BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CƠ SỞ 1 MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG CẢM BIẾN TỪ Khoa CƠ ĐIỆN ĐIỆN TỬ Ngành KỸ THUẬT CƠ KHÍ LỜI CẢM ƠN Trong suốt[.]
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH KHOA CƠ – ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN CƠ SỞ MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG CẢM BIẾN TỪ Khoa: CƠ - ĐIỆN- ĐIỆN TỬ Ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ LỜI CẢM ƠN Trong suốt trình thực đồ án “ Mạch chống trộm dùng cảm biến từ” , em nhận nhiều ý kiến đóng góp giúp đỡ hướng dẫn tận tình q thầy bạn lớp Em xin chân thành cảm ơn thầy cô Khoa Cơ- Điện –Điện Tử, đặc biệt Thầy Hoàng Văn Vinh tạo điều kiện thuận lợi giúp em hoàn thành xong đồ án Do kiến thức cịn hạn hẹp nên q trình thực đồ án em tránh khỏi sai xót, mong q thầy hội đồng bảo vệ bỏ qua có góp ý để em hồn thiện đồ án Em xin chân thành cảm ơn MỤC LỤC CHƯƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .1 1.1 Đặt vấn đề : 1.2 Mục tiêu đề tài : 1.3 Nội dung đề tài: 1.4 Yêu cầu đề tài : 1.5 Phương pháp nghiên cứu : 1.6 Kết cấu đồ án: .2 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT .3 2.1 Tranzitor A 1015 2.2 SCR 100-6 2.3 Công tắc từ 2.4 Điện trở .6 2.5 Điot Điot phát quang ( LED ) .7 CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ 3.1 Thiết kế sơ đồ khối 3.1.1 Sơ đồ khối tổng thể 3.1.2 Nhiệm vụ khối : 3.2 Thiết kế mạch nguyên lý .10 3.2.1 Khối cảm biến : 10 3.2.2 Khối xử lý 11 3.2.3 Khối phát tín hiệu 13 3.3 Nguyên lý hoạt động toàn mạch 14 CHƯƠNG : THI CÔNG MẠCH 15 4.1 Sơ đồ mạch in : 15 4.1.1 Sơ đồ mạch : 15 4.1.2 Phương pháp làm mạch in : .15 4.1.3 Mơ hình mạch 16 CHƯƠNG KẾT LUẬN 18 5.1 Nhận xét 18 5.2Ưu nhược điểm , hướng phát triển .18 CHƯƠNG : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề : Hiện , tệ nạn xã hội ngày gia tăng , trộm cướp ngày nhiều ,và nạn nhân bạn sinh viên nhà trọ , điều kiện an ninh không đảm bảo tuyệt đối Để mua thiết bị chống trộm ngồi hàng khó khăn bạn sinh viên nghèo Hãy tự chế tạo cho thiết bị chống trộm, vừa để tiết kiệm chi phí , vừa để ` 1.2 Mục tiêu đề tài : Nhắc lại kiến thức môn điện tử Khảo sát số linh kiện có mạch Hoàn thành kỹ làm mạch Mạch hoạt động tốt 1.3 Nội dung đề tài: Sử dụng phần mềm thiết kế mạch, tìm hiểu nguyên lý hoạt động linh kiện, khối mạch Phương pháp làm mạch in 1.4 Yêu cầu đề tài : Khi có tín hiệu vào đến khối cảm biến vật có từ trường làm thay đổi trạng thái đầu bong đèn , còi Cấu tạo đơn giản , dễ dàng lắp đặt , link kiện dễ tìm kiếm , thơng dụng Nguồn đưa vào điều khiển nguồn 9V 1.5 Phương pháp nghiên cứu : Thu thập thông tin từ bạn bè làm lĩnh vực điện tử,từ tài liệu mà trước học.Sữ dụng phàn mềm proteus để thiết kế mạch chạy mô 1.6 Kết cấu đồ án: Chương 1: Giới thiệu đề tài Chương : Cơ sở lý thuyết Chương : Tính tốn thiết kế Chương : Thi cơng mạch Chương : Kết luận 2 CHƯƠNG : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Tranzitor A 1015 -GIỚI THIỆU Transistor A1015 transistor thuộc loại transistor PNP(transistor thuận) có dịng điện bão hịa cao A1015 có VCE cực đại = -50V Dòng Ic cực đại = -150mA Hệ số khuếch đại hFE transistor A1015 khoảng 70 đến 400 Thứ tự chân từ trái qua phải: E C B - CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN · độ cho phép -55 ~ Dải nhiệt +150 oC · Tổng công suất (Ta=25oC) 400mW · Điện áp VCBO điện dòng cực đại áp cực C sang B -50 V VCEO điện áp VEBO điện áp cực E sang B -5 V IC dịng cực C(cực góp) -150 mA 2.2 SCR 100-6 -Giới tiệu cực C sang E -50 V Con SCR thường làm linh kiện đóng ngắt dòng điện dùng để điều khiển nguồn điện, biến đổi công suất , lĩnh vực điện tử cơng suất SCR có tính giống transistor khác chút chỗ SCR tín hiệu tác động vào cổng điều khiển có chức đóng điện mà khơng thể ngắt dịng điện qua Cổng điều khiển transistor cực (cực Base) , SCR chân G(Gate) -Các thông số Điện áp cực đại: 600A Dòng điện thuận cực đại: 0.8A Điện áp điều khiển mở van: 0.1 ~ 1.2V Dòng điều khiển mở van: 200uA Nhiệt độ làm việc: -40oC ~ 125oC MCR100-6 linh kiện bán dẫn, thiết kế cho điện áp cao, sử dụng dịng điện để relay, van đóng mở, điều khiển động nhỏ, đóng mở cho Thyristor lớn MCR100-6 chịu điện áp cực đại đặt lên van 600V cho chiều thuận chiều nghịch Dải nhiệt độ làm việc rộng từ -40oC 125oC MCR100-6 thích hợp sử dụng điều chỉnh điện áp xoay chiều công-tắc-tơ tĩnh Chúng sử dụng bật/tắt chức ứng dụng, cảm ứng khởi động động mạch, điều khiển tốc độ động cơ, 2.3 Công tắc từ -Giới thiệu Công Tắc Từ FR3S loại linh kiện điện từ: chúng đóng hay mở mạch điện dự nguyên lý từ trường Khi từ trường đủ mạnh làm chúng nhiễm từ để mở hay đóng mạch điện Loại sensor tương đối rẻ tiền, dễ mua, bền nên có thê lắp chìm bên phía cửa chám xi măng xong Phía bên cửa phía bên ta để cục nam châm nhỏ có sensor để biết mở cửa dễ dàng Cơng tắc từ nhìn giống bóng đèn flash đóng hay mở mạch( đổi trạng thái) có từ trường đủ lớn -Ứng dụng + làm cơng tắc đóng mở thiết bị Vì cần có tác động từ trường đủ lớn thay đổi trạng thái đóng mở mạch điện, nên dùng thuận lợi cho việc điều khiển nơi ẩm ướt đóng mở thường xun Vì khơng cần tiếp xúc trực tiếp học mà dán tiếp qua từ trường + Làm cảm biến cửa: cách tuyệt vời khơng sợ bụi bặm theo thời gian hay che chắn dễ dàng lắp đặt Nhược điểm dùng nam châm để làm hiểu lầm nên lắp đặt nên dùng kim loại tạo vòng che chắn để ảnh hưởng từ trường bên cạnh 2.4 Điện trở Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vô lớn 2.5 Điot Điot loại linh kiện bán dẫn cho phép dòng qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại Vì điot có đặc tính dẫn điện theo chiều từ anode đến cathode phân cực thuận nên điốt dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều điot Điot phát quang ( LED ) LED (viết tắt Light Emitting Diode, có nghĩa điốt phát quang) điốt có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với khối bán dẫn loại n CHƯƠNG : TÍNH TỐN THIẾT KẾ 3.1 Thiết kế sơ đồ khối 3.1.1 Sơ đồ khối tổng thể Dựa vào yêu cầu đề tài ,ta có thiết kế sơ đồ khối sau: TÁC ĐỘNG CẢM BIẾN XỬ LÝ NGUỒN Sơ đồ khối tổng thề PHÁT TÍN HIỆU 3.1.2 Nhiệm vụ khối : 3.1.2.1 Khối tác động : Là tín hiệu từ trường đủ mạnh để khối cảm biến cảm biến Ở chọn loại nam châm phổ biến thị trường , giá thành rẻ 3.1.2.2 Khối cảm biến: Chức : Khi bắt tín hiệu từ trường dẫn điện áp đến khối xử lý Các linh kiện làm chức : công tắc từ FR3S Lựa chọn linh kiện cho mạch : Chọn Công Tắc Từ FR3S linh kiện đóng hay mở mạch điện dự nguyên lý từ trường Khi từ trường đủ mạnh làm chúng nhiễm từ để mở hay đóng mạch điện Loại sensor tương đối rẻ tiền, dễ mua, bền nên có thê lắp chìm bên phía cửa chám xi măng xong Phía bên cửa phía bên ta để cục nam châm nhỏ có sensor để biết mở cửa dễ dàng 3.1.2.3 Khối xử lý : Chức : Khi chân B tranzitor phân cực âm , chân C chân E tranzitor thơng Đưa tín hiệu điện đến MCR Tại tín hiệu đưa khối phát tín hiệu mà khơng bị ngắt Các linh kiện sử dụng khối : TRANZITOR A1015 , TRANZITOR C9018 ,C9013 MCR 100-6 , MCR 100-8 Lựa chọn linh kiện dung mạch : Tranzitor A1015 , MCR 100-6 (vì tính giống transistor khác chút chỗ SCR tín hiệu tác động vào cổng điều khiển có chức đóng điện mà khơng thể ngắt dịng điện qua nó) 3.1.2.4 Khối phát tín hiệu Chức : Tín hiệu vào làm thay đổi trạng thái thiết bị có mạch Linh kiện làm chức : led , còi hú , cịi bíp 3.2 Thiết kế mạch ngun lý 3.2.1 Khối cảm biến : Thiết kế mạch : 10 Đối với mạch sử dụng công tắc từ FR3S để làm cảm biến từ Khi phát từ trường : tiếp điểm J1 J2 nối lại với , dẫn dòng điện từ J1 qua J2 , dẫn tín hiệu điện đến khối xử lý 3.2.2 Khối xử lý 3.2.2.1 Thiết kế mạch : 11 3.2.2.2 Ngun lý hoạt động -Khi có tác động: Cơng tắc từ dẫn điện qua R6 R1 ,điểm chung chân B A1015 IB = VCC/(R6+R1) chân B lúc khoảng 8,5 V => làm cực CE A1015 khơng thơng -Khi khơng có tác động : Khi công tắc từ từ trường , không dẫn điện qua R6 , cầu phân áp R5 R1 hoạt động IB=VCC/(R5+R1) 12 Chân B lúc phân cực âm => mối nối EC thơng Đưa tín hiệu điện đến SCR (được hạn dòng R3 ,R4 3.2.3 Khối phát tín hiệu 3.2.3.1 Thiết kế mạch Điot D2 cho phép dịng qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại R2 hạn dòng qua Led 3.2.3.2 Ngun lý hoạt động: +Khi khơng có tác động : Tín hiệu đưa cấp cho Led , cịi hú cịi chíp ( hạn dịng R2 ) 13 Điện áp từ khối xử lý đưa vào khối phát tín hiệu theo cơng thức cầu phân áp điện áp điện áp khối cảnh báo : VOUT = ( VXỬ LÝ * R LED)/( R2 + RLED) +Khi có tác động : khơng có dòng điện từ khối xử lý qua => Led , cịi hú , cịi bíp khơng hoạt động 3.3Ngun lý hoạt động tồn mạch - Khi có tác động : Công tắc từ dẫn điện qua R6 R1 , điểm chung chân B A1015 , làm cực CE transistor A1015 không thông chân B lúc khoảng 8,5V , SCR không thông , Led không sáng , cịi khơng kêu - Khi khơng có tác động : công tắc từ trường , không dẫn điện qua R6 , cầu phân áp R5 R1 hoạt động làm chân B A1015 phân cực âm , mối nối EC thông dẫn điện làm cho SCR thơng xuống mass , led sáng cịi báo động 14 CHƯƠNG : THI CÔNG MẠCH 4.1 Sơ đồ mạch in : 4.1.1 Sơ đồ mạch : SƠ ĐỒ MẠCH IN 4.1.2 Phương pháp làm mạch in : Dựa thiết kế tính tốn Sử dụng phần mềm protues để vẽ => xuất layout để in Sau đó, in mạch vẽ máy tính tờ giấy bóng mặt (giấy thuốc), bước ủi chuyền nhiệt để chuyển toàn mực in giấy sang board đồng Sau board 15 đồng dính hết tất đường mạch mà ta vẽ máy tính ta mang board đồng ngâm dung dịch thuốc ăn mịn, chỗ có dính mực in đồng khơng bị ăn mịn (đường đồng giữ lại) vùng đồng khơng có mực in thuốc sắt ăn mòn hết Sau ngâm dung dịch xong ta lấy rửa đánh tan mực in board đồng cịn đường đồng y ta vẽ máy Tiến hành khoan hàn linh kiện để có mạch in hoàn chỉnh Lắp nguồn chạy thử =>mạch chạy 4.1.3 Mơ hình mạch Led Cịi hú Cịi bíp SCR 100-6 Công tắc từ Nguồn Tranzitor A1015 Công tắc 16 Khi khơng có tác động