Nói chuyện đèn hào quang, sản phẩm điện tử chợ Nhật Tảo trên đất kinh kỳ Mỹ.

Lời dẫn nhập.

Khi đến Boston, thành phố ở vùng Đông Bắc nước Mỹ, nơi có rất nhiều trường Đại học nổi tiếng, nơi có rất nhiều viện bảo tàng nổi tiếng, nơi có rất nhiều di tích lịch sử nổi tiếng, nơi có rất nhiều địa điểm đáng ghé thăm nổi tiếng... Nơi mà ai cũng muốn đến để khai nhãn mở mang nhận thức và tôi đến đây trong tâm trạng náo nức, hiếu kỳ. Lúc đầu mọi thứ đối với tôi đều mới lạ,  phải vài tháng đạp xe lang thang khắp nẽo tôi mới quen hết các con đường, xe bus, đi subway, khu chợ, đường xá, trường học và cũng đã đến lúc tôi bắt đầu tìm hiểu sâu các nét sinh hoạt ở vùng đất kinh kỳ này. Ở đây có nhiều, rất nhiều cái để tìm hiểu, để học hỏi, để viết lách, để kể chuyện lại với bạn bè, bằng hữu.

Trong lần này tôi nói chuyện hộp đèn hào quang, hàng làm ở chợ Nhật Tảo Phường10 tpHCM (Việt Nam), một sản phẩm dễ làm mà nhiều gia đình người Việt ở đây rất muốn có, cái tưởng như rất dễ mua ở VN vậy mà không phải ai cũng tìm được ở cái xứ văn minh hiện đại này.

Câu chuyện được kể từ khi tôi nhận

 thùng hàng của cửa hàng Phúc Lan Shop gửi qua cho tôi.

Hình chụp cho thấy các hộp đèn dùng Led do cửa hàng  Phúc-Lan-Shop gửi qua cho tôi (Quincy-Boston Mỹ). Các sản phẩm được để trong hộp bọt  biển (hộp sốp rất nhẹ) nên dù đi đường xa đồ vẫn còn nguyên hình dạng, không bị nứt bể (may phước quá!). Vậy mà khi tháo các bảng đèn ra thử cắm điện thì nhiều cái bị hư, hoạt động không hoàn chỉnh. Bạn muốn biết lý do tại sao không?

Một hộp đèn hào quang không sáng, tôi phải trổ tài thợ điện tử già, trên 40 năm tuổi nghề. Tháo hộp ra kiểm tra và phát hiện một chân ở cầu nắn dòng dùng 4 diode đã bị bung ra, nhìn kỹ mối hàn hàn không dính, ít chì quá nên khi đi đường xa bị sóc mạnh đã bung ra, làm hở mạch. Mạch không được cấp điện thì làm sao sáng được, phải không?

Quan sát kỹ thì thấy, bản mạch in và biến áp nguồn không bắt dính cố định vào đâu cả, lúc lắc đu đưa nhẩy tưng tưng mỗi khi di chuyển hộp đèn. Bắt cố định các bo mạch và biến áp, chuyên quá dễ sao không làm. Chuyện không thể hiểu nỗi?

Tôi hàn lại chổ hở (chân hở ở cầu nắn dòng 4 diode). Tôi dùng hai cọng chân cắt ra từ chân 1 điện trở, tìm chổ để hàn vào bản mạch in và rồi dùng đầu mõ hàn nóng, ịnh đầu chân điện trở dính cố định vào hộp nhựa thế là bản mạch nằm cố định an toàn. Với biến áp tôi cũng dùng 2 chân cắt ra từ điện trở lớn hơn, xỏ vào 2 lỗ bên đế dưới, rồi cũng tìm chổ dùng nhiệt gắn cố định vào vỏ nhựa của hộp.

Hình chụp cho thấy lúc tháo hộp đèn hào quang ra,  bo mạch in và biến áp lung lai, không gắn cố định vào đâu cả. Bên sau bảng đèn các chân của các Led để trần cũng không dùng giấy cách điện che lại,  để tăng độ an toàn, để không dễ gây chạm mạch (Điều này ai cũng biết mà).

Hình chụp cho thấy một chân hàn ở cầu 4 diode đã bị bung ra làm hở mạch khi hộp bị sóc mạnh.

Hộp đèn sau khi đã sửa xong thì trở lại hoạt động tốt, thử điện đèn sáng như thiết kế.

Hộp đèn đã gắn lại hoàn chỉnh, hộp đèn được làm như một hộp bánh hình tròn bằng nhựa, chỉ việc dùng đầu vít dẹp bản to nại ra và gắn lại cũng dễ dàng.

Bây giờ nói đến kỹ thuật điện tử đây. Việc trước tiên là truy vẽ sơ đồ mạch điện, mạch đơn giản chỉ dùng một ic Timer 555 ráp thành mạch dao động để tạo xung nhịp, dùng xung này kích vào một thanh ghi dời tuần tự 8 bit để điều khiển bảng đèn hào quang sáng lan lên. Sơ đồ hoàn chỉnh của mạch như hình sau:.

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:

Hình vẽ lại.

Dạng sóng lấy trên các điểm của mạch điện mà Bạn muốn xem. Từ hình này, Bạn có thể thấy được 3 thành phần quan trọng của tín hiệu, đó là:

* Biên độ tín hiệu tính theo đơn vị Volt peak to peak (Vp-p)

* Tần số tín hiệu tính theo Herzt (Hz).

* Dạng sóng của tín hiệu.

Ngoài ra Bạn còn thấy được tính tương hợp của nhiều tín hiệu trên cùng một sơ đồ mạch điện. Như khi mức áp trên tụ C2 lên đến 2/3 mức áp nguồn thì mức áp ngả ra trên chân 3 từ mức áp cao giảm nhanh xuống mức thấp 0V. Và khi mức áp trên tụ C2 giảm xuống đến mức 1/3 mức áp nguồn thì mức áp ngả ra trên chân 3 từ mức áp thấp  tăng vọt lên mức áp cao (lên gần bằng mức áp của nguồn). Nếu Bạn thay đổi trị của tụ C2 hay trị của biến trở RV1, tần số của tín hiệu sẽ thay đổi, dạng sóng thì không thay đổi.

Qua các dạng sóng trên, có thể nói ở ngả ra trên chân 3, chúng ta luôn chỉ có xung Digital và trên chân 2, 6 chúng ta có dạng sóng Analog, do vậy ic 555 còn gọi là nhóm ic A/D.

IC 74LS164: Tất cả các ic logic họ 74xx, loại ic này phải cho làm việc ở mức nguồn nuôi là 5V. Với ic 74LS164, Bạn có một thanh dời 8 bit, có 8 đường ra và một đường vào theo dạng nối tiếp.

Nguyên lý làm việc của thanh dời có 8 bit ngả ra. IC làm việc như sau: Bạn xác định trạng thái bit 1 hay bit 0 trên chân A (chân 1) hay  B  (chân 2), tín hiệu dạng bit  này qua logic AND cho vào chân D của  các Flip Flop để chờ cho chuyển ra trên chân Q mỗi khi xuất hiện xung nhịp trên chân CP (chân 8), chân 9 là chân Reset.

Tóm lại, nếu Bạn đưa vào bit 1 (ứng với mức volt cao) trên chân A hay B, cứ có mỗi xung nhịp CP,  bit 1 sẽ lần lượt xuất hiện ở ngả ra trên các chân Q0, Q1, Q2, Q3, Q4, Q5, Q6, Q7. Điều này cho thấy mức áp cao đã lần lượt xuất hiện trên 8 ngả ra (người ta nói bit 1 đưa vào và đã  được cho dời dần trên 8 ngả ra). Nếu Bạn dùng một transistor cho đảo bit, đổi bit 1 ra bit 0 và cho quay trở vào ngả vào thì lần sau sẽ đến các bit 0 sẽ lần lượt xuất hiện trên các ngả ra. Trong mạch trên đã ứng dụng đặc tính này để làm các tia hào quang sáng lan dần lên rồi tắt dần xuống cho đến hết và quy trình trên được lập đi lập lại.  

Kết luận:

Đây là một bảng đèn hào quang đơn giản, ráp với các linh kiện logic "cứng", không thể chạy theo các chương trình được viết qua các câu lệnh, do đó điệu nhấp nháy đơn  giản (lâu ngày sẽ gây ra nhàm chán). Nếu Bạn muốn bảng đèn có nhiều điệu nhấp nháy hơn, nhiều hiệu ứng quang học hơn, Bạn hãy dùng ic vi điều khiển chạy theo các câu lệnh để điều khiển các Led trên bảng đèn. Cùng đề tài này, Bạn vào xem bài tôi đã viết: 

Kể chuyện:

Tôi dùng bo khiển AT89C2051, 12 đường ra để ráp đèn hào quang cho tượng Phật Bà trên đất Mỹ

Tôi đến miền Đông Bắc nước Mỹ, thành phố Quincy-Boston, ở nhà con gái trưởng (Địa chỉ: 58 Edison street). Ở đây tôi giải trí bằng cách dùng bo vi điều khiển 20 chân, gắn ic AT89C2051/4051 với 12 đường ra để ráp đèn hào quang đặt sau tượng Quán Thế Âm Bồ Tát, ánh hào quang trí tuệ Bác Nhã ngày đêm tỏa hào quang rất đẹp. Ở đây tôi kể lại câu chuyện để Bạn thấy cách ráp mạch thực dụng trên đất kinh kỳ Mỹ, để Bạn đọc vui trong một vài trống canh.... more.

                                      Chào! Mong chờ ý kiến phản hồi của Bạn.