Tìm hiểu về Led và ứng dụng của Led

Bước 1: Bạn xem hình, các kiểu mạch phân cực DC kinh điển thường dùng để transistor làm việc trong vùng khuếch đại:

Hướng dẫn Bạn ráp thực hành mạch dao động đa hài (Bạn xem hình).
 
(Vấn đề ic 555 tôi đã có nói trng một chuyên đề về ic 555. Bạn hãy tìm đọc)

Bạn thử làm thực hành ráp ic 555 trên bo cắm đa năng.




Trước hết Bạn hãy tham khảo các ứng dụng của Led qua các hình chụp sau:




 















 







Hình chụp cho thấy các loại Led, từ Led thường đến led siêu sáng, Led công suất lớn. Nó có nhiều cách gắn, gắn bằng chân hàn, bằng kỹ thuật chân dán, kỹ thuật kết nối cơ học...Nói chung có đủ thứ kiểu, chỉ cần một câu nói là đủ, nó quá tiện dụng.

Có Bạn hỏi: Nói Led dễ tìm,  rẽ tiền dễ mua, vậy muốn tìm các loại Led này, tìm ở đâu?

Trả lời: 





Bây giờ nói chuyện dùng Led làm các sản phẩm 2D.


Sau khi ráp xong mạch, cấp điện, nếu mạch ráp không sai thì đèn sẽ nhấp nháy, tạo ra hiệu ứng hào quang. Bạn sẽ thay thử trị của các tụ điện C và điện trở R trên chân B để có nhịp đủ nhanh. Nhanh quá thì chóng mặt, chậm quá thì xem không giống tia hào quang.





Mạch điện gồm có 3 phần chính:

* Mạch điện nguồn nuôi, 12 V cấp cho các Led mắc nối tiếp và 6V để cấp cho ic logic và ic 555.
* Mạch điện điều khiển với xung nhịp tạo ra từ ic Timer 555 và tạo sáng lan lên với ic 74LS164.
* Bảng đèn hình tròn trên đó gắn nhiều Led tạo thành hình tia hào quang, tạo hình chữ Vạn của đạo Phật.


(1) Mạch điện nguồi nuôi.
 

Mạch dùng 1 biến áp vừa hạ áp AC vừa tạo cách ly bo mạch với đường dây AC (để tránh bị điện giật). Dùng 4 diode làm cầu nắn dòng toàn kỳ. Ở ngả ra lấy khoảng 12V cấp cho bảng đèn với các Led  vừa mắc nối tiếp thành dãy, vừa mắc song song. Mạch dùng diode zener 6.8V để ổn áp, R2 (1K) là điện trở định dòng. Dùng transistor Q1 (2SC1815) để tăng khả năng cấp dòng cho tải. C1 (100uF) là tụ lọc đường nguồn 6V. Điện trở R1 (100) dùng giảm công suất đốt nóng transistor Q1. Nói chung mạch nguồn nuôi rất kinh điển, không có gì đặc biệt để nói thêm. Nó tạo ra 2 đường nguồn, 1 dùng cấp cho bảng đèn với nhiều Led mắc nối tiếp và 1 khác dùng tạo nguồn ổn định 6V cấp cho ic logic họ 74xx và ic Timer 555.

Gợi ý: Nếu mạch dùng một ic ổn áp 7805 kiểu chân TO92 (kiểu chân giống như transistor 2SC1815) thì mạch sẽ gọn nhẹ hơn, nguồn 5V còn có độ ổn định tốt hơn và mức áp 5V phù hợp cho các ic logic họ 74xx

(2) Mạch điều khiển bảng đèn hào quang.

Mạch dùng ic Timer 555 để tạo ra xung nhịp, tần số xung nhịp chỉnh nhanh chậm theo biến trở RV1 (50K), xung nhịp lấy ra trên chân số 3 cho vào chân 8 để làm xung CP (Clock Pulse). Các trạng thái ra trên các chân 3, 4, 5, 6, 10, 11, 12 và 13 sẽ tùy thuộc vào bit 1 hay bit 0 đưa vào trên chân 1 (A) và chân 2 (B). Ở ngả ra trên chân 13 mạch dùng một transistor đảo bit, và cho quay trở vào chân 1, 2. Vậy:

* Nếu khởi đầu đưa vào chân 1, 2 là bit 1 (ứng với mức áp cao), thì khi mỗi lần xuất hiện xung CP, bit 1 sẽ lần lượt xuất ra trên 8 ngả ra. 

* Khi bit 1 xuất ra trên chân 13, qua tầng đảo với transistor 2SC1815, nó đổi thành bit 0 và lại đưa vào chân 1 và chân 2. Vậy ở lần này tới bit 0 sẽ lần lượt cho xuất ra trên 8 ngả ra.

Với cách ráp này, Bạn sẽ có 8 bit 1 lan dần lên rồi chuyển qua 8 bit 0 lan dần lên và qui trình trên được lập lại. Người ta dùng mức volt cao thấp trên 8 ngả ra qua các transistor thúc để làm tắt sáng các Led trên bảng đèn hào quang.

(3) Mạch bảng đèn gồm các tia hào quang và chữ Vạn đặt ở giữa.

Mạch dùng nhiều Led để tạo ra bảng đèn hào quang. Để kích sáng các Led, người ta dùng các transisor 2SC1815, chân B nhận xung xuất ra từ ic 74LS164, dòng chảy ra từ chân C cho chảy qua các Led vừa cho mắc nối tiếp vừa cho mắc song song. Mạch dùng 2 loại Led:

* Led đỏ loại thường, có mức ghim áp là 2V.

* Led siêu sáng có mức ghim áp là 3V.

Dòng làm việc của các Led lấy từ 5mA đến 10mA là đủ.

Với nguồi nuôi khoảng 12V thì khi dùng Led thường có thể mắc 4 Led nối tiếp và khi dùng Led siêu sáng thì chỉ mắc 3 Led mà thôi. Như vậy việc trước tiên là Bạn khoan lổ nhỏ trên bảng đèn để gắn Led, rồi cho hàn nối tiếp 4 Led một dãy (với loại Led thường) và hàn 3 Led một dãy với Led siêu sáng, sau đó cho các dãy Led này mắc song song là được.

Ghi chú: Vì các Led còn phải mắc song song nên khi chọn Led Bạn phải dùng cùng một loại Led, nếu dùng khác loại Led, do tính ghim áp khác nhau của các Led nên sẽ có dãy Led sáng, dãy Led sáng mờ hay không sáng. Trường hợp Bạn vẫn phải dùng các Led khác loại thì trên mỗi dãy Led Bạn phải gắn thêm một điện trở hạn dòng, thường lấy khoảng 100 ohm.

 Hình bảng đèn, trên đó gắn nhiều Led để tạo hiệu ứng phát ra các tia hào quang.

Tôi dùng hình động để cho thấy bảng đèn đang nhấp nháy. Đó là điệu nhấp nháy của bảng đèn hào quang mà tôi đã tặng cho người Bạn thân có nhà ở bên Dorchester (Boston - USA). Dĩ nhiên Bạn tôi và bà xã rất thích và nghe đâu trong hội đồng hương của tôi còn nhiều người cũng thích loại đèn này lắm lắm.

 Phục lục:

IC 555: Là ic Timer 8 chân có rất nhiều công dụng, trong nhiều mục của trang Web này, chúng tôi đã và sẽ luôn có các bài viết giới thiệu cách dùng ic Timer 555. Nói cho Bạn biết trước, hiện trên mạng tiếng Hoa có trên 1000 mạch thực dụng khả thi nói về cách dùng ic Timer 555, nó được dùng trong hầu hết mọi lĩnh vực, Y tế, Nông nghiệp, Dân dụng, Công nghiệp, Điều khiển, Thông tin...

 Hai ứng dụng cơ bản của ic 555, đó là:


* Mạch dao động tạo xung có độ dóc rất thẳng, tần số ổn định, dễ điều chỉnh.
* Mạch đơn ổn, dùng tạo xung tha kích có dạng xung rất lý tưởng.

Ở đây, tôi sẽ trình bày cách thiết kế mạch dao động tạo xung dùng ic Timer 555 với trình mô phỏng PSpice. PSpice là một phần mềm điện tử nó giúp Bạn biết trước rất nhiều dạng hoạt động trước khi Bạn có ý định muốn dùng nó cho công việc của Bạn trong thực tế cuộc sống.

Trên đây là hình vẽ trong phần mềm PSpice của OrCAD. Sau đây là hình phóng lớn để Bạn thấy rõ hơn.



Hình vẽ trong PSpice dùng để mô phỏng, khảo sát các trạng thái làm việc của mạch dao động tạo xung nhịp dùng ic Timer 555. Kết quả phân tích cho thấy như hình sau:
 
 
3D là gì? Là các dạng hình khối dùng Led. Chúng ta bắt đầu làm quen với một hình khối  3D kinh điển. Bạn xem cách làm dạng hình 3D được trình bày như sau:




 Sau khi ráp xong khối 3D với 27 Led, bây giờ Bạn có thể gắn các Led trên các điểm của khối 3D  và cho các Led này "nhẩy múa" tùy theo điều kiện cấp điện của Bạn. 
Các hình chụp sau đây, cho thấy cách làm thực hành, ráp 36 Led trên một hình khối 3D (mỗi mặt 12 Led):



Thực hành trên bo cắm đa năng, ưu điểm của cách làm thực hành này là Bạn ít phải hàn ráp, thời gian thay đổi kiểu ráp nhanh.



Hình chụp cho thấy cách làm thực hành, ráp khối 3D với các Led đỏ trên bo cắm đa năng.



Sau khi đã định hình xong khối 3D, Bạn cho chuyển nó lên bản mạch in để hàn cố định (Bạn xem hình)




 Hình chụp khối 3D ráp với 36 Led trên bản mạch in. Bạn sẽ thử nghiệm làm các hình khối khác, phức tạp hơn cũng với cách làm thực hành tương tự như trên,
Bây giờ hãy nói đến cách ráp mạch điều khiển khối đèn 3D dùng 27 Led đỏ này và lập bảng điều khiển từng Led một trên khối 3D.







Ở đây, trên một mặt chúng ta chỉ gắn có 9 Led (để làm thí nghiệm khởi đầu), dĩ nhiên muốn dùng khối 3D hiện được các hình nổi đủ nét, trên một mặt chúng ta sẽ phải cho gắn nhiều Led hơn, như 12 Led, 16 Led, 25 Led, 64 led... Nếu Bạn gắn số Led trên một mặt càng nhiều thì trên khối 3D này Bạn sẽ có thể cho hiện ra được các hình chữ chuyển động trong không gian 3 chiều xem rất lạ mắt.
Để Bạn dễ nìn thấy nguyên lý hoạt động của các Led gắn trên khối 3D, tôi tạo ra một hình động sau đây (Bạn xem hình). Bạn thấy muốn một Led hay nhiều Led trong khối 3D sáng, chân anode của nó phải có volt dương (ở đây tôi cho cấp 12V) và chân cathode của nó phải thông masse để lấy dòng qua điện trở hạn dòng R. Nếu Bạn dùng xung quét trên 3 chân A, thì Bạn có thể điều khiển từng Led một trên khối 3D này.



(Dĩ nhiên nếu Bạn không dùng xung quét trên nhóm chân A với A1, A2, A3 thì việc điều khiển từng Led sáng tắt sẽ không thực hiện được)

Còn nói tới 4D nữa...
 Các hình chụp trên cho thấy các hình ảnh có thể cho hiện ra trong khối 3D với Led nhiều màu. Các hình ảnh được tạo ra từ các câu lệnh đã có trong bộ nhớ của các ic vi điều khiển. Đến đây chúng ta đã phải dùng đến các ic vi điều khiển mới giải quyết được vấn đề phức tạp này.
Nếu Bạn muốn xem hình xuất hiện trên khối Led 3D. Bạn có thể vào Youtube, theo địa chỉ sau:
http://www.youtube.com/watch?v=Aj3_v7xCyJ0