Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần

Trong một thời gian ngắn thực hiện đề tài, mặc dù rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong những lời góp ý và chỉ dẫn thêm của thầy cô để có thể hiểu biết th

[ \

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Công Nghệ đã tạo điều kiện học tập và truyền đạt kiến thức để em có thể thực

hiện đề tài này

Đặt biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn: T.s Lương Vinh Quốc Danh đã tận tình hướng dẫn trong

thời gian vừa qua

Trong một thời gian ngắn thực hiện đề tài, mặc dù rất cố gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong

những lời góp ý và chỉ dẫn thêm của thầy cô để có thể hiểu biết

thêm và hoàn thiện đề tài hơn

TP.CT.Ngày 15 tháng 04 năm 2009 Nhóm SVTH : Nguyễn Văn Đờ Ni

[ \

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

TRONG ĐỀ TÀI I IC 555 8

I.1 Hình ảnh thực tế 8

I.2 Sơ đồ khối 8

I.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân 8

II IC 4060 10

II.1 Hình ảnh thực tế 10

II.2 Sơ đồ khối 10

II.3 Dạng tín hiệu ngõ vào và ngõ ra 10

II.4 Sơ đồ chân và chức năng từng chân 11

III CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 11

III.1 Giới thiệu một số cảm biến hồng ngoại 11

III.2 Modul cảm biến chuyển động 13

IV RƠLE 13

IV.1 Hình ảnh thực tế 13

IV.2 Sơ đồ chân và chức năng từng chân 13

V IC 7809 14

V.1 Hình ảnh thực tế 14

V.2 Sơ đồ khối 14

V.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân 14

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT 15

I.1 Mục dích và yêu cầu thiết kế 15

I.2 Giải thích chức năng các khối trong sơ đồ 15

MỤC LỤC

I.2.3 Khối bật đèn 18

I.2.4 Modul cảm biến chuyển động .19

II SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN 19

III SƠ ĐỒ CHI TIẾT CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN 20

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG VÀ TỔNG KẾT I ỨNG DỤNG 21

II TỔNG KẾT 22

III TÀI LIỆU THAM KHẢO 22

[ \ LỜI MỞ ĐẦU

Trong những thập niên gần đây, các thiết bị điện tử được ứng dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới Sự phát triển và đa dạng của ngành này đã và đang không ngừng biến đổi Điện tử là một ngành kỹ thuật tinh vi Nó là một phương tiện dường như không thể thiếu trong mọi lĩnh vực như: viễn thông, y khoa, các phòng thí nghiệm, nghiên cứu, các khu công nghiệp., v…v Nó dảm bảo hiệu suất công việc và độ tin cậy cao thỏa mản cho người sử dụng

Điện tử là một ngành mà tín vận động đặt trên cơ sở dòng điện và điện áp T ừ những linh kiện nhỏ và đơn giản ta có thể tạo

ra những thiết bị thật sự hữu dụng trong cuộc sống hằng ngày Những thiết bị này giúp giải phóng sức lao động và góp phần cho cuộc sống tiện nghi hơn

Đề tài: “Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần” được thực hiện dựa trên những mục đính thiết thực như trên Thiết bị này sẽ phát hiện có người và tự động bật đèn chiếu sáng Nó được ứng dụng để bật đèn ở cầu thang, hành lang, chông trộm v…v

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Giáo viên hướng dẫn: T.s Lương Vinh Quốc Danh

Nhóm SVTH:

Nguyễn Văn Đờ Ni MSSV: 1050953

Tên đề tài: Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

-

TP CT Ngày ……tháng …….năm 2009

GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG

TRONG ĐỀ TÀI

I IC 555

I.1 hình ảnh thực tế

I.2 Sơ đồ khối

I.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

H.1.1

H.1.2

H.1.3

Chân 1 (GND): Nối đất –Ground, điện thế cung cấp là âm

Chân 2 (TRICGER): Chân khới hành, là ngõ vào cái là nguyên nhân làm cho ngõ ra cao hay bắt đầu chu kì định thời Chân khởi hành xuất hiện khi điện thế vào từ 2/3 điện áp cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguỗn cung cấp Dòng ngõ vao chân này khoảng 0,5 μ A

Chân 3 (OUTPUT): Ngõ ra, lên mức cao khi một chu kỳ định thời bắt đầu sau

đó trở lại mức thấp gần 0 ở cuối chu kỳ Dòng tối đa của ngõ ra vào khoảng 200mA

Chân 4 (RESET): Chân khởi động lại Một mức logic thấp trên chân này sẽ khởi động lại thời gian và đưa ngõ ra về trạng thái thấp Nó thường được nối với nguôn dương nếu không được sử dụng

Chân 5 (CONTROL): Chân điều khiểng Chân này cho phép thay đổi điện áp khởi hành và điện áp ngưỡng bằng cách cung cấp một điện áp ngoài Ngõ vào này có thể được sử dụng để thay đổi tần số hay điều chỉnh tần số ngõ ra Nếu không sử dụng ta nên đặt một tụ điện nhỏ xuống mass để tránh nhiễu sai

Chân 6 (THRESHOLD): Chân ngưỡng cửa Chân này khởi động lại chốt cửa và làm ngõ ra trở về trạng thái thấp khi điện áp trên chốt di chuyển tử

Chân 7 (DICCHARGE): ngõ ra phụ Mức logic như chân 3

Chân 8 (VCC) : Chân cho nguồn + vào cung cấp cho IC 555 Nguồn áp tối thiểu cung cấp là 4,5V đến 16V

H.1.4

II IC 4060

II.1 Hình ảnh thực tế

II.2 Sơ đồ khối

II.3 Dạng tín hiệu ngõ vào và ngõ ra

H.1.5

H.1.6

H.1.7

II.4 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

Chân 1, 2, 3, 7, 5, 4, 6, 14, 13, 15: Các chân ngõ ra của IC đếm với tần số được chia tương ứng cho 2n(n = 4 đến 14) so với ngõ vào

Chân 8: GND, nối đất

Chân 9: Tụ kết nối bên ngoài

Chân 10: Điện trở kết nối bên ngoài

Chân 11: Xung đồng hồ ngõ vào, bộ giao động

Chân 12 : Chân reset chính

Chân 16: VCC, chân cung cấp điện áp nguồn dương IC 4060

III CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI

III.1 Giới thiệu một số cảm biến hồng ngoại

III.1.1 CNY 70

H.1.8

H.1.9

- Cấu trúc và tính năng: Là loại opto cảm biến hồng ngoại kiểu phản xạ Bên trong cảm biến gồm một led phát hồng ngoại ra phía trước và một transitor hồng ngoại

để thu sóng hồng ngoại phản xạ tương ứng khi có vật cản phía trước CNY70 có 4 chân, như trên hình (1.11) dùng tốt trong cảm biến phát hiện vật cản

III.1.2 PIR 325

- Sơ đồ khối:

- Cấu trúc và tính năng: Là loại cảm biến hồng ngoại nhạy với bước sóng của

người và những bước sóng gần bằng nó

H.1.12

H.1.13

H.1.14

III.2 Modul cảm biến chuyển động

- Cảm biến chuyển động bằng cách ghi nhận các thay đổi giao thoa của các bức

xạ hồng ngoại Thiết bị được đóng gói thành module đơn giản, dễ sử dụng, hiệu quả trong việc phát hiện và cảnh báo đối tượng xâm nhập

- Ngõ ra: mức cao: có đối tượng chuyển động

mức thấp: không có đối tượng chuyển động

IV RƠLE

IV.1 Hình ảnh thực tế

IV.2 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

- Tính năng hoạt động: Khi có điện thế khoảng 5 -6V cấp vao hai đầu chân 1, 2 thì dòng điện qua cuộn dây làm rơ le bật

H.1.15

H.1.16

H.1.1

V IC 7809

V.1 Hình ảnh thực tế

V.2 Sơ đồ khối

V.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

- IC LM 7809 gồm co 3 chân, chân 1 là nguồn đầu vào, chân 2 mass, chân 3 là ngõ ra được giữ mức ổn áp +9V Để IC hoạt động tôt thì ngõ vào phải >= +12V

H.1.20

H.1.19 H.1.18

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN

I GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT

I.1 Mục dích và yêu cầu thiết kế

- Mạch tự động bật đèn nhằm mục đích dùng để phát hiện có người đi đến và bật đèn chiếu sáng đúng lúc sau đó tắt đèn một cách tự động Tùy theo từng trường hợp ứng dụng cụ thể mà có thể điều chỉnh độ nhạy của mạch, thời gian mở đèn mỗi khi có người qua

Từ những mục đích trên dẫn đến những yêu cầu sau:

- Mạch hoạt động về đêm hoặc nơi cần chiếu sáng

- Khi có nhiều người đi qua thì đèn vẫn sáng liên tục và tắt khi người sau cùng

đã đi qua

- Điều chỉnh trước được thời gian đèn sáng

I.2 Giải thích chức năng các khối trong sơ đồ

I.2.1 Khối tạo nguồn DC 9V

C8 1000u

C9 1000u

LM7809

VIN 1

D11

DIODE

D12

DIODE D13

DIODE

D14

DIODE

0

9V

-+

12Vac

- Từ biến thế ta có nguồn 12Vac Sau đó đồi thành một chiều thông qua cầu diode nhưng biên độ không được ổn định Để ổn định nguồn ta dung IC ổn định nguồn

LM 7809 Các tụ có điện dung lớn mắc từ chân 1, 2 xuống mass co tác dụng giữ mức điện áp được ổn định hơn

H.2.1

t

9V

t

I.2.2 Khối dò ngưỡng và tạo tín hiệu điều khiểng

U7

LM555

OUT 3

TRG

2

THR

6

DSCHG

7

R10 100

C11 1000u

0

C10 10n

9v

Q2 C828

R11 R

R12 50k

in

out

xung am

- Tín hiệu từ cảm biến được dò ngưỡng qua chân 2 của IC 555 Trước khi đưa vào chân 2 được đảo lại sau khi qua Transitor Q2 và được nâng lên mức cao trước khi vào IC 555 Cụ thể như sau:

- Lúc chưa có tín hiệu(trạng thái thường trực) từ cảm biến Transitor Q2 ngưng

H.2.2

H.2.3

đưa chân này về mức 0 Khối mạch đạt trạng thái thường trực chân ngõ ra(chân 3) giữ nguyên ở mức 0

- Khi mạch nhận một xung kích âm vào chân số 2, mạch sẽ tạm thời chuyển qua trạng thái cân bằng không bền Trong trạng thái này tụ C11 nạp điện qua R12 cho đến khi hiệu điện thế hai đầu tụ đạt

3

2

VCC Lúc đó mạch sẽ trở về trạng thái cân bằng bền

Tụ C sẽ phóng điện nhanh chóng qua transitor T trong IC(Chân 7) Để dòng phóng điện của tụ C11 qua chân 7 không quá lớn người ta mắc một điện trở hạn dòng vào chân số 7 của IC 555 Tụ C cần một thời gian nhất định để phóng hết điện tích mà nó

đã nạp Thời gian cần thiết đó gọi là thời gian hồi phục Độ rộng của xung vuông sinh

ra ở chân 3 chỉ nghiệm đúng khi xung kích thích kế tiếp nằm ngoài thời gian hồi phục của mạch

- Bảng trạng thái hoạt động:

Tri

2 Thr 7, 6 S R Q Out 3 Tran T Tụ C

Dứt xung(-) vào 1 0 0 0 0 1 Ngưng Nạp, V C↑

VC > V CC

3

VC < V CC

3

Thường trực 1 0 0 0 1 0 BH VC = 0

Tín hiệu sinh ra có dạng như hình H.2.4:

t

t

C phóng

tX: độ rộng xung, thp: thời gian hồi phục

thp

tX

3

2 VCC

VCC

- Độ rộng xung sinh ra được tính bằng thời gian tụ C11 nạp điện qua R12 để VC tăng lên từ 0 đến VCC

- Nếu dời gốc thời gian lên thời điểm kích xung âm vào mạch, ta có phương trình nạp điện của tụ là:

⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜

⎝

⎛

−

t CC

RC t

t

e

V e

V

V V

T t

RC

X

X

t

CC

t CC

CC C

X

1 , 1

3 ln 3 1

1 3

2

3 2

;

=

=

=

⎟⎟

⎠

⎞

⎜

⎜

⎝

⎛

−

=

=

=

=

−

−

τ

τ

τ

τ

- Ta chọn tụ C11=100 cố định và R12 là biến trở 50K để điều chỉnh thời gian tồn tại xung ngã ra

I.2.3 Khối bật đèn

LS2

RELAY SPDT 6V

4 1

2

AC 220V

LAMP

D11 DIODE

Q2 C828 R18

1k

tin hieu

Vcc-9v

- Do phần đèn hoạt động công suất nên dong lớn và phải cách ly với mạch tạo

xung điều khiểng Trong đề tài này dung Relay 6V( hinh H2.5) Khi có xung xung

dương vào Transitor dẫn kích Relay bật mạch công suất kín đèn sang Hết xung Relay

mở lam đèn tắt Diode mắc lên nguồn nhăm mục dich bảo vệ Relay

I.2.4 Modul cảm biến chuyển động

- Được thiết kế sẵn Tính năng:

Bán kính hoạt động: 7m

Góc nhìn: 140o

Điện thế: 4V-50V

- Gồm 3 chân(hình H.2.6), Khi phát hiện chuyển động thi ngõ ra lên mức

khoảng +5V(chân màu vàng), dòng khoảng 50mA Điện thế cung cấp cho Modul này

khoảng từ +5V dc đến + 50V dc nối vào chân màu đỏ Chân màu đen nối đất

II SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN

H.2.6

DÒ NGƯỠNG

CẢM BIẾN

TẠO XUNG

KHUẾCH ĐẠI

KHUẾCH ĐẠI DÒNG

III SƠ ĐỒ CHI TIẾT CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN

C17 1n

V2

12Vac 0Vdc

Q4 C828

C8

10n

R26 R

D26

DIODE

U2

4060

CLK

11

Q5 5

Q6 4 Q7 6 Q8 14

OSC

9

OSC

10

Q3 C828

D12

LED

U7

TRG

2

THR

6

DSCHG

7

D13 LED LED R10

R19 100k

R20 1M

R21 470 R11

470 R12 470 D15

LED 470

D16

0

R14 R

C10 100u C11

100u

R22 15kk

R24

33kk

C12 1000u

R25 10k

U8

VIN

1

VOUT 2

D18

DIODE

D19

DIODE

D20

DIODE

D21

DIODE

0

10u

0

C14 100n

LS3

RELAY SPDT 6v

3 5 4 1

0

V4

220Vac 0Vdc

LAMP

25kk

- Khi cảm biến phát hiện sẽ tạo xung dương kích IC 555 Ngõ ra cua IC 555(chân 3) sẽ lên mức cao để điều khiểng mở đèn Khi qua IC 555 thì xung tín hiệu được kéo giãn độ rộng thêm một khoảng thời gian (trên hình H.2.7 là 1.1xR25xC12) Khoảng thời gian này chỉ nghiệm đúng khi xung kích thích tiếp theo vào thời điểm mạch đã trở lại trạng thái bền Trường hợp bật đèn ưng dụng thông thường thì không cần thời gian chính xác Mạch như trên hình(H.2.7) là thực hiện được chức năng bật đèn tự động như đã đề cập

H.2.7

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG VÀ TỔNG KẾT

I ỨNG DỤNG

- Lắp đèn bật tắt tự động ở cầu thang, cửa ra vào, hành lang, v…vv Mục đích nhằm tiện nghi và tiêt kiệm điện năng, chỉ bật đèn khi cần thiết

- Chống trộm, phát hiện và cảnh kẻ đột nhập

- Phát hiện vật cản phía trước

II TỔNG KẾT

II.1 Hướng phát triển của đề tài

- Cảm biến hổng ngoại không chỉ đơn thuần dùng bật đèn tự động mà còn được

sử dụng trong nhiều trường hợp khác như cảnh báo chướng ngại vật phía trước khi xe

di chuyển, cảm biến dò tìm

II.2 Lời kết

Phần cảm biến phát hiện có thể dùng(các loại cảm biến hồng ngoại):

+ Loại cảm biến thu sóng hồng ngoại trực tiếp từ đối tượng phát ra để phát hiện đối tượng

+ Loại cảm biến phản xạ gồm hai phần thu phát cách ly, chiếu chùm tia vào đối tượng và phần thu sẽ thu sóng phản xạ để phát hiện đối tượng

+ Cảm biến gồm hai phần thu phát được đặt đối diện nhau, phần phát phát liên tục chiếu vào phần thu Loại này phát hiện đối tượng khi chum tia chiếu vào phần thu bị che khuất

Phần dò ngưỡng tạo xung điều khiểng có thể

Phần điều khiểng đèn thì phải cách ly với phần công suất đèn Dùng Relay hoặc opto

trọng Rơle trong lúc đóng ngắt thì đề tạo ra tia lửa điện sẽ ảnh hưởng rất đến mạch và

có thể gây nhiễu cho mạch

III TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Th.s Lương Văn Sơn – K.s Nguyễn Khắc Nguyên Kỹ thuật xung

Chương 2 và 6 Đại học Cần Thơ, 2003

[2] K.s Trương Văn Tám Mạch Điện Tử Chương 2 Đại học Cần Thơ,

2003

[3] Http://www.alldatasheet.com

[4] Http://www.dientuvietnam.net