Đang tải... (xem toàn văn)
PIR là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor ( PIR sensor) tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C) và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt hay còn gọi là các tia hồng ngoại. Dựa trên cơ sở lý thuyết, bài viết Thiết bị chống trộm dùng cảm biến PIR phát hiện nguồn thân nhiệt chuyển động ngang sẽ trình bày thiết kế thiết bị có khả năng chống trộm bằng cảm biến thân nhiệt chuyển động ngang với độ nhạy và độ tin tưởng cao, giá thành rẻ.
KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM DÙNG CẢM BIẾN PIR PHÁT HIỆN NGUỒN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG NGANG Nguyễn Văn Tuyến, Vũ Thị Thoa, Nguyễn Phương Thảo, Lớp K63DT, Khoa Sư phạm Kĩ thuật GVHD: ThS Vũ Thị Ngọc Thúy I MỞ ĐẦU Ý tƣởng thiết kế: Thiết kế thiết bị có khả chống trộm cảm biến thân nhiệt chuyển động ngang với độ nhạy độ tin tƣởng cao, giá thành rẻ II NỘI DUNG Cơ sở lí thuyết 1.1 Cảm biến chuyển động Trong mạch dùng cảm biến PIR Vậy PIR gì? Nó chữ viết tắt Passive InfraRed sensor ( PIR sensor) tức cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích tia hồng ngoại Tia hồng ngoại (IR) tia nhiệt phát từ vật thể nóng Trong thể sống ln có thân nhiệt (thơng thƣờng 37 độ C) từ thể ln phát tia nhiệt hay cịn gọi tia hồng ngoại Ngƣời ta dùng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt dạng tín hiệu điện nhờ mà làm cảm biến phát vật thể nóng chuyển động Cảm biến gọi thụ động khơng dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực hay chủ động) mà phụ thuộc vào nguồn thân nhiệt thân nhiệt thực thể khác nhƣ ngƣời, vật Nguyên lí làm việc loại đầu dị PIR Các nguồn nhiệt (với ngƣời vật nguồn thân nhiệt) phát tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, đƣợc cho tiêu tụ cảm biến hồng ngoại gắn đầu dò, tạo điện áp đƣợc khuếch đại với transistor FET Khi có vật nóng ngang qua, từ cảm biến cho xuất tín hiệu tín hiệu 184 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 đƣợc khuếch có biên độ đủ cao đƣa vào mạch so áp để tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động Nguyên lí phát chuyển động ngang mã nguồn thân nhiệt Hình vẽ cho thấy vùng cảm ứng nhậy cảm tƣơng ứng với cảm biến đầu dò Khi có vật ngang, từ thân vật ln phát tia nhiệt, đƣợc tiêu tụ mạnh với kính Fresnel tiêu tụ bia cảm biến hồng ngoại, vật ngang, ngả đầu dò thấy xuất tín hiệu, tín hiệu đƣợc cho vào mạch xử lí để tạo tác dụng điều khiển hay báo động 2.1 IC BIS0001 - Dùng để khuếch đại tín hiệu lên xử lí tạo trễ - Cơng nghệ CMOS điện thấp (lí tƣởng cho thiết bị hoạt động pin PIR) CMOS trở kháng đầu vào cao khuếch đại hoạt động - Dò mức độ Bi-directional/ tuyệt vời tiếng ồn miễn dịch 185 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 - Đƣợc xây dựng điện nên vơ hiệu hóa đầu kiểm sốt ung luân - Chế độ kép: Retriggerable & không retriggerable 2.2 IC 555 IC 555 loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo đƣợc xung vng thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản, điều chế đƣợc độ rộng xung Nó đƣợc ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất Các thông số IC 555: - Điện áp đầu vào: - 18V (Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) - Dòng điện cung cấp: mA – 15 mA - Điện áp logic mức cao: 0,5 – 15 V - Điện áp logic mức thấp: 0,03 – 0,06 V - Công suất lớn là: 600 mW Các chức 555: - Là thiết bị tạo xung xác - Máy phát xung - Điều chế đƣợc độ rộng xung (PWM) - Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) 2.3 IC 7805 IC 7805 dòng IC dùng để ổn định điện áp đầu với điều kiện đầu vào lớn đầu 3V IC 7805 gồm có chân: - Vin: Chân nguồn đầu vào - GND: Chân nối đất - Vo: Chân nguồn đầu Mạch nguồn 5V dùng 7805 mạch nguồn đƣợc sử dụng nhiều thông dụng Ƣu điểm: giá thành rẻ, dễ lắp đặt Nhƣợc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không đƣợc cao 186 Sơ đồ chân IC555 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 Sơ đồ nguyên lí nguyên tắc hoạt động 3.1 Sơ đồ nguyên lí 3.2 Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc hoạt động mạch cảm biến dịch chuyển PIR: Khi có ngƣời ngang qua đầu dị PIR thay đổi điện áp qua BISS0001 tín hiệu Ouput lên mức logic chân số vào chân số IC 555 Nếu chân số mức khơng hoạt động, mức cho phép IC làm việc với tần số 3-5 KHz tạo dao động phát tín hiệu Lúc cảm biến chuyển động PIR có chức phát bắt tín hiệu với tia hồng ngoại đƣợc phát từ thể ngƣời (vật), qua khối xử lí BISS0001 BISS0001 khuếch đại tín hiệu, xử lí tạo trễ đƣợc tín hiệu ngõ Output, tín hiệu ngõ đƣợc biến thành tín hiệu số giao tiếp với thiết bị số khác Tiếp theo IC BISS0001 giao tiếp với IC 555 để tạo xung cho tín hiệu từ mạch dao động Đồng thời với ngõ BISS0001 đƣợc mắc thêm relay 12V, lúc Relay đƣợc cấp dịng để đóng tiếp điểm kim, dùng tiếp điểm để tắt mở đèn Lắp ráp kiểm nghiệm Trên cở sở nghiên cứu lí thuyết tiến hành thiết kế mạch, sản phẩm thực tế hoạt động tƣơng đối xác hiệu 187 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014 III KẾT LUẬN Khi mà lựa chọn đề tài nhóm chúng em cân nhắc ký vấn đề áp dụng thực tế sản phẩm có lẽ đề tài mà nhóm ƣa thích Vì chƣa đƣợc học mơn kĩ thuật điện - điện tử, thiếu kiến thức sơ nên đề tài nghiên cứu cịn nhiều thiếu sót Chúng em mong nhận đƣợc góp ý ủng hộ thầy cô bạn 188 ... tác động vào thiết bị điều khiển hay báo động Nguyên lí phát chuyển động ngang mã nguồn thân nhiệt Hình vẽ cho thấy vùng cảm ứng nhậy cảm tƣơng ứng với cảm biến đầu dị Khi có vật ngang, từ thân. .. số mức khơng hoạt động, mức cho phép IC làm việc với tần số 3-5 KHz tạo dao động phát tín hiệu Lúc cảm biến chuyển động PIR có chức phát bắt tín hiệu với tia hồng ngoại đƣợc phát từ thể ngƣời... đồ nguyên lí nguyên tắc hoạt động 3.1 Sơ đồ nguyên lí 3.2 Nguyên tắc hoạt động Nguyên tắc hoạt động mạch cảm biến dịch chuyển PIR: Khi có ngƣời ngang qua đầu dò PIR thay đổi điện áp qua BISS0001