ĐỀ tài MẠCH cảm BIẾN ÁNH SÁNG

TRƯỜNG CAO ĐẲNG KỸ THUẬT CAO THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP -o0o - ĐỒ ÁN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP TÊN ĐÊ TAI MACH CAM BIÊN ANH SANG GVHD: Th.S HUỲNH XUÂN DŨNG SVTH: MSSV: PHAN HỮU PHƯỚC 0303181247 VÕ VĂN HOÀNG LỰC 0303191274 HỒ PHÚC THƯỢNG LỚP: CĐ ĐĐT 19C Tp HCM, tháng 06 năm 2021 0303191314 LỜI CAM ƠN Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy Huỳnh Xuân Dũng giảng viên Bộ môn Điện tử Công nghiệp – trường CĐKT Cao Thắng người tận tình hương dẫn, bảo nhóm suốt q trình làm đồ án Nhóm thực xin gửi lời cảm ơn chân thành đến thầy cô giảng viên trường CĐKT Cao Thắng nói chung, thầy Bộ mơn Điện tử Cơng nghiệp nói riêng truyền dạy kiến thức từ đến chuyên ngành, giúp thành viên nhóm có kiến thức vững vàng hồn thành tốt đồ án Vơi điều kiện thời gian kiến thức cịn hạn chế, đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót Nhóm thực mong nhận bảo, đóng góp ý kiến thầy, để nhóm bổ sung, nâng cao kiến thức mình, để hồn thành tốt đồ án tốt nghiệp thời gian tơi Cuối cùng, nhóm thực đề tài xin cảm ơn bạn bè, gia đình ln tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ nhóm suốt q trình học tập hoàn thành đồ án Xin chân thành cảm ơn! i NHẬN XÉT CỦA GIANG VIÊN HƯỚNG DẪN Về tinh thần, thái độ làm việc sinh viên: Những kết đạt ĐA: Những hạn chế ĐA: Đánh giá chung đề tài Xuất sắc  Giỏi  Khá  Trung bình  Yếu  TP.HCM, ngày … tháng năm 20… Giảng viên hướng dẫn (GV ký tên ghi rõ họ tên) ii MUC LUC Trang Chương TÔNG QUAN 1.1 Ly chon đê tai 1.2 Tông quan vê đê tai 1.3 Giới han nghiên cưu Chương CƠ SƠ LY THUYÊT .2 2.1 Nguyên ly hoat đông 2.2 Ưng dung 2.3 Cac linh kiên sư dung .2 2.3.1 IC UA741 .2 2.3.2 Transitor BC547 2.3.3 Diode 1N4007 2.3.4 Led 2.3.5 Tu hóa 2.3.6 Điện trơ 2.3.7 Biến trơ 2.3.8 Relay 2.3.9 Quang trơ 2.3.10 Đomino Chương .10 THIÊT KÊ VA THI CÔNG 10 3.1 Tinh toan thiêt kê 10 3.1.1 Quang trơ 10 3.1.2 Khuếch đại không đảo 10 3.2 Sơ đô nguyên ly .10 3.3 Sơ đô khôi 11 iii 3.4 Sơ đô mach in 11 Chương .12 KÊT QUA ĐAT ĐƯƠC 12 Chương .13 KÊT LUẬN 13 5.1 Đanh gia đê tai 13 5.2 Giới han sản phâm 13 5.3 Hướng giải quyêt 13 5.4 Hướng mơ rông 13 TAI LIỆU THAM KHAO 14 iv DANH MUC CAC HINH Trang Hình 2.1 IC UA741 Hình 2.2 Sơ đồ chân UA741 Hình 2.3 Transitor BC547 Hình 2.4 Sơ đồ chân BC547 Hình 2.5 Diode 1N4007 Hình 2.6 Sơ đồ chân Diode 1N4007 Hình 2.7 Led Hình 2.8 Ki hiệu Led Hình 2.9 Tu hóa Hình 2.10 Ki hiệu điện trơ Hình 2.11 Biến trơ Hình 2.12 Relay Hình 2.13 Sơ đồ chân relay Hình 2.14 Ki hiệu relay Hình 2.15 Quang trơ Hình 2.16 Ki hiệu quang trơ Hình 2.17 Đomino Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý 10 Hình 3.2 Sơ đồ khối 11 Hình 3.3 Sơ đồ mạch in 11 Hình 4.1 Mạch cảm biến ánh sáng 12 v CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN Chương TÔNG QUAN 1.1 ly chon đê tai Trong sống đại điện nguồn lượng quan trọng sống Chinh điện phải sử dung cách thich hợp tránh lãng phi Cũng lý mạch cảm biến ánh sáng đời dựa yêu cầu tiết kiệm điện người, vừa hiệu tránh thời gian để điều khiển Mạch cảm biến ánh sáng thường sử dung cho đèn nơi công cộng công viên, đèn đường, Nhưng đa số sản phẩm thường cấp nguồn pin lượng mặt trời pin sạc dẫn đến tuổi thọ thấp Để khắc phuc điều việc làm mạch cảm biến ánh sáng dùng nguồn điện trực tiếp nhu cầu thiết yếu Để nắm vững nguyên lý hoạt động mạch linh kiện nhóm thực đề tài 1.2 Tơng quan vê đê tai Mạch cảm biến ánh sáng mạch chuyển đổi nguồn lượng ánh sáng thành tin hiệu điện Cảm biến ánh sáng thường gọi “thiết bị quang điện” bơi lượng ánh sáng chuyển đổi (photon) thành (electron) Mạch cảm biến ánh sáng dựa nguyên tắc ánh sáng môi trường tác động vào cảm biến quang nguyên lý so sánh opam để hoạt động Cơ sơ lý thuyết mà nhóm thực dựa nguyên lý hoạt động quang trơ nguyên tắc so sáng điện áp UA741 1.3 Giới han nguyên cưu Mạch cảm biến ánh sáng thường áp dung vào việc đóng tắt tự động thiết bị chiếu sáng chủ yếu Mặc dù cảm biến ánh sáng có độ nhạy lơn ngồi mơi trường có nhiều tác nhân gây nhiễu loạn ánh sáng dẫn đến mạch hoạt động khơng mong muốn Chinh mạch cảm biến ánh sáng mà nhóm thực thường hoạt động môi trường ánh sáng ổn định, chủ yếu nhóm thực đề tài để tìm hiểu nguyên lý cách thức hoạt động mạch chủ yếu nghiên cứu phát triển chinh Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chương CƠ SƠ LY THUYÊT 2.1 Nguyên ly hoat đông mach cảm biên anh sang Nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ánh sáng dựa so sánh điện áp ngõ vào cộng trừ UA741 Khi trời tối, quang trơ tăng số ohm, điện áp ngõ trừ giảm đến nhỏ điện áp ngõ vào cộng ngõ = +Vcc, làm Q1 dẫn kich relay hoạt động 2.2 Ưng dung mach cảm biên anh sang Ứng dung mạch cảm biến ánh sáng hồn tồn thay sức người, không cần phải cài đặt điều chỉnh thời gian Trươc thường sử dung cơng trình công cộng, ngày nhu cầu hộ gia đình ngày lơn nên nhiều sản phẩm sử dung mạch cảm biến ánh sáng sử dung rộng rãi phổ biến trươc 2.3 Cac linh kiên sư dung mach 2.3.1 IC UA741 Hình 2.1: IC UA741 Chưc năng: UA741 IC opam đóng gói vơi nhiều chức Tinh độ lợi cao, tiêu thu dịng điện thấp điện áp cung cấp rộng lý tương để sử dung mạch hoạt động pin Hơn nữa, IC bảo vệ tải từ hai phia tức đầu vào đầu ra, tinh giúp mạch bên IC không bị hư hại tải Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Thông sô kỹ thuật: Model: chân, xuyên lỗ Điện áp cung cấp max: + 18 V Công suất cực đại: 500mW Dải nhiệt hoạt động: đến 70 độ C Sơ chân: Hình 2.2: Sơ đồ chân UA741 2.3.2 transitor BC547 Hình 2.3: Transitor BC547 Chưc năng: BC547 transistor sử dung rộng rãi dược sử dung ứng dung muc đich chung Nó dược sử dung để thay cho nhiều transistor, sử dung nhiều loại mạch điện tử Thơng sơ kỹ thuật: Dịng cực thu tối đa: 100mA Nhiệt độ bảo quản hoạt động tối đa là: -65 đến 150 độ C Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sơ chân: Hình 2.4: Sơ đồ chân BC547 2.3.3 Diode 1N4007 Hình 2.5: Diode 1N4007 Chưc năng: 1N4007 diode đa sử dung rộng rãi Nó thường dùng làm chỉnh lưu phần nguồn điện thiết bị điện tử để chuyển đổi điện áp AC thành DC vơi tu lọc khác Thông sô kỹ thuật: Loại diode: diode ứng dung chung chỉnh lưu silicon Điện áp ngược lặp lại tối đa là: 1000 V Dịng trung bình: 1000mA Dịng tối đa khơng lặp lại: 30A Cơng suất tiêu thu: 3W Nhiệt độ hoạt động: -55 đến 175 độ C Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Sơ chân: Hình 2.6: Sơ đồ chân Diode1N4007 2.3.4 LED Hình 2.7: LED Chưc năng: LED (Hay cịn gọi diode phát quang hay diode phát sáng) loại diode có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Nó nguồn phát sáng có dịng điện tác động lên Diode phát quang diode phát ánh sáng dược phân cực thuận điện áp làm việc LED khoảng 1,7 đến 2,2V dòng qua LED khoảng từ 5mA đến 20mA Ki hiêu: Hình 2.8: Ki hiệu LED Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.5 Tu hóa Trong đề tài nhóm thực sử dung hai loại tu hóa Hình 2.9: Tu hóa Tu hóa tu có phân cực (-), (+) ln có hình tru Trên thân tu thể giá trị điện dung, điện dung thường từ 0.47uF đến 4700uF Trong mạch nhóm sử dung tu hóa 100uF 25V 0.1uF 50V 2.3.6 Điên trơ Trong đề tài nhóm sử dung loại điện trơ sau: Điện trơ 1KΩ ( vòng màu: Nâu đen đỏ vàng kim ) Điện trơ 3.3KΩ (vòng màu: Cam cam đỏ vàng kim) Điện trơ 10KΩ( vòng màu: Nâu đen cam vàng kim ) Ki hiêu: Hình 2.10: Ki hiệu điện trơ Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.3.7 Biên trơ Hình 2.11: Biến trơ Chưc năng: Chức chinh biến trơ khả làm thay đổi điện trơ khoảng cho phép Nguyên lý hoạt động chủ yếu biến trơ dây dẫn tách rời dài ngắn khác 2.3.8 Relay Hình 2.12: Relay Thơng sơ kỹ thuật: Dịng AC max: 10 A Dòng AC min: A Nhiệt độ hoạt động: - 45 đến 75 độ C Thời gian tác động: 10 ms Thời gian nhả hãm: ms Điện áp điều khiển cuộn dây: 12V Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Hình 2.13: Sơ đồ chân Relay Sơ đô chân: Chân chân nối vào cuộn hút, có diện vào cuộn hút hút tiếp điểm chuyển từ vị tri xuống tiếp điểm Chân chân đặt điện áp Chân chân chân tiếp điểm Chưc năng: Chuyển mạch nhiều dòng điện điện áp qua tải khác sử dung tin hiệu điều khiển Cách ly mạch điều khiển khỏi mạch tải Giám sát hệ thống án toàn cộng nghiệp ngắn điện cho máy móc Ki hiêu: Hình 2.14: Ki hiệu relay 2.3.9 Quang trơ Hình 2.15: Quang trơ Trang CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT Chưc năng: Chuyển mạch cảm biến sáng tối môi trường Điện trơ quang trơ kết hợp vơi cầu chia áp dùng làm thiết bị đo mức sáng Thường dùng thiết bị điều khiển theo tác động ánh sáng Hình 2.16: Ki hiệu quang trơ 2.3.10 Đomino Hình 2.17: Đomino chân chân Chưc năng: Đomino thiết bị dùng để kết nối dây điện vơi thiết bị điều khiển động lực, giúp nối liền mạch điện hệ thống có nhiều loại như: Cầu đấu khối, cầu đấu mắc cài, cầu đấu dây cắm, … Trang CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG Chương THIÊT KÊ VA THI CÔNG 3.1 Tinh toan thiêt kê Điện áp V-: điện áp V- điện áp cố định thiết lấp trươc cho mạch hoạt động Công thức tinh V-: R4 / (R2 + R4) * VCC Suy V- dao động từ 7.2V đến 9v Điện áp V+: điện áp V+ điện áp thay đổi trình mạch hoạt động Cơng thức tinh tốn V+: R6 / (R3 +R6) *VCC Khi trời sáng điện trơ quang trơ giảm làm cho V- > V+ ( opam bão hòa âm ) làm cho Q1 không dẫn, relay không hoạt động Khi trời tối điện trơ quang trơ tăng cao làm cho V+>V- ( opam bão hòa dương ) làm cho Q1 dẫn kich relay hoạt động 3.2 Sơ đô nguyên ly R1 1k R2 3.3k C1 0.1uF C2 100uF/25V D2 1N4007 R3 10K R4 10K PRESET R6 LDR + U1 CA741 - D3 R5 10K Q1 BC547 R8 3.3k R9 1K Hình 3.1: Sơ đồ nguyên lý Trang 10 GREEN LED R10 1K D1 RED LED CN1 12 VDC J1 LS1 CON3 RELAY SPDT CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ VÀ THI CƠNG 3.3 Sơ khôi Khối cảm biến Khối Khối sử lý nguồn Khối relay Khối điện áp Hình 3.2: Sơ đồ khối mạch cảm biến ánh sáng Khối nguồn: Sử dung nguồn 12V cung cấp cho mạch Khối cảm biến: Có chức biến tin hiệu ánh sáng thành tin hiệu điện, ta dùng quang trơ Khối relay: Nhóm sử dung relay 12V để điều khiển thiết bị Khối sử lý: Nhóm sử dung UA 741 để sử lý so sánh điện áp dữa hai chân chân để kich relay hoạt động Khối điện áp: điện áp 12V 3.4 Sơ mach in Hình 3.3: Sơ đồ mạch in Trang 11 CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC Chương KÊT QUA ĐAT ĐƯƠC Hình 4.1: Mạch cảm biến ánh sáng Sau trình nghiên cứu, học hỏi, làm việc nhóm thực đề tài đạt kết sau: Biết nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ánh sáng Mô tả: Cách thức mạch hoạt động nhờ ánh sáng chiếu vào quang trơ Biết cách tính tốn lựa chọn linh kiện phù hợp Mô tả: Lựa chọn linh kiện phù hợp vơi nguồn cấp (điện trơ, biến trơ) Biết trình để tạo mạch điện Mơ tả: Q trình vẽ mạch điện máy tinh để tạo mạch in lên boar đồng Tổng quan kết đạt được:  Điều khiển bóng đèn tắt mơ tự động trời tối đèn sáng, trời sáng đèn tắt Trang 12 CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN Chương KÊT LUẬN 5.1 Đanh gia đê tai Đề tài mạch cảm biến ánh sáng hoạt động ổn định, mang tinh thực tế cao thực yêu cầu nhóm đề 5.2 Giới han sản phâm Hạn chế sản phẩm lần có vài điểm sau:  Về mặt kich thươc mạch có kich thức chưa gọn gàng giá thành cao  Vì mạch cảm biến ánh sáng nên ánh sáng gây ảnh hương đến hoạt động mạch 5.3 Hướng giải quyêt Để khắc phuc hạn chế sản phẩm nhóm đưa vài biện pháp khắc phuc sau:  Bố tri linh kiện cách hợp lý để giúp mạch có kich thươc nhỏ gọn  Gắn thêm Diode song song vơi Diode có mạch để mạch làm việc ổn định 5.4 Hướng mơ rông Đề tài phát triển lên vơi ý tương sau:  Có thể cho mạch chạy ngược lại vơi muc đinh ban đầu trời tối đèn tắt trời sáng đèn sáng  Dựa vào mạch cảm biến ánh sáng để nghiên cứu mạch cảm biến khác  Điều khiến động  Nhờ việc nghiên cứu mạch tương lai tự động hóa thiết bị cơng nghiệp Trang 13 TAI LIỆU THAM KHAO [1] ThS Huỳnh Xuân Dũng, giáo trình điện tử bản, môn điện tử công nghiệp, 2019 [2] Trang web: https://www.electronics-lab.com [3] Trang web: https://123docz.net [4] Trang web: http://arduino.vn [5] Trang web: https://dientuviet.com [6] Trang web: https://www.slideshare.net Trang 14 ... lượng ánh sáng thành tin hiệu điện Cảm biến ánh sáng thường gọi “thiết bị quang điện” bơi lượng ánh sáng chuyển đổi (photon) thành (electron) Mạch cảm biến ánh sáng dựa nguyên tắc ánh sáng môi... 4.1: Mạch cảm biến ánh sáng Sau trình nghiên cứu, học hỏi, làm việc nhóm thực đề tài đạt kết sau: Biết nguyên lý hoạt động mạch cảm biến ánh sáng Mô tả: Cách thức mạch hoạt động nhờ ánh sáng. .. việc làm mạch cảm biến ánh sáng dùng nguồn điện trực tiếp nhu cầu thiết yếu Để nắm vững nguyên lý hoạt động mạch linh kiện nhóm thực đề tài 1.2 Tông quan vê đê tai Mạch cảm biến ánh sáng mạch chuyển