MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG THU PHÁT HỒNG NGOẠI và DÙNG TIA LASER

Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặcđiểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cầnthiết góp phần cho hoạt đ

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiêntiến của thế giới, chúng ta đã và 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 đặcđiểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cầnthiết 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 ứngđược những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhucầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày Một trong những ứng dụngcủa rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằnghồng ngoại Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và cáclĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạtđược năng suất, kinh tế thật cao

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

ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại và laser : “MẠCH CHỐNG TRỘM

DÙNG THU PHÁT HỒNG NGOẠI VÀ DÙNG TIA LASER” Vì thời gian, tài

liệu và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu sót … Kínhmong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của tất cả quý thầy cô

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN ………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày …tháng … năm…

Danh mục hình vẽ Hình 1.1 Điện trở 6

Hình 1.2 Vòng màu điện trở 6

Hình 1.3 Biến trở 7

Hình 1.4 Quang trở 7

Hình 1.5 Tụ điện 8

Hình 1.6 Ký hiệu của tụ điện trên mạch điện 8

Hình 1.7 Transistor thực tế 9

Hình 1.8 Cấu tạo và hình ảnh thực tế của diode 10

Hình 1.9 Điode chỉnh lưu cầu 11

Hình 1.10 Led thu phát hồng ngoại 11

Hình 1.11 IC7805 12

Hình 1.12 IC NE555 13

Hình 1.13 Cấu tạo IC NE555 14

Hình 1.14 Mạch tạo xung IC NE555 16

Hình 1.15 Loa 17

Hình 1.16 Relay 18

Hình 1.17 Cuộn dây của máy biến áp 20

Hình 1.18 Cấu tạo cơ bản và chế độ hoạt động của laser 22

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại 24

dùng led thu phát hồng ngoại……… 25

Hình 2.3 Sơ đồ mạch in của mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại……… 26

Hình 3.1 Sơ đồ khối của mạch chống trộm dùng tia laser 27

Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý của mạch chống trộm dùng tia laser 28

Hình 3.3 Sơ đồ mạch in của mạch chống trộm dùng tia laser 29

- Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạchmàu đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu

- Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử lũy thừa:

nhân với nhân tử lũy thừa

Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa)

Hình 1.2 vòng màu điện trở

- Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều) là vạch màu nằm tách biệtvới ba vạch màu trước, thường có màu vàng kim hoặc màu bạc, dùng để xác địnhsai số của giá trị điện trở, vàng kim là 5%, bạc là 10%

Biến trở

Hình 1.3 biến trở

Quang trở và ứng dụng của quang trở :

Quang trở là hiện tượng điện trở của chất bán dẫn giảm đi khi bị ánh sáng chiếu vào và ngược lại

Hình 1.4 Quang trở

và hoạt động sai Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ,

ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa

-Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau

Kí hiệu: Được kí hiệu là C

Hình

Ký hiệu trên mạch điện:

Hình 1.6 Ký hiệu tụ điện trên mạch điện

Đơn vị của tụ điện:

- Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như

+ P (Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)

+ N (Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)

+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn là 1µF)

=> 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf

Cách đọc giá trị của tụ điện:

- Đọc trực tiếp trên thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara)

Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv… thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau ( chữ J hoặc K ở cuối là

ký hiệu cho sai số)

-Ví dụ 1: 103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF

- Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47)

Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị hư hỏng hoặc bị cháy nổ

1.3 Transistor

Kí hiệu : Transistor NPN Kí hiệu: Transistor PNP

Hình 1.7 Transistor thực tế

Cấu tạo: bởi 2 tiếp xúc P-N ghép liên tiếp gồm các vùng bán dẫn loại P và

N xếp xen kẽ nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác với 2 vùng lân cận và có

bề rộng rất mỏng khoảng 10A0 m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần nhau Nếu

- Diode chỉnh lưu cầu :

Chỉnh lưu cầu 1 pha không điều khiển dùng để biến đổi điện áp xoay chiềuthành điện áp 1 chiều Mắc nguồn xoay chiều vào 2 chân AC của chỉnh lưu vànguồn một chiều sẽ được cho ra ở 2 chân có ký hiệu (+);(-)

Hình 1.9 Diode chỉnh lưu cầu

Hình 1.10 led thu phát hồng ngoại

Modul mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại Một loại vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quanh nó

1.5 IC 7805_ IC ổn áp 5 Vol.

Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sửdụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản.Cácloại ổn áp thường được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp

Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp 78xx tương tựnhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805

Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:

IC thường hoạt động ở điện áp này) Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: Điện áptăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp

ở ngõ ra OUT 5V không đổi

Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến9V để đưa vào ngõ IN Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng

dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợpnày rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch Vì lí do đó một diode cầuđược lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp cho mạchtheo một chiều duy nhất, và nguời dùng cũng không cần quan tâm đến cực tính củanguồn khi nối vào ngõ IN nữa

Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5Vđến 2V

Tụ điện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn (có thể bỏ hai tụđiện nếu mạch điện không đòi hỏi)

1.6 IC NE555.

IC NE555 gồm có 8 chân

Hình 1.12 IC NE555

- Chân số 1 (GND): Cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC NE555

- Chân số 2 (TRIGGER): Ngõ vào của 1 tần so áp Mạch so áp dùng cáctransistor PNP Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3

- Chân số 3 (OUTPUT): Trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt cao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)

- Chân số 4 (RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối massthì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theomức áp trên chân 2 và 6

- Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩntrong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mass.Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối mass qua 1 tụ từ 0.01uF đến0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định

- Chân số 6 (THRESHOLD) : Là ngõ vào của 1 tầng so áp khác Mạch so sánhdùng các transistor NPN, mức chuẩn là Vcc/3

- Chân số 7(DISCHAGER) : Có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiểnbởi tầng logic, khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại, ngược lại thì nó mở ra.Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lfc IC 555 dùng như 1 tầng dao động

- Chân số 8 (Vcc): Cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấpcho IC 555 trong khoảng từ 5v - 15v và mức tối đa là 18v

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 điện trởmắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn.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

Hình 1.13 Cấu tạo IC NE555

Giải thích sự dao động:

Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC Mạch FF làloại RS

Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1],transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ởchân 6 không vượt quá V2 Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset

Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:

Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0

Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1nên S = [1], Q = [1] và = [0] Ngõ ra của IC ở mức 1 Khi = [0], transistor tắt,

tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1

có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫnkhông đổi Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó

Hình 1.14 Mạch tạo xung IC555

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

từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng

là nguồn âm

Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua( không lắp cũng được )

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:

T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 )

T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s)

f = Tần số dao động tính bằng (Hz)

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 cóđiện mức thấp Ts Từ các công thức trên ta có thể tạo ra một dao động xung vuông

có độ rộng Tm và Ts bất kỳ Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có :

T = Tm + Ts và f = 1/T

1.7 Loa phát

Là loại loa nhỏ, đơn giản

Hai chân: Một chân cấp nguồn (màu đỏ), chân còn lại nối mass (màu đen)

Các bộ phận (các khối) chính của rơle:

- Cơ cấu tiếp thu (khối tiếp thu): Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian

- Cơ cấu trung gian (khối trung gian): Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động

- Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành): Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển

-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây

-Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện

-Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm

Phân loại rơle :

Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau, Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle

+ Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm:

- Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng, ), rơle từ, rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch, rơle số

Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành :

- Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm

- Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): Loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,

+ Phân loại theo đặc tính tham số vào bao gồm các nhóm sau: Rơle dòng điện, rơleđiện áp, rơle công suất, rơle tổng trở,

+ Phân loại theo cách mắc cơ cấu

- Rơle sơ cấp: Loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ

- Rơle thứ cấp: Loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện

+ Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle

- Rơle cực đại, rơle cực tiểu, Rơle cực đại-cực tiểu, rơle so lệch, rơle định hướng

Khi sử dụng rơle ta cần quan tâm đến điện áp đặt vào hai đầu cuộn hút cho phùhợp với diện áp làm việc của role ngoài ra ta còn quan tâm đến điện áp cũng như dòng điện đặt vào các tiếp điểm cho phù hợp để tránh xảy ra các sự cố ngoài mong muốn

- Gồm có hai cuộn dây: Cuộn sơ cấp có N1 vòng và cuộn thứ cấp có N2

vòng Lõi biến áp gồm nhiều lá sắt mỏng ghép cách điện với nhau để tránh dòng Fu-cô và tăng cường từ thông qua mạch

Hình 1.17 Cuộn dây của máy biến áp

- Số vòng dây ở hai cuộn phải khác nhau, tuỳ thuộc nhiệm vụ của máy mà

có thể N1> N2 hoặc ngược lại

-Cuộn sơ cấp nối với mạch điện xoay chiều còn cuộn thứ cấp nối với tải tiêu thụ điện

- Trong thực thế thì máy biến áp có dạng như hình 1, còn trong việc biểu diễn sơ đồ máy biến áp

Laser (đọc là la-de) là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by

Stimulated Emission of Radiation trong tiếng Anh, và có nghĩa là "khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích"

Electron tồn tại ở các mức năng lượng riêng biệt trong một nguyên tử Các mức năng lượng có thể hiểu là tương ứng với các quỹ đạo riêng biệt của electron xung quanh hạt nhân Electron ở bên ngoài sẽ có mức năng lượng cao hơn những electron ở phía trong Khi có sự tác động vật lý hay hóa học từ bên ngoài, các hạt electron này cũng có thể nhảy từ mức năng lượng thấp lên mức năng lượng cao hayngược lại Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng (photon) theo giả thuyết của Albert Einstein Bước sóng (do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng lượng giữa các mức

Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các thành phần

từ trạng thái chất rắn

Dưới sự tác động của hiệu điện thế cao, các electron của thạch anh di chuyển

từ mức năng lượng thấp lên mức năng lương cao tạo nên trạng thái đảo nghịch mật

Các hạt photon bị phản xạ qua lại nhiều lần trong vật liệu, nhờ các gương để tăng hiệu suất khuếch đại ánh sáng

Một số photon ra ngoài nhờ có gương bán mạ tại một đầu của vật liệu Tia sáng đi ra chính là tia laser

CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH

CHỐNG TRỘM DÙNG LED THU PHÁT HỒNG NGOẠI

2.1 Sơ đồ khối của mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại.

Hình 2.1 Sơ đồ khối của mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại

KHỐI ĐÓNG CẮT

2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý mạch chống trộm dùng led thu phát hồng ngoại

2.3 Nguyên lý hoạt động

Điện áp đặt lên 2 đầu sơ cấp của máy biến áp là 220V, 2 đầu thứ cấp củabiến áp sinh ra sức điện động cảm ứng 6V điện áp qua chỉnh lưu cầu biến điện ápxoay chiều thành một chiều sau đó qua tụ hóa lọc san phẳng điện áp Đóng cắt vàkhối hiển thị, Đưa vào IC 7805 ổn áp cho ra điện áp đầu ra 5V Điện áp đầu ra củaIC7805 cấp cho khối cảm biến, khối đóng cắt, khối hiển thị

Khi ở trạng thái bình thường ( không có trộm ) thì điện trở của led thu giảm,led thu dẫn điện áp trên nó bằng (1.6÷2) V → điện áp đặt vào chân 2 của NE555cũng bằng (1.6÷2) V Tại chân 2 của NE555 có mức tích cực thấp lúc này có tínhiệu ra ở chân 3 của NE555 kích mở cho transistor dẫn Lúc này relay ở trạng tháithường mở→ loa không kêu

Khi ở trạng thái không bình thường ( có trộm ) điện trở của led thu tăng, ledthu không dẫn cản trở dòng điện Điện áp đặt lên chân 2 của NE555 là 5V, tại chân