Mạch tự động bật quạt làm mát đơn giản dễ làm

Mạch tự động bật quạt khi nhiệt độ tăng đến ngưỡng đặt, với những linh kiện đơn giản dễ lắp mạch hoạt động hiệu quả, mạch động chỉ với một nguồn đơn. Ứng dụng có thể được mở rộng để điều khiển các quạt làm mát với công suất lớn hơn, hoặc các quạt điện chạy nguồn 220VAC.

Trong mạch, sử dụng một phần tử cảm ứng nhiệt (nhiệt điện trở – Điện trở nhiệt – Cảm biến nhiệt), nó là điện trở nhiệt, tức là khi nhiệt độ thay đổi thì nội trở thay đổi, ở nhiệt độ phòng (25 độ C) nó có điện trở 50K và với dung sai 5-10%, giá trị điện trở này giảm khi nhiệt độ mội trường tăng. Biến trở P1 dùng để đặt ngưỡng nhiệt độ tác động đóng ngắt quạt, R1 là điện trở bảo vệ đầu vào, phòng trường hợp bạn quay biến trở về mức ohm, khi đó điện trở nhiệt có thể bị cháy hỏng do nhận đủ 12V.

nhiệt điện trở

R3 cấp một chút độ trễ trở lại op-amp để loại bỏ việc rơ le đóng nhả liên tục tạo thành tiếng kêu lạch tạch khi nhiệt độ của nhiệt điện trở đạt đến ngưỡng của nó. Trong trường hợp bạn sử dụng loại relay dưới 12V, thì bạn nên nối thêm một điện trở Re, bạn tính toán làm sao dòng chạy qua điện trở này phù hợp với dòng làm việc của  Rơ le.

Thêm:

Generic 741 pinout top.png

Chân 7 và chân 4 được sử dụng làm chân cấp nguồn, chân 7 được nối với nguồn dương, chân 4 được nối với nguồn âm. IC có hai ngõ vào (một là ngõ vào đảo chân 2 và một ngõ vào không đảo chân 3). Chân 1 và chân 5 là các chân bù 0 (offset null), một biến trở (thường có giá trị 10k) được kết nối giữa các chân này để đặt ngõ ra về 0. Chân 8 không có kết nối với mạch bên trong của Op-Amp, nó được tạo ra để lấp đầy hoàn toàn IC có 8 chân tiêu chuẩn.

Sơ đồ bên trong 741

Mạch bên trong IC 741

Về cơ bản, IC Op-Amp 741 bao gồm 20 transistor BJT. Bây giờ để tìm hiểu về mạch bên trong, ta chia mạch thành các khối khác nhau.

  • Khối mạch được viền màu xanh lam là một tầng mạch khuếch đại vi sai, có nhiệm vụ khuếch đại độ sai lệch tín hiệu giữa hai ngõ vào.
  • Các phần mạch được viền màu đỏ là các gương dòng điện.
  • Khối mạch được viền bằng màu tím là một mạch khuếch đại lớp A (mạch khuếch đại điện áp)
  • Khối mạch được viền bằng màu xanh lá cây và màu lục lam là mạch dịch mức và mạch khuếch đại ngõ ra (mạch khuếch đại lớp AB).

Bây giờ, chúng ta cùng tìm hiểu từng khối:

Mạch khuếch đại vi sai bao gồm một cặp transistor NPN Q1 và Q2 giống nhau, mắc theo kiểu mạch theo điện áp (emitter follower) cung cấp trở kháng đầu vào cao, phối hợp cùng với 2 transistor PNP giống nhau Q3 & Q4 được cấu hình để hoạt động như mạch khuếch đại B chung để kéo một tải tích cực là gương dòng điện Q5, Q6 và Q7. Q5 và Q6 là cặp transistor giống nhau và thực hiện chức năng của bộ khuếch đại vi sai cho tín hiệu bù không ở ngõ vào. Dòng điện của Q5 và Q6 được điều khiển bằng cách thay đổi biến trở 10k được kết nối giữa các chân ngõ vào 1 và 5. Các transistor Q1 và Q3 được ghép cascade nối tiếp và Q2 và Q4 cũng ghép cascade để có được độ lợi cao. Bộ khuếch đại vi sai cũng có khả năng loại bỏ các tín hiệu chung (tín hiệu nhiễu chung ở cả hai đầu vào).

Các gương dòng điện bao gồm (Q8-Q9) và (Q12-Q13) được cấu hình như gương dòng điện Wilson. Trong khi đó, các transistor Q10 – Q11 được cấu hình như gương dòng điện Widlar, các gương dòng điện này duy trì dòng tĩnh không đổi để mạch hoạt động ổn định.

Bộ khuếch đại loại A bao gồm hai transistor NPN Q15 và Q19 được cấu hình là cặp Darlington và cung cấp độ lợi áp, transistor Q22 được sử dụng để ngăn quá dòng điện cung cấp cho Q20 (transistor sink nhận dòng từ cực thu của cặp Darlington).

Transitor Q16 cùng với điện trở 4,5k và 7,5k được gọi là mạch dịch mức điện áp, mạch này sử dụng để ngăn tín hiệu đầu ra bị méo dạng. Mạch khuếch đại ở tầng đầu ra là một mạch khuếch đại đẩy kéo lớp AB (bao gồm Q14, Q17 và Q20). Q14 và Q20 là mạch khuếch đại bù lớp AB, cung cấp trở kháng đầu ra (thường là 50-75 Ohms) và cung cấp độ lợi dòng. Trong khi Q17 giới hạn dòng điện ở đầu ra.

Dòng điện từ gương dòng điện (Q8 và Q9) được chia thành mạch khuếch đại vi sai bao gồm (Q1-Q3) và (Q2-Q4). Dòng điện từ cực nền chung của các transistor (Q3 và Q4) được tổng hợp với dòng điện của gương dòng điện Widlar (Q10 và Q11), Q7 được sử dụng để lái Q5 và Q6. Dòng tĩnh của Q16 và Q19 được thiết lập bởi gương dòng điện Wilson (Q12 và Q13). Giá trị 30pF được sử dụng để bù tần số.