Mạch báo trộm bằng hồng ngoại sử dụng tia hồng ngoại làm cơng cụ phát hiện có hay khơng có vật cản. Linh kiện chủđạo là cặp led thu phát hồng ngoại.
Bài toán
Thiết kế mạch báo trộm bằng hồng ngoại với mạch thu phát riêng, dùng còi báo động.
Yêu cầu:
Mạch được thiết kếchính xác, hoạt động tốt. Giải thích được nguyên lý hoạt động của mạch. Tiết kiệm chi phí thiết kế và thi công.
Tổng quan
Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng nhìn thấy nhưng ngắn hơn bước sóng tia bức xạ vi ba.
+ Bước sóng tia hồng ngoại từ 700nm ÷ 1mm. + Tần số tia hồng ngoại từ 430THz ÷ 300GHz
Trong lĩnh vực điện tử, cặp led thu phát hồng ngoại rất phổ biến trong các ứng dụng: báo động, đếm sản phẩm, dị tìm vịtrí, cân mức,…
Hình 3.18. Cặp led thu phát hồng ngoại
1. Mạch nguyên lý
1.1. Mạch nguyên lý tham khảo
Hình 3.19. Sơ đồnguyên lý mạch phát
Hình 3.20 mơ tả sơ đồ nguyên lý mạch thu và báo động loa khi có trộm.
Hình 3.20. Sơ đồnguyên lý mạch thu
1.2. Thiết kế mạch nguyên lý
Thực hành vẽ mạch nguyên lý theo các bước sau: - Tạo Project, định dạng trang vẽ
- Lấy linh kiện, sắp xếp và hiệu chỉnh linh kiện - Nối đường mạch, tạo điểm nối và ghi nhãn - Kiểm tra sơ đồ mạch nguyên lý
Thư viện các linh kiện:
Tên linh kiện Tên thư viện
IC555 Pspice\ANL_MISC.OLB
Con2 Connector\CON2
Điện trở Discrete\R
Led phát hồng ngoại Discrete\Led
Led thu hồng ngoại Discrete\Diode_Dual_CA_JKK (mượn sơ đồ chân diode đôi, đổi tên)
Tụ phân cực Discrete\Cap
Tụ không phân cực Discrete\Cap NP
Transistor Transistor\BC548
Biến trở Discrete\Resistor Var
IC UM66 Regulator\L7805\TO220
(mượn sơ đồ chân IC7805, đổi tên)
Nguồn Vdc PSPice\Source\Vdc
GND Place ground\GND Capsym
Yêu cầu: Trình bày nguyên lý hoạt động của mạch.
2. Mạch in
2.1. Thiết kế mạch in
Thực hành vẽ mạch in theo các bước sau: - Liên kết footprint và tạo file Netlist - Tạo bản vẽ Layout - Sắp xếp linh kiện - Vẽ mạch - Hồn thiện bo mạch - Đo kích thước và in ấn bo mạch Lưu ý:
+ Thiết kế hai mạch thu và phát riêng lẻ.
+ Khảo sát kích thước các linh kiện để bố trí phù hợp, tránh hiện tượng chồng lấn linh kiện sau khi hàn: Transistor, tụ điện, connector, IC, còi.
+ Sử dụng cịi 5V ở vịtrí loa, bố trí hướng mặt cịi ra ngồi bo.
+ Bố trí led phát và led thu ở cạnh bo sao cho khi đặt hai mạch thu và phát đối diện nhau thì led phát đối diện led thu; có thể hàn riêng hai led này nếu sử dụng hộp chứa.
+ Bố trí connector nguồn sao cho khi gắn mạch led phát và led thu đối diện nhau.
2.2. Thi công mạch in
Thi công bản mạch in theo các bước sau:
- Chuẩn bị nguyên phụ liệu - In bản mạch
- Gia công phay, rửa mạch
- Kiểm tra và xửlý bề mặt mạch in
Hình 3.21. Các loại linh kiện được sử dụng trong mạch báo trộm hồng ngoại
3. Kiểm tra, hiệu chỉnh
- Kiểm tra hoàn chỉnh bản mạch như bảo vệ bề mặt bản mạch, đấu dây, cắt chân linh kiện,…
- Kiểm tra bằng ngoại quan: quan sát tình trạng các linh kiện, đường mạch, chân hàn.
- Kiểm tra bằng hoạt động:
+ Đặt hai mạch cách nhau tối đa 5m sao cho hai led thu phát đối diện nhau.
+ Cấp điện cho hai mạch phát và thu.
+ Đặt vật cản giữa hai mạch và nghe trạng thái còi báo động; nếu còi báo nhỏ thì dùng vít chỉnh biến trở để tăng âm lượng còi.
- Nếu kết quả kiểm tra khơng đạt thì tắt điện và đo, kiểm tra lại các linh kiện, các đường mạch và chân hàn, kiểm tra cực tính linh kiện, chủng loại và giá trị linh kiện.
+ Đo, kiểm tra điện áp đầu chân led phát khi cấp điện trở lại. + Đo, kiểm tra điện áp đầu chân led thu khi cấp điện trở lại.
+ Đo, kiểm tra điện áp chân 3 của IC555 khi có và khơng có vật cản. + Kiểm tra IC nhạc UM66.
Bài tập
Bài tập 1. Thi công mạch đếm hai số hạng và hiển thị led 7 đoạn sử dụng IC số. Bài tập 2. Thi công mạch khuếch đại cơng suất OCL.
Bài tập 3. Thi cơng mạch khóa số sử dụng IC số.
Bài tập 4. Thi công mạch đếm sản phẩm sử dụng vi điều khiển AT89S52.
Bài tập 5. Thi cơng mạch giải mã bàn phím sử dụng IC số.
Bài tập 6. Thi công mạch kích 4 SCR.
Bài tập 8. Thi cơng mạch giải mã màu và hiển thị LCD, sử dụng cảm biến màu họ TCS.
Bài tập 9. Thi công mạch điều khiển chiều quay và tốc độ động cơ DC công suất nhỏ, sử dụng IC L298.
Bài tập 10. Thi công mạch đèn chiếu sáng an tồn dự phịng khi mất nguồn điện lưới.