nguyên cứu chế tạo mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt

nguyên cứu chế tạo mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt khi không có tín hiệu tác động cảm biến cảm biến thu nhận tín hiệu dẫn mạnh từ đó đưa điện áp từ nguồn chảy về mass, do đó tại chân B của transistor ở mức thấp => transistor không dẫn từ đó không có tín hiệu vào chân 2( chân tín hiệu vào của IC định thời ne555 từ đó không có tín hiệu ra tại chân số 3 của IC, không có tín hiệu đóng cho transistor dẫn =>không cấp nguồn cho cuộn cảm hút tiếp điểm. không cấp nguồn Khi có tín hiệu cảm biến thu ngưng dẫn dòng điện chảy từ nguồn vào chân B của transistor kích mở cho Transistor tạo tín hiệu đưa vào chân 2 từ đó có tín hiệu ra tại chân số 3 của IC ra kích mở cho tran cấp nguồn đóng cuộn hút cho relay hút tiếp điểm cấp nguồn cho chuông báo

Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt Chương Tổng quan mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt 1.1Cảm biến chống trộm gì? Cảm biến chống trộm nói dễ hiểu thiết bị điện tử thiết kế đặc biệt để cảm nhận thay đổi khu vực cần bảo vệ Các thay đổi ví dụ như: kẻ trộm phá cửa mở cửa, kẻ trộm leo qua hàng rào, kẻ trộm di chuyển sân vườn, Tương ứng thay đổi có loại cảm biến phù hợp Các loại cảm biến báo trộm phổ biến ứng dụng chúng Ngành công nghệ sản xuất cảm biến phát triển giúp máy móc cảm nhận nhiều yếu tố môi trường thực tế Nhưng ứng dụng vào thiết bị chống trộm có số cảm biến phù hợp sử dụng phổ biến Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt 1.2Cảm biến từ gắn cửa báo trộm Cảm biến từ báo trộm hay cảm biến cửa loại cảm biến báo trộm dùng để gắn cửa Loại cảm biến sử dụng nguyên lý từ tính nam châm vĩnh cửu Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt Cảm biến rung gắn cửa loại cảm biến báo trộm hữu dụng dễ dùng Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt 1.3 Loại cảm biến chuyển động phổ biến sử dụng lĩnh vực an ninh nhà dựa theo công nghệ tia hồng ngoại.Cũng giống điều khiển TV từ xa,công nghệ hồng ngoại sử dụng băng tần đinh phổ ánh sáng để đo mức nhiệt khác Về mặt an ninh gia đình, cảm biến chuyển động hoạt động cách phát thay đổi mức độ nhiệt phòng định Khi người vào phòng trống rỗng ,thân nhiệt người gây thay đổi nhiệt độ so với nhiệt độ ghi nhận cảm biến khiến kích hoạt đơn vị cảm biến tạo hệ thống báo động Cảm biến chuyển động kết hợp (dual tech) sử dụng sóng siêu âm hồng ngoại để theo dõi chuyển động Sử dụng đặt cảm biến đâu vấn đề lớn.Đặt không đúng, chúng để đo thay đổi nhiệt tốt tên trộm vào nhà bạn Đặt cách, chúng vũ khí hữu ích cho việc bảo vệ tài sản bạn Lắp đặt sử dụng cảm biến chuyển động đâu Để tối đa hóa hiệu cảm biến chuyển động mang lại,dưới số hướng dẫn giúp bạn:  Điểm đặt – Cảm biến chuyển động thường đặt góc,bởi làm mang lại ổn định nhất.Nó giúp cảm biến bao qt theo hướng đặt cảm biến.Ví dụ,nếu bạn muốn giám sát phịng gia đình với cửa sổ bên Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt tường phía nam lối cửa vào từ hành lang phía đơng,thì góc tây bắc giúp bạn giám sát tối đa  Chiều cao thích hợp – Chiều cao lý tưởng đặt cảm biến chuyển động từ đến feet (1 feet = 0.3048 m) Xét tăng nhiệt, chiều cao trung bình với nam cao 5,5 feet, đặt cảm biến thấp feet cao feet không mang lại kết tốt  Tránh báo động giả – Các tác động ngẫu nhiên lại lí phổ biến gây báo động giả.Cảm biến chuyển động nên để tránh xa luồng khơng khí có thể.Sự giảm nhiệt,tăng nhiệt ống dẫn làm mát tạo thay đổi đột ngột nhiệt độ đặt dễ dàng kích hoạt báo động giả Hơn nữa, tên trộm vào nhà bạn lị sưởi hoạt động khơng khí ấm áp lưu thơng từ đường ống làm cảm biến chuyển động không hoạt động nhiễu từ việc xác định Ngồi ống dẫn khơng khí khí, chủ nhà nên xem xét chướng ngại vật rèm cửa,thực vật bóng bay Những vật ni lang thang nhà gây báo động sai 1.4Cảm biến chuyển động bổ sung tuyệt vời cho hệ thống an ninh nhà Nếu bạn có hệ thống muốn thêm cảm biến chuyển động, người đại diện vui nói chuyện với bạn Nếu bạn tìm kiếm để thiết lập hệ thống thương hiệu mới, chúng tơi cung cấp gói bao gồm cảm biến chuyển động Chúng mang đến dịch vụ đại,tiên tiến bao gồm tất tự động hóa ngơi nhà, cho phép bạn quản lý hệ thống an ninh, đèn, ổ khóa nhiệt độ từ thiết bị sẵn có websit 1.5 cảm biến thân nhiệt chuyển động Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR (Passive infrared sensor) HC-SR505 Mini có kích thước nhỏ gọn 10mm, sử dụng để phát chuyển động vật thể phát xạ hồng ngoại: người, vật, vật phát nhiệt,… Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR SR505 Mini xuất tín hiệu mức cao (High) phát vật thể nhiệt chuyển động vùng quét, tín hiệu sau giữ mức cao khoảng thời gian trễ T sau kích hoạt, lúc cảm biến bắt tín hiệu trì chân tín hiệu mức cao thời gian trễ T, khoảng thời gian trễ T mà cảm biến khơng bắt tín hiệu chân tín hiệu cảm biến trở mức thấp (Low) Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt THÔNG SỐ CẢM BIẾN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG:          Điện áp hoạt động: 4.5~20VDC Dòng tiêu thụ: qua R hạn dòng => qua tiếp giáp BE cực (-) tạo thành dòng IB Ngay dòng IB xuất => có dịng IC chạy qua tiếp giáp CE làm bóng đèn phát sáng, dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ ràng dịng IChồn tồn phụ thuộc vào dịng IB phụ thuộc theo công thức IC = β.IB Trong đó: IC dịng chạy qua tiếp giáp C-E IB dòng chạy qua tiếp giáp B-E β hệ số khuyếch đại Transistor Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ 13 Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt số điện tử vào lỗ trống tạo thành dịng IB cịn phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dịng ICE chạy qua Transistor Trasistor cịn làm việc chế độ đóng cắt khóa điện tử Ta cần cấp điện áp dương (+) vào chân B (đối với loại NPN) Transistor dẫn thông tùy vào điện áp cực B mà điện áp UCE nhỏ hay đạt giá trị max 1.7 Relay Rơ-le công tắc (khóa K) Nhưng khác với cơng tắc chỗ bản, rơ-le kích hoạt điện thay dùng tay người Chính lẽ đó, rơ-le dùng làm cơng tắc điện tử! Vì rơ-le cơng tắc nên có trạng thái: đóng mở Hình 1.9: Cấu tạo cách nối chân cho Relay Cấu tạo Relay gồm phần: Cuộn hút: Tạo lượng từ trường để hút tiếp điểm phía Tùy vào điện áp làm việc người ta chia Relay DC: 5V, 12V, 24V - AC: 110V, 220V Cặp tiếp điểm: Khi khơng có từ trường ( ko cấp điện cho cuộn dây) Tiếp điểm tiếp xúc với nhờ lực lò xo (Tiếp điểm thường đóng) Khi có lượng từ trường tiếp điểm bị hút chuyển sang - Trong Relay có cặp tiếp điểm, cặp tiếp điểm nhiều 1.8 IC NE555 Sơ đồ chân IC NE555: 14 Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt Hình 1.10: sơ đồ chân IC555 + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung + Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1, mức cao tương ứng với gần Vcc mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối mass ngõ mức thấp Cịn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân 6.Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC NE555 theo mức biến áp hay dùng điện trở ngồi cho nối GND Chân không nối mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt + Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại, ngược 15 Đề tài thiết kế mạch chng báo dùng cảm biến thân nhiệt lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC NE555 dùng tầng dao động + Chân số (Vcc): chân cung cấp áp dịng cho IC hoạt động Nó cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) Cấu tạo bên nguyên tắc hoạt động: -Cấu tạo: Hình 1.11: cấu tạo bên IC NE555 - Cấu trúc IC NE555 gồm : Op-amp, điện trở, transitor, FF ( FF RS): - OP-amp có tác dụng so sánh điện áp - Transistor để xả điện - Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset 16 Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt -Nguyên tắc hoạt động: Hình 1.12: Nguyên lý hoạt động Ở mạch ta bít H ỏ mức cao gần Vcc L mức thấp 0V Sử dụng FF - RS Khi S = [1] Q = [1] = Q- = [ 0] Sau đó, S = [0] Q = [1] =Q- = [0] Khi R = [1] = [1] Q = [0] Khi S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] Q-= [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF khơng reset Khi đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời (Ra+Rb)C * Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3: - Lúc V+1(V+ Opamp1) > V-1 Do Q1 (ngõ Opamp1) có mức logic 1(H) - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do Q2 = 0(L) - R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = - Q = > Ngõ = - /Q = > Transistor hồi tiếp không dẫn * Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do Q1 = 17 Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt - V+2 < V-2 Do Q2 = - R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=1, /Q=0) - Transistor ko dẫn * Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do Q1 = - V+2 > V-2 Do Q2 = - R = 1, S = > Q=0, /Q = - Q = > Ngõ đảo trạng thái = - /Q = > Transistor dẫn, điện áp chân xuống 0V - Tụ C xả qua Rb Với thời Rb.C - Điện áp tụ C giảm xuống tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống 2Vcc/3 * Tụ C tiếp tục xả từ điện áp 2Vcc/3 > Vcc/3: - Lúc này, V+1 < V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 Do O2 = - R = 0, S = > Q, /Q giứ trạng thái trước (Q=0, /Q=1) - Transistor dẫn * Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3: - Lúc V+1 > V-1 Do O1 = - V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) Do O2 = - R = 0, S = > Q = 1, /Q (Q đảo) = - Q = > Ngõ = - /Q = > Transistor không dẫn -> chân không = 0V tụ C lại nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3 Nói tóm lại bạn nên hiểu : Trong trình hoạt động bình thường 555, điện áp tụ C dao động quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3 - Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu Vcc/3, kết thúc nạp thời điểm điện áp C 2Vcc/3.Nạp điện với thời (Ra+Rb)C - Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu 2Vcc/3, kết thúc xả thời điểm điện áp C Vcc/3 Xả điện với thời Rb.C - Thời gian mức ngõ thời gian nạp điện, mức xả điện 18 Đề tài thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt Chương Thiết kế mạch chuông báo dùng cảm biến thân nhiệt 3.1 Sơ đồ khối tồn mạch Khối tín hiệu Khối điều khiển Khối thực thi Khối nguồn Hình 2.1: Sờ đồ khối tồn mạch 2.2 Khối nguồn Hình 2.2: Sơ đồ ngun lý mạch nguồn Nguồn cấp cho toàn mạch nguồn 5V chiều Nguồn ta dùng có tính ổn định cao để mạch đếm xác ta dùng nguồn không ổn định pin, hết pin mạch đếm bị gián đoạn Điện áp đầu vào sau qua biến áp áp xuống từ 220V AC-50Hz xuống 12V AC Tiếp theo qua cầu diode để chuyển từ điện áp xoay chiều thành chiều 19 Đề tài thiết kế mạch chng báo dùng cảm biến thân nhiệt Hình 2.3: Dạng sóng điện áp trước sau chỉnh lưu Điện áp 12V DC mà yêu cầu điện áp mạch 5V DC lên ta cho qua IC ổn áp 7805 để ổn định điện áp 5V DC cấp cho mạch hoạt động Sau chỉnh lưu ổn áp điện áp cịn nhấp nhơ ta cho qua tụ để san phẳng điện áp Tụ điện có điện dùng lơn điện áp đầu phẳng với tụ phân cực ta dùng thêm tụ gốm để lọc nhiễu cao tần Hình 2.4: Dạng sóng điện áp sau lọc tụ điện 20