Chế tạo hệ thống chống trộm bằng tia laser báo qua điện thoại di động sử dụng IC 555

MỤC LỤC

Phương pháp nghiên cứu

- Phạm vi nghiên cứu: Tìm hiểu về IC 555, lắp rắp hệ thống chống trộm bằng tia laser báo qua điện thoại.

KHÁI QUÁT VỀ LINH KIỆN ĐIỆN TỬ 1.1. Linh kiện điện tử thụ động

Điện trở

Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạch màu đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu. Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều) là vạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu vàng kim hoặc màu bạc, dùng để xác định sai số của giá trị điện trở, vàng kim là 5%, bạc là 10%.

Hình 1.5: Vòng màu điện trở 4 vạch
Hình 1.5: Vòng màu điện trở 4 vạch

Tụ điện

Ở thí nghiệm trên : Khi K1 đóng, dòng điện qua cuộn dây tăng dần ( do cuộn dây sinh ra cảm kháng chống lại dòng điện tăng đột ngột ) vì vậy bóng đèn sáng từ từ, khi K1 vừa ngắt và K2 đóng , năng lương nạp trong cuộn dây tạo thành điện áp cảm ứng phóng ngược lại qua bóng đèn làm bóng đèn loé sáng =>. + Biến áp âm tần sử dụng làm biến áp đảo pha và biến áp ra loa trong các mạch khuyếch đại cụng suất õm tần, biến ỏp cũng sử dụng lỏ tụn silic làm lừi từ như biến áp nguồn, nhưng lá tôn silic trong biến áp âm tần mỏng hơn để tránh tổn hao, biến áp âm tần hoạt động ở tần số cao hơn, vì vậy có số vòng/ vol thấp hơn, khi thiết kế biến áp âm tần người ta thường lấy giá trị tần số trung bình khoảng 1KHz - đến 3KHz.

Hình 1.12: Hình dạng thực tế tụ gốm  + Tụ hoá (Tụ có phân cực)
Hình 1.12: Hình dạng thực tế tụ gốm + Tụ hoá (Tụ có phân cực)

Rơle

    Ngược lại, nếu tín hiệu điều khiển hoạt động của rơle là dòng điện (tức là cuộn hút được đấu nối tiếp với phụ tải) thì rơle điện từ đó được gọi là rơ le dòng điện. Trong mạch điện công nghiệp rơle điện từ thường không đóng , ngắt trực tiếp mạch động lực mà nó chỉ tác động gián tiếp vào mạch động lực thông qua mạch điều khiển, vì vậy nó còn được gọi là rơle trung gian. Khi chưa đóng điện cho cuộn hút (5), lá thép động (3) chỉ chịu lực kéo của lò so (1) làm cho tiếp điểm động tiếp xúc với tiếp điểm tĩnh phía trên tương ứng cặp tiếp điểm phía trên ở trạng thái đóng, cặp tiếp điểm phía dưới ở trạng thái mở.

    Trong thế giới Tự động hóa của nhà máy, các thiết bị điều khiển công nghiệp như PLC, bộ hẹn giờ, bộ đếm và thiết bị kiểm soát nhiệt độ vận hành ở điện áp và dòng điện tương đối thấp. Tuy nhiên, khi tín hiệu đầu ra của các thiết bị điều khiển này được kết nối với thiết bị trong nhà máy, thường cần mức điện (điện áp và dòng điện) lớn hơn. Khi một thiết bị điều khiển xuất ra lệnh 24 V để bật động cơ 220 VAC, thông tin điện áp thấp này được chuyển tiếp đến một thiết bị có khả năng chuyển mạch lượng điện lớn hơn.

    Giám sát các hệ thống an toàn công nghiệp và ngắt điện cho máy móc nếu đảm bảo độ an toàn.Sử dụng một vài rơle để cung cấp các chức năng logic đơn giản như ‘AND,’ ‘NOT,’ hoặc ‘OR’ cho điều khiển tuần tự hoặc khóa liên động an toàn.

    Hình 1.23: Cấu tạo rơle điện từ
    Hình 1.23: Cấu tạo rơle điện từ

    Chất bán dẫn

      Cách ly các mạch điều khiển khỏi mạch tải hoặc mạch được cấp điện AC khỏi mạch được cấp điện DC. Chuyển mạch nhiều dòng điện hoặc điện áp sang các tải khác nhau sử dụng một tín hiệu điều khiển. Trong chất bán dẫn loại N: electron là hạt dẫn điện đa số, lỗ trống là hạt dẫn điện thiểu số.

      Trong chất bán dẫn loại P: lỗ trống là hạt dẫn điện đa số, electron là hạt dẫn điện thiểu số. Electron từ N sang P, lỗ trống từ P sang N, tạo thành một điện trường tiếp xúc Etx (nhỏ). Sau một thời gian ngắn, hiện tượng khuếch tán sẽ chấm dứt, hai bên tiếp xúc P–N sẽ tạo ra một vùng nghèo hạt mang điện đa số, vùng này có điện trở lớn.

      Transistor lưỡng cực (BJT) 1. Khái niệm

        Khi có dòng IBE, do lớp bán dẫn N tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp ít nên các lỗ trống từ lớp bán dẫn P tại cực E vượt qua lớp tiếp giáp để sang lớp bán dẫn N tại cực B với số lượng nhiều hơn điện tử. Nếu coi cực E là nguồn phát ra hạt dẫn đa số, hạt này một phần nhỏ chạy qua cực gốc B tạo thành dòng IB, phần lớn còn lại chạy đến cực góp C để tạo nên dòng IC. Nếu bây giờ ta ta đặt vào mạch cực phát một nguồn tín hiệu biến thiên thì điện áp phân cực lớp tiếp giáp EB cũng thay đổi làm cho IB biến thiên, kéo theo IE biến thiên và IC thay đổi.

        Khi dòng IB giảm, dòng IC giảm theo và UCE tăng hay điện áp tín hiệu lấy ra ở chân C ngược pha với điện áp tín hiệu vào khuếch đại ở chân B (transistor mắc theo kiểu phát chung sẽ được trình bày vào phần sau). Thyristor ta có thể hiểu đơn giản nó là 1 con đi ốt có điều khiển được ghép bởi 2 transistor 1 thuận và 1 nghịch, khi có điện cấp cho chân mồi thì nó dẫn, và khi bị ngưng câp điện toàn mạch thì nó ngắt và trở về trạng thái ngưng dẫn. Lúc này transistor T1 được phân cực ở cực B1 nên dòng điện IG chính là IB1 làm T1 dẫn điện, cho ra IC1chính là dòng điện IB2nên lúc đó I2 dẫn điện, cho ra dòng điệnIC2 lại cung cấp ngược lại cho T1 và IC2  IB1.

        - Khi thyristor được phân cực thuận (điện thế anod dương hơn điện thế catod), nếu ta nối tắt (hoặc để hở) nguồn VGG (IG=0), khi VAK còn nhỏ, chỉ có một dòng điện rất nhỏ chạy qua thyristor (trong thực tế người ta xem như thyristor không dẫn điện), nhưng khi VAK đạt đền một trị số nào đó (tùy thuộc vào từng thyristor) gọi là điện thế quay về VBO thì điện thế VAK tự động sụt xuống khoảng 0,7V như diode thường.

        Hình 1.31: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN  Lúc này nguồn phân cực E B  có chiều như hình vẽ để tiếp xúc BE được phân  cực thuận
        Hình 1.31: Sơ đồ mạch điện ở chế độ khóa điện tử của transistor loại NPN Lúc này nguồn phân cực E B có chiều như hình vẽ để tiếp xúc BE được phân cực thuận

        Quang trở 1. Khái niệm

          Khi quang điện trở được chiếu sáng (trạng thái thường trực) có điện trở nhỏ, điện thế cổng của SCR giảm nhỏ không đủ dòng kích nên SCR ngưng. Khi nguồn sáng bị chắn, R tăng nhanh, điện thế cổng SCR tăng làm SCR dẫn điện, dòng điện qua tải làm cho mạch báo động hoạt động. Người ta cũng có thể dùng mạch như trên, với tải là một bóng đèn để có thể sáng về đêm và tắt vào ban ngày.

          Hoặc có thể tải là một rơle để điều khiển một mạch báo động có công suất lớn hơn. Điện thế ở điểm A không đủ để mở Diac nên Triac không hoạt động, đèn tắt. Về đêm, quang trở tăng trị số, làm tăng điện thế ở điểm A, thông Diac và kích Triac dẫn điện, bóng đèn sáng lên.

          Hình 1.44: Sơ đồ mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC
          Hình 1.44: Sơ đồ mạch mở điện tự động về đêm dùng điện AC

          CHẾ TẠO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM BẰNG TIA LASER BÁO QUA ĐIỆN THOẠI DI ĐỘNG

          Sơ lược về phần mềm mô phỏng

          PROTEUS VSM là sự kết hợp giữa chương trình mô phỏng mạch điện theo chuẩn công nghiệp SPICE3F5 và mô hình linh kiện tương tác động (animated model). Nó cho phép người dùng tự tạo linh kiện tương tác động và thực ra có rất nhiều linh kiện loại này được tạo ra mà không cần code lập trình. Do đó, PROTEUS VSM cho phép người dùng thực hiện các “mô phỏng có tương tác”.

          BAT2

            Nguồn sáng này được đưa vào quang trở, lúc này điện trở trên quang trở sẽ giảm, lúc đó áp chân B của Transitor Q1 sẽ tăng và Q1 dẫn. Khi có người đi ngang qua, tia laser bị che khuất không chiếu được vào quang trở  điện trở trên quang trở sẽ tăng, Transitor Q1 sẽ không dẫn. Khi nhận được cuộc gọi từ ngoài thì Rơle RL4 được cấp nguồn và lúc đó RL4 sẽ chuyển từ chế độ thuần đóng sang chế độ ngắt, dẫn đến Thyritor U3 được dẫn thông  RL3 chuyển từ chế động thuần đóng sang chế độ ngắt RL1 bị ngắt nguồn và RL2 chuyển từ chế độ đóng sang ngắt.

            Sau một thời gian tìm hiểu, tham khảo tài liệu từ nhiều nguồn khác nhau, cũng như được sự giúp đỡ của giáo viên hướng dẫn và bạn bè, em đã hoàn thành đề tài: Sử dụng IC555 chế tạo hệ thống chống trộm bằng tia laze báo qua điện thoại di động. Nhìn chung đề tài của em có ưu điểm: Mạch có cấu tạo và hoạt động đơn giản không phức tạp nhưng tính chính xác, ổn định cao và khả năng áp dụng thực tế cao, đặc biệt khi có trộm thì báo được qua điện thoại và báo liên tục đến lúc phát hiện. Nhưng nó thể hiện những nguyên lý cơ bản nhất của một hệ thống chống trộm, từ đó mở ra khả năng phát triển những hệ thống tốt, hoàn thiện hơn cũng như ứng dụng vào các mục đích khác nhau trong cuộc sống.

            Ngoài ra bên cạnh mục đích phát hiện, chống trộm thì đề tài này còn có thể được ứng dụng ở nhiều lĩnh vực khác như : Báo cháy, báo mực nước lũ từ xa, hệ thống báo người thân gặp nguy hiểm.

            Hình 3.1: Mô phỏng mạch chưa hoạt động
            Hình 3.1: Mô phỏng mạch chưa hoạt động