BÁO CÁO ĐỀ TÀI MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ . Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Cần Thơ , Khoa Kỹ Thuật Cơ Khí , Chuyên Ngành Cơ Điện Tử Khóa 10 Bạn có thấy khó chịu khi người khác quên tắc điện khi ra khỏi phòng? Hay trời tối mà bạn phải mò mẫm đi tìm công tắc để bật đèn, hoặc đơn giản là bạn quá bận rộn để kiểm soát hết hệ thống đèn chiếu sáng trong khuôn viên nhà khi trời đã sáng... tất cả những điều chúng ta cần làm là thiết kế một hệ thống chiếu sáng hợp lý, hiện đại, an toàn nhưng vẫn tiết kiệm điện. Vì vậy, qua quá trình nghiên cứu tìm tòi và tham khảo trên internet và sự giúp đỡ của thầy cô, nhóm chúng em đã thực hiện đồ án “ mạch cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở” .
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SỐ Đề tài: MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG SỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ Giáo viên giảng dạy: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN Sinh viên thực hiện:TRẦN HOÀNG THIỆN NGUYỄN MINH TỒN NGUYỄN TRÍ TỒN NGUYỄN CHÍ TỒN NGUYỄN PHẠM MINH TRIỀU , tháng… năm…… TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CƠNG NGHỆ CẦN THƠ KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT SỐ (2023-2024) ĐỀ TÀI: MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG DỬ DỤNG QUANG ĐIỆN TRỞ Sinh viên thực hiện: Trần Hoàng Thiện Nguyễn Minh Toàn Nguyễn Chí Tồn Nguyễn Trí Tồn Nguyễn Phạm Minh Triều ĐIỂM CNCD2211030 CNCD2211049 CNCD2211029 CNCD2211040 CNCD2211034 NHẬN XÉT NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU .5 PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỀ TÀI 1.1 Sơ đồ mạch vẽ Cơ sở lý thuyết: 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.1 Khi có ánh sáng .7 1.2.2 Khi khơng có ánh sáng .7 PHẦN 2: LINH KIỆN 2.1 Quang điện trở 2.1.1 Cấu tạo: 2.1.2 Nguyên lý hoạt động; .10 2.2 Transistor NPN 11 2.2.1 Chức transistor 11 2.2.2 Ưu nhược điểm Transistor 12 2.3 Điện trở 12 2.4 Led 13 PHẦN 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI .14 PHẦN : TÀI LIỆU THAM KHẢO 15 MỤC LỤC HÌNH Hình 1: Mạch trời sáng Hình 2: Mạch trời tối Hình 3: Cấu tạo quang trở Hình 4: Ký hiệu quang trở 10 Hình 5: Quang trở 10 Hình 6: Transistor BC547 ký hiệu 11 Hình 7: Ký hiệu điện trở 12 Hình 8: Điện trở 13 Hình 9: Cấu tạo ký hiệu LED 13 Hình 10: LED 13 Hình 11: Mạch hoàn thành trời sáng 14 Hình 12: Mạch hồn thành trời tối 14 LỜI MỞ ĐẦU Chúng ta điều biết chiếu sáng yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến vẽ đẹp nhà Cuộc sống ngày đại, người tìm tới tân tiến, tiện nghi để phục vụ thân gia đình Bạn có thấy khó chịu người khác quên tắc điện khỏi phòng? Hay trời tối mà bạn phải mò mẫm tìm cơng tắc để bật đèn, đơn giản bạn bận rộn để kiểm soát hết hệ thống đèn chiếu sáng khuôn viên nhà trời sáng tất điều cần làm thiết kế hệ thống chiếu sáng hợp lý, đại, an tồn tiết kiệm điện Vì vậy, qua q trình nghiên cứu tìm tịi tham khảo internet giúp đỡ thầy cô, nhóm chúng em thực đồ án “ mạch cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở” PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỀ TÀI 1.1 Sơ đồ mạch vẽ Hình 1: Mạch trời sáng Cơ sở lý thuyết: Q1, Q2: transistor NPN tác dụng khóa chuyển mạch điện tử LDR : Quang trở + Có trị số R nhỏ trời sáng + Có trị số R lớn trời tối D1 : LED hay diode phát quang R1 : Hạn dòng vào LDR cực B Q1 để bảo vệ LDR, Q1 R2 : Dùng để gim áp qua cực B Q1, thay R2 biến trở để điều chỉnh độ sáng led R3 : Điện trở gánh Q1 đồng thời tạo thiên áp điều khiển cho Q2 hoạt động R4 : Hạn dòng vào D1 tác dụng bảo vệ D1 1.2 Nguyên lý hoạt động 1.2.1 Khi có ánh sáng Khi có ánh sánh chiếu vào quang trở, điện trở LDR giảm cịn vài trăm Ohm cản trở dòng điện qua nên dòng IB lớn, VBE(Q1)>0.7, Q1 dẫn Vì điện áp đầu vào qua R3 qua cực CE Q1, dẫn đến VBE(Q2) < 0.7, Q2 đóng, Khơng có dịng qua led, led tắt Kết luận: Khi có ánh sáng Led tắt 1.2.2 Khi khơng có ánh sáng Khi khơng có ánh sáng chiếu vào quang trở, điện trở LDR tăng lên đến M Ohm dẫn đến dòng điện IB nhỏ, VBE(Q1) 0.7, Q2 dẫn Điện áp đầu vào qua R4 qua led làm led sáng chạy vào cực E nối mass Q2 Kết luận: Khi khơng có ánh sáng led sáng Hình 2: Mạch trời tối PHẦN 2: LINH KIỆN Số lượng Quang điện trở Transistor NPN BC547 Điện trở 1/4W 330R :1 470R :1 1K : 4.7K : LED xanh dương 3-3.2V Board 5x7 cm Pin 9V Đế pin 2.1 Quang điện trở 2.1.1 Cấu tạo: Gồm phần phần phần màng kim loại đấu nối với thông qua đầu cực Linh kiện thiết kế theo cách cung cấp diện tích tiếp xúc tối đa với màng kim loại đặt hộp nhựa giúp tiếp xúc với ánh sáng cảm nhận thay đổi cường độ ánh sáng Hình 3:Cấu tạo quang trở Thành phần để tạo nên quang trở Cadmium Sulphide (CdS) sử dụng làm chất quang dẫn, thường khơng chứa có hạt electron khơng ánh sáng chiếu vào Hình 4: ký hiệu quang trở 2.1.2 Nguyên lý hoạt động; Quang trở làm chất bán dẫn có trở kháng cao khơng có tiếp giáp Trong bóng tối, quang trở thường có điện trở lên vài MΩ Cịn có ánh sáng giá trị điện trở giảm xuống mức vài trăm Ω Hình 5: quang trở thực tế Nguyên lý hoạt động quang trở dựa nguyên lý hiệu ứng quang điện khối vật chất Khi mà photon có lượng đủ lớn đập vào, khiến cho electron bật khỏi phân tử trở thành electron tự khối chất từ chất bán dẫn chuyển thành dẫn điện Mức độ dẫn điện quang trở tùy thuộc vào phần lớn photon hấp thụ Khi ánh sáng lọt vào quang trở, electron giải phóng độ dẫn điện tăng lên Tùy thuộc vào chất bán dẫn mà quang trở có phản ứng khác với loại sóng photon khác 10 2.2 Transistor NPN Nguyên tắc hoạt động transistor kiểm sốt dịng điện điện áp chân cách áp dụng điện áp dòng điện vào chân khác Điều cho phép transistor hoạt động công tắc điện tử khuếch đại mạch điện tử ứng dụng khác Transistor NPN BC547 Parameter Value Unit Colletor emitter voltage 45 V Colletor base voltage 50 V Emitter base V Colletor current 100 mA Hình 6: Transistor BC547 ký hiệu 2.2.1 Chức transistor Ta thấy hai chức transistor transistor cơng tắc transistor với mục đích khuếch đại Transistor cơng tắc khóa điện tử để kích hoạt chế độ bật tắt cho ứng dụng lượng cao thấp Transistor dùng với mục đích khuếch đại gần gũi chúng dùng điện thoại, TV để khuếch đại âm hình ảnh hay thiết bị điện tử khác 11 2.2.2 Ưu nhược điểm Transistor Ưu điểm: Transistor có lượng tiêu thụ điện khơng lớn, độ trễ gần khơng có khởi động khơng chứa chất độc hại chúng khơng có phận làm nóng cathode Với kích thước nhỏ nhẹ sản phẩm tối ưu nhiều Với thiết bị đại phù hợp cho transistor phát huy vai trò chúng sử dụng mức điện áp hoạt động nhỏ gần với pin tiểu Transistor cịn có hiệu suất cao tuổi thọ dài, bị vỡ nên chúng ưa chuộng sử dụng Nhược điểm: Transistor bộc lộ số hạn chế khả hoạt động suy giảm dần theo thời gian, chúng hoạt động tốt tần số nhỏ cịn với cơng suất lớn tần số cao chúng tỏ chưa phù hợp Hơn transistor dễ hỏng sốc điện hay nhiệt, nhạy cảm với xạ 2.3 Điện trở Điện trở thành phần điện tử sử dụng để hạn chế điều chỉnh lưu lượng dòng điện mạch điện Nó có khả giảm điện áp chuyển đổi lượng điện thành nhiệt.Điện trở có giá trị trở kháng xác định, đo đơn vị ohm (Ω) Hình 7: Ký hiệu điện trở Hình 8: Điện trở thực tế 12 Trở kháng điện trở xác định mức độ khó khăn mà dịng điện gặp phải qua Điện trở có trở kháng cao hạn chế dòng điện, điện trở có trở kháng thấp cho phép dịng điện chảy qua mạch dễ dàng 2.4 Led Hình 9: Cấu tạo LED ký hiệu Hình 10: LED Diode phát quang (LED - Light Emitting Diode) loại diode đặc biệt có khả tỏa sáng có dịng điện qua Ngun lý hoạt động diode phát quang dựa hiệu ứng phát quang điện tử PHẦN 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 13 Hình 11: Mạch hồn thiện trời sáng Hình 12: Mạch hồn thiện trời tối PHẦN : TÀI LIỆU THAM KHẢO www.alldatasheet.com 2023 BC547 Datasheet, PDF Alldatasheet.https://www.alldatasheet.com/view.jsp? Searchword=BC547 vi.wikipedia.org 2023 Điện trở quang – Wikipedia tiếng Việt https://vi.wikipedia.org/wiki/Điện_trở_quang www.studocu.com 2023 Chương II MẠCH PHÂN CỰC VÀ KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT 14 https://www.studocu.com/vn/document/dai-hoc-da-nang/electrica l-engineering/chng-ii-mch-phan-cc-va-khuch-di-ti/10493153 autodetailing.vn 2022 Transistor gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt động củaTransistor.https://autodetailing.vn/transistor/ 15