Hệ thống tự động điều khiển đèn chiếu sáng sân vườn

LỜI MỞ ĐẦU……… 4

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN 5

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI……… ……….6

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÍ THUYẾT……… 7

I LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG……… 7

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Sơ đồ khối nguồn ……… ……… 36

2 sơ đồ toàn mạch ……… 37

2.3 Linh kiện trong mạch……….………39

Hướng phát triển đề tài 43

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bậc như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn.

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu cảu con người trong cuộc sống hằng ngày Một trong những ứng dụng quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao.

Xuất phát từ những ứng dụng đó, em đã thiết kế và thi công một mạch ứng

dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại: “Hệ thống tự động điều khiển đèn chiếusáng sân vườn” Đề tài này giúp em hiểu rõ hơn về nguyên lý thu phát và ứng

dụng những lý thuyết được học vào thực tế Đồng thời tìm hiểu thêm những điều chưa được học và nâng cao kỹ năng thực hành cũng như là những ứngdụng của mạch trong thực tế.

Vì thời gian thực hiện còn hạn chế, và những gì đã học và tìm hiểu được cũng có giới hạn nên đề tài còn nhiều hạn chế.Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình

của cô các bạn.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Tên đồ án: Hệ thống tự động điều khiển đèn chiếu sáng sân vườn

Sinh viên thực hiện:

Kế hoạch thực hiện chi tiết:

Tìm kiếm và lựa chọn đề tài thực hiện:

- Tìm hiểu một số mạch chống trộm đơn giản trong thực tế - Nghiên cứu sơ đồ nguyên lý và nguyên lý hoạt động của các

- Lắp giáp, chạy thử và hiệu chỉnh mạch trên Bread borad - Gặp giáo viên hướng dẫn để xin ý kiến, chỉ dẫn.

Chuẩn bị lý thuyết:

- Tìm kiếm tư liệu, lý thuyết về những linh kiện sử dụng trong mạch.

- Trình bày trên khổ giấy A4

- Gặp giáo viên hướng dẫn để xin ý kiến, chỉ dẫn.

Hàn mạch và đóng quyển lý thuyết.

Gặp giáo viên hướng dẫn để xin ý kiến, chỉ dẫn.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾTI LINH KIỆN ĐIỆN TỬ THỤ ĐỘNG

1.1 ĐIỆN TRỞ

1.1.1 Khái niệm

-Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thi điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

1.1.2 Các loại điện trở

- Điện trở thường : Điện trở thường là các điện trở có công xuất nhỏ từ 0,125W đến 0.5W

- Điện trở công xuất : Là các điện trở có công xuất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W Điện trở sứ, điện trở nhiệt : Là cách gọi khác của các điện trở công xuất , điện trở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng toả nhiệt.

Hình 1.1- Trở thường

Hình 1.2 - Trở sứ

Kiểm tra bằng mắt thường : nhìn vào màu trên thân điện trở Kiểm tra bằng đồng hồ vạn năng.

1.1.5 Ứng dụng của điện trở

Điện trở có mặt ở mọi nơi trong thiết bị điện tử và như vậy điện trở là linh

kiệnquan trọng không thể thiếu được trong mạch điện,điện trở có những tác dụng sau:

Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp Ví dụ có một bóng đèn 8V, nhưng ta chỉ có nguồn 12V, ta có thể đấu nối tiếp bóng đèn với điện trở để sụt áp bớt 4V trên điện trở

1.2 TỤ ĐIỆN

1.2.1 Định nghĩa, cấu tạo

-Định nghĩa:

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động.

Hình dạng tụ điện:

1.9 Tụ thực tế

- Ký hiệu tụ điện:

Hình 1.10 – Kí hiệu của tụ điện

-Cấu tạo của tụ điện :

Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp cách điện gọi là điện môi

Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như: tụ giấy, tụ gốm, tụ hoá.

1.2.2 Ý nghĩacủa giá trị điện áp ghi trên thân tụ

Một tính chất quan trọng của tụ điện là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ tính chất này mà tụ có khả năng dẫn điện xoay chiều.

Tụ điện sẽ phóng điện từ dương cực sang âm cực, nó phóng điện qua tải sau đó về cực âm của tụ điện Điện dung của tụ càng lớn thì thời gian tích điện càng lâu

C 5 C A P

C 4C A P N P

Ta thấy rằng bất kể tụ điện nào cũng được ghi trị số điện áp ngay sau giá trị điện dung, đây chính là giá trị điện áp cực đại mà tụ chịu được, quá điện áp này tụ sẽ bị nổ.

Khi lắp tụ vào trong một mạch điện có điện áp là U thì bao giờ người ta cũng lắp tụ điện có giá trị điện áp Max cao gấp khoảng 1,4 lần.

VD: mạch 12V phải lắp tụ 16V, mạch 24V phải lắp tụ 40V vv 1.2.4 Ứng dụng của tụ điện

Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết bị điện tử, tụ điện là một linh kiện không thể thiếu đươc, mỗi mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như truyền dẫn tín hiệu,lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động vv

Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuyếch đại có chênh lệch về điện áp một chiều

Loc điện áp xoay chiều sau khi đã được chỉnh lưu ( loại bỏ pha âm ) thành điện áp một chiều bằng phẳng,đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn

Với điện AC ( xoay chiều ) thì tụ dẫn điện còn với điện DC( một chiều ) thì tụ lại trở thành tụ lọc

Tụ giấy và tụ gốm (trị số nhỏ) thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hoá (trị số lớn) thường lắp trong các mạch âm tần hoăc lọc nguồn điện có tần số thấp

1.3 Biến áp

-khái niệm : Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ.

Hình 1.11: máy biến áp

-cấu tạo và nguyên lý hoạt động: Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và

một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ Theo định luật cảm ứng Faradaytrường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây Vật liệu dẫn từ phụ thuộc tần số làm việc.

- Ở tần số thấp như biến áp điện lực, âm tần thì dùng lá vật liệu từ mềm có độ từ thẩm cao như thép silic, permalloy, và mạch từ khép kín như các lõi ghép bằng lá chữ E, chữ U, chữ I.[1]

- Ở tần số cao, vùng siêu âm và sóng radio thì dùng lõi ferrit khép kín mạch từ Ở tần số siêu cao là vùng vi sóng và sóng truyền hình, vẫn có các biến áp dùng lõi không khí và thường không khép mạch từ Tuy nhiên quan hệ điện từ của chúng khác với hai loại nói trên, và không coi là biến áp thật sự.

Các cuộn sơ cấp và thứ cấp có thể cách ly hay nối với nhau về điện, hoặc dùng chung vòng dây như trong biến áp tự ngẫu Thông thường tỷ số điện áp trên cuộn thứ cấp với điện áp trên cuộn sơ cấp tỷ lệ với số vòng quấn, và gọi là tỷ số biến áp

Khi tỷ số này >1 thì gọi là tăng thế, ngược lại <1 thì gọi là hạ thế.

1.4 Cầu chỉnh lưu diode

- là linh kiện gồn 4 diode mắc hình vuông có 2 pha trong đó mỗi pha gồm 2 diode

cùng chiều dẫn điện

Hình 1.11: cầu chỉnh lưu diode

1.5 Quang trở

Hình 1.5.1: Quang trở

Là điện trở có trị số càng giảm khi được chiếu sáng càng mạnh Điện trở tối (khi không được chiếu sáng - ở trong bóng tối) thường trên 1M, trị số này giảm rất nhỏ có thể dưới 100 ôm khi được chiếu sáng mạnh

Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế tạo.

Về phương diện năng lượng, ta nói ánh sáng đã cung cấp một năng lượng E=h.f để các điện tử nhảy từ dãi hóa trị lên dãi dẫn điện Như vậy năng lượng cần thiết h.f phải lớn hơn năng lượng của dãi cấm.

II LINH KIỆN ĐIỆN TỬ CHỦ ĐỘNG2.1 DIODE BÁN DẪN

- Khái niệm

- Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại,sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn

2.1.1 Cấu tạo

DIODE là dụng cụ bán dẫn có một lớp tiếp xúc P-N Bên ngoài có bọc bởi lớp plastic Hai đầu của mẫu bán dẫn có tráng kim loại nhôm để nối dây ra

Hình 2.1 – Hình Diode thực tế

2.1.2 Phân loại tụ điện Diode

- Tìm hiểu cấu tạo và công dụng của các loại Diode : Diode ổn áp, Diode thu quang, Diode phát quang, Diode biến dung, Diode xung, Diode tách sóng, Diode nắn điện

-Diode Zener

Diode Zener có cấu tạo tương tự Diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn P - N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược, khi phân cực thuận Diode zener như diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode.

-Diode tách sóng

Là loại Diode nhỏ vở bằng thuỷ tinh và còn gọi là diode tiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P - N tại một điểm để tránh điện dung ký sinh, diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để tách sóng tín hiệu.

-Diode nắn điện

Là Diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50Hz , Diode này thường có 3 loại là 1A, 2A và 5A.

-Diode phát quang: là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại.

2.1.3 Cách kiểm tra Diode

Đặt đồng hồ ở thang x 1Ω , đặt hai que đo vào hai đầu Diode

+) Nếu đo chiều thuận que đen vào Anôt, que đỏ vào Katôt => kim lên, đảo chiều

đo kim không lên là => Diode tốt

+) Nếu đo cả hai chiều kim lên = 0Ω => là Diode bị chập +) Nếu đo thuận chiều mà kim không lên => là Diode bị đứt

+) Nếu để thang 1KΩ mà đo ngược vào Diode kim vẫn lên một chút là Diode bị dò2.1.4 Tính chất - Ứng dụng

-Tính chất

Điốt chỉ dẫn điện theo một chiều từ Anốt sang katốt.

+) Khi UAK> 0, ta nói điốt phân cực thuận và dòng điện qua điốt lúc đó gọi là dòng điện thuận

+) Khi UAK< 0, ta nói điốt phân cực ngược và dòng điện qua điốt lúc đó gọi là dòng điện ngược

-Những thông số đáng lưu ý của Diode.

Giá trị trung bình dòng điện cho phép chạy qua diode khi phân cực thuận Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu được.

-Ứng dụng.

Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ a-nốt đến ca-tốt khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều

Ngoài ra điốt có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp, được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và

Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giáp P-N nằm ngược chiều nhau.Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực-Cực nối với vùng bán dẫn chung gọi là cực gốc:cực này mỏng và có nồng độ tạp chất thấp,hai cực còn lại nối với hai vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát(E) và cực thu(C),chúng có chung bán dẫn nhưng nồng dộ tạp chất khác nhau nên không thể hoán vị cho nhau.Vùng cực E có nồng độ tạp chất rất cao vùng C có nồng độ tạp chất lớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E

Hình dưới mô tả cấu trúc của 2 loại Tramsistor NPN và PNP.

Hình 2.3 hình dạng phân cực transistor

Nồng độ tạp chất của vùng E lớn hơn vùng B và vùng C có nồng độ tạp chấtnhỏ nhất.Vùng nền có kích thước hẹp nhấttrong ba vùng bán dẫn kế đến làvùng phát và vùng thu là rộng nhất.Transistor NPN có đáp ứng tần số cao tốthơn transistor PNP.Bây giờ chúng ta chỉ khảo transistor NPN còn transistorPNP cũng tương tự

-Hình dạng:

Hình 2.4– Hình ảnh Transistor C2383.

-Transistor ở trạng thái chưa phân cực

Khi pha chất cho (donor) vào thanh bán dẫn tinh khiết ta được chất bán dẫn loại N.Các điện tử tự do(còn thừa của chất cho)có mức năng lượng trung bình gần dãi dẫn điện(mức năng lượng Fermi được năng lên).Tượng tự nếu chất pha tạp là chất nhận(acceptor)thì ta có chất bán dẫn loại P.Các lỗ

trống của chất nhận có mức năng lượng trung bình nằm gần dãi hóa trị hơn(mức năng lượng fermi được giảm xuống).

Khi nối P-N được xác lập,một rào điện thế sẽ tạo ra tại nối Các điện tử tử tự do trong vùng N sẽ khếch tán sang vùng P và ngược lại các lỗ trống từ vùng P sẽ khếch tán sang vùng N.Kết quả là tại hai bên mối nối,bên vùng N các ion dương bên vùng P là các ion âm.chúng đã tại ra hàng rào điện thế.

Hiện tượng này cũng thấy ở tại hai mối nối transistor.Quan sát vùng hiếm,ta thấy ta thấy rằng kích thước của hiếm là một hàm số theo nồng độ chất pha.Nó rộng ở vùng chất pha nhẹ và hẹp ở vùng chất pha đậm.

-Cơ chế hoạt động của transistor lưỡng cực

Trong ứng dụng thông thường(khếch đại),nối phát nền phải được phân cực thuận trong lúc nối thu nền phải được phân cực nghịch

Vì nối phát nền phân cực thuận nền vùng hiếm hẹp lại,nối thu nền được phân cực nghịch nên vùng hiếm rộng ra.

Nhiều điện tử từ cực âm của nguồn VEE đi vào vùng phát và sang vùng nền.Như ta đã biết,vùng nền pha tạp chất ít và rất hẹp nên lỗ trống không nhiều do đó lượng lỗ trống khếch tán sang vùng phát không đáng kể.

Mạch được phân cực như sau:

Hình 2.5 mạch cực tính transistor

Do vùng nền hẹp và ít lỗ trống nên có một ít điện tử khếch tán sang vùng phát tái hợp với lỗ trống của vùng nền.Hầu hết các điện tử tử từ vùng này khếch tán

Các điện tử tự do vùng phát như vậy tạo nên dòng điện cực phát IE chạy từ cực phát E.Các điện tử từ vùng thu chạy về cực dương của nguồn VCC tạo ra dòng điện thu IC chạy vào vùng thu.

Mặt khác,một số ít điện tử là hạt thiểu số của vùng nền chạy về cực.

dương của nguồn VEE tạo nên dòng điện IB rất nhỏ chạy vào cực nền B Như vậy, theo định luật kirchoff,dòng điện IE bằng tổng dòng IB và IC Ta có:IE =IB+IC

Vì dòng IB rất nhỏ nên có thể coi IE=IC

-Cách lắp Transistor và độ lợi dòng điện

Khi sử dụng,transistor được ráp theo ba cách căn bản sau: -ráp theo kiểu cực nền chung(1)

-ráp theo kiểu cực thu chung(2) -ráp theo kiểu cực phát chung(3)

Trong ba cách ráp trên,cực chung chính là cực được nối mass và dùng chung cho hai ngõ vào và ngõ ra.

Trong mỗi cách ráp,người ta định nghĩa độ lợi dòng điện một chiều như sau:

Độ lơi dòng điện kí hiêu là K:

Độ lợi dòng điện của transistor thường được dùng là độ lợi trong cách ráp cực phát chung và cực nền chung.Độ lợi dong điện trong cách ráp cực phát chung cho bởi:

-Dòng điện rỉ trong transistor

Vì nối thu nền thường được phân cực nghịch nên cũng có một dòng điện rỉ (bảo hòa ngược) đi qua mối nối như trong trường hợp