mạch báo động bằng laser

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG ĐỒ ÁN I ĐỀ TÀI: MẠCH BÁO ĐỘNG BẰNG LASER GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN XUÂN TIÊN LỜI MỞ ĐẦU Trước tình hình an ninh ngày đáng báo động, nhiều vụ trộm xảy địa bàn nhiều thành phố lớn Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng ảnh hưởng đến tài sản tính mạng nhiều người dân, người thức thời, họ nhanh chóng sở hữu cho gia đình hệ thống báo động, chống trộm nhằm đề phòng, bảo vệ hạn chế tối đa việc trộm cắp tài sản bọn tội phạm Hãy tưởng tượng tên trộm đột nhập vào nhà lúc bạn ngủ say mệt mỏi sau ngày làm việc bạn khơng thể thức dậy được, ngồi tên trộm manh động chuyện xấu xảy lúc Hệ thống chống trộm khơng ngủ để canh gác cho bạn Vì vậy, để giúp nhà tồn yên tâm có giấc ngủ say… tơi định nghiên cứu tìm tịi làm đề tài “mạch chống trộm laser” để bảo đảm cho bình tên Sau chi tiết đề tài! PHẦN I: GIỚI THIỆU MỘT VÀI LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.ĐIỆN TRỞ 1.1 Khái niệm - Điện trở hay Resistor linh kiện điện tử thụ động gồm tiếp điểm kết nối, thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác Điện trở loại linh kiện phổ biến mạng lưới điện, mạch điện tử, Điện trở thực tế cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ có nhiều hình dạng khác nhau, ngồi điện trở cịn tích hợp vi mạch IC Điện trở phân loại dựa khả chống chịu, trở kháng tất nhà sản xuất ký hiệu Điện trở linh kiện điện tử thụ động mạch điện có biểu tượng 1.2 Điện trở thiết bị điện tử Trong thực tế, để đọc giá trị điện trở ngồi việc nhà sản xuất in trị số lên linh kiện người ta cịn dùng qui ước chung để đọc trị số điện trở tham số cần thiết khác Giá trị tính thành đơn vị Ohm (sau viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện 1.3 Cách đọc giá trị Trong hình  Điện trở vị trí bên trái có giá trị tính sau: R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ Bởi vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với giá trị số mũ Vòng màu cuối cho biết sai số điện trở phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng  Điện trở vị trí có giá trị tính sau: R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ Bởi cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, cam tương ứng với giá trị số mũ Vòng cuối cho biết giá trị sai số 2% ứng với màu đỏ  Điện trở vị trí bên phải có giá trị tính sau: R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ Bởi xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, nâu tương ứng với sai số 1% Vòng màu cuối cho biết thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ 10 PPM/°C TỤ ĐIỆN 2.1 Khái niệm: - Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện mơi Khi có chênh lệch điện hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu 2.2 Cấu tạo tụ điện: -Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp điện gọi điện mơi -Người ta thường dung giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên chất điện môi Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hóa 2.3 Tụ điện thực tế Tụ điện thực tế có nhiều loại hình dáng khác với nhiều loại kích thước từ to đến nhỏ Tùy vào loại điện dung điệp áp khác nên có hình dạng khác 3 TRANSISTOR 3.1 Khái niệm - Transistor hay tranzito loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường sử dụng phần tử khuếch đại khóa điện tử Transistor nằm khối đơn vị xây dựng nên cấu trúc mạch máy tính điện tử tất thiết bị điện tử đại khác Vì đáp ứng nhanh xác nên transistor sử dụng nhiều ứng dụng tương tự số, khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, tạo dao động Transistor kết hợp thành mạch tích hợp (IC), tích hợp tới tỷ transistor diện tích nhỏ 3.2 Cấu tạo transistor  Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N , ghép theo thứ tự PNP ta Transistor thuận , ghép theo thứ tự NPN ta Transistor ngược phương diện cấu tạo  Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều Ba lớp bán dẫn nối thành ba cực , lớp gọi cực gốc ký hiệu B ( Base ), lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành cực phát ( Emitter ) viết tắt E, cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt C, vùng bán dẫn E C có loại bán dẫn (loại N hay P ) có kích thước nồng độ tạp chất khác nên khơng hốn vị cho Hình ảnh thực tế 4.DIODE 4.1 Khái niệm - Điốt bán dẫn hay Điốt loại linh kiện bán dẫn cho phép dịng điện qua theo chiều mà khơng theo chiều ngược lại Có nhiều loại điốt bán dẫn, điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED Chúng có nguyên lý cấu tạo chung khối bán dẫn loại P ghép với khối bán dẫn loại N nối với chân anode cathode Cấu tạo Diode bán dẫn Khi có hai chất bán dẫn P N , ghép hai chất bán dẫn theo tiếp giáp P N ta Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, điện tử dư thừa bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào lỗ trống => tạo thành lớp Ion trung hoà điện => lớp Ion tạo thành miền cách điện hai chất bán dẫn Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo Diode Ở hình mối tiếp xúc P - N cấu tạo Diode bán dẫn IC 555 555 loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo xung vng thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác.Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất Sau bảng thông số 555 có thị trường : + Điện áp đầu vào : - 18V ( Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) + Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA + Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V + Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V + Công suất lớn : 600mW * Các chức 555: + Là thiết bị tạo xung xác + Máy phát xung + Điều chế độ rộng xung (PWM) + Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) 5.1 Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý 5.2 Chức chân IC NE555 N gồm có chân + Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung + Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp.Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc + Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1 mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) + Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân 6.Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC + Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối GND Chân khơng nối mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định + Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt + Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động + Chân số (Vcc): Không cần nói bít chân cung cấp áp dịng cho IC hoạt động Khơng có chân coi IC chết Nó cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) QUANG TRỞ - Điện trở quang hay quang trở, photoresistor, LDR (Light-dependent resistor, linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào Đó điện trở phi tuyến, phi ohmic  Quang trở làm chất bán dẫn trở kháng cao, khơng có tiếp giáp Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức vài trăm Ω  Quang trở dùng làm cảm biến nhạy sáng mạch dò, mạch đóng cắt đèn chiếu kích hoạt sáng tối A E L S R - Laser (đọc la-de lây-dơ) tên viết tắt cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation tiếng Anh, có nghĩa "khuếch đại ánh sáng phát xạ kích thích" Có nhiều loại laser khác nhau, dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ xạ lớn tia laser tạo linh kiện bán dẫn điốt laser Laser có nhiều ứng dụng, làm mắt đọc đĩa quang CD/DVD, máy in laser, máy qt mã vạch, Cơng cụ trình tự DNA, internet cáp quang, truyền liệu không gian vũ trụ, máy cắt, máy hàn, máy phẫu thuật laser, tảy mụn ruồi, nhám laser Trong quân đội laser dùng để đánh dấu, đo khoảng cách tốc độ mục tiêu Trong giải trí laser sử dụng sân khấu hòa âm ánh sáng Cấu tạo chế hoạt động laser 1) Buồng cộng hưởng (vùng bị kích thích) 2) Nguồn ni (năng lượng bơm vào vùng bị kích thích) 3) gương phản xạ toàn phần 4) gương bán mạ 5) tia laser 8.RELAY 5V - Rơ le hay rơ le điện (tiếng Pháp: relais électromagnétique) công tắc chạy điện Rơ-le cơng tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc chỗ bản, rơ-le kích hoạt điện thay dùng tay người Chính lẽ đó, rơ-le dùng làm cơng tắc điện tử! Vì rơ-le cơng tắc nên có trạng thái: đóng mở Hình ảnh rơ le: PHẦN II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 1.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG  LDR quang trở Bình thường, tia laser chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở quang trở nhỏ, không đủ phân cực cho Transistor Q1 dẫn, Q1 tắt làm cho Transistor Q2 dẫn, tín hiệu từ cực C Q2 đưa đến chân (Trigger) IC 555 Vì Q2 dẫn nên cực C Q2 mức cao (gần Vcc), chân IC 555 mức cao (vì chân hoạt động mức thấp) nên chân (Output) IC khơng có tín hiệu  Khi có người qua chắn ngang đường tia laser, quang trở khơng có ánh sáng chiếu vào nên trị số lớn, phân cực cho Q1 dẫn làm Q2 tắt, cực C Q2 xuống mức thấp tín hiệu chân IC mức thấp, IC 555 trường hợp mạch dao động tạo xung vng ( có biến trở VR2 để chỉnh chu kì xung vng tạo ra) nên chân mức thấp có tín hiệu ngõ chân Tín hiệu đưa đến chân B Q3 (TIP41C), làm Q3 dẫn, dẫn tới rơ le hoạt động, làm công tắc thường mở rơ le đóng => đèn sáng, loa kêu MẠCH IN Mạch in vẽ phần mềm proteus MẠCH THỰC TẾ PHẦN III KẾT LUẬN Bảng báo giá STT Tên Linh Kiện Điện trở Transistor C1815 TIP41C LDR LM555 Tụ điện 1000uF Số Lượng loại 1 1 Giá Tiền 3000đ x 500đ x 3000đ 2000đ 2000đ 3000đ 10 11 12 13 Tụ điện 104F Relay 5v Biến trở 10K Điốt 1N4007 Led Laser Làm mạch in TỔNG CỘNG 1 1 500đ 6000đ 2000đ x 1000đ 500đ 10000đ 25000đ 67000đ Ưu điểm - - Điểm đặc biệt, chỉnh độ nhạy mạch, chẳng hạn có trùng bay ngang qua loa khơng kêu, chỉnh thời gian loa kêu tùy vào nhu cầu người lắp đặt Tia laser phản chiếu qua gương để tạo mạng lưới báo động phức tạp Mạch đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp đặt Chi phí thực thấp Có thể mở rộng, phát triển dễ dàng Hạn chế - Dễ bị phát môi trường tối Cấu tạo mạch đơn giản, dễ bị phát Hướng phát triển - Có thể nâng cấp, mơđun hóa thiết bị để kết hợp với cộng nghệ cao báo động qua điện thoại, báo động sóng điện từ Áp dụng nhiều lĩnh vực: hệ thống đèn tự động, kết hợp với IC để tạo mạch đếm, … Kết thúc đồ án Sau thời gian thực đồ án môn học, với hướng dẫn thầy, em hoàn thành đồ án theo yêu cầu đặt Để thực yêu cầu đề tài, em vận dụng kiến thức học từ trước cộng với tìm hiểu vấn đề liên quan đến đề tài Vì kiến thức kinh nghiệm từ đồ án mang lại cho em lớn Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn! ... phát môi trường tối Cấu tạo mạch đơn giản, dễ bị phát Hướng phát triển - Có thể nâng cấp, mơđun hóa thiết bị để kết hợp với cộng nghệ cao báo động qua điện thoại, báo động sóng điện từ Áp dụng... phát xạ kích thích" Có nhiều loại laser khác nhau, dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ xạ lớn tia laser tạo linh kiện bán dẫn điốt laser Laser có nhiều ứng dụng, làm mắt... máy in laser, máy qt mã vạch, Cơng cụ trình tự DNA, internet cáp quang, truyền liệu không gian vũ trụ, máy cắt, máy hàn, máy phẫu thuật laser, tảy mụn ruồi, nhám laser Trong quân đội laser dùng