đồ án điện điện tử, đồ án mạch đèn sáng tắt khi trời tối sáng.Nguyên lí hoạt động: Khi có ánh sáng: quang trở có điện trở nhỏ => Uquang trở nhỏ khi qua tranzitor được khuếch đại lên => Ucuộn dây rơ le nhỏ làm cho rơ le ngắt và ko có nguồn cấp cho đèn LED=> đèn LED tắt. • Khi không có ánh sáng: quang trở có điện trở lớn=> Uquang trở lớn khi qua tranzitor được khuếch đại lên=> Ucuộn dây rơ le lớn làm cho rơ le đóng và có nguồn cấp cho đèn LED=> đèn LED sáng.
ĐỒ ÁN MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT/TẮT ĐÈN KHI TRỜI TỐI VÀ SÁNG Người thực hiện: TĂNG HOÀNG PHI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2005 ĐỒ ÁN Trang 2/23 MỤC LỤC DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU LINH KIỆN 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 Các linh kiện mạch Biến Quang Biến trở Rờ le Điện trở Tụ điện Transistor Diode CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH 2.1 Sơ đồ khối 10 2.2 Sơ đồ mạch 11 2.3 Nguyên lý hoạt động 12 2.4 Mạch Mô Phổng 12 CHƯƠNG 3: THỰC THI PHẦN CỨNG 3.1 Thực nghiệm test board 14 3.2 Thiết kế mạch nguồn 16 3.3 Mạch đề tài 19 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận 22 4.2 Ứng dụng 22 4.3 Hướng phát triển 22 Tài liệu Tham Khảo 23 Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 3/23 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ: - Sơ đồ nguyên lý 11 Mạch Mô trời sáng 12 Mạch mô trời tối .12 Thực nghiệm test board trời sáng 14 Thực nghiệm test boad trời tối 15 Mô mạch nguồn 18 Mô mạch đề tài trời sáng 19 Mô mạch đề tài trời tối 19 thiết kế mạch in 20 kết 21 Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 4/23 CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU LINH KIỆN 1.1 Các linh kiện mạch Biến quang Biến trở Điện trở: R1 = 4k7 R2 = 3k3 R3 = 33 R4 = 1k • Transistor: transistor TIP41 dùng C1815 • Rơ le Dùng Rơ le 12V chân • Diode 1N4007 • Tụ điện : tụ phân cực tụ không phân cực • Nguồn DC ( 12V ) • Bóng đèn ( LAMP ) Dùng bóng đèn 12V Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 5/23 1.2 Biến quang ( Light-dependent resistor ) a) Khái niệm: - Biến quang linh kiện điện tử có điện trở thay đ ổi theo cường độ ánh sáng, cường độ ánh sáng mạnh điện trở giảm, cường độ ánh sáng yếu điện trở tăng - Kí hiệu điện: b) Cấu tạo: - Biến quang làm chất bán dẫn có tr kháng cao.ph ần chất bán dẫn biến quang có hình zic zac c) Nguyên lý hoạt động: - Khi trời tối, điện trở biến quang tăng lên đến vài M Ω Khi trời sáng, điện trở biến quang giảm vài trăm Ω - Hoạt động biến quang dựa nguyên lý hiệu ứng quang điện d) Ứng dụng: - Dùng làm cảm biến mạch điện Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 6/23 1.3 Biến trở a) Khái niệm - b) Biến trở thiết bị có điện trở điều chỉnh diện trở theo ý muốn Ký hiệu điện: Cấu - Cấu tạo biến trở gồm phần: tạo: + Con chạy + Cuộn dây c) Nguyên lý hoạt động: - Khi điều chỉnh chạy, làm thay đổi chiều dài dây dẫn c cu ộn dây biến trở làm thay đổi điện trở biến tr d) Ứng dụng: - Dùng để điều chỉnh mạch điện Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 7/23 1.4 Rơ le 12V chân a) Khái niệm - Rơ le loại thiết bị điện tự động, kiểm soát mạch điện tín hiệu công suất thấp b) Cấu tạo - Rơ le 12V chân gồm phần : cuộn hút tiếp điểm Gồm chân : Chân chân nối vào cuộn hút, có điện vào cuộn hút hút tiếp điểm chuyển từ vị trí xuống tiếp điểm Chân 3: đặt điện áp Chân 4, chân 5: tiếp điểm c) Nguyên lý hoạt động - Dòng điện chạy qua chân chân tạo t tr ường nh ỏ làm đóng tiếp chân với chân 5, dòng điện chân qua chân làm mạch điện dẫn d) Ứng dụng - Dùng để điều khiển động hay đèn chiếu sang Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 8/23 1.5 Điện trở a) Khái niệm - Là linh kiện điện tử có chức cản trở dòng ện - Kí hiệu R R R R b) Cấu tạo: - Điện trở làm từ vật liệu có điện tr suất cao nh than, magie, - Để biểu thị giá trị điện trở, người ta sử dụng nh ững vòng màu c) Nguyên lý hoạt động - Trở kháng đại lượng vật lý đặc trưng ện tr Khi có hi ệu điện đầu điện trở dòng điện qua điện trở trở kháng tính công thức : Trong : • U : hiệu điện hai đầu điện trở • I : cường độ dòng điện qua điện tr • R: điện trở Ứng dụng dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy m ạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu - d) Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 9/23 1.6 Tụ điện a) Khái niệm - Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động, tạo b ề m ặt dẫn điện ngăn cách điện môi - Kí hiệu: C Tụ không phân cực Tụ phân cực b) Cấu tạo - Gồm kim loại đặt song song gi ữa điện môi - Phân loại: có loại : • Tụ gốm, Tụ giấy : tụ không phân cực có trị số nhỏ 470 nano Fara • Tụ Hóa : tụ có phân cực âm dương có trị số lớn 0,47 micro Fara c) Sự hoat động tụ - Tính chất quan trọng tụ tính chất phóng n ạp, t ụ ện phóng điện từ cực dương sang cực âm Ứng dụng - Dùng để tích nạp dẫn dòng điện xoay chi ều d) Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 10/23 1.7 transistor a) khái niệm - Là linh kiện bán dẫn chủ động, th ường sử d ụng nh ph ần tử khuếch đại - Kí hiệu : Q1 NPN b) Q2 PNP Cấu tạo transistor tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép bán dẫn điện âm nằm hai bán dẫn điện dương ta Transistor PNP Khi ghép bán dẫn điện dương nằm gi ữa hai bán dẫn điện âm ta Transistor NPN - Phân loại: • PNP • NPN - Transistor thường có ký hiệu A…, B…, C…, D… Ví d ụ: C1815, A564, D155,… Nên transistor ký hiệu A B transistor thuận PNP ký hiệu C D transistor ngược NPN Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 11/23 1.8 Diode – 1N4007 a) Khái niệm - Là linh kiện điện tử thụ động phi tuyến, cho phép dòng ện qua theo chiều mà không theo chiều ngượ lại - Ký hiệu: b) c) d) Cấu tạo - Diode cấu tạo từ lớp chuyển tiếp P-N, gần mặt ti ếp xúc PN có vùng gọi vùng điện tích không gian đươc hình thành khuếch tán điện tử N sang P lỗ trống từ P sang N Nguyên lý hoạt động - Diode dẫn điện theo chiều từ anode sang cathode theo nguyên lý dòng điện từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, muốn có dòng điện qua Diode theo chiều từ nơi có điện cao đến nơi có điện thấp, cần phải đặt anode điện cao cathode Ứng dụng - Dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện chi ều Diode có nội trở thay đổi lớn, phân cực thuận RD (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên Diode đ ược dùng làm công tắc điện tử Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 12/23 CHƯƠNG 2: MẠCH XỬ LÝ TÍN HIỆU 2.1 Sơ đồ khối KHỐI XỬ LÍ KHỐI CẢM BIẾN KHỐI NGUỒN KHỐI PHÁT SÁNG Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 13/23 KHỐI CẢM BIẾN: - Gồm biến quang biến trở, tụ C1,transistor Q1, điện trở R1, R2, R3 : Dùng để nhận biết trời sáng / tối để truyền tín hiệu qua khối xử lí KHỐI XỬ LÍ: - Gồm điện trở R4, tụ điện C2, transistor Q2, Q3 r le: Nhận tín hiệu từ khối cảm biến, xử lí để xét điều kiện kích ho ạt khối phát sáng KHỐI NGUỒN: - Nguồn DC 12V: Cung cấp điện áp để nuôi khối càm biến, khối x lí khối phát sáng KHỐI PHÁT SÁNG: - 2.2 Là đèn Lamp 12V: nhận tín hiệu từ khối xử lí để phát sáng Sơ đồ Nguyên lý 12V LAM P D S1 C 470uF R LD R R 3K3 C 103 Q N PN R Q N PN R Q N PN U R e la y _ V 1K C 470uF 4K7 D D IO D E R 50K R 33 Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 14/23 2.3 2.4 Nguyên lý hoạt động Nguyên lý hoạt động: - Khi trời sáng điện trở biến quang nhỏ, dòng điện qua R1sau qua Q1, qua tiếp R3 nguồn Âm nguồn => đèn không sáng - Khi trời tối điện trở quang trở biến quang l ớn, dòng điện qua Q2, qua tiếp R4 sau qua Q3 làm R le đóng l ại => đèn sáng Mạch Mô Phỏng: - Khi trời sáng : - Khi trời tối : - Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 15/23 - Tính toán dòng điện qua linh kiện + Khi trời sáng, ta dùng đồng hồ VOM kim đo điện tr c quang trở RLDR = 15kΩ + Biến trở ta chỉnh Rv1 = 10kΩ + Theo mạch ta thấy Rv1 RLDR cầu phân áp : + Khi trời tối RLDR lớn khoảng vài MΩ, dòng điện qua biến quang bé Tụ C2 nạp với thời gian : t(s) = R4 x C2 = 1x103 x 470 x 10-6 = 0,47 s Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 16/23 CHƯƠNG 3: THỰC THI PHẦN CỨNG 3.1 Thực nghiệm test board: - trời sáng: Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 17/23 - Khi trời tối: Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 18/23 3.2 Thiết kế mạch nguồn 3.2.1 - 3.2.2 - 3.2.3 khái niệm: Mạch nguồn mạch biến đổi dòng điện xoay chiều AC = 220V thành dòng điện chiều DC = 12V để chạy mạch đèn sáng/tắt trời tối/sáng Cấu tạo : Mạch nguồn có cấu tạo gồm: • biến áp để hạ áp xuống 12V • Diode để có điện áp chiều • tụ lọc 1000uF 25V phân cực • tụ 100nF không phân cực • IC 7812 để có điện áp 12V Tìm hiểu linh kiện: a) Biến áp - Biến áp thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều - Cấu tạo biến áp gồm : cuộn sơ cấp nơi đưa điện áp vào hay nhiều cuộn thứ cấp nơi đưa điện áp Lõi từ thép, cuộn sơ cấp cuộn th ứ c ấp đ ều qu ấn quanh T1 TR A N S F O R M E R - Hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện từ Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 19/23 diode Mắc diode, diode mắc nối tiếp mắc song song v ới diode nối hình bên b) - Dùng để chuyển dòng điện xoay chiều thành chiều IC 7812 - Dùng để ổn định điện áp ngõ 12V - Áp 12V cần áp ngõ vào lớn 12V - c) d) Tụ điện 1000uF 25V tụ 100nF - Dùng để lọc điện áp Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 20/23 Sơ đồ nguyên lý : U 1 D D VO U T D IO D E D IO D E L /TO 2 V IN G N D 3.2.4 V1 220V T1 C 100uF C 100nF 1000uF D D IO D E C LAM P 100nF TR A N S F O R M E R - 12V C D D IO D E Nguyên lí hoạt động : điện áp 220V xoay chiều qua máy biến áp thành điện áp 12V xoay chiều, điện áp 12V xoay chiều qua diode mắc thành cầu diode thành dòng điện 12Vdc chiều Sau qua hai tụ lọc tiếp tục qua IC L7812 d ể ổn áp h ạn chế nhiễu Ta điện áp 12Vdc Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 21/23 3.3 Mạch đề tài - Mạch đề tài bao gồm mạch nguồn mạch dèn cảm biến ánh sáng: + trời sáng + Khi trời tối Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 22/23 3.4 Thiết kế mạch in - Sơ đồ mạch in thiết kế trân phần mềm protues 8.0 ch ỉnh sửa lại đường dây cho phù hợp để dễ xác định linh ki ện lắp vào board mạch In hình giấy in ảnh giấy bóng Dùng bàn là mạch in vào miếng đồng khoảng vài phút Gỡ phần giấy ngâm miếng đồng vào bột sắt ta mạch in hoàn chỉnh Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 23/23 3.5 Kết thực : - Tiến hành khoan chân linh kiện lắp linh ki ện vào board đồng Sau hàn chân linh kiện vào board đồng ta sản phẩm hoàn chỉnh Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 24/23 CHƯƠNG : KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 4.1 Kết luận : - Hoàn thành nhiệm vụ theo tờ nhiệm vụ giao Hoàn thành mạch thiết kế thực tế mạch hoạt động theo đề tài yêu cầu : trời tối, đèn tự động phát sáng Khi trời sáng đèn tự động tắt 4.2 Ứng dụng : - - - Dùng làm đèn ngủ tự động Dùng làm đèn đường : Tự động bật trời sáng tự động tắt trời tối nên không cần người bật đèn tiết kiệm tiền cho nhà nước Dùng làm đèn vườn : có số trồng cần ánh sáng vào ban đêm Khi dùng đèn phát sáng bình thường, người làm v ườn quên bật đèn vào ban đêm ảnh hưởng đến suất mùa vụ Dùng đèn bật tắt tự động tránh tình trạng thiếu sót người, giúp phát triển mùa vụ, tăng suất trồng Dùng làm đèn công viên, hành lang công ty, công trường thi công vào ban đêm 4.3 Hướng phát triển : - - Mạch đèn thường dùng làm đèn ngủ, đèn trang trí cổng, đèn vườn công suất nhỏ… cần phát triển mạch với công suất lớn để làm đèn đường, đèn công viên, công trình thi công vào ban đêm… Có thể phát triển thêm thành đèn ngủ có chức báo th ức, làm thành đèn bắt côn trùng tự động bật vào ban đêm giúp tăng suất mùa vụ Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI ĐỒ ÁN Trang 25/23 Các tài liệu Tham khảo : - - www.wikipedia.com Linh kiện điện tử : MMH 402057 / Klaus Beuth ; Nguy ễn Viết Nguyên dịch - Hà Nội : Giáo dục Việt Nam, 2012 Linh kiện điện tử : Slide giảng Mã môn học: 402004 S ố tín chỉ: / Trần Công Thịnh - Tp Hồ Chí Minh : Đại học Tôn Đức Thắng, 2012 http://123doc.org/document/1305985-nguyen-tac-hoatdong-cua-ro-le.htm Mạch tự động bật/tắt đèn trời tối sáng SVTH: TĂNG HOÀNG PHI