đồ án cơ sở 1 mạch chống trộm bằng từ trường

đây là đồ án cơ sở 1 mạch chống trộm bằng từ trường mạch .MỤC LỤCCHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀICHƯƠNG II GIỚI THIỆU LINH KIỆN2.1.Transitor2.2.Thyristor(SCR)2.3.Diot2.4.Điện trở2.5.LoaCHƯƠNG III THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN3.1. Sơ đồ nguyên khối3.2. Sơ đồ nguyên lý3.3.Tính toán linh kiện3.4. Nguyên lý hoạt độngCHƯƠNG IV THI CÔNG4.1 Mạch layout4.2 Mạch thực tếCHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1.Kết luận5.2.Hướng phát triển

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của khoa học kĩ thuật, đã làm cho cuộc sống của chúng ta ngày càng được nâng cao về mọi mặt cả trong sinh hoạt hàng ngày cũng như trong sản xuất Với xu hướng tự động hoá và mục tiêu tăng năng suất lao động nhiều thiết bị máy móc và các mạch điện tử đã được nghiên cứu và ứng dụng trong thực tế sản xuất Với sự ra đời của các mạch điện tử đã làm tăng đáng kể năng suất lao động và làm giảm sức lao động của con người trong quá trình sản xuất Trong tài liệu này chúng tôi xin giới thiệu một mạch điện tử đã được ứng dụng nhiều trong thực tế đó là mạch đếm sản phẩm Mạch điện tử này có độ chính xác cao và dễ sử dụng, nó đã thay thế cho các công nhân đứng máy nâng cao năng suất lao động tăng hiệu suất làm việc của máy móc

Mục đích của mạch đếm sản phẩm là giúp cho nhà máy, xí nghiệp đếm được số lượng sản phẩm của máy tạo ra một cách đơn giản, chính xác hiệu quả và năng suất cao mà không cần tốn sức của công nhân

Yêu cầu của mạch đếm sản phẩm là chạy một cách chính xác, mạch chạy ổn định, gọn nhẹ,

dễ lắp đặt, dễ sữa khi có hỏng hóc và rẽ tiền

Dựa trên phương pháp nghiêng cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh kiện điện tử, nguyên lý làm việc của các các IC và áp dụng những kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giáo viên phụ trách để nghiên cứu xây dựng nên một mạch có chức năng đếm sản phẩm hoạt động tốt ổn định và đúng với yêu cầu đề tài

Mạch đếm sản phẩm là mạch thuộc đề tài đồ án 1, nghiên cứu và thực hiện đồ án 1 giúp sinh viên làm quen với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách học tự nghiên cứu, học tập và làm việc chung với nhóm

Do kiên thúc còn hạn hẹp và chưa có kinh nghiệm nghiên cứu và cách làm đồ án Nên trong quá trình thực hiện đề tài này không tránh khỏi những thiếu xót Rất mong được sự đóng góp ý kiến của quý thầy cô và các bạn Em xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU LINH KIỆN

2.1.Transitor

2.2.Thyristor(SCR)

2.3.Diot

2.4.Điện trở

2.5.Loa

CHƯƠNG III THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN

3.1 Sơ đồ nguyên khối

3.2 Sơ đồ nguyên lý

3.3.Tính toán linh kiện

3.4 Nguyên lý hoạt động

CHƯƠNG IV THI CÔNG

4.1 Mạch layout

4.2 Mạch thực tế

CHƯƠNG V KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

5.1.Kết luận

5.2.Hướng phát triển

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI

Lý thuyết và thực tế luôn tồn tại một khoảng cách khá lớn Để áp dụng những kiến thức học được trên sách vở vào thực tế đòi hỏi phải có một quá trình rèn luyện, tìm tòi, nghiên cứu Và trên hết là tính kiên trì, nhẫn nại của mỗi sinh viên Trên tinh thần đó, em đã tiến hành thực hiện đồ án môn học 1 với đề tài Mạch Chống Trộm Cảm Biến Từ Tuy đề tài này chưa thể hiện hết những gì

mà em đã được học, nhưng em đã cố gắng áp dụng những kiến thức cơ bản nhất từ các môn học để thực hiện đồ án này từ cấu tạo, chức năng từng linh kiện đến việc phối hợp hoạt động các linh kiện

để tạo ra 1 mạch hoàn chỉnh để có thể áp dụng vào thực tế

Có thể nói đây là mạch chống trộm đơn giản và hiệu quả nhất Nó có thể chống lại bọn tội phạm trộm cắp trong rất nhiều trường hợp , bảo vệ tài sản của mọi người Mạch chống trộm này có thể áp dụng được nhiều việc, bảo vệ được nhiều tài sản Ví dụ như gắn vào các cửa mà bọn trộm có thể đột nhập vào để chúng không dám xâm nhập vào bên trong nhà lấy cắp đồ đạc, tài sản bên trong nhà

CHƯƠNG II GIỚI THIỆU

2.1 Transistor

Transistor hay tranzito là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng như

một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử

Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ

Cũng giống như điốt, transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép một bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một PNP Transistor Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm giữa hai bán dẫn điện âm ta được một NPN Transistor

Tên gọi Transistor là từ ghép của "Transfer" và "resistor", tức điện trở chuyển đổi, do John

R Pierce đặt năm 1948 sau khi nó ra đời Nó có hàm ý rằng thực hiện khuếch đại thông qua chuyển đổi điện trở, khác với khuếch đại đèn điện tử điều khiển dòng qua đèn thịnh hành thời kỳ đó

Phân loại:

Phân biệt các loại transistor PNP và NPN ngoài thực tế Transistor Nhật bản: thường ký hiệu

là A , B , C , D Ví dụ A564, B733, C828, D1555 trong đó các transistor ký hiệu là A và B là transistor thuận PNP còn ký hiệu là C và D là transistor ngược NPN các transistor A và C thường

có công suất nhỏ và tần số làm việc cao còn các transistor B và D thường có công suất lớn và tần số làm việc thấp hơn

Transistor sản xuất theo công nghệ của Mỹ thường ký hiệu là 2N

ví dụ 2N3055, 2N3904 , vv

Transistor do Trung quốc sản xuất: Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chữ cái Chữ cái thứ nhất cho biết loại bóng: Chữ A và B là bóng thuận, chữ C và D là bóng ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm: X và P là bóng âm tần, A và G là bóng cao tần Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm Thí dụ: 3CP25, 3AP20 vv

Chức năng

Transistor là linh kiện tích cực, tức là cần nguồn cung cấp năng lượng để hoạt động, cụ thể, cần phải phân cực cho transistor để nó hoạt động Tùy theo mục đích mà Transistor được mắc nối với mạch điện các kiểu khác nhau để thực hiện những chức năng sau:

 Khóa điện tử

 Truyền dẫn điện

 Bộ khuếch đại

Vùng hoạt đông

Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biên (junction) Điện thế này gọi là điện thế kích hoạt (bias voltage)

Mỗi vùng trong transistor hoạt động như một điốt Vì mỗi transistor có hai vùng và có thể

kích hoạt với một điện thế thuận hoặc nghịch Có tất cả bốn cách thức (mode) hoạt động cho cả hai

PNP hay NPN Transistor

Cách thức hoạt động (Operating Mode)EBJ CBJ

Phân cực nghịch Cut-Off Nghịch (Reverse)Nghịch (Reverse)

Phân cực thuận nghịch Active Thuận (Forward)Nghịch (Reverse)

Phân cực thuận Saturation Thuận (ForwardThuận)

Phân cực nghịch thuận Reverse-ActiveNghịch (Reverse)Thuận)

Phân cực thuận nghịch (The Active mode) dùng cho việc khuếch đại điện thuận

Phân cực nghịch thuận (Reverse-Active) dùng cho việc khuếch đại điện nghịch

Vùng (The Cut-Off) and (Saturation) modes dùng như công tắc (switch) và biểu hiện trạng thái 1,0

trong điện số

Tìm hiểu hoạt dộng:

IB: (cường độ) dòng điện qua cực Base của transistor

IC: (cường độ) dòng điện qua cực Collector của transistor

IE: (cường độ) dòng điện qua cực Emitter của transistor

IR: (cường độ) dòng điện qua điện trở R.

VBE: (độ lớn) hiệu điện thế giữa 2 cực Base và Emitter của transistor Các thông số tương tự cũng dùng kí hiệu tương tự

UB: điện áp ở cực Base Các thông số tương tự cũng dùng kí hiệu tương tự

Transistor thuận PNP

Transistor loại PNP tương tự loại NPN như tôi đã trình bày ở trên, nhưng có một số điểm ngược lại như sau:

Dòng điện được điều khiển qua transistor PNP là dòng điện đi từ Emitter sang Collector

Dòng IE và IB tỉ lệ nghịch với nhau IB đạt cực đại thì IE = 0A IB = 0A thì IE đạt cực đại

Tới đây thì có lẽ bạn đã hiểu vì sao lại có transistor thuận - nghịch

Dòng điện cực đại qua cực Base I B

Mỗi loại transistor có các mức dòng IB cực đại khác nhau, đừng nghĩ rằng transistor càng to

và hầm hố thì IB cực đại sẽ càng lớn hay ngược lại

Nếu dòng điện qua cực Base của transistor vượt quá mức IB cực đại, nó có thể làm hỏng transistor Do vậy người ta luôn mắc nối tiếp với cực Base một điện trở hạn dòng

Hệ số khuếch đại hFE (β))

Là tỉ số IC / IB đặc trưng cho khả năng khuếch đại dòng điện của transistor Mỗi loại transistor

có một mức hệ số khuếch đại khác nhau Trong những điều kiện làm việc khác nhau, h FE cũng khác nhau

Với các transistor có hFE lớn, bạn chỉ cần một dòng IB nhỏ là đã có thể kích cho nó mở hoàn toàn

hFE thường có trị số từ vài chục đến vài ngàn

Cường độ dòng điện cực đại IC là dòng điện tối đa mà transistor có thể mở cho nó đi vào ở

cực Collector Các loại transistor lớn nhất thường chỉ có IC tối đa khoảng 5A và đòi hỏi phải có quạt tản nhiệt

Hiệu điện thế:

UCE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Emitter của transistor UCE thường chỉ có trị số từ vài chục đến vài trăm volt Các dự án Arduino hầu hết đều chạy ở mức 5V hoặc thấp hơn,

do đó bạn cũng không cần phải quan tâm nhiều đến thông số này

UCB: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Collector và Base của transistor UBE thường chỉ có trị

số từ vài chục đến vài trăm volt Các dự án Arduino hầu hết đều chạy ở mức 5V hoặc thấp hơn, do

đó bạn cũng không cần phải quan tâm nhiều đến thông số này

UBE: hiệu điện thế tối đa giữa 2 cực Base và Emitter của transistor (là hiệu UB - UE) Với

dòng hoạt động nhỏ, UBE gần bằng 0V Với dòng lớn hơn, UBE sẽ tăng lên lên khá nhanh Với đa phần transistor, UBE hiếm khi vượt quá 5V

Công suất tiêu tán năng lượng tối đa (Device Dissipation/Power Dissipation) đặc trưng cho

công suất hoạt động lớn nhất của transistor, có giá trị bằng tích UCE * ICE Một số loại transistor lớn

có công suất lên đến 65W như TIP120/121/122 và tỏa ra rất nhiều nhiệt lượng nên cần phải gắn thiết bị tản nhiệt, một số khác như 2N3904 thì chỉ là 625mW và không cần tản nhiệt

2.2/Thyristor(scr)

a Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của Thyristor

Cấu tạo Thyristor Ký hiệu của Thyristor Sơ đồtương tương

Thyristor có cấu tạo gồm 4 lớp bán dẫn ghép lại tạo thành hai Transistor mắc nối tiếp, một Transistor thuận và một Transistor ngược ( như sơ đồ tương đương ở trên ) Thyristor có 3 cực là Anot, Katot và Gate gọi là A-K-G, Thyristor là Diode có điều khiển , bình thường khi được phân cực thuận, Thyristor chưa dẫn điện, khi có một điện áp kích vào chân G => Thyristor dẫn cho đến khi điện áp đảo chiều hoặc cắt điện áp nguồn Thyristor mới ngưng dẫn

Thí nghiệm sau đây minh hoạ sự hoạt động của Thyristor

Thí nghiêm minh hoạ sự hoạt động của Thyristor.

Ban đầu công tắc K2 đóng, Thyristor mặc dù được phân cực thuận nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, đèn không sáng

Khi công tắc K1 đóng, điện áp U1 cấp vào chân G làm đèn Q2 dẫn => kéo theo đèn Q1 dẫn

=> dòng điện từ nguồn U2 đi qua Thyristor làm đèn sáng

Tiếp theo ta thấy công tắc K1 ngắt nhưng đèn vẫn sáng, vì khi Q1 dẫn, điện áp chân B đèn Q2 tăng làm Q2 dẫn, khi Q2 dẫn làm áp chân B đèn Q1 giảm làm đèn Q1 dẫn , như vậy hai đèn định thiên cho nhau và duy trì trang thái dẫn điện

Đèn sáng duy trì cho đến khi K2 ngắt => Thyristor không được cấp điện và ngưng trang thái hoạt động

Khi Thyristor đã ngưng dẫn, ta đóng K2 nhưng đèn vẫn không sáng như trường hợp ban đầu

Đặt động hồ thang x1W , đặt que đen vào Anot, que đỏ vào Katot ban đầu kim không lên , dùng Tovit chập chân A vào chân G => thấy đồng hồ lên kim , sau đó bỏ Tovit ra => đồng hồ vẫn lên kim => như vậy là Thyristor tốt

Ứng dụng của Thyristor

Thyristor thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nhân đôi tự động của nguồn xung

Ti vi mầu

Thí dụ mạch chỉnh lưu nhân 2 trong nguồn Ti vi mầu JVC 1490 có sơ đồ như sau :

2.3 Diode

2.3.1 Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn

-Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

* Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Ký hiệu và hình dáng của Diode bán dẫn.

a) Phân cực thuận cho Diode

-Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt ( vùng bán dẫn P ) và điện áp âm (-) vào Katôt ( vùng bán dẫn N ) , khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V ( với Diode loại Si ) hoặc 0,2V ( với Diode loại

Ge ) thì diện tích miền cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V )

Diode (Si) phân cực thuận - Khi Dode dẫn

điện áp thuận đựơc gim ở mức 0,6V

Đường đặc tuyến của điện áp thuận qua Diode

Kết luận: Khi Diode (loại Si) được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,6V thì chưa có dòng đi qua Diode, Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,6V thì có dòng đi qua Diode sau

đó dòng điện qua Diode tăng nhanh nhưng sụt áp thuận vẫn giữ ở giá trị 0,6V

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+) vào Katôt (bán dẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chiu được điện áp ngược rất lớn khoảng 1000V thì diode mới bị đánh thủng

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngược > = 1000V

2.4/ Điện Trở

Khái niệm về điện trở.

Hiểu một cách đơn giản - 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 thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

Điện trở của dây dẫn :

Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây được tính theo công thức sau:

R = ρ*L / S

đó ρ là điện trở xuất phụ thuộc vào chất liệu

L là chiều dài dây dẫn

S là tiết diện dây dẫn

R là điện trở đơn vị là Ohm

a) Điện trở trong thiết bị điện tử.

Hình dáng và ký hiệu : Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng

được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau

Hình dạng của điện trở trong thiết bị điện tử.

Ký hiệu của điện trở trên các sơ đồ nguyên lý.

Đơn vị của điện trở

Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ

1KΩ = 1000 Ω

1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω

b)Phân 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

c)Công xuất của điện trở

Khi mắc điện trở vào một đoạn mạch, bản thân điện trở tiêu thụ một công xuất P tính được theo công thức

P = U I = U 2 / R = I 2 R

Theo công thức trên ta thấy, công xuất tiêu thụ của điện trở phụ thuộc vào dòng điện đi qua điện trở hoặc phụ thuộc vào điện áp trên hai đầu điện trở

Công xuất tiêu thụ của điện trở là hoàn toàn tính được trước khi lắp điện trở vào mạch Nếu đem một điện trở có công xuất danh định nhỏ hơn công xuất nó sẽ tiêu thụ thì điện trở sẽ

bị cháy

Thông thường người ta lắp điện trở vào mạch có công xuất danh định > = 2

2.5/Loa Phát

Là loại loa nhỏ, đơn giản Loa có công suất là 0,5w; 8Ω

Hai chân:một chân cấp nguồn (dài),chân còn lại nối mass (ngắn)