn của giáo viên ) Cách nối dây các linh kiện lại với nhau: Khi chúng ta đã lấy đủ các linh kiện từ các thư viện và sắp xếp chúng theo một trật tự thì ta bắt đầu công việc nối dây các linh kiện lại với nhau Việc nối dây các linh kiện được thực hiện bằng hai cách. Là sử dụng công cụ nối dây có sẵn trên phần C«ng cô vÏ d©y Trong các mạch điện tử có độ phức tạp cao thì người thiết kế sử dụng phương pháp nối dây thứ hai là mặc định các chân linh kiện giống nhau thì sẽ nối với nhau về điện. ( HD của giáo viên ). Thực hiện song các công đoạn trên là các bạn cơ bản hoàn thành việc thiết kế mạch nguyên lý. Chúc các bạn học tập thành công ! 4.1.Tổng quát chung về việc thiết kế mạch in Khi đã có những thiết kế mạch nguyên lý để biến các mạch lý thuyết trên thành các mạch điện tử chạy thật thì chúng ta cần thiết kế ra một mạch in và phần mềm này hỗ trợ ta thiết kế một mạch in chuyên dụng . Sau đây chúng ta sẽ lần lượt tìm hiểu việc thiết kế một mạch in 4.2.Các kĩ thuật sử dụng trong vẽ mạch in Vẽ chân linh kiện và thay đổi kích thước chân linh kiện. Hình dạng chân linh kiện Nó bao gồm có đường kính ngoài của chân và đường kính trong tức kích thước của lỗ linh kiện. Hình dạng của chân linh kiện có nhiều loại như hình tròn, hinh chữ nhật hình lục giác đều ,vv.. Và ta có thể thay đổi được hình dạng của lỗ bằng cách nháy kép vào lỗ linh kiện có được hình vẽ: Việc thay dổi hình dạng lỗ thông qua lựa chọn trên hvẽ và ta thấy chân linh kiện nằm trên lớp Mutilayer. Để thay đổi kích thước lỗ như mong muốn ta chỉ cần nhập kích thước theo hai chiều X,Y ta sẽ được hình ảnh lỗ như mong muốn. Kĩ thuật này tương đổi quan trọng được áp dụng trong việc thiết kế thư viện linh kiện hay hiệu chỉnh lại trong quá trình vẽ mạch in. Và luôn nhớ khoảng cách chuẩn giữa hai chân linh kiện bất kỳ là 2,54 mm Kĩ thuật lựa chọn (select) và sao chép đối tượng Trong quá trình thiết kế mạch nói chung thì việc lựa chọn và sao chép đối tượng là một công việc hết sức cần thiết. Để lựa chọn đối tượng thì có hai cách : Ta nháy dúp vào đối tượng và tích chọn selection Hoặc ta sử dụng chuột select đối tượng như ta vẫn thường làm. cách làm này vừa nhanh lại vừa có thể lựa chọn nhiều đối tượng Còn loại bỏ sự lựa chọn ta sử dụng nút chức năng trên thành công cụ Sau khi đã chọn đối tượng song chúng ta có thể di chuyển đối tượng, xoay đối tượng và đặt đối tượng tới một vị trí mới hợp lý. Chúng ta cũng có thể sao chép đối tượng trong cùng cửa sổ th kế hoặc sang các cửa sổ thiết kế khác. Ta làm như sau: Ta lựa chọn đối tượng và Sử dụng nút Control + S cho copy và knick chuột vào đối tượng . Sau ta ấn Control + V. Cho việc Patse đối tượng ra và đặt đối tượng vào vị trí cần thiết. Sau đó ta loại bỏ việc lựa chọn. 4.3.Thiết kế mạch in Việc thiết kế mạch in chúng ta cũng phải sử dụng thư viện mạch in Trong phần mềm cũng đã có sẵn các thư viện pcb của nhiều hãng sản xuất. Và khi thiết kế người thiết kế có thể sử dụng các thư viện có sẵn Th­ viÖn PCB Sau đây tôi sẽ hướng dẫn các bạn đưa thư viện có sẵn ra phần mềm protel Sau ®ã c¸c b¹n ®­êng dÉn vµo th­ môc th­ viÖn pcb vµ lùa chän c¸c th­ viÖn cã s½n sau kÝch nót ADD vµ OK Nót ®Ó ®­a th­ viÖn pcb Nót thªm th­ viÖn PCB Tuy vậy cũng như trong thiết kế mạch nguyên lý ta muốn chủ động và để thư viện phong phú thuận lợi cho thiết kế thì ta nên thiết kế cho riêng ta một thư viện PCB . Và công việc thiết kế một thư viện pcb riêng chúng ta cũng có hai cách thực hiện đó là từ các thư viện ta sao chép copy vào thư viện của ta, và cách thứ hai là ta đi thiết kế thư viện từ các công cụ đồ họa ta vẽ và xây dựng lên. Trong thực tế ta thường kết hợp cả hai cách làm này và do đó ta sẽ lần lượt tìm hiểu 2 phương pháp. Tạo thư viện pcb từ các công cụ đồ họa có sẵn. Phương pháp này thường sử dụng với các loại linh kiện mà gần như chưa có trong các thư viện của phần mềm. Ví dụ như các loại led 7 thanh,vv… Để tạo thư viện này ta làm như hình vẽ : Chúng ta knick chọn File à Newà và chọn file thư viện pcb sau OK và ta sẽ có giao diện tkế như hvẽ: Cöa sæ thiÕt kÕ C¸c thanh c«ng cô dïng ®Ó vÏ lªn c¸c th­ viÖn pcb Khi t¹o mét linh kiÖn míi ta knick chuét ph¶i nh­ h×nh vÏ vµ chän NEW Sau ta chän ®èi t­îng vµ knick chuét ph¶i chän rename ®Ó ®Æt tªn linh kiÖn theo ý muèn §©y lµ thanh c«ng cô dïng ®Ó lùa chän c¸c líp thiÕt kÕ . Trong ®ã toplayer lµ líp trªn, bottomlayer lµ líp d­íi, topOverlay lµ líp vá cña linh kiÖn, líp keepoutlayer lµ líp giíi h¹n m¹ch in, líp Multilayer lµ líp ch©n linh kiÖn. Lùu chän c¸c líp qua knick chän. Mçi líp cã mét mµu t­¬ng øng vµ th­êng mÆc ®Þnh vµ cã thÓ thay ®æi. Chóng ta sÏ râ h¬n vÒ c¸c líp trong qtr×nh häc! Cấu thành một linh kiện cần 2 lớp là lớp TopOverlay và lớp Mutilayer ( Là vỏ và chân linh kiện ). Việc thiết kế thư viện các linh kiện thì chúng ta cũng phải rất tường về các linh kiện trong thự c tế và khi đó chúng ta mới sử dụng các công cụ đồ họa để vẽ các linh kiện. Và khi thiết kế linh kiện ta càng thiết kế chinh xác về kích thước thì càng tốt. Khi thiết kế các bạn nên dùng thước đo thật chính xác linh kiện và vẽ vào thư viện Ví dụ một led 7 thanh: kích thước : rộng 1,3cm và dài là 2 cm ta quan sát hình vẽ Ta sö dông c¸c lç lÊy tõ thanh c«ng cô ®Ó ®Þnh vÞ sau sö dông c«ng cô Mesure Distance ®Ó ®o kho¶ng c¸ch gi÷ chóng vµ hiÖu chØnh theo yªu cÇu Míi sö dông c«ng cô vÏ d©y ®Ó t¹o khung cho linh kiÖn thùc hiÖn trªn líp Top Overlay Sau khi định vị song ta xóa các dấu chấm sử dụng để định vị và được một hình dạng vỏ linh kiện Làm tương tự ta cũng định vị và xác định rõ vị trí và vẽ các chân của linh kiện với khoảng cách giữa hai chân theo chuẩn là 2,54mm. Để chi tiết hơn về linh kiện chúng ta vẽ lên hình dạng của linh kiện và được hình vẽ dưới. Và cứ làm như vậy chúng ta sẽ có được một thư viện các linh kiện tự tạo của riêng chúng ta trong các thiết kế.Sau đây chúng ta sẽ đi tìm hiểu một cách tạo thư viện pcb thứ hai Tạo thư viện pcb từ các thư viện có sẵn. Để tiến hành chúng ta mở phần mềm và đường dẫn tới thư mục cài dặt và thư viện của phần mềm. Chúng ta lựa chọn thư viện và mở chúng ra Và khi chúng ta bật thư viện lên ta sẽ thấy được bên trái một list các linh kiện có sẵn. Và chúng ta thực hiện công việc sao chép các linh kiện này về thư viện của chúng ta. Ta lựa chọn các linh kiện từ list ( nếu lựa chọn nhiều linh kiện ta sử dụng phối hợp nút Control ) các linh kiện được lựa chọn tùy theo yêu cầu của các bạn. Sau đó ta knick chuột phải và chọn Copy. Sau khi đã copy song chúng ta bật cửa sổ tạo thư viện pcb của chúng ta ra: Bước này được làm như trong bước thiết kế thư viện tự tạo. Sau đó ta klick chuột phải vào cử sổ bên trái màn hình và chọn Patse. Và công việc siêu tầm thư viện của chúng ta đã thành công.Tuy vậy chúng ta cần hiệu chỉnh lại một số thông số như tên linh kiện, kích thước chân, thứ tự chân linh kiện, và nhiều yếu tố khác để phù hợp với thiết kế của chúng ta và để chúng ta dễ sử dụng. Các kĩ thuật hiệu chỉnhnày đã được nêu trong bài giảng. 4.2.Thiết kế mạch in Chuẩn bị cho việc xuất mạch nguyên lý sang mạch in Trước hết khi vẽ mạch in ta cần vẽ một mạch nguyên lý như trong bài giảng trước. Từ mạch nguyên lý đó và thư viện pcb mà ta đã thiết kế. Chúng ta tiến hành xuất mạch nguyên lý sang mạch in pcb. Ta bật cửa sổ thiết kế mạch với một mạch nguyên lý và tạo mới một file thiết kế pcb ( vào new chọn như hình vẽ ) Sau ta mở cửa sổ file mạch in pcb ra Từ đây ta đường dẫn chọn thư viện pcb mà chúng ta sẽ sử dụng cho thiết kế . Các bước đưa thư viện ra phần mềm làm như với việc sử dụng trong cách thiết kế mạch nguyên lý. Và ta sử dụng thư viện đưa hết các linh kiện mà ta cần thiết kế trong mạch nguyên lý ra màn hình Trên màn hình là các linh kiện đại diện cho các linh kiện có mặt trong mạch nguyên lý. Sau bước này chúng ta làm công việc sao chép Footprint của các linh kiện trong mạch pcb sang mạch nguyên lý. Như hình vẽ dưới Sau ta knick chuét ph¶i vµ copy Footprint nµy Nh¸y vµo ®èi t­îng xuÊt hiÖn menu nh­ h×nh vÏ bªn Sang bên mạch nguyên lý Nh¸y vµo ®èi t­îng xuÊt hiÖn menu nh­ h×nh vÏ bªn Ta vµo « Footprint vµ Paste Công việc này sẽ được lặp lại cho tới hết lượt các linh kiện và tất cả các linh kiện trong mạch nguyên lý đều phải có Footprint của các linh kiện trong mạch in tương ứng với nó. Xuất mạch nguyên lý đã vẽ sang mạch in Sau khi đã làm như trên song ta tiến hành tạo file Netlist bằng cách vào Design à Create Netlist. Từ cửa sổ file này chúng ta có thể kiểm tra lại các linh kiện trong mạch nguyên lý nối với nhau như thế nào và có đúng như thiết kế của chúng ta hay không. Sau chúng ta trở về mạch nguyên lý và bắt đầu chuyển sang mạch in: Sau khi Update PCB song nếu các bước trên thực hiện đúng thì quá trình xuất sang mạch in sẽ không có vấn đề gì. Nếu không phần mềm sẽ báo lỗi và chúng ta sẽ sửa các lỗi đó và lại làm lại các bước trên cho tới khi thành công. Knick vµo ®©y ®Ó update sang pcb Và chúng ta được hình vẽ bên dưới: Ta quan sát thấy hình vẽ bao gồm các linh kiện trong mạch in được nối với nhau như trong mạch nguyên lý bằng các đường nối mờ nhỏ ( mang tính chất hướng dẫn chứ không phải các linh kiện đã được nối dây với nhau rồi ) Và ta nên sắp xếp lại linh kiện theo một trật tự của ta để cho thuận tiện hơn Sau khi đã tiến hành sắp xếp lại linh kiện trong mạch in ta sẽ đi nối dây các linh kiện lại với nhau bằng công cụ vẽ dây trên thanh công cụ. Khi vẽ dây ta thực hiện vẽ trên 1 lớp là Bottom layer. Và để vẽ dây chính xác ta luôn quan sát lại mạch nguyên lý của chúng ta. Và ta được hình vẽ dưới sau khi vẽ dây. Sau đó vì khi vẽ dây kích thước mặc định của dây là nhỏ có 0.254mm nên ta cần thay đổi lại kích thước dây bằng cách tích chọn từng dây và nhập kích thước dây như mong muốn và OK Để quan sát rõ hơn mạch chúng ta và vào Design và vào Option Ta bỏ đi lớp vở linh kiện là Top Overlay ta có mạch in như sau: Sau đó ta tiến hành vẽ đường bao và phủ đất cho mạch in Để vẽ đường bao ta chọn lớp keepout layer và vẽ dây bao quanh mạch in ( như hd) Và để phủ đất ta vào place à polygon plane như hình vẽ Ta được một menu như hình vẽ dưới. Ta quan sát mene và có thể thay đổi kích thước của lưới (grid) để đất phủ càng mịn hay có hình dáng khác nhau. Sau chọn OK và tiến hành phủ đất Bằng cách kéo và knick chuột theo đường bao mạch Và ta có một mạch in : Ta thấy đất phủ còn rất sát chân linh kiện do đó ta chỉnh lại một chút là vào Design à Rule.. sau ta tăng khoảng cách như hình vẽ lên Sau thay đổi song tich Ok và trở lại mạch in ta nháy kép vào mạch rebuil lại phủ đất và ta có mạch như sau Tiến hành như vậy và chúng ta đã có được một mạch in đơn giản đầu tiên như mong muốn. Việc thiết kế mạch in đòi hỏi phải có kinh nghiệm và cần cù. Tuy theo kinh nghiệm và thẩm mĩ cách tính toán của mỗi người mà mạch in tạo ra như thế nào . Ví như : về hình ảnh các linh kiện, sự sắp xếp linh kiện, cách đi dây, uốn lượn, vv… Trên đây tôi đã hướng dẫn các bạn các kiến thức cơ bản cho việc thiết kế một mạch in. Chúc các bạn thành công !!! 5.1.Giới thiệu Thông thường trong quá trình học tập và nghiên cứu chúng ta thường bắt đầu cắm trên bo test, hay thiết kế mạch in song chúng ta sẽ phảI đI đặt mạch mà mạch chúng ta không quá phức tạp và đòi hỏi phảI quá chuyên nghiệp. Bài học này sẽ hướng dẫn chúng ta cách làm một tấm mạch in rất lý thú, chuyên dụng, tiện ích mà giá rẻ, ai trong chúng ta cũng có thể tự làm tại nhà. 5.2.Công tác chuẩn bị và Dụng cụ Để làm lên một tấm mạch in chúng ta cần phảI có những yêu cầu sau: ta cần có một tấm mạch in được thiết kế từ các phần mềm thiết kế mạch in. Dụng cụ cần là : Giấy thủ công 7 màu hoặc giấy dêcan… Một bàn là Tấm phíp đồng Hóa chất gồm một một lọ acid HCL, một lọ H202, nước Một khay nhỏ và một số dụng cụ khác. Trên thực tế có nhiều người sử dụng các hóa chất khác như FeCL3 ,vvv.. Nhưng chúng rất bẩn và khó làm. Ngoài ra ta cần phảI có khoan mạch, mỏ hàn , vv… 5.3.Tiến trinh làm mạch in Bước1: Đầu tiên với một mạch điện nguyên lý và việc sử dụng các phần mềm thiết kế mạch in chuyên dụng như: ORCAD, PROTEL,….để tạo ra những mạch in như ý muốn Hình vẽ dưới: Sau đó ta cần phải in file pcb này sang giấy thủ công. Bằng cách ta có thể in trực tiếp từ máy in bỏ giấy thủ công kẹp vào một tờ giấy để không bị kẹt máy in và ấn lệnh in thì ta sẽ có được bản in mong muốn đúng tỉ lệ và kích thước. Trong trường hợp các bạn không có máy in ta phảI di in ở quán nào đó thì các bạn cần làm như sau để có được một bản in chính xác khả thi. Ta xuất file sang dạng file in bằng cách ấn lệnh in nếu báo nỗi chúng ta sẽ vào control panel để cài ra một máy in ảo trên máy chúng ta và trở lại phần mềm ta ấn vào biểu tượng máy in và có dạng: Khi đã xuất hiện cửa sổ như hình vẽ ta ấn chuột phảI vào phần bôI đen và loại bỏ những lớp không cần thiết, chọn chế độ màu đen trắng, hiển thị lỗ. Và vào phần copy bản in sang Word Để bản in đúng kích thước từ word ta nháy doup vào đối tượng và xuất hiện như hình vẽ sau ta vào phần SISE để chỉnh như hình vẽ Ta chỉnh cho chiều cao và chiều rộng là 100% là được sau xếp lại cop vào usb và ra cửa hàng in bằng giấy thủ công 7 màu Bước2: Sau khi đã có được bản in trên giấy thủ công ta tiến hành làm mạch in như sau: ta cắt phíp đồng theo khổgiấy và đặt áp phần có mạch xuống phíp đồng Sau dùng bàn là và khi đã đủ độ nóng ( không quá nóng nếu không sẽ gây cháy giấy ) là đều tay khắp phíp đồng. Công đoạn này đòi hỏi sự khéo và kinh nghiệm. Là để cho phần mạch in mực sẽ in vào phíp đồng Công đoạn sau khi đã là xong thì ta tiến hành loại bỏ lớp giấy khỏi phíp đồng bằng cách để nguội và cho ngâm vào nước lạnh sau một thời gian dùng tay khéo léo và bóc dần cho tới khi sạch giấy và còn lại là mạch in trên phíp đồng. Công đoạn này đòi hỏi phảI thực tế trảI nghiệm và càng chính xác sau những lần làm sau. Bước3: Khi đã có phíp đồng in mạch rồi ta tiến hành loại bỏ những phần đồng thừa và chỉ giữ lại những đường mạch bằng cách sử dụng hóa chất . Ta pha hóa chất: lấy một khay nhỏ đựng ít nước sạch, sau ta cho 1 lượng acid vào cùng với một lượng H202 vào để tạo nên một dung dịch có khả năng oxi hóa cao có thể ăn mòn được đồng. Pha chế dụng dịch này cũng đòi hỏi kinh nghiệm nhưng đầu tiên ta cho 1 lượng nước nhiều hơn 2 chất kia và tùy theo mạch in to hay nhỏ . Sau một thời gian quan sát thấy mạch in đã được ăn mòn đều song ta lấy ra và rửa sạch chúng. Và ta sẽ đI làm sạch mực in để còn lại đồng Có nhiều cách làm sạch các đường mực như: sử dụng các loại giấy giáp mềm và rửa nhẹ tuy nhiên sẽ ít nhiều gây mỏng dây đồng. Ta có thể sử dụng xăng để tẩy và thật dễ dàng. Bước4: Sau khi đã có được tấm mạch in ta đI và công việc cuối cùng là hoàn thiện nó bằng cách dùng các khoan tay hay máy với các mũi khoan khác nhau tùy theo lỗ chân linh kiện trong thiết kế và khoan lỗ Sau khi đã khoan song ta sử dụng hỗn hợp xăng nhựa thông đã pha chế sẵn quét lên mạch và vừa tạo độ bóng và vừa chống oxi hóa đồng và mạch ta được bảo quản lâu dài. Khi quét song ta cần phơI hay sấy khô mạch và chỉ cần cắm linh kiện lên và hàn theo đúng thiết kế ta sẽ có được tấm mạch in như mong muôn và test mạch chạy Chú ý ta cần kiểm tra xem mạch in co sai hay bị đứt ở đâu không do là chưa tốt nếu có ta phảI hàn lại và test mạch Cũng nhắc thêm các bạn hỗn hợp xăng nhựa thông được pha chế từ xăng và nhưa thông khi đã tán nhỏ và cho vào xăng. Xắng sẽ hòa tan nhựa thông và với một tỉ lệ thích hợp nó sẽ cho ta một hỗn hợp tốt cho mạch in vừa chống oxi hóa mạch vừa làm bóng mạch lại làm cho mối hàn của chúng ta đều, cách điện tốt. Trên đây tôI đã trình bày vắn tắt cách làm một mạch in phục vụ cho các bạn. Làm mạch in cũng đòi hỏi các bạn phảI thực hành và tích lũy thêm kinh nghiệm và tốt thì những tấm mạch in mà các bạn làm ra cũng có thể so sánh với những tấm mạch in bạn đặt và lại tiện ích kinh tế. Mọi thắc mắc xin liên lạc với tôi là Nguyễn Đức Huấn theo Email: nguyenduchuan1984@yahoo.com Hay Tel: 0983044936 Cảm ơn các bạn !