MẠCH BÁO TRỘM DÙNG TIA HỒNG NGOẠI

Ngày nay cùng với sự tiến bộ của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là ngành Kỹ thuật Điện tử. Đời sống xã hội ngày càng phát triển cao dựa trên những ứng dụng của khoa học vào đời sống. Vì vậy mà những công nghệ điện tử mang tính tự động ngày càng được ứng dụng rộng rãi. Một trong những ứng dụng rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng hồng ngoại. Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao.

GIỚI THIỆU TỔNG QUAN GIỚI THIỆU TỔNG QUAN Lời mở đầu: Ngày với tiến khoa học kỹ thuật, đặc biệt ngành Kỹ thuật Điện tử Đời sống xã hội ngày phát triển cao dựa ứng dụng khoa học vào đời sống Vì mà công nghệ điện tử mang tính tự động ngày ứng dụng rộng rãi Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại ứng dụng nhiều công nghiệp lĩnh vực khác sống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Mạch chống trộm tia hồng ngoại ứng dụng giúp người sử dụng đảm bảo an ninh cho nơi cần thiết (nhà ở, quan ) Nhiêm vụ đề tài: Tên đề tài: “Thiết kế mạch chống trộm tia hồng ngoại” Các linh kiện có sẵn Nội dung cần hoàn thành  Phần lí thuyết: - Tính cấp thiết đề tài - Giới thiệu chung số linh kiện - Sơ đồ khối nhiệm vụ khối - Sơ đồ nguyên lý nguyên tắc hoạt động - Quyển thuyết minh vẽ mô tả đầy đủ nội dung đề tài  Sản phẩm: - Hoạt động ổn định - Đạt yêu cầu kĩ thuật mỹ thuật Mục đích, yêu cầu đề tài: Dùng tia hồng ngoại để phát vật cản báo động qua loa NTH: Nhóm Lớp: D14CQDT02-N Trang CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1 Các linh kiện sử dụng  Mạch báo trộm dùng hồng ngoại: Điện trở 100 ohm, 10K ohm, 330 ohm, Biến trở 10K ohm, Diode_Led, Led hồng ngoại mắt thu, Op-amp (LM358), Loa phát  Mạch ổn áp: Tụ hóa 1000uF, 100uF, Tụ gốm 104, Điện trở 330 ohm, Diode_Led, IC ổn áp LM7805, JAC DC 12V 1.2 Nguyên lý số linh kiện phục vụ cho việc thi công 1.2.1 Điện trở, biến trở Điện trở linh kiện có tính cản trở dòng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện Điện trở cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao làm than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dung vòng màu để biểu thị giá trị điện trở Ký hiệu: Hình dạng thực tế: Hình 1.1: Điện trở CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Cách đọc trị số điện trở vòng màu: Giá trị điện trở thường thể qua vạch màu thân điện trở, màu đại diện cho số Màu đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số Nhìn thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát nhất, vạch màu vạch màu thứ hai, kế dùng để xác định trị số màu Vạch thứ ba vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10 (giá trị màu) Giá trị điện trở tính cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa Hình 1.2: Vòng màu điện trở Phần cuối cùng: vạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hoàng kim màu bạc, dùng để xác định sai số giá trị điện trở, hoàng kim 5%, bạc 10% Biến trở Hình 1.3: Biến trở 1.2.2 Tụ điện: CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Tụ điện linh kiện có khả tích điện Tụ điện cách điện với dòng điện chiều cho dòng điện xoay chiều truyền qua Tụ điện chia làm hai loại chính: loại không phân cực loại có phân cực Loại có phân cực thường có giá trị lớn loại không phân cực, hai chân loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, gắn tụ có phân cực vào mạch điện, gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực bị hư hoạt động sai Ngoài người ta gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa Hình dạng: tụ điện có nhiều hình dạng khác Kí hiệu: kí hiệu C Hình 1.4: Tụ điện Biểu tượng mạch điện: Đơn vị tụ điện: Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta thường dùng đơn vị nhỏ như: • P(Pico Fara) Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn 1pF) • N(Nano Fara) Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn 1nF) • MicroFarra Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn 1µF) => 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Cách đọc giá trị tụ điện: Đọc trực tiếp thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara) Nếu số dạng 103J, 223K, 471J vv đơn vị pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ tương ứng số lượng số thêm vào sau( chữ J K cuối kà ký hiệu cho sai số) • Ví dụ 1: 103J 10000 pF (thêm vào số sau số 10) = 10 nF • Ví dụ 2: 471K 470 pF (thêm số vào sau 47) Sau trị số điện dung có giá trị điện áp, điện áp ghi tụ điện áp cực đại mà tụ chịu được, vượt qua giá trị tụ điện bị hư hỏng bị cháy nổ 1.2.3 Diode_Led, Led hồng ngoại mắt thu Diode thường Hình 1.6: Cấu tạo diode Photodiode Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) phát từ Led ánh sáng nhìn thấy mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Hình 1.7: Led hồng ngoại mắt thu Modul mắt thu trường có loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại Một loại vỏ sắt loại vỏ nhựa Dùng loại module chống nhiễu bên thu tín hiệu xung quanh 1.2.4 Op-amp (LM358): LM358 khuếch đại thuật toán kép, công suất thấp, khuếch đại có ưu điểm so với khuếch đại thuật tóa chuẩn ứng dunhj nguồn đơn Chúng hoạt động nguồn điện áp thấp từ 3V cao đến 32V, với dòng tĩnh khoảng 1/5 dòng tĩnh MC1741 Các đặc trưng IC LM358: CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH • Công suất cực máng thấp • Có bô khuếch đại thuật toán bên IC, có độ lợi cao • Tương thích với nhiều loại mạch logic • Các chân lối tương thích với khuếch đại thuật toàn kép Sơ đồ chân LM358 LM358 gồm khuếch đại hoạt động Mỗi Op-am có đầu vào (đầu đảo không đảo) Op-am đầu mức cao điện áp không đảo lớn điện áp đảo mức thấp điện áp đảo lớn điện áp không đảo 1.2.5 IC ổn áp LM7805 CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH Các kiến thức LM7805: • Dòng cực đại trì 1A • Dòng đỉnh 2.2A • Công suất tiêu tán cực đại không dùng tản nhiệt: 2W • Công suất tiêu tán dùng tản nhiệt đủ lớn: 15W Công suất tiêu tán ổn áp nối tiếp tính sau: Pd = (Ui - Uo) * I Trong đó: Ui - áp lối vào Uo - áp lối I - dòng sử dụng Nếu đặt Ui cao làm công suất tiêu tán IC lớn -> giảm hiệu suất Với 7805 cần có lối vào ít 7V • Công suất tiêu tán max 2W • Dòng max 1A • Chênh lệch áp vào tối thiểu 2V (Ui - Uo) = Pd / I = V Các đặc trưng họ 78xx sau: • Output Current up to 1A (Dòng lên tới 1A) • Output Voltages of 5, 6, 8, 9, 10, 12, 15, 18, 24V (Thế lối ứng với ký hiệu xx - lưu ý riêng 78L62 ổn áp 6V2) • Thermal Overload Protection (Bảo vệ nhiệt) • Short Circuit Protection (Bảo vệ ngắn mạch) CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH • Output Transistor Safe Operating Area Protection (Giữ vùng hoạt động an toàn cho Trans công suất) 1.2.6 Loa phát Là loại loa nhỏ, đơn giản Hai chân: chân cấp nguồn (màu đỏ), chân lại nối mass (màu đen) CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÁC KHỐI CHÍNH CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÁC KHỐI CHÍNH 2.1 Sơ đồ khối phát hồng ngoại: Hình 2.1: Sơ đồ khối phát hồng ngoại Khối chọn chức khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh yêu cầu mình, phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dạng mã lệnh tín hiệu số gồm bít Số bit mã lệnh nhị phân bit hay bit tùy theo số lượng phím chức nhiều hay Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn bit Khối chốt liệu khối chuyển đổi song song nối tiếp: Mã nhị phân mạch mã hóa chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung đồng hồ mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh Khối điều chế phát FM: mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa hơn, nghĩa tăng cự ly phát CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CỦA CÁC KHỐI CHÍNH Khối thiết bị phát: LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =’1’ LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ LED không sáng Do bên thu không nhận tín hiệu xem bit = ‘0’ 2.2 Sơ đố khối thu hồng ngoại: Hình 2.2: Sơ đồ khối thu hồng ngoại Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác Khối khuếch đại Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song Khối giải mã: mã lệnh đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song đưa tiếp qua khối giải mã thành số thập phân tương ứng dạng xung kích ngõ tương ứng để kích mở mạch điều khiển Tần số sóng mang dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng bộ, đảm bảo cho mạch tách sóng mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động xác CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại 3.1.1 Khối phát thu tín hiệu hồng ngoại, khối phát tín hiệu báo động: Mắt phát hồng ngoại phát sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại, mắt thu bình thường có nội trở lớn (khoảng vài trăm kilo ôm), mắt thu bị tia hồng ngoại chiếu vào nội trở giảm xuống (khoảng vài chục ôm) Mạch dùng Op-am LM358 nhằm mục đích tạo mức logic cách so sánh giá trị điện áp biến trở điện áp Anot mắt thu hồng ngoại Nếu có tia hồng ngoại phản xạ chiếu vào mắt thu vật cản nội trở mắt nhận giảm nên điện áp cực Anot mắt thu tăng lên, điện áp lớn điện áp biến trở điện trở mức điện áp VCC (tương ứng với logic 1), ngược lại mức logic Mắt thu nhận tín hiệu từ tia hồng ngoại phản xạ lại vật cản đưa đến opamp để khuếch đại lên sau chỉnh lưu lọc thành áp DC Áp DC so sánh với áp chuẩn Tín hiệu làm loa báo động vang lên Bình thường loa báo động không kêu có người (hoặc vật) qua làm cho mắt thu tín hiệu , áp chỉnh lưu giảm xuống làm loa vang lên Mạch có sử dụng biến trở 10K để điều chỉnh khoảng cách phát led phát hồng ngoại khoảng cách thu mắt thu hồng ngoại CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1.2 Sơ đồ nguyên lý: 3.1.3 Mạch in (Layout): Layout 2D CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH Layout 3D 3.2 Mạch ổn áp 3.2.1 Chức nguyên lý hoạt động mạch ổn áp: Chức năng: Như biết nguồn điện phần quan trọng mạch điện hay hệ thống điện Nguồn điềnh ảnh hưởng trực tiếp đến hoạt động mạch hay hệ thống Đối với mach điện hay hệ thống cần đòi hỏi nguồn đầu vào khác từ nguồn đầu vào cố định hay có sẵn Nguồn DC sử dụng rộng rãi sử dụng hầu hết mạch điện hay hệ thống điện Nhưng để sử dụng nguồn DC vào hệ thống nguồn DC cần phải biến đồi thành nguồn DC khác hay nhiều nguồn DC cung cấp cho hệ thống Trong đề tài này, nhóm sử dụng đầu nguồn vào 12V biến đổi điện áp từ 12V xuống 5V để cấp nguồn ổn định cho mạch hoạt động Nguyên lý hoạt động: Để biến đổi điện áp nguồn vào 12V sang điện áp nguồn 5V ta phải nắm rõ nguyên lý mạch: mạch lọc mạch ổn áp Mạch lọc: Có nhiệm vụ sang điện áp chiều đập mạch thành điện áp chiều nhấp nhô CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH Khi điện áp chiều tăng từ đến VMAX, tụ điện nạp điện đến giá trị UMAX Khi điện áp giảm từ đỉnh 0, tụ điện xả điện bù vào giảm điện áp phụ tải, nhờ mà trì mức điện áp theo thời gian, giảm độ gợn sóng điện áp chiều đập mạch, đồng thời giá trị trung bình điện áp chiều ngõ tăng lên Điện áp chiều có độ gợn sóng nhỏ phụ thuộc vào tải, dòng tải nhở tụ phóng điện yếu độ gợn sóng nhỏ, dòng tải lớn tụ điện phóng điện nhiều đố độ gợn sóng lớn độ gớn sóng phụ thuộc vào điện dung tụ điện Mạch ổn áp: có nhiệm vụ ổn định điện áp đầu ra,cung cấp điện áp ổn đinh cho tải tiêu thụ 3.2.2 Sơ đồ nguyên lý: CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH 3.2.3 Mạch in (Layout): Layout 2D Layout 3D CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN 4.1 Đánh giá sản phẩm: Ưu điểm Mạch đơn giản, dễ sử dụng tốn sử dụng rộng rãi nhiều nơi Độ xác phát thu tia hồng ngoại cự ly từ 20cm - 40cm Nhược điểm Dễ bị nhiễu ánh sáng trắng vào mắt thu phát thu tia hồng ngoại cự ly xa Khoảng cách mạch phát mạch thu hạn chế 4.2 Mở rộng đề tài: Hướng phát triển đề tài mở rộng việc sử dụng loại cảm biến laser, thân nhiệt hay dùng vi điều khiển, kết hợp với ngõ tác động đến chuông báo, module sim gửi tin nhắn đến điện thoại, camera an ninh quay hình lại TÀI LIỆU THAM KHẢO: Web: codientu.com Datasheet LM358, LM7805 Các viết diễn đàn điện tử Diễn đàn www.dientuvietnam.net ... CÔNG MẠCH CHƯƠNG III: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG VÀ THI CÔNG MẠCH 3.1 Mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại 3.1.1 Khối phát thu tín hiệu hồng ngoại, khối phát tín hiệu báo động: Mắt phát hồng ngoại. .. TRONG MẠCH CHƯƠNG I: CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1 Các linh kiện sử dụng  Mạch báo trộm dùng hồng ngoại: Điện trở 100 ohm, 10K ohm, 330 ohm, Biến trở 10K ohm, Diode_Led, Led hồng ngoại. .. hiệu xem bit = ‘0’ 2.2 Sơ đố khối thu hồng ngoại: Hình 2.2: Sơ đồ khối thu hồng ngoại Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác Khối khuếch