1
TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH
KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
ĐỒ ÁN ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
CHO ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG
Đề tài: ỨNG DỤNG PHẦN MỀM PROTEUS ĐỂ MÔ PHỎNG VÀ
KHẢO SÁT MẠCH RLC
Người hướng dẫn: ThS. DƯƠNG ĐÌNH TÚ
Sinh viên thực hiện: TRẦN QUANG KHÁNH
MSSV: 0951083123
Lớp: 48K ĐTVT
Vinh, 02/2011
Mục Lục
–
Lời nói đầu
–
Phần I. Giới thiệu đề tài
1.1.
Mục đích đề tài
1.2.
Cách tiếp cận đề tài
–
Phần II. Cơ Sở Lý Thuyết
2.1. Các thành phần mạch khảo sát
2.2. Quá trình diễn ra trong mạch
2.3. Phần mềm Proteus.
2.3.1. Phần mềm ISIS Proteus và hướng dẫn sử dụng chi tiết.
2.3.2. sử dụng các công cụ đo đạc, hiện thị dạng sóng cơ bản.
2.3.2.a. Dao động ký – Oscilloscope (OSCI)
2.3.2.b Các biểu đồ dạng sóng
2.3.6.c Các Ampere kế và Volt kế (AM và VM)
– PHẦN III. Ứng dụng Protues trong khảo sát mạch: Khảo sát dao động mạch RLC.
3.1. Giới thiệu về thành phần mạch điện.
3.1.1. Điện trở.
3.1.2. Tụ điện.
3.1.3. Cuộn cảm.
3.1.4. Một số quá trình diễn ra trong mạch RLC.
3.2. Mô Phỏng
3.2.1. Đo dao động mạch bằng Tín hiệu tương tự (Anolog).
3.1.2. Đo thông số hiệu điện thế 2 đầu cuộn cảm bằng thiết bị đo dao động ký.
3.3. Mở rộng đề tài.
–
Kết luận
LỜI NÓI ĐẦU.
2
Trong cuộc sống hiện nay ngành công nghệ thông tin đang ngày càng có
đóng góp quan trọng,lĩnh vực nào có sự đóng góp của công nghệ thông tin
củng đem lại sự phát triển vược bậc, công nghệ thông tin đem lại sự chính
xác cao, tốc độ nhanh cho công việc, đáp ứng được nhu cầu lao động, sinh
hoạt vui chơi giải trí của con người.
Công nghệ thông tin hiện nay đã có mặt hầu hết trong các ngành nghề
của cuộc sống như giáo dục, kinh tế, y tế…kể cả trong bộ máy chính phủ.
Ngành điện tử viễn thông là nghành có liên quan mật thiết với ngành
công nghệ thông tin, trong sự phát triển của ngành ĐTVT từ trước đến nay
việc ứng dụng CNTT đã làm cho điện tử viễn thông có được những bước
nhảy vọt, đưa vai trò của nó lên tầm toàn cầu. vì vậy việc tìm hiểu, phát triển
các ứng dụng ngành CNTT cho điện tử viễn thông là điều hết sức cần thiết,
đáp ứng được yêu cầu phát triển theo chiều hướng vi mô như hiện nay.
Trong ĐTVT việc thiết kế, mô phỏng mạch, vẽ sơ đồ nguyên lý là một
nhu cầu quan trọng, đòi hỏi độ tinh vi, chính xác cao. Với sự trợ giúp của
phần mềm ORCAD được phát triển bởi công ty Cadence đã giúp cho người
kĩ sư của ĐTVT tiến hành được thuận lợi hơn .
Proteus là một chương trình dùng để mô phỏng khá mạnh hiện nay. Nó
là một phần mềm khá đầy đủ các chức năng: Có thể mô phỏng được mạch
( mạnh nhất ) nó vừa có thể thiết kế mạch, xuất ra mạch in.
Nói chính xác hơn Proteus là một bộ phần mềm bao gồm nhiều phần
mềm trợ giúp trong quá trình mô phỏng và thiết kế mạch. ISIS 7
Professional để mô phỏng mạch điện, ARES 7 Professional để vẽ mạch in,
thiết kế mạch. Các thư viện linh kiện của Proteus có thể coi là khá mạnh, và
có thể mô phỏng hầu hết các linh kiện các thiết bị trên phòng thí nghiệm
hiện nay.
3
CHƯƠNG I. GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
1.1 Mục đích của đề tài:
Sử dụng phần mềm Protues để mô phỏng mạch RLC sử dụng dòng một
chiều.
1.2 Cách tiếp cận đề tài:
Trong lĩnh vực khoa học công nghệ ngày càng phát triển không ngừng
ngành tin học nói chung đã có mặt hầu như trong tất cả các ngành nghề từ
đơn giản đến phức tạp . Công nghệ tin học đã giúp ích không nhỏ vào công
việc giảng dạy và mang lại nhiều kết quả không nhỏ.
Hiện nay việc sinh viên không hiểu biết rõ, cách sử dụng các thiết bị thí
nghiệm đắt tiền trong phòng thí nghiệm đã khiến nhiều thiết bị hư hỏng do
không biết cách sử dụng hoắc thao tác sai dẫn đến đoạn mạch gây hư hỏng.
Nhưng CNTT đã tạo ra nhiều phần mềm mô phỏng được hoạt động gần như
là y hệt các thiết bị trong phòng thí nghiệm. Và Proteus là một phần mềm có
khả năng Mô phỏng khá mạnh trong số các phầm mềm mô phỏng hiện nay.
Nên việc ứng dụng Proteus vào mô phỏng là điều rất cần thiết cho sinh viên
ĐTVT.
CHƯƠNG II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
4
2.1.
Các thành phần mạch khảo sát mạch RLC.
+ Tụ điện
+ Cuộn cảm
+ Điện trở
+ Nguồn DC, nối đất
2.2.
Quá Trình Diễn Ra Trong mạch.
Khảo sat tín hiệu của mạch RLC
2.3.
Phần Mềm Proteus.
2.3.1. Phần mềm ISIS Protues 7 Professional và hướng dẫn sử
dụng chi tiết
+ Khởi động chương trình
Start → All Programs → Protues 7 Professional → ISIS 7
Professional
5
–
Ta được màn hình giao diện
6
+
Giới
thiệu
cơ
bản.
Bao gồm các menu quen thuộc như: File. View, Edit, Tools … Ta có thể
thực hiện hầu hết các lệnh của của ISIS tại đây (trừ các lệnh của thanh công
cụ).
–
Thanh tác vụ
Chứa một số lệnh của thanh trình đơn ở dạng Shortcut như New, Save,
Open … và các nút sau:
Làm tươi màn hình và các chỉnh sửa
7
Bật/Tắt lưới cho bản vẽ
Chọn gốc tọa độ
Các công cụ phóng to, thu nhỏ toàn mạch
Undo/Redo
Cắt, Sao chép, Dán
Các lệnh tác động lên đối tượng đã được
chọn trước
Các công cụ chỉnh sửa tạo thư viện linh
kiện
Bật/Tắt chế độ mô phỏng trên nền thời
gian thực
Bật/Tắt chế độ tự nối dây trong sơ đồ
nguyên lý
Tìm kiếm linh kiện
Chỉnh sửa thuộc tính chung
Các công cụ quản lý trang làm việc
Xuất danh sách linh kiện
Kiểm tra lỗi mạch điện (ERC)
Liên thông ARES để vẽ mạch in
–
Thanh công cụ
Component -Thêm linh kiện vào bản vẽ
Junction – Thêm điểm nối giao nhau của đường
dây
Wire Label – Gán tên cho đường dây
Text Script – Thêm Text vào bản vẽ
8
Bus – Vẽ đường Bus
Sub Circuit – Mạch phụ
Instant Edit Mode – Chỉnh sửa nhanh thuộc tính
linh kiện
Inter Sheet Terminal – Nối đầu cực
Device Pin – Vẽ chân linh kiện
Simulation Graph – Vẽ đồ thị mô phỏng
Tape Recoder – Băng ghi
Generator – Các máy phát tín hiệu
Voltage Probe – Đầu dò điện áp
Current Probe – Đầu dò dòng điện
Virtual Instrument – Các thiết bị ảo
Các công cụ vẽ 2D
9
+
Chọn
linh
kiện.
10
G
11
Cách lấy một số thiết bị trong mạch cần khảo sát:
+ Cách lấy tụ điện
12
+
Lấy
cuộn
cảm:
13
+
Cách
lấy
Điện
trở.
14
+Cách
lấy
nguồn
1
Chiều:
2.3.2. Sử dụng các công cụ đo đạc, hiển thị dạng sóng cơ bản
2.3.2.a Dao động ký – Oscilloscope (OSCI)
Chọn Virtual Instruments →
Oscilloscope
Đặc điểm:
–
Có 2 kênh ngõ vào
–
Hiển thị đơn kênh, 2 kênh hoặc chế độ XY
–
Độ chia biên độ: 20V/div → 2mV/div
–
Độ chia thời gian 200ms/div → 0.5 µ s/div
15
Để sử dụng ta nối các kênh của OSCI với các điểm cần quan sát dạng
sóng, sau đó cho mạch chạy mô phỏng, lập tức các màn hình hiển thị của
OSCI hiển thị với các nút điều chỉnh như sau:
2.3.2.b Các biểu đồ dạng sóng
ISIS cho phép chúng ta vẽ được 13 loại biểu đồ mô phỏng tín hiệu khác
nhau:
– Tín hiệu tương tự (Anolog)
– Tín hiệu số (Digital)
– Tín hiệu tương tự – số (Mixed)
– Tín hiệu tần số (Frequency)
– Tín hiệu truyền dẫn (Transfer)
– Tín hiệu nhiễu (Noise)
– Tín hiệu méo (Distortion)
– Tín hiệu phổ (Fourier)
– Tín hiệu âm tần (Audio)
– Tín hiệu tương hỗ (InterActive)
– Tín hiệu thích nghi (Conformance)
– Tín hiệu quét DC (DC sweep)
– Tín hiệu quét AC (AC sweep)
16
Chọn
Simulation Graph
Tiếp sau đó ta chọn loại biểu đồ, kéo rê chuột trái vẽ một khing biểu đồ
với kích thước phù hợp trong vùng làm việc.
Ví dụ ta vẽ một biểu đồ phân tích tín hiệu tương tự như sau:
Nhấp chuột vào thanh tiêu đề cảu biểu đồ, bảng thiết lập thông số hiện
ra:
17
Do mặc định các biểu đồ của ISIS có màu đen nên có thể gây khó khăn
khi hiển thị và in ấn. Chúng ta có thể thay đổi màu sắc của biểu đồ bằng
cách chọn Option → Graph Colours trên thanh Menu. Từ đây ta có thể thay
đổi toàn bộ màu sắc biểu đồ theo ý muốn.
18
Ta quan tâm đến phần điều khiển biểu đồ gồm có các công cụ sau:
Qua trái phải cảu biểu đồ
Co, dãn trục thời gian
Xem tập tin quá trình mô phỏng
Các biểu đồ của ISIS đọc dữ liệu từ các đầu dò tín hiệu (Probe) có trên
mạch điện mô phỏng. Do đó để vẽ dạng sóng ta cần đặt trước các đầu dò này
tại các vị trí cần thiết.
Để gán các đầu dò cho biểu đồ trên bảng Menu ta chọn Graph → Add
trace… sẽ hiện ra bảng sau:
19
Ta chọn các đầu cần dò sau đó nhấn OK. Tiếp tục nhấn Run hoặc phím
Space để tiến hành mô phỏng. Dạng sóng tín hiệu sẽ xuất hiện. Để đọc được
giá trị cụ thể tại các thời điểm bạn nhấp chuột lên biểu đồ tại vị trí bất kỳ để
xuất hiện đường gióng sau đó rê đường gióng này đến thời điểm cần và đọc
giá trị ở góc dưới bên phải của biểu đồ. Nếu trên biểu đồ có 2 đồ thị trở lên
thì bạn nhấp chuột lên nó rồi hãy rê đường gióng. Ví dụ:
20
Đối với các dạng biểu đồ khác ta thực hiện tương tự.
2.3.6.c Các Ampere kế và Volt kế (AM và VM)
Gồm có các loại sau:
21
Để lấy AM và VM bạn chọn Virtual
Instruments:
Để thay đổi các thông số của các AM và VM bạn nhấp chuột phải – trái
lên nó, bảng Edit Component xuất hiện, thay đổi thang đo trong ô Display
Range:
22
PHẦN III. Ứng dụng Protues trong khảo sát mạch: Khảo sát dao
động mạch RLC.
3.4. Giới thiệu về thành phần mạch điện.
3.1.1. Điện trở.
Khái niệm về điện trở.
23
Điện trở là gì ? Ta hiểu một cách đơn giản – Điện trở là sự cản trở
dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ,
vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng
lớn.
Điện trở thường
Điện
trở
của
dây
dẫn
:
Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây.
được tính theo công thức sau:
1. R = ρ.L / S
Trong đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu
L
là
chiều
dài
dây
dẫn
S
là
tiết
diện
dây
dẫn
R là điện trở đơn vị là Ohm
3.1.2. Tụ điện.
Định nghĩa : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất
rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc
nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động
Cấu tạo của tụ điện :Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song
song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi.
Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện
môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi
này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.
Cấu tạo tụ gốm Cấu tạo tụ hóa
24
3.1.3. Cuộn Cảm.
a.
Khái
niệm
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử thụ động, thường dùng trong mạch
điện có dòng điện biến đổi theo thời gian (như các mạch điện xoay
chiều).
Cuộn cảm có tác dụng lưu trữ năng lượng ở dạng từ năng (năng lượng
của từ trường tạo ra bởi cuộn cảm khi dòng điện đi qua); và làm dòng
điện bị trễ pha so với điện áp một góc bằng 90°.
Cuộn cảm được đặc trưng bằng độ tự cảm, đo trong hệ đo lường quốc tế
theo đơn vị henri (H). Cuộn cảm có độ tự cảm càng cao thì càng tạo ra từ
trường
mạnh
và
dự
trữ
nhiều
năng
lượng.
Cuộn cảm là một linh kiện điện tử lệ thuộc vào tần số chỉ dẩn điện ở tần
số thấp
Cuộn cảm
b. Cấu tạo của cuộn cảm – Các đại lượng đặc trưng
Cấu tạo của cuộn cảm, Các đại lượng đặc trưng (Hệ số tự cảm, cảm
kháng, điện trở thuần). Tính chất nạp xả của cuộn dây.
25
