thực hành cảm biến hồng ngoại

thực hành cảm biến hồng ngoại

ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN G F Vónh long, ngày… tháng… năm 2008 GIÁO VIÊN HƯỚNG DẨN SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG1 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN G F Vónh long, ngày… tháng… năm 2008 GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG2 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI LỜI NÓI ĐẦU Trong sống phát triển vượt bật ngành công nghiệp.Xong với phát triển ngành công nghiệp kéo theo phát triển loại cảm biến mà đãû nghe như:cảm biến khối,cảm biến nhiệt độ,cảm biến ánh sáng,cảm biến độ ẩm… Và loại cảm biến củng đóng vai trò quan trọng mà cũûng biết cảm biến hồng ngoại.V ứng dụng rộng rãi lónh vực sống.Chúng ta thường bắt gặp chúng điều khiển tivi,điều khiển quạt,tắt mở thiết bò nhà nửa bắt gặp chúng điều khiển thiết bò công nghệ cao khác dùng để mở thiết bò điện cao áp,trong nơi màcon người khó chạm đến hay mức độ nguy hiểm mà người sử dụng thiết bò điều khiển từ xa để tránh mức độ nguy hiểm cố gây mà chủ yếu cố điệân gây ra.Chúng ta biết thẩm chí sử dụng.Vậy thiết bò hồng ngoại gì?Vậy hoạt động nào?Và có nghó tự tay làm thiết bò điều khiển từ xa hay không? Trong trình học hỏi sưu tầm tài liệu với dẩn thầy em xin làm đồ án môn học “thực hành cảm biến hồng ngoại” Sau thời gian làm đồ án với cố gắng thân, đồng thời với hướng dẫn tận tình thầy giáo: Nguyễn Toàn Tri đến chúng em hoàn thành đồ án môn học Song với vốn kiến thức hạn hẹp nên đồ án chúng em tránh khỏi sai sót Vì vậy, chúng em mong nhận xét góp ý thầy cô giáo khoa để đồ án chúng em hoàn chỉnh Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Vónh Long, Ngày……Tháng……Năm 2008 Sinh Viên SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG3 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI A.GIỚI THIỆU CHUNG 1.TỔNG QUÁT VỀ THU PHÁT HỒNG NGOẠI * Trong lónh vực hồng ngoại sóng hồng ngoại bước sóng ánh sáng có bước sóng dài.Vì sóng hồng ngoại mạch điện tử truyền khảng cách gần thường từ đến12 mét.Sóng hồng ngoại thường truyền hai dang la:ø Truyền sóng hồng ngoại dùng để mang theo thông tin liệu cần truyền như:cổng hồng ngoại máy tính hay điện thoại di động ngày nay…Hai dùng để truyền thông tin đơn như:điều khiển thiết bò đóng mở điện… * Trong kỹ thuật điện tử để tạo mạch thu phát hồng ngoại yếu cần phải có hai phần mạch phát mạch thu hồng ngoại.hay nói khác led phát led thu *Và thu phát hồng ngoại vấn đề quan trọng phải chọn led hồng ngoại cho đúng.Vì chọn sai thông số mạch ïcủa hoạt động sai thẩm chí không hoạt động đïc tần số hoạt động hai led thu nhận khác nhau.Nên không nhận diệân nhau.Do vấn đề chọn led thu phát hồng ngoại vấn đề có tầm quan trọng không *Trong tia nắng mặt trời chứa nhiều ánh sáng hồng ngoại lúc tiến hành cần tránh ảnh hưởng ánh sáng mặt trời SƠ ĐỒ KHỐI THU TÍN HIỆU XỬ LY ÙTÍN HIỆU VÀO TẢI CHỐT TÍN HIỆU TÍN HIỆU RA XỬ LÝ TÍN HIỆU RA a.1 SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH THU HỒNG NGOẠI SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG4 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI XỬ LÝ TÍN HIỆU PHÁT NGUỒN PHÁT TÍN HIỆU a.2 SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH PHÁT HỒNG NGOẠI 3.LINH KIỆN CẦN DÙNG * Ta làm quen với linh kiện hồng ngoại thông dụng cặp IC thu phát hồäng ngoại 9148 9149 cặp IC thông dụng thu phát hồng ngoại mà ta thøng gặp: Sơ đồ chân IC 9148 va IC 9149 * IC 9148 IC phát tín hiệu hồng ngoại có nguồn cung cấp từ khoảng 3.5V đến 9V.Với sáu ngỏ đơn điều khiển sáu kênh tương ứng IC 9149 * IC 9149 IC thu tín hiệu từ IC 9148.Có điện áp cung cấp từ 3.5V đến 7V Và ghép IC 9149 theo kiểu ma trận để thu dược nhiều kênh lúc phải dùng thêm IC giải mả để nhận tín hiệu từ IC phát * Đồng thời để mạch phát tín hiệu hoạt động ta cần phải dùng đến thạch anh tạo dao động.Ở ta dùng thạch anh 455 khz để tạo dao động cho mạch SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG5 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI * Ở ta cần đến số linh kiện khác để mạch thu hoạt động tải như:IC 4013,IC 555,transistor C2383 C1815… * Còn phần tải ta dùng Triac dùng Rơle tuỳ theo điều kiện mà ta sử dụng.Ở sơ đồ mạch ta dùng Rơle loại 12VDC dòng chòu dựng khoảng 8A dùng để điều khiển tải nhỏ quạt,đèn,và động có công suất nhỏ 4.CÁCH THỨC TIẾN HÀNH 4.1 THI CÔNG MẠCH PHÁT TÍN HIỆU HỒNG NGOẠI * * Sơ đồ nguyên lý mạch phát hồng ngoại có bốn kênh * * Nguyên tắc hoạt động mạch * Ở ta tiến hành lắp mạch theo sơ đồ trên.Thành phần tạo dao động mạch phát thạch anh XTAL 455 khz.Tụ điện dao động thạch anh mắc vào hai chân IC BL9148 để tạo dao động cho mạch Dao động thạch anh dao động đưa điện vào dễ gây nhiễu tần số dòng điện gây ra.Tụ điện C1 C2 mắc vào chân tụ điện thạch anh để tránh nhiễu tần số dòng điện gây ra.Mạch sử dụng nguồn điện 5V • Chân chân cấp mass cho mạch hoạt động • Chân 16 chân cấp nguồn cho mạch hoạt động SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG6 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI Chân 14 chân dùng để kiểm tra chế độ làm việc mạch Chân 15 chân lấy tín hiệu mạch Chân 11,12 chân tạo nhòp cho IC Chân 10 chân tạo xung liệu mạch hoạt động tạo xung kích gíup mạch hoạt động * Ở ta sử dụng công tắc kích không sử dụng công tắc giử.Và diode sử dụng diode xung hay diode có tốc dộ chuyển mạch cao đáp ứng chuyển mạch của công tắc Ta sử dụng diode 1N4148 hay 1N5019 có tốc độ chuyển mạch tương đối cao * Do mạch hoạt động tần số cao nên đòi hỏi nguồn điện phải đảm bảo giảm nhiểu tuyệt đối ta phải mắc tụ lọc nguồn để lọc nhiễu * Thường mắc tụ 102 hay 103 để lọc nhiễu • • • • * Chân 15 mạch mắc vào chân B cua transistor A1015 để khuếch đại thúc trước cho qua led hồng ngoại để phát tín hiệu chân 15 IC BL9148 yếu có nửa tín hiệu truyền xa * Tín hiệu lại lần nửa khuếch đại thông qua transistor C1815 cuối cho tín hiệu phát thông qua diode hồng ngoại HLMP6 đểû phát tín hiệu * Ta mắc thêm vào chân K diode hồng ngoại để hạn chế dòng điện chạy qua diode tránh gây hư hỏng bò dòng * Khi đấu nối cacù linh kiện ta cần ý phải cung cấp nguồn diện cho có dòng điện khoảng từ 350mA đến 800mA mạch phát tín hiệu tốt cung cấp dòng điện cho mạch nhỏ SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG7 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI nửa cung cấp dòng điện nhỏ mạch phát tín hiệu không xa làm giảm tính mạch * Tiến hành đo thông số tónh mạch điện Điện áp Chân15 Chân 13 Chân Chân 10,11,12 5V 2.5V 3.2V 4V 0V * Ta thử mạch có hoạt dộng hay không ta dùng VOM thang đo Vôn vặn 0.5V đo điện áp chân Anôt ngỏ dùng tay kích vào công tắc thấy kim vọt lên nhấp nháy khoảng 0.5V đến 0.7V mạch hoạt dộng tốt * Để chống nhiễu cho công tắc ta cần mắc thêm vào tụ điện để lọc lọc tín hiệu nhiễu chân kích công tắc.Ta dùng tụ điện 102 hay 103 để lọc nhiễu cho công tắc.Ở ta dùng điện trở 2.2k để hạn dòng cho transistor hoạt động * Tiến hành đo kiểm mạch dang sóng chân 15 ấn công tắc khác Tín hiệu chân 15 ấn công tắc khác dạng sóng vuông hổn hợp gồm nhiều sóng vuông đan xen tuỳ ấn công tắc mà dạng sóng có xung vuông đặc trưng cho kênh riêng biệt Tín hiệu ngỏ ấn công tắc Tín hiệu ngỏ ấn công tắc thứ SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG8 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI *Ta tiến hành tiếp tục với mạch thu tín hiệu.Đối với mach thu tín hiệu hồng ngoại có phần khác so với mạch phát tín hiệu yêu cầu mạch thu phải có độ xác cao.Và nửa phần quan trọng đònh thành công mạch * Đối với mạch nhận ta sử dụng IC thu hồng ngoại BCL 368 để nhận tín hiệu hồng ngoại từ mach phát * Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại có bốn kênh * Ngên lý hoạt động mạch • Ở mạch thu ta sử dụng IC BL9149 để xử lý tín hiệu thu được.Ở mạch phát ta sử dụng dao động thạch anh để tạo dao động mạch thu ta không sử dụng thach anh để tạo dao động cho mạch mà ta sử dụng mạch tạo dao động RC để tạo dao động cho mạch SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG9 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI * Mạch dao động quan trọng giá trò bò sai lệch làm cho mach thu tín hiệu bò sai lệch so với mạch phát Do phần mạch phải có độ xác cao * Nguồn cung cấp cho mạch ta dùng nguồn điện 5V lấy từ IC ổn áp 5V IC7805 để cung cấp cho mạch.Mach thu mạch thu có nối liền với nguồn điện lưới ta sử dụng biến áp nguồn loại 15VAC/500mA đễ cung cấp cho mạch nguồn lọc tụ điện 1000μ/50V để lọc ngồn,và dùng tụ C102 để lọc nhiễu cho mạch * Điện áp nguồn lúc cao chưa thể sử dụng phải dùng thêm IC ổn áp IC78012 IC7805.Ở ta sử dụng nguồn điện 12VDC để cung cấp cho mạch tải ta dùng Rơle mà điện áp kích cho rơle 12VDC để hoạt động đựơc.Mặc khác nguồn 5V đïc dùng để cung cấp cho thu mạch chốt liệu.Chọn IC ổn áp có dòng chòu đựng lớn để không bò nóng trình làm việc • • • • • • Nhiệm vụ chân IC BL9149: Chân1:là chân nối mass Chân 2:là chân nhận liệu tín hiệu hồng ngoại từ IC BCL368 Chân 2,3,4,5:là chân đưa liệu Chân 13,14:là chân kiểm tra tạo ổn đònh cho mạch Chân 15:là chân nhận dao động từ mạch dao động RC Chân 16:là chân cấp nguồn cho mạch IC nhận tín hiệu hồng ngoại có hai loại nhận mức SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG10 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI thấp mức cao.Ta dùng IC thu khác để thay cho phù hợp.Đối với IC BL9149 thỉ nhận mức thấp nên ta cần dùng thêm linh kiện để đảo tín hiệu nhận được.Ta dùng IC có cổng đảo 74ALS06N.IC dược tích hợp bên gồm có cổng NOT nguồn cung cấp 5V * Tín hiệu từ IC phát truyền qua khoảng không gian đến IC nhận Tuỳ mức độ mà ta muốn truyền ta có thểå tăng hay giảm mức độ nhận tín hiệu ta mắc thêm vào chân IC BCL368 biến trở để tăng hay hạn chế tín hiệu thu * Tín hiệu nhận đưa qua cổng NOT chân chân 74ALS06N đưa vào chân nhận tín hiệu IC xử lý BL9149 * Nhưng tín hiệu nhận yếu IC xử lý khó nhận biết ta mắc thêm vào mạch cầu điện trở để tăng khả nhận cho mạch tạo cho mạch có diện áp ban đầu * Để xem mạch có hoạt động hay không ta tiến hành đo kiểm thông số tỉnh mạch SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Điện áp 5V Chân 15 2.8V GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI Chân 1.2V Chân 13,14 4.5V Chân 16 5V *Sau kiểm tra vấn dề ta cho mạch tiến hành chạy thử phần mạch thu.Cho hai IC thu phát nhìn sai lệch không 45 độ mắt nhận sẻ không nhận * Vì IC xử lý mắc theo kiểu C chung nên ta phải mắc thêm mạch nối diện trơ ûngoài thông qua cổng NOT * Ta tiến hành thử mạch.n công tắc tương ứng mạch phát tín hiệu.Dùng VOM đo điện áp chân IC xử lý.nếu điện áp lên cao khoảng 3.5V led báo sáng mạch thu hoạt động tốt.Nếu điện áp chân ngỏ khoảng 0.5V đến 1.2V nguồn cung cấp cho mạch có vấn đề canà kiểm tra lại mạch.Có thể nguồn cung cấ bò chạm diode bi hỏng * Mạch thu hoạt động tốt led báo sáng ấn công tắc kéo tải buông tay không kích công tắc nửa mạch quay trạng thái cũ.Nghóa điện áp chân ngỏ IC xử lý trạng thái 0V *Vấn đề cần giải lúc phải chốt lại trạng thái mà ngỏø vừa báo ấn công tắc.Ta sử dụng nhiều cách khác nhau,dùng kỹ thuật số,dùng linh kiện rời để tựï giữ SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG12 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI *Nhưng nhược điểm linh kiện rời dễ tạo nhiễu trình làm việc dễ công việc lắp ráp.Ở ta dùng linh kiện kỹ thuật số.Ta dùng flipflop D để chốt lại liệu.Ưu điểm flipflop D có độ xác cao.Nhưng sử dụng IC để chốt gặp phải vấn đề chống dội cho flipflop * Đặc tính flipflop D có xung kích vào CK liệu chân D đưa chốt có xung CK liệu chân D đưa * Ở ta dùng flipflop D IC 4013 gồm hai flipflop D tích hợp bên * Để chốt liệu đòi hỏi liệu chân D phải có mức logic ban đầu SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG13 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI * Do ta nối chân flipflop thứ vào chân trang thái ban đầu ngỏ Q có mức logic ngỏ đảo có mức logic liệu chân D có mức logic * Do ta sử dụng đến bốn kênh nên ta phải sử dụng hai flipflop D để cung cấp cho mạch * Vấn đề tiếp tục làphải đưa xung CK vào mạch ta lấy ngỏ từ chân ngỏ IC xử lý.Mà ngỏ chân ngỏ vẩn chứa nhiễu dội điện áp Mức dội điện áp kích vào flipflop D Mức nhận chuẩn flipflop D SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI * Ta phải thực chống dội cho mạch.Ta dùng IC 555 để thực chống dội cho mạch.IC 555 IC số tạo dao động xung cung cấp cho mạch số.Ta lợi dụng tạo dao động mạch để chống dội cho mạch * Bình thường ngỏ IC 555 có mức điện áp cao.Điện áp kích vào chân làm cho ngò xuống 0V.Đồng thời điện áp kích ngỏ vẩn chưa trở vò trí củ lúc kích vào môït phần điện áp kích vào nạp vào tụ điện nên điện áp kích ngỏ chưa 0V điện áp tụ điện * Khi tụ điện xả hết ngỏ tiếp tục trở vò trí củ.Lúc mạch tạo khoảng thời gian trễ ngăn cản dội đòên áp nên xung mà fliplop D nhậân xung chuẩn với mức logic * Khi có điện áp kích vào chân CK fliplop D lúc chân Q fliplop D có mức điện áp cao.Và trạng thái giử lại có điện áp kích lần nửa trở vò trí củ * Công đoạn cuối công đoạn kéo tải.Ở phần dùng transistor để thúc kéo Rơle đóng tải.Trong phần cần ý phần tải tiếp xúc với nguồn điện lựới cần tránh để ảnh hưởng đến mạch * Ở ta dùng transistor C 2383 có dòng điện đònh mức 1A để kéo Rơle Điện áp cung cấp cho mạch không 12VDC không mạch hoạt dông không ổn dònh điện áp điện áp hoạt động Rơle ta mắc trực tiếp ngỏ Q IC 4013 vào chân B C 2383 hay mắc đệm thêm C 2383 để dòng thúc lớn SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Mạch có đệm GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI Mạch đệm * Sau đấu nối rơ le xem mạch lại cho mạch thử xem mạch chạy nào.Nếu không mạch đưa vào vận hành * Trong trình làm mạch cần ý đến linh kiện nhấùt la linh kiện có mức độ nguy hiểm cao chẳng hạn phần công suất dù phần quan trọng Rơ le lúc đóng hay ngắt mở tạo tia lửa điện ảnh hưởng lớùn đến mạch gây nhiễu cho mạch SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG16 [...]... đã tạo cho mạch có được diện áp ban đầu * Để xem mạch có hoạt động hay không ta tiến hành đo kiểm các thông số tỉnh của mạch SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG11 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Điện áp 5V Chân 15 2.8V GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI Chân 2 1.2V Chân 13,14 4.5V Chân 16 5V *Sau khi kiểm tra không có vấn dề gì ta có thể cho mạch tiến hành chạy thử phần mạch thu.Cho hai IC thu và phát nhìn nhau có thể sai lệch nhưng không... các nhiễu hay là sự dội điện áp Mức dội điện áp khi kích vào flipflop D Mức nhận chuẩn của flipflop D SVTH:CAO HOÀNG TRƯỞNG TRANG14 ĐỒ ÁN MÔN HỌC GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI * Ta phải thực hiện chống dội cho mạch.Ta dùng IC 555 để thực hiện chống dội cho mạch.IC 555 là IC số tạo dao động xung cung cấp cho các mạch số.Ta lợi dụng sự tạo dao động của mạch để chống dội cho mạch * Bình thường thì ngỏ ra của IC... có thể sai lệch nhưng không được quá 45 độ vì vậy mắt nhận sẻ không nhận được * Vì IC xử lý chúng ta mắc theo kiểu C chung nên ta phải mắc thêm mạch nối diện trơ ûngoài thông qua các cổng NOT * Ta tiến hành thử mạch.n công tắc tương ứng lần lượt ở mạch phát tín hiệu.Dùng VOM đo điện áp tại các chân ra của IC xử lý.nếu điện áp lên cao khoảng 3.5V và các led báo sáng là mạch thu đã hoạt động tốt.Nếu điện... Tín hiệu từ IC phát truyền qua khoảng không gian và đến IC nhận Tuỳ mức độ mà ta muốn truyền thế nào ta có thểå tăng hay giảm mức độ nhận của tín hiệu được ta có thể mắc thêm vào chân ra của IC BCL368 biến trở để tăng hay hạn chế tín hiệu thu được * Tín hiệu nhận được đưa qua cổng NOT tại chân 5 và ra tại chân 6 của 74ALS06N và đưa vào chân nhận tín hiệu của IC xử lý BL9149 * Nhưng tín hiệu nhận có... TRƯỞNG TRANG15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC Mạch ra có đệm GVHD: NGUYỄN TOÀN TRI Mạch ra không có đệm * Sau khi đã đấu nối rơ le xem mạch lại và cho mạch thử xem mạch chạy thế nào.Nếu không gì thì mạch có thể đưa vào vận hành * Trong quá trình làm mạch thì cần chú ý đến các linh kiện nhấùt la các linh kiện có mức độ nguy hiểm cao chẳng hạn như phần công suất vì dù không phải là phần quan trọng vì Rơ le trong lúc đóng hay ... phát triển loại cảm biến mà đãû nghe như :cảm biến khối ,cảm biến nhiệt độ ,cảm biến ánh sáng ,cảm biến độ ẩm… Và loại cảm biến củng đóng vai trò quan trọng mà cũûng biết cảm biến hồng ngoại. V ứng dụng... NGOẠI * Trong lónh vực hồng ngoại sóng hồng ngoại bước sóng ánh sáng có bước sóng dài.Vì sóng hồng ngoại mạch điện tử truyền khảng cách gần thường từ đến12 mét.Sóng hồng ngoại thường truyền hai... tạo mạch thu phát hồng ngoại yếu cần phải có hai phần mạch phát mạch thu hồng ngoại. hay nói khác led phát led thu *Và thu phát hồng ngoại vấn đề quan trọng phải chọn led hồng ngoại cho đúng.Vì