Đề tài Điện tử số Thiết kế mạch chống trộm

Mạch chống trộm Lời nói đầu Thiết kế mạch chống trộm I, Sơ đồ khối II, Chi tiết khối 1, Khối nguồn 2, Khối thu phát hồng ngoại 3, Khối báo động III, Nguyên lý hoạt động 12 Kết luận 13 I, Ưu, nhược điểm 13 II, Hướng phát triển 13 III, Lời kết 13 Page | Mạch chống trộm Lời nói đầu Ngày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Trong đó, Smarthome xu hướng phát triển rât mạnh thời gian gần Một nhà thông minh mang tới thoải mái tối đa cho người chủ Từ bóng đèn tự động bật tắt, cánh cửa tự động mở, … Với hứng thú với lĩnh vực Smarthome, chúng em, sinh viên lớp Kỹ sư tài điều khiển, với vốn hiểu biết điện, điện tử đăc biệt kiến thức môn “Thiết kế hệ thống số” định thực đề tài gắn liền với lĩnh vực Smarthome “Mạch chống trộm” Từ xưa đến nay, vấn đề an ninh vấn đề thiết người lưu tâm hàng đầu Từ xuất tư hữu, việc bảo vệ tài sản điều mà Hiện khóa hình thức sử dụng thông dụng Tuy nhiên tên trộm hoàn toàn bẻ, phá khóa, chí khóa số điện tử Do cần phải có thiết bị báo trộm, vừa để chủ nhà nhận biết có kẻ trộm đột nhâp, vừa để tên trộm biết bị phát hoảng loạn phải quay đầu bỏ chạy Với nhà thông minh hay hộ chung cư, thiết bị báo trộm lại cần thiết Do điều kiện, kiến thức thời gian hạn chế nên đề tài này, chúng em trình bày mô hình đơn giản, gọn nhẹ mang đầy đủ nguyên lý hoạt động mạch chống trộm hoàn chỉnh để từ sau phát triển đầy đủ, hoàn thiện để phục vụ thực tế Page | Mạch chống trộm Thiết kế mạch chống trộm I, Sơ đồ khối Khối nguồn: Cung cấp điện áp 5V cho toàn mạch Khối thu phát hồng ngoại: Phát thu tín hiệu hồng ngoại, có người qua tạo xung đưa tới khối báo động Khối bao động: Khi có xung từ khối thu phát hồng ngoại phát báo động Page | Mạch chống trộm II, Chi tiết khối 1, Khối nguồn Nguồn chiều 12V lấy từ ắc quy đưa qua IC 7805 để ổn áp, thu nguồn chiều 5V IC 7805 gồm chân: Chân số nối với điện áp vào, chân số nối với đất, chân số nối với đầu Thông số IC 7805: Điện áp vào: 7V-35V Dòng điện tối đa: 1A Điện áp ra: 4.8V-5.2V Page | Mạch chống trộm 2, Khối thu phát hồng ngoại Khối gồm cặp led thu phát hồng ngoại Led phát hồng ngoại: Tia hồng ngoại phát từ led ánh sáng không nhìn thấy, có bước sóng 0,98 Led thu hồng ngoại: Khi nhận hồng ngoại từ led phát, điện trở led thu nhỏ, không nhận hồng ngoại, điện trở led thu lớn Ta sử dụng tính chất để nhận biết có kẻ trộm đột nhập Bình thường, led thu nhận tín hiệu hồng ngoại nên điện trở nhỏ, Ura xấp xỉ 5V Khi kẻ trộm đột nhập che khuất tín hiệu hồng ngoại, điện trở led thu lớn, Ura xấp xỉ 0V Tín hiệu Ura đưa tới khối báo động Page | Mạch chống trộm 3, Khối báo động Khối thiết kế để có trộm có còi báo với thời gian khoảng 10 giây đèn led sáng có người nhấn nút tắt Ta sử dụng hai IC 74LS112 NE555 a, IC 74LS112 Đây IC gồm mạch J-K Flip-Flop đồng theo sườn xuống xung nhịp Do đó, ta sử dụng S-R Flip-Flop không đồng bộ; T-Flip-Flop hay D-Flip-Flop Mỗi Flip-Flop có đầu vào đặt trước đầu xóa không đồng tích cực mức thấp Sơ đồ chân 74LS112 mô tả theo hình Page | Mạch chống trộm Chân 8: Nối GND Chân 16: Nối VCC IC 74LS112 hoạt động điện áp 4,5 đến 5,5 V Flip-Flop thứ nhất: Flip-Flop thứ hai: Chân 1: CLK Chân 13: CLK Chân 2: K Chân 12: K Chân 3: J Chân 11: J Chân 4: Preset tích cực mức thấp Chân 10: Preset tích cực mức thấp Chân 15: Clear tích cực mức thấp Chân 14: Clear tích cực mức thấp Chân 5: Ngõ Q Chân 9: Ngõ Q Chân 6: Ngõ Q đảo Chân 7: Ngõ Q đảo Bảng trạng thái 74LS112: Chế độ Các đầu vào Đầu CLK J K Q+ S-R FF x x x không x x x đồng 1 x x x Q- 0 x x Không xác định J-K FF 1 x x Q- đồng 1 x x Q- theo 1 ↓ 1 sườn 1 ↓ xuống 1 ↓ 1 Q- 1 ↓ 0 QPage | Mạch chống trộm Ta sử dụng S-R Flip-Flop không đồng 74LS112, với S xung từ khối thu phát vào chân 4; R xung reset từ nút nhấn vào chân 15 Đầu Q chân nối với led đỏ Bình thường, tín hiệu khối thu phát 5V, S=R=1 Q=Q-=0, led đỏ không sáng Khi có trộm đột nhập, tín hiệu khối thu phát 0V; S=0;R=1 Q=1, led đỏ sáng Sau đó, kẻ trộm khỏi khu vực thu phát hồng ngoại, S=R=1; Q=Q-=1, led đỏ tiếp tục sáng Đến chủ nhà nhấn nút reset, S=1; R=0 Q=0, led đỏ tắt Page | Mạch chống trộm b, IC NE555 Cấu tạo IC NE555 gồm khối Opamp so sánh điện áp, S-R flip-flop, BJT điện trở để chia áp Sơ đồ cấu tạo IC 555 mô tả hình đây: Chân (GND): Nối xuống đất Chân (Trigger): Chân so áp với mức chuẩn 1/3 mức nguồn nuôi Chân (Output): Chân ngõ ra, tín hiệu dạng xung Chân (Reset): Chân reset Chân (Control Voltage): Chân làm thay đổi mức áp chuẩn IC Chân (Threshold): Chân so áp với mức chuẩn 2/3 mức nguồn nuôi Chân (Discharge): Chân có khóa điện đóng mass, thường dùng cho tụ xả điện Chân (VCC): Nối lên nguồn dương IC 555 hoạt động điện áp từ đến 15 V Page | Mạch chống trộm * Tạo đơn xung (One shot) dùng IC 555 Ta đưa vào chân số (bộ so sánh C2) xung kích đột biến âm Khi chân xuống mức thấp T bị khóa C nạp qua R Khi C nạp đến U CC đầu Q  nên tụ C phóng điện ngắn mạch qua T, điện áp C giảm đến 0, dạng xung hình vẽ Tụ C phóng qua T giả thiết phóng hết, nên điện áp ban đầu trình nạp U o  Điện áp nguồn UCC 5V Điện áp so sánh U ref so sánh C1 U CC Hằng số thời gian nạp  n  RC Hằng số thời gian phóng giả thiết Do biểu thức áp tụ C cuối trình nạp tn / RC e Trong thời gian nạp điện tụ C, trạng thái FF R  0, S  , kết thức trình nạp R = 1, S = thời gian nạp điện tụ C thời gian tồn tạo xung T Từ biểu thức ta có độ rộng xung T  tn  RC.ln  1,1RC Page | 10 Mạch chống trộm Ta sử dụng mạch tạo đơn xung với NE 555 với đầu vào chân tín hiệu từ khối thu phát, đẩu chân nối với còi báo Khi có kẻ trộm đột nhập, xung khối thu phát xuống mức thấp tạo xung kích đột biến âm Tại chân có xung đơn có độ rộng = ≈ 11 s Do đó, còi báo kêu lên vòng 11 giây tắt Page | 11 Mạch chống trộm III, Nguyên lý hoạt động Khi kẻ trộm đột nhập, led thu không nhận hồng ngoại từ led phát, điện trở tăng mạnh tạo xung kích âm tới chân IC 555 chân IC 74LS112 Khi còi báo kêu lên vòng 10 giây đồng thời led đỏ sáng để báo động Led đỏ tắt chủ nhà nhấn nút tắt Page | 12 Mạch chống trộm Kết luận I, Ưu, nhược điểm Ưu điểm: -Mạch đơn giản, gọn nhẹ , dễ chế tạo sử dụng - Mạch thích hợp đặt cửa vào, cửa két sắt, … Nhược điểm: - Mạch làm với mục đích mô hình nên đơn giản - Mạch sử dụng linh kiện giá rẻ nên chưa đảm bảo độ bền II, Hướng phát triển - Ta sử dụng chuông điện, đèn dùng relay điều khiển thay cho còi báo led để báo động tốt - Có thể sử dụng vi xử lý, vi điều khiển để tích hợp nhiều chức đơn giản - Trong thực tế, kết hợp với nhà thông minh, ta sử dụng wifi gửi báo động tới điện thoại di động chủ nhà, đồng thời có camera ghi hình gửi tới trung tâm an ninh Đây hướng phát triển xu IoT (Internet of Things) III, Lời kết Sau thời gian nghiên cứu chế tạo chúng em hoàn thành đề tài “Mạch chống trộm” Mạch hoạt động yêu cầu Chúng em thu nhiều kiến thức bổ ích lý thuyết thực hành, biết ứng dụng tri thức học trường đại học vào thực tế, đồng thời có thêm nhiều kinh nghiệm làm việc nhóm Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Công Cường bạn giúp đỡ nhóm chúng em thực đề tài này! Page | 13