Tạo PCB-layout cho linh kiện chưa có footprint

Trong ARES, ta vẽ mạch in cho linh kiện, không phải lúc nào cũng có sẵn footprint cho chân linh kiện. Điển hình là 1 con LED đơn.

Cùng kiểm chứng bới thao tác đơn giản sau,

Bạn hãy click phải lên 1 con LED-GREEN chọn "Packaging tool"

Ta sẽ thấy thông điệp "No packages available for preview"

Ta cùng nhau xây dựng footprint cho LED nhé, trên giao diện ISIS bạn phải phân biệt được cực âm và dương của LED,

Chọn biểu tượng PCB-layout để chuyển sang chế độ vẽ ARES.

 

Chuyển sang cửa số footprint,

 

 Để vẽ được footprint cho linh kiện, ta hãy xem datasheet thực tế.

Bạn xem, khoảng cách giữa 2 chân led người ta ghi là 2.54mm. Ta hãy tham chiếu quan hệ của các đơn vị sau:

1 inch=2.54cm=25,4mm=1000th (mil). Từ đó suy ra, 

 2.54mm=0.1 inch  =100th (mil)

Nếu ta chọn kích thước lưới trong ARES là mm thì rất nhỏ và khó vẽ, vì vậy tôi chọn kích thước là TH nhé.

Dùng scroll chuột phóng to lưới lên 1 chút,

chọn dimesion tool để đo khoảng cách giữa 2 ô lưới, ta thấy nó là 100TH, như vậy đây là kích thước đúng giữa 2 chân linh kiện.

Bước tiếp theo, bạn chọn vào dạng footprint tròn cho 2 chân của LED,

Rồi bạn chọn viền bao cho nó,

Vì led có phân cực, nên ta cần chú thích cực + cho footprint.

Tiếp theo, quét bôi footprint của LED, ta chọn make device, hãy xem hình ảnh 3D thực tế, rồi điền các thông số sau:

Như vậy, tôi đã hướng dẫn các bạn tạo footprint cho linh kiện LED, thư viện footprint có tên "LED-PCB" đã có trong thư viện ARES, tuy nhiên bạn phải gán nó vào linh kiện LED-GREEN. Ta quay lại giao diện ISIS

Click phải lên LED ta chọn packaging tool,

Cửa sổ hiện ra, ta thêm thư viện footprint vào,

Vì chân A (cực dương) đang ứng với chân số 1 có dấu cộng của footprint nên ta chọn A là chân số 1, làm tương tự cho chân số 2.

 Kết quả như sau, sau đó nhấn nút assign package để hoàn tất.

Chương trình sẽ hỏi mình muốn lưu tại thư viện nào, bạn chọn như sau,

Hoàn thành!!

Hãy kiểm tra lại nhé,

Bên ISIS, bạn thử nối 2 chân led lại, rồi chuyển sang ARES xem có đúng ko??

Đúng như vậy, 2 chân của nó được nối bằng 1 đường màu xanh.

Tạo danh sách mua linh kiện (Bill of materials)

Trong proteus có một tính năng xuất bill mua linh kiện rất hữu ích thay vì bạn phải tự liệt kê bằng tay,

Dưới đây là một bill đơn giản tôi xuất ra từ mạch mô phỏng,

Các bước thực hiện như sau,

Bạn hãy thiết kế 1 mạch mô phỏng đơn giản nhé,

 Sau đó nhấn vào biểu tượng dollar, một cửa sổ mới hiện ra. Chọn tính năng "suppress empty categories" để bỏ các linh kiện trống trong bill của mình.

Tiếp theo để chỉnh sửa giá linh kiện, các bạn chọn cửa sổ "Property Editor"

Tiến hành chỉnh sửa giá linh kiện,

Chúc các bạn thành công!

Mạch nguồn 5v dùng IC 7805

Để thiết kế mạch nguồn 5V dùng IC ổn áp 7805 bạn phải xem mạch chỉnh lưu cầu dioed trước nhé!!

Trong protues bạn lấy linh kiện:

Nguồn AC vsin, cài đặt thông số
Cầu dioed để chỉnh lưu AC-->DC
Tụ hóa (phân cực), tụ gốm(không phân cực) để lọc nhiễu
IC-7805 dùng để ổn định điện áp, chuyển thành nguồn 5V DC

 Các bạn lấy các linh kiện theo hướng dẫn nhé,

Mạch mô phỏng thành công

Kết thúc bài lab.

Mạch chỉnh lưu với cầu diode

Bất cứ một Adapter chuyển nguồn AC-DC nào cũng tuân theo Module sau:

Mạch biến áp: giảm áp 220v AC về điện áp AC nhỏ hơn (12V AC, 5V AC....)

Mạch chỉnh lưu : Biến áp xoay chiều thành 1 chiều DC nhấp nhô, nếu không có tụ lọc thì điện áp nhấp nhô này chưa dùng được cho các mạch điện tử.

Mạch lọc: Lọc phẳng hơn các nhấp nhô của điện áp DC từ mạch chỉnh lưu.

Mạch ổn áp: ta có thể dùng diode zener hay trasistor, hoặc các IC ổn áp 7805...

Ta cùng tìm hiểu chỉnh lưu cầu 4 dioed, điện áp AC sau khi chỉnh lưu cầu dioed thì áp tăng Sqrt(2)*V-in tức tăng căn 2 lần áp vào.

Cầu 4 diode tích hợp

Hoặc 4 dioed mắc lại với nhau.

Thiết kế mạch mô phỏng.

Nhặt linh kiện rất đơn giản,

Cầu dioed mình gõ "bridge" sẽ tìm ra

Nhặt tụ hóa phân cực 1000uf, 25v.

Tụ hóa phân cực ta gõ "radial 1000u 25v" sẽ tìm được tụ có thông số là 1000uf, 25v. Cực dương là cực ko có gạch xọc.

Kết thúc bài lab

Linh kiện trong proteus

 

Điện trở: res
Biến trở: pot-hg
Quang trở: ldr
Tụ phân cực: radial
Tụ không phân cực: cap
Đi-ốt: diode
Cầu đi-ốt: bridge
Thạch anh: crystal
Nút nhấn: button
Nguồn AC: vsin
Nguồn DC: battery
Rơ le : animated relay model
Led 7 đoạn : 7SEG
Bóng đèn: lamp.

Hàng rào(header): Conn-silxx (xx là số chân)

Lưu ý: Các linh kiện thuộc thư viện Active thì có thể thay đổi và hoạt động trong mô phỏng được, còn các linh kiện khác chỉ có thể thay đổi thông số khi chưa mô phỏng

Mô phỏng máy biến áp trong proteus

  
Trong thực tế có rất nhiều loại máy biến áp, ta chỉ xét loại MBA hạ áp từ điện áp lưới 220V AC sang 12V AC, hay 5V AC, 3V AC...

Là thiết bị để biến đổi điện áp xoay chiều, cấu tạo bao gồm một cuộn sơ cấp ( đưa điện áp vào ) và một hay nhiều cuộn thứ cấp (lấy điện áp ra sử dụng)

Hình ảnh thực tế,

Thiết kế mạch mô phỏng MBA giảm áp,

+Đầu vào là điện lưới (cuộn sơ cấp)
+Đầu ra tải tiêu thụ (cuộn thứ cấp)

Đầu tiên bạn nhặt 1 MAB trong proteus, gõ từ khóa "transform"

Thiết lập nguồn Vsin=Vac=220v-50hz, ta chạy mô phỏng và đo áp ngõ ra cuộn thứ cấp vẫn bằng 220v ac, lý do vì ta chưa cấu hình cho MBA.

Công thức tính điện áp ngõ ra cho cuộn thứ cấp, ở đây ta cần ngõ ra 12V ac.

Cài đặt thông số chúng ta phải quan tâm tới công thức sau:

-Primary inductance – cảm kháng cuộn sơ cấp ký hiệu là : PI.

-Secondary Inductance – cảm kháng cuôn thứ cấp ký hiệu là : SI.

-Vi: điện áp vào

-Vo: điện áp ra.


Công thức tính toán: PI=SI∗(Vi/Vo)^2

Ví dụ: điện áp vào 220V, qua biến áp hạ áp xuống 12V, ta có công thức.

Chọn: SI=1, –> PI= (220/12)^2= 336 Vậy trong thông số của biến áp trên proteus chúng ta sẽ phải cài đặt thông số như sau

Xem kết quả mô phỏng.

 Kết thúc bài lab.

Tính giá trị điện trở cho LED

LED hoạt động ở mức 1,8 đến 3.3V dòng 10 đến 20mA, Khi cấp nguồn 5V LED sẽ chết hoặc mau hỏng. Vì vậy khi dùng nguồn 5V, 9V, 12V ta phải mắc thêm trở để hạn dòng, giảm áp rơi trên LED

Tùy theo màu mà điện áp hoạt động cũng khác nhau.

• Led đỏ: 1.63 < ΔV < 2.03 VDC. Dòng là 10mA
• Led Trắng: Điện áp hoạt động 3,3 VDC. Dòng là 10mA.
• Led Vàng: 2.10 <Δ V<2,18. Dòng là 10mA.
• Led Xanh Dương: 2.48 <Δ V<3,7. Dòng 10mA.
• Led Xanh Lá: 1.9 <Δ V<4,0. Dòng 10mA.
• Led Tím: 2.76 <Δ V<4,0. Dòng 10mA.

Các giá trị điện trở thông dụng phổ biến trên thị trường.

R=
 0 Ω 1 Ω 4.7 Ω 10 Ω 22 Ω

39 Ω 47 Ω 68 Ω 75 Ω 100 Ω

120 Ω 150 Ω 220 Ω 330 Ω 470 Ω

680 Ω 1 KΩ 1.5 KΩ 1.8 K Ω 2.2 K Ω

3.3 K Ω 3.9 K Ω 4.7 K Ω 5.6 K Ω 6.8 K Ω

8.2 K Ω 10 K Ω 12 K Ω 22 K Ω 33 K Ω

39 K Ω 47 K Ω 56 K Ω 68 K Ω 100 K Ω

120 K Ω 150 K Ω 180 K Ω 220 K Ω 270 K Ω

330 K Ω 390 K Ω 470 K Ω 560 K Ω 680 K Ω

1 M Ω 2.2 M Ω 3.3 M Ω 4.7 M Ω 10 M Ω

Công thức tính điện trở R

Trong đó:

Vs là điện áp nguồn cấp, Vf là điện áp rơi trên led, I là cường độ dòng đi qua led, tính bằng mA. 

Vậy khi, 

Nguồn Vs=5V, 

+Chọn dòng I qua led=10mA, áp rơi trên Led là Vf=3V  ===> R=200 ohm, R thực tế =220 ohm

Trang web hỗ trợ tính toán,

http://ledcalc.com/ 

Để proteus có thể hiện thị được giá trị mA, ta chỉnh appe kế như sau:

Mô phỏng cho kết quả tương tự, gần đúng

Dòng qua led=12.6mA, áp rơi Vled=2.24V

+Chọn dòng I qua led=20mA, áp rơi trên Led là Vf=3.3V ===> R=85 ohm, R thực tế=100 ohm

Kết quả mô phỏng,


Dòng qua led I=27.2mA, áp rơi Vled=2.28V

Bạn có thể tải phần mềm trên máy tính:

https://en.freedownloadmanager.org/Windows-PC/LED-Resistor-Calculator-FREE.html