Đồ Án kỹ thuật Điện tử Đề tài mạch chống trộm laser sử dụng ic555

Bình thường, tia laser từ module laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trởnhỏ, không đủ phân cực cho transistor Q1 dẫn, tín hiệu từ cực C của transistorQ1 đư

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ

-

 -ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

ĐỀ TÀI : MẠCH CHỐNG TRỘM LASER SỬ DỤNG IC555

ThS Huỳnh Minh Vũ Trương Tấn Đạt 2100240

Huỳnh Công Hiếu 2101249

Ngành: CN KT Cơ điện tử

Cần Thơ, Tháng 12 năm 2024

MỤC LỤC

PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1

1.GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT 1

1.2.CÁC SẢN PHẨM ĐÃ CÓ .1

1.2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser: 1

1.2.3Nguyên lí hoạt động: 3

1.2.4 Mạch Chống Trộm PIR 3

2 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 4

3.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN 4

4.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 4

PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 5

2.1 Mạch N guồn 5V: 5

2.2 LASER DIODE 6

2.3: IC 555 7

2.3.1: CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555 7

2.3.2: MẠCH DAO ĐỘNG XUNG BẰNG IC 555 9

2.4: QUANG TRỞ 10

3 THIẾT KẾ MẠCH 12

3.1 MÔ PHỎNG PROTEUS 12

3.1.1 Mạch thu laser 12

3.1.2 Trong trường hợp có ánh sáng chiếu vào quang trở 13

3.1.3 Trong trường hợp không có ánh sáng chiếu vào quang trở 14

3.1.4 Nguyên lý hoạt động của mạch 15

PHẦN 3: THI CÔNG MẠCH 17

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Cần Thơ, ngày… tháng… năm

2024

Giảng viên hướng dẫn

PHẦN 1: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

1.GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT

Trong xã hội ngày nay, cùng với sự tiến bộ của KH-KT, cuộc sống conngười trở nên đầy đủ và tiện nghi hơn, lượng của cải vật chất cũng được tạo ranhiều hơn Do đó, việc bảo vệ và giữ gìn tài sản được đặt ra rất cấp thiết Để giảiquyết vấn đề đó, con người đã thiết kế ra các hệ thống phát hiện, cảnh báo vàchống lại sự xâm nhập của các thành phần xấu, giữ gìn tài sản được an toàn Vớivốn kiến thức còn hạn chế của mình, người viết sẽ giới thiệu và trình bày một hệthống cảnh báo người khác xâm nhập một cách đơn giản nhất Đây có thể chưaphải là một hệ thống hoàn chỉnh và hiện đại nhưng nó thể hiện những nguyên lý

cơ bản nhất của một hệ thống chống trộm, từ đó mở ra khả năng phát triển những

hệ thống tốt, hoàn thiện hơn cũng như ứng dụng vào các mục đích khác nhautrong cuộc sống

► Khuyết điểm:

-Chi phí cao

-Có thể bị phát hiện trong môi trường quá tối

► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng tia laser :

Sơ Đồ Khối Báo Trộm Laser

1.2.3Nguyên lí hoạt động:

Led2 ở đây là module phát laser.LDR là quang trở Bình thường, tia laser

từ module laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trởnhỏ, không đủ phân cực cho transistor Q1 dẫn, tín hiệu từ cực C của transistorQ1 được đưa đến chân 2 (Trigger) của IC555 Vì Q1 dẫn nên cực C của Q2 sẽ ởmức thấp, chân 2 của IC 555 không có tín hiệu nên chân 3 (output) của IC cũngkhông có tín hiệu ra

Khi có người đi qua chắn ngang đường đi của tia laser, quang trở không có ánhsáng chiếu vào nên trị số lớn, cực C của Q1 lên mức cao, đưa tín hiệu đến chân 2của IC 555, IC 555 trong trường hợp này là một mạch dao động tạo xung vuông(có biến trở để chỉnh chu kỳ xung vuông tạo ra) nên khi có tín hiệu vào chân 2thì sẽ tạo ra xung vuông ở ngõ ra chân 3 Tín hiệu được đưa đến IC (là loại IC cócác ngõ vào cài đặt để lựa chọn các loại âm thanh nạp sẵn trong IC sau đó tínhiệu được đưa qua Transistor Q2 khuếch đại rồi phát ra loa

► Sơ đồ mạch báo chộm bằng PRI

2 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN

Có nhiều phương án thực hiện như dùng hồng ngoại, dùng laser hay đơngiản là sử dụng mạch cảm biến PIR để phát hiện người hay vật chuyển độngtrong phạm vi nhất định Tùy vào từng yêu cầu về độ chính xác và an toàn màngười thiết kế cần lựa chọn phương án làm sao cho phù hợ nhất với yêu cầu thiết

kế đặt ra

3 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN

Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu thì nhóm chúng em quyết định lựachọn phương án sử dụng laser làm nguồn phát và mạch điều khiển dùng quangtrở để phát hiện sự xuất hiện của đối tượng khi đối tượng chắn ngang đườngtruyền của laser

4 GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI

Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát hiện và cảnh báohoàn chỉnh

PHẦN 2: NỘI DUNG ĐỀ TÀI

2.1 Mạch N guồn 5V:

Nguồn 12V (1A) đưa vào Domino qua cầu Diode được lọc phẳng bởi tụC5, tiếp tục được đưa qua IC ổn áp 7805 để tạo ra áp 5V đưa qua tụ C9 lọc, tađược điện áp 5Vdc D4 là led báo nguồn, khi có nguồn 5V ra led sẽ sáng

Có nhiều loại Laser Diode trên thị trường, với các bước sóng khác nhau.Bước sóng phát của Laser Diode phụ thuộc vào nhiệt độ

Hình: cấu tạo Laser Didode

Biểu đồ mô tả sự phụ thuộc bước sóng của laser vào nhiệt độ

2.3 IC 555:

2.3.1 CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555:

Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor

để xả điện.Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điệntrở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện ápchuẩn

Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vàochân âm của Op -amp 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và

FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FFđược reset

Sơ đồ chân và cấu tạo IC555

Mạch dao động tạo xung bằng IC 555 Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng

từ ,5V đến 15V, đường mạch mầu đỏ làdương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng

là âm nguồn Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏqua

Mạch tạo giao động xung bằng IC555

Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần

số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức

- Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao

- Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp

Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm và thời

gian có điện mức thấp Ts

2.4 QUANG TRỞ.

Quang trở là linh kiện điện tử dùng để nhận biết sự xuất hiện của ánhsáng, cũng như đo lường tương đối cường độ ánh sáng chiếu tới Quang trở trongmạch thường có ký hiệu là LDR (Light Dependent Resistor) tức là điện trở phụthuộc ánh sáng Bình thường, khi không có ánh sá ng chiếu tới bề mặt hoạt độngcủa quang trở thì quang trở có trị số rất lớn (vài MΩ) nhưng khi có ánh sángchiếu vào thì trị số điện trở lại giảm xuống Tùy vào cường độ ánh sáng màtrị số này giảm nhiều hay ít Quang trở thường được sử dụng trong các ứng dụngnhư các mạch điện phát hiện ánh sáng, các mạch điện đóng ngắt đèn đường,v.v……

Cấu tạo của quang trở

3.1.2 Trong trường hợp có ánh sáng chiếu vào quang trở

3.1.3 Trong trường hợp không có ánh sáng chiếu vào quang trở

3.1.4 Nguyên lý hoạt động của mạch

- Tín hiệu từ bên phát được đưa đến quang trở Ở điều kiện làm việc bìnhthường, khi quang trở được chiếu sáng bởi tia laser, giá trị điện trở của quang trởgiảm chỉ còn vài kΩ nên áp rơi tr ên quang trở nhỏ Áp này được đưa đến ngõvào đảo của Op-Amp Ngõ vào không đảo của Op -Amp được nối với một biếntrở để lấy điện áp chuẩn so sánh Biến trở này có vai trò quan trọng trong việcđiều chỉnh độ nhạy của mạch Vì điện áp ở ngõ vào đả o (lấy từ quang trở) nhỏhơn điện áp chuẩn nên ngõ ra của Op -Amp có giá trị là 5V, do đó, transistor Q1được phân cực dẫn ở chế độ dẫn bão hòa nên ngõ ra C của transistor không cótín hiệu

Sơ đồ nguyên lý của mạch

- IC555 không có xung kích vô chân số 2 (Trigger) nên không có xung ởngõ ra, transistor Q2 tắt và loa không kêu Trong trường hợp có người đi qua,chắn ngang đường đi của tia lser từ mạch phát đến quang trở Quang trở khôngnhận được tia laser nên có trị số lớn (vài MΩ), áp rơi trên quang trở lớn, được

đưa đến ngõ vào đ ảo của Op-Amp Vì ngõ vào đảo có giá trị điện áp lớn hơnngõ vào không đảo nên ngõ ra của Op -Amp có giá trị là 0, làm cho transistor Q2tắt, có tín hiệu ra ở cực C của Transistor Tín hiệu này được đưa đến chân số 2(Trigger) của IC 555 làm IC 555 hoạt động tạo ra xung vuông ở chân 3 (output).Xung vuông này có chu kỳ lớn nhất là 0.15s (có thể thay đổi chu kỳ xung nhờbiến trở RV1 100k) Tín hiệu xung vuông được đưa đến Transistor Q2 khuếchđại, đưa đến loa, trong trường hợp này thì loa sẽ kêu lên báo hiệu có người đingang qua Tụ R5 dùng để bảo vệ loa chống sức điện động ngược sinh ra trêncuộn dây trong loa khi Transistor ngưng dẫn Chức năng của IC 555 trong trườnghợp này dùng để điều chỉnh thời gian âm thanh phát ra loa Khi có người đi chắnngang đường truyền của tia laser đến quang trở rồi sau đó người đi khỏi, tia laserlại chiếu trực tiếp lên bề mặt quang trở, nếu không điều chỉnh thời gian âm thanhphát ra loa dài thì sẽ làm giảm tác dụng phát hiện và cảnh báo của mạch này.Thời gian này được điều chỉnh bởi biến trở RV3.

PHẦN 3: THI CÔNG MẠCH 3.1 Mạch mô phỏng 3D trong Proteus

Bước 3: Ăn mòn Cu trong Fecl3

Bước 4: Khoang lỗ

Bước 5: Hàn mạch

3.3

Mạch hoàn thiện và mô hình

PHẦN 4: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI

Đây là đề tài nghiên cứu, thiết kế và thi công mạch chống trộm dùngLaser Trong đề tài, người viết đã giới thiệu một số mạch điện và ứng dụng liênquan như mạch nguồn 5 Vdc, các mạch cảnh báo, chống trộm dùng các phươngpháp khác

Người viết đã tính toán và lựa chọn linh kiện để tạo thành một mạchchống trộm bằng laser tương đối hoàn chỉnh, đơn giản và có độ chính xác tươngđối

Hướng phát triển của đề tài đ ề tài có thể được mở rộng ra bằng việc sử dụng cácloại cảm biến ánh sáng, thân nhiệt, hay dùn g vi điều khiển, kết hợp với ngõ ratác động đến chuông báo, camera an ninh quay hình lại hay tự động kết nối đếntổng đài cảnh sát

Ngoài ra, bên cạnh mục đích phát hiện sự xâm nhập, đề tài này còn có thểđược ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác như đếm số người ra vào kho, hiển thị sốngười trong kho để bảo đảm an toàn khi làm việc trong các kho lạnh,v.v… Sau một thời gian tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, cũngnhư được sự giúp đỡ của thầy giáo hướng dẫn và bạn bè, nhóm em đã hoànthành đề tài và thành viên nhóm em xin chân thành cảm ơn thầy cùng các bạn đãnhiệt tình giúp đỡ chúng em hoàn thành bài đồ án này

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Giáo trình điện tử cơ bản 1,2 trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM[2] Giáo trình Kỹ thuật số trường ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật TPHCM[3] Tài liệu về mạch chống trộm dùng laser của tác giả trang webhttp://my.opera.com/minhdt/