IV. Thiết kế mạch
1. SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH
Khối mạch nguồn:
Khối nguồn ta sử dụng nguồn tụ 684/630V, Cấp nguồn 220V. nguồn điện sẽ được giảm áp khi qua tụ điện, được nắn thành điện 1 chiều qua cầu điode thành 12v sau đó đi vào mạch. Ta gắn thêm 1 con zener 1N4742 sử dụng như một mạch xén bảo vệ mạch khi điện áp lớn hơn 12V.
Tụ C4 470uF được sử dụng để lọc nguồn. Tụ C5 100nF là tụ sử dụng để lọc chống nhiễu.
Điện trở 100 Ohm 2W là linh kiện điện tử thụ động đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện có công suất 2W
Từ mạch trên ta có thể tạo ra được nguồn 12V(chú ý: nguồn này là nguồn không cách li nên khi chạm vào có thể giật ).
Mạch ổn áp:
Điện áp 12V sẽ được đưa vào khối mạch ổn áp và qua IC78L05 ổn áp thành nguồn 5V ổn định và cung cấp cho khối cảm biến trong hình 2.1. Việc sử dụng nguồn ổn áp để khi điện áp có thay đổi thì nó vẫn hoạt động đúng với mức ánh sáng mình đã chỉnh cho quang trở qua biến trở.
Mạch gắn thêm một con led để báo nguồn, khi ta cấp điện vào khối nguồn thì led sẽ sáng. Ngoài ra còn có tụ C1 để chống nhiễu và tụ C2 để lọc nguồn.
Khối mạch cảm biến
Khối mạch cảm biến sử dụng nguồn 5V được ổn áp nhờ IC 7805 để có thể hoạt động. Khối mạch này gồm Icon IC LM358, đây là 1 con IC được tích hợp 2 con Op-amp chức năng so sánh điện áp chân 5,6 và chân 2,3 của IC LM358. Hai con biến trở để điều chỉnh ngưỡng sáng mà đèn sẽ tắt (RV1) và ngưỡng ánh sáng mà đèn sẽ bật RV2) Chìa khóa quyết định hành động đóng mở relay của mạch nằm ở 2 con OpAmp với chức năng so sánh. Khi điện áp thay đổi trên các đầu vào chân (2) và (3),(5) và(6), Opamp nhận biết các tín hiệu này và thực hiện phép so sánh.
V1, V2, V3, V4, V5, V6 và V7 là điện thế của các chân 1, 2, 3, 4, 5, 6 và 7 của IC LM358:
Nếu V5 > V6 thì Vout(V7) = V8( tại chân 8) sẽ bằng Vcc=5V làm Q1 dẫn, cuộn dây của rơle có điện, Q2 đẫn và đèn sáng.
- Ngược lại: Nếu V5 < V6 => Vout = V4(tại chân 4).
- Lúc này, tín hiệu đưa ra Transistor chắc chắn là 1 trong 2 giá trị: V8 hoặc V4
- Vout = V4 = 0, mặc dù điện áp đã bằng 0 nhưng đèn vẫn không tắt vì nó vẫn được duy trì bởi con Q2 (A1015), khi trời đủ sáng thì V2<V3 thì V7 sẽ bằng Vcc=5v kích Q3 dẫn và làm ngưng dẫn con Q1 và ngắt rơle đồng thời ngắt nguồn làm ngưng dẫn Q2 và đèn sẽ tắt.
- Khi trời trở lại tối V2<V3, V1 đã trở về 0 nhưng đèn vẫn chưa bật bởi vì ngưỡng bật chưa được đảo lại V5>V6, khi V5>V6 thì đèn sẽ sáng.
Như vậy, việc thay đổi điện trở thụ động của quang trở phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào nó. Quang trở thay đổi điện trở làm điện áp tại quang trở thay đổi liên tục và Op-
Amp sử dụng các tín hiệu điện áp này để điều khiển điện áp ra... Từ đó quyết định việc đóng mở của Transistor và relay...
Việc gắn relay phải gắn thêm diot (D1) để bảo vệ relay, xả điện áp ngược cuộn dây của role, bảo vệ Q2. Do trong relay có cuộn dây nên khi tắt nguồn sẽ sinh ra dòng điện cảm ứng có chiều ngược lại đánh trở lại relay nên phải có diot để chặn lại dòng này.