a. Sơ đồ nguyên lý
Hình 3-16: Sơ đồ nguyên lý khối cảm biến hồng ngoại
b. Nguyên lý hoạt động
Ở đây sử dụng led phát và led thu hồng ngoại. Led phát phát tia hồng ngoại, led thu nhận tín hiệu hồng ngoại. Bình thường, khi led thu nhận tín hiệu hồng ngoại thì điện trở của led thu nhỏ, nên V6/LM324 < V5/LM324, do vậy ngõ ra của LM324 sẽ ở mức cao (+5V). Khi có vật chắn giữa led phát và led thu, ở đề tài này là có người đi qua thì điện trở led thu rất lớn nên V6/LM324 > V5/LM324, do vậy ngõ ra của LM324 sẽ ở mức thấp (0V). Đồng thời, led D1 sáng khi có trộm (vì ngõ ra ở mức thấp).
Tóm lại, khi ngõ ra ở mức thấp tác động vào chân vi điều khiển thì khối trung tâm nhận biết tín hiệu này báo có trộm. Chân CB_TROM được nối vào chân ngắt ngoài của vi điều khiển. Khi khối cảm biến hồng ngoại phát hiện trộm, mạch nhận tín hiệu rồi lập tức báo động và gọi điện đến các thuê bao đã được lập trình.
R443 100K R445 220 CB_TROM - + U39B LM324 5 6 7 4 11 LED THU LED D1 LED PHAT R441 R440 R442 GND R444 100K 220 VCC 10K 10K
c. Tính toán các thông số của mạch
Khi thu ánh sáng Rledthu=1kΩ, khi không thu ánh sáng Rledthu= 12kΩ nên chọn 1kΩ <R441 <12kΩ, chọn R441 = 10kΩ.
Khi không thu ánh sáng:
V+ = Vcc * RLED / (R441 + RLED) = 5 * 12 / (10 + 12) = 2.76V Khi thu được ánh sáng:
V+ = Vcc * RLED / (R441 + RLED) = 5 * 1 / (10+1) = 0.455V
Chọn biến trở VR = 2kΩ nhưng để thuận tiện cho việc điều chỉnh nên ta chọn VR = 10kΩ.
Tính trở phân cực cho led phát hồng ngoại:
Áp rơi trên led phát là 1.2V và trở là 12kΩ do đó có dòng khoảng 0.1mA. Vậy R440 = (5 -1.2)/0.1=38 kΩ
Ta chọn R440 = 220 Ω
Chọn trở đầu vào đệm cho OpAmp R442 = R443 = 100KΩ. Chọn trở hạn dòng cho led D1: R446= 220Ω
d. Các thông số đƣợc chọn
- R441 = 10kΩ, R440 = R446= 220Ω, R442 = R443 = 100KΩ - VR = 10kΩ