Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễnhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợpnày rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạc
Trang 1Luận văn
Đề tài: Mạch chống trộm
dung hồng ngoại
Trang 2MỤC LỤC
Trang
LỜI NÓI ĐẦU……… 1
LỜI CẢM ƠN……… ………2
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ……….3
CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MỘT VÀI LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1 Điện trở……… 6
1.2 Tụ điện………7
1.3 Tranzitor……….……….8
1.4 Diode_Led, led hồng ngoại và mắt thu……….……… 9
1.5 IC 7805_ IC ổn áp 5 Vol……… …….11
1.6 IC NE555……….………11
1.7 OP-AMP….……… … 15
1.8 loa phát………17
CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI CHÍNH 2 1 Sơ đồ khối phát hồng ngoại……….…….18
2.2 Sơ đố khối thu hồng ngoại……… … 19
CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 3 1 Khối nguồn……….… 20
3.2 Khối phát tín hiệu hồng ngoại……… ……20
3.3 Khối thu tín hiệu hồng ngoại và phát tín hiệu báo động……….….20
CHƯƠNG IV: THI CÔNG ĐỀ TÀI ……….………….… 22
CHƯƠNG V: KẾT LUẬN………24
Trang 35.1 Ưu điểm……….…24
5 2 nhược điểm……… ……….… 24
5.3 tài liệu tham khảo ………24
5.4 phần mền sử dụng ……… 24
Trang 4LỜI NÓI ĐẦU
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đápứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau chođến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày Một trongnhững ứng dụng của rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuậtđiều khiển từ xa bằng hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiềutrong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điềukhiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao
Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng em đã thiết kế và thi công mộtmạch ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại : “MẠCH CHỐNG TRỘMDÙNG TIA HỒNG NGOẠI” Vì thời gian, tài liệu và trình độ còn hạn chế nênviệc thực hiện đồ án còn nhiều thiếu sót … Kính mong nhận được sự chỉ dẫn vàgóp ý tận tình của tất cả quý thầy cô cùng các bạn
Trang 5LỜI CẢM ƠN
-o0o-Để đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian yêu cầu của nhà trường cũng như của khoa và đạt được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em mà còn
có sự giúp đỡ của gia đình, sự chỉ bảo của thầy cô giáo và các bạn sinh viên.
Em xin chân thành cảm ơn :
Sự chỉ dẫn và góp ý của thầy TRƯƠNG NGỌC HÀ Cám ơn thầy đã nhiệt tình cung cấp thông tin hướng dẫn và hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục một số thông tin chưa chính xác.
Xin cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ chúng tôi rất nhiều mặt như phương tiện, sách vở, ý kiến
Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù em đã rất cố gắng, xong sẽ không tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ dẫn của quý thầy cô, các bạn sinh viên và bạn đọc
Sinh viên thực hiện : LÊ VIỆT THÁI / MSSV : 07119092
Trang 6NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
………
Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng … năm…
Trang 7CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MỘT VÀI LINH KIỆN ĐƯỢC
- Ký hiệu:
- Hình dạng thực tế:
Hình 1.1 điện trở
- Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu: Giá trị điện trở thường được thể hiện qua
các vạch màu trên thân điện trở, mỗi màu đại diện cho một 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, màulam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số 9
Trang 8- Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạchmàu đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu
- Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử
lũy thừa: 10(giá trị của màu) Giá trị của điện trở
được tính bằng cách lấy trị số nhân với
nhân tử lũy
thừa
Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy
- Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)làvạch màu nằm tách biệt với bavạch màu trước, thường có màu hoàng kim hoặc màu bạc, dùng để xác định sai
số của giá trị điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%
hư và hoạt động sai Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ,
ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa
Trang 9-Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau.
Kí hiệu: được kí hiệu là
C
Hình 1.4 tụ điện Biểu tượng trên mạch điện:
Đơn vị của tụ điện
- Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như
+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)
+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)
+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn là 1µF)
=> 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf
Cách đọc giá trị của tụ điện:
- Đọc trực tiếp trên thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara)
Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên ,
số thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau( chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu cho sai số)
-Ví dụ 1:103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF
- Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47)
Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là điện áp cực đại mà tụ có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị
hư hỏng hoặc bị cháy nổ
1.3 Tranzitor
Trang 101.4 Diode_Led, Led hồng ngoại và mắt thu
- Diode thường
Hình 1.6 cấu tạo diode
- Photodiode :
Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng
ngoại) được phát ra từ Led là ánh
sáng không thể nhìn thấy được bằng
mắt thường, có bước sóng khoảng từ
Trang 12Modul mắt thu trên thì trường có 2 loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại Một loại
vỏ sắt và 1 loại vỏ bằng nhựa Dùng loại module này chống được nhiễu bên ngoài và thu được tín hiệu xung quanh nó
1.5 IC 7805_ IC ổn áp 5 Vol hình 1.8 IC 7805
Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của
điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế
sử dụng vì mạch điện khá đơn giản Các loại ổn áp thường
được sử dụng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn áp Ví dụ
7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng các loại IC ổn áp
78xx tương tự nhau, dưới đây là minh họa cho IC ổn áp 7805
Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân:
Chân số 1 là chân IN
Chân số 2 là chân GND
Chân số 3 là chân OUT
Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Mạchnày dùng để bảo vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các loại ICthường hoạt động ở điện áp này) Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áptăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện
áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi
Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V đểđưa vào ngõ IN Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễnhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợpnày rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trên board mạch Vì lí do đó một diodecầu được lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính của nguồn cấp chomạch theo một chiều duy nhất, và nguời dùng cũng không cần quan tâm đến cựctính của nguồn khi nối vào ngõ IN nữa
Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5V đến 2V
Tụ điện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn (có thể bỏ hai tụ điệnnếu mạch điện không đòi hỏi)
1.6 IC NE555.
Trang 13IC NE555 gồm có 8 chân.
- Chân số 1(GND): cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC hình 1.9 IC NE555
- Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp.mạch so áp dùng các transistorPNP Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3
- Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo
mức volt cao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)
- Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái ra Khi chân số 4 nối mass thìngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theomức áp trên chân 2 và 6
- Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC
555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mass Tuynhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối mass qua 1 tụ từ 0.01uF đến0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định
- Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác mạch so sánh dùngcác transistor NPN mức chuẩn là Vcc/3
- Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bởitầng logic khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra.Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lfc IC 555 dùng như 1 tầng dao động
- Chân số 8 (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC
555 trong khoảng từ 5v - 15v và mức tối đa là 18v
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor
để xả điện Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điệntrở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này tạo nên điện ápchuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCCnối vào chân âm của Op-amp 2 Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S
= [1] và FF được kích Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF =[1] và FF được reset
Trang 14Hình 1.10 cấu tạo IC NE555
Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0
Vì điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S
= [1], Q = [1] và = [0] Ngõ ra của IC ở mức 1.Khi = [0], transistor tắt, tụ Ctiếp tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 cóV- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫnkhông đổi Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng tháiđó
Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:
Trang 15Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0]
và = [1] Ngõ ra của IC ở mức 0
Vì = [1], transistor mở dẫn, amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của amp 2 ở mức 0 Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông quatransistor
1 IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v
hình 1.11 mạch tạo xung IC555
Mạch dao động tạo xung bằng IC 555, Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng
là nguồn âm
Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua ( khônglắp cũng được )
Trang 16Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá trị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức:
Tm : thời gian điện mức cao
Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp
Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có
điện
mức cao Tm và thời gian có điện mức thấp
Ts
Từ các công thức trên ta có thể tạo ra một
dao động xung vuông có độ rộng Tm và Ts bất kỳ Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts và f = 1/ T
1.7.Op-amp
Vi mạch khuyếch đại thuật toán 741 có hai đầu vào "INVERTING ( - )":Đảo,
"NON-INVERTING (+)": Thuận và đầu ra ở chân 6
Trang 17hình 1.12 cấu tạo opamp 741
Khuyếch đại với 741
A Khuyếch đại đảo: Chân 2 nối với tín hiệu vào và tín hiệu ra đảo
B Khuyếch đại không đảo: Chân 3 nối với tín hiệu vào và tín hiệu ra không đảo
Để 741 hoạt động được, cần phải lắp thêm 2 điện trở R1, R2 vào mạch như sơ đồ ở hình dưới
Trang 18Tính hệ số khuyếch đại của mạch dùng vi mạch 741
Khuyếch đại đảo
Hệ số khuyếch đại (AV) = -R2 / R1
Ví dụ: Nếu R2 = 100 Kohm, R1 = 10 kohm, hệ số khuyếch đại của mạch:
Là loại loa nhỏ, đơn giản
Hai chân:một chân cấp nguồn (màu đỏ),chân còn lại nối mass (màu đen)
Trang 19CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI
CHÍNH
2.1 Sơ đồ khối phát hồng ngoại
Hình 2.1 sơ đồ khối phát hồng ngoại
Khối chọn chức năng và khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào các phím chức năng để phát lệnh yêu cầu của mình, mỗi phím chức năng tương ứng với một số thập phân Mạch mã hóa sẽ chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dưới dạng mã lệnh tín hiệu số gồm các bít 0 và 1 Số bit trong mã lệnh nhị phân
có thể là 4 bit hay 8 bit tùy theo số lượng các phím chức năng nhiều hay ít
- Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn 1 phím chức năng thì đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit
- Khối chốt dữ liệu và khối chuyển đổi song song ra nối tiếp: Mã nhị phân tại mạch mã hóa sẽ được chốt để đưa vào mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nốitiếp Mạch chuyển đổi dữ liệu song song ra nối tiếp được điều khiển bởi xung đồng hồ và mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc đúng lúc việc chuyển đổi đủ
số bit của một mã lệnh
- Khối điều chế và phát FM: mã lệnh dưới dạng nối tiếp sẽ được đưa qua mạch điều chế và phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu được truyền đi xa hơn, nghĩa là tăng cự
ly phát
Trang 20- Khối thiết bị phát: là một LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =’1’ thì LED phát hồng ngoại trong khoảng thời gian T của bit đó Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ thì LED không sáng Do đó bên thu không nhận được tín hiệu xem như 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 được tiếp nhận bởi LED thu hồng ngoại hay các linh kiện quang khác
- Khối khuếch đại và Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là
mã lệnh
- Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song và Khối giải mã: mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song và đưa tiếp qua khối giải mã ra thành số thập phân tương ứng dưới dạng một xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều khiển
-Tần số sóng mang còn được 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 và mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động chính xác
Trang 21CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT
ĐỘNG
3.1 Khối nguồn
- Khối nguồn lấy nguồn AC_ 220V từ điện lưới gia đình,dùng biến thế hạ áp xuống 9Vol_AC, khi qua cầu chỉnh lưu được DC_ 9V, dùng IC 7805 ổ áp cung cấp 2 mức điện áp cho toàn mạch là +12vol và +5vol
3.2 Khối phát tín hiệu hồng ngoại
Tín hiệu ngõ ra của IC 555 trong bộ phát hồng ngoại là dạng xung vuông có tần số 1KHz và được truyền đến led phát sóng hồng ngoại có tần số tương tự Tín hiệu ra ở chân số 3 Mạch có độ phát xa khoảng 6m.
3.3 Khối thu tín hiệu hồng ngoại và phát tín hiệu báo động
Mắt thu nhận tín hiệu từ mạch phát đưa đến opamp thứ nhất để nó khuếch đại lên sau
đó chỉnh lưu và lọc thành áp DC Áp DC này sẽ được so sánh với áp chuẩn, opamp thứ 2 được sử ding như 1 bộ so sánh áp Tín hiệu ra được kích vào chân số 2 của IC555 IC555 đóng vai trò như 1 mạch đơn ổn khi có tín hiệu kích vào nó thì nó sẽ làm loa báo động vang lên một thời gian và tắt.
Bình thường thì loa báo động không kêu nhưng khi có người đi qua thì nó sẽ làm cho mắt thu mất tín hiệu , áp chỉnh lưu giảm xuống kích IC555 làm loa vang lên
Hình 3.1 sơ đồ nguyên lý mạch phát
Trang 22Hình 3.2 sơ đồ nguyên lý mạch nguồn và mạch thu
jhin
Trang 23CHƯƠNG IV: THI CÔNG ĐỀ TÀI
Hình 4.1 mạch in mạch phát
Trang 24Hình 4.2 sơ đồ mạch in mạch nguồn và mạch thu
Trang 25CHƯƠNG V : KẾT LUẬN 5.1 Ưu điểm
mạch đơn giản,dễ sử dụng ít tốn kém có thể sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi.
5.2 Nhược điểm
Dễ bị nhiễu do ánh sáng trắng đi vào mắt thu
Khoảng cách giữa mạch phát và mạch thu còn hạn chế
5.3 tài liệu tham khảo
5.3.1 Datasheet của ICNE555, op-amp 741 www.datasheetall.com
5.3.2 Các bài viết trên các diễn đàn điện tử
- Diễn đàn www.dientuvietnam.net
Và một số tài liệu trên google.com
5.4 phần mềm sử dụng
Protues 7.5 phần mềm sử dụng để thiết kế mạch