Báo cáo đồ án Mạch cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT SỐ
Đề tài: MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG SỬ DỤNG
QUANG ĐIỆN TRỞ

Giáo viên giảng dạy: ĐƯỜNG KHÁNH SƠN
Sinh viên thực hiện:TRẦN HOÀNG THIỆN
NGUYỄN MINH TỒN
NGUYỄN TRÍ TỒN
NGUYỄN CHÍ TỒN
NGUYỄN PHẠM MINH TRIỀU

......, tháng…. năm……


TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ CẦN THƠ
KHOA KỸ THUẬT CƠ KHÍ
BÁO CÁO ĐỒ ÁN

KỸ THUẬT SỐ
(2023-2024)
ĐỀ TÀI:

MẠCH CẢM BIẾN ÁNH SÁNG DỬ DỤNG
QUANG ĐIỆN TRỞ
Sinh viên thực hiện:
Trần Hồng Thiện

Nguyễn Minh Tồn
Nguyễn Chí Tồn
Nguyễn Trí Tồn
Nguyễn Phạm Minh Triều
ĐIỂM

CNCD2211030
CNCD2211049
CNCD2211029
CNCD2211040
CNCD2211034
NHẬN XÉT
NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

2


MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU.......................................................................................5
PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỀ TÀI...........................................................6
1.1 Sơ đồ mạch vẽ............................................................................6
Cơ sở lý thuyết:...........................................................................6
1.2 Nguyên lý hoạt động..................................................................7
1.2.1 Khi có ánh sáng.................................................................7
1.2.2 Khi khơng có ánh sáng.......................................................7
PHẦN 2: LINH KIỆN...........................................................................9
2.1 Quang điện trở............................................................................9
2.1.1 Cấu tạo:.............................................................................9
2.1.2 Nguyên lý hoạt động;.......................................................10
2.2 Transistor NPN........................................................................11

2.2.1 Chức năng của transistor................................................11
2.2.2 Ưu nhược điểm của Transistor........................................12
2.3 Điện trở....................................................................................12
2.4 Led...........................................................................................13
PHẦN 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI.........................................................14
PHẦN 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO..................................................15

3


MỤC LỤC HÌNH

Hình 1: Mạch khi trời sáng................................................................ 6
Hình 2: Mạch khi trời tối................................................................... 8
Hình 3: Cấu tạo quang trở................................................................. 9
Hình 4: Ký hiệu quang trở............................................................... 10
Hình 5: Quang trở........................................................................... 10
Hình 6: Transistor BC547 và ký hiệu............................................... 11
Hình 7: Ký hiệu điện trở.................................................................. 12
Hình 8: Điện trở.............................................................................. 13
Hình 9: Cấu tạo và ký hiệu của LED................................................ 13
Hình 10: LED.................................................................................. 13
Hình 11: Mạch hồn thành khi trời sáng.......................................... 14
Hình 12: Mạch hoàn thành khi trời tối............................................. 14

4


LỜI MỞ ĐẦU
Chúng ta điều biết chiếu sáng là một yếu tố quan trọng ảnh

hưởng đến vẽ đẹp của ngôi nhà. Cuộc sống ngày càng hiện đại,
con người ln tìm tới những cái tân tiến, tiện nghi để phục vụ
bản thân và gia đình
Bạn có thấy khó chịu khi người khác quên tắc điện khi ra khỏi
phòng? Hay trời tối mà bạn phải mị mẫm đi tìm cơng tắc để bật
đèn, hoặc đơn giản là bạn quá bận rộn để kiểm sốt hết hệ thống
đèn chiếu sáng trong khn viên nhà khi trời đã sáng... tất cả
những điều chúng ta cần làm là thiết kế một hệ thống chiếu sáng
hợp lý, hiện đại, an tồn nhưng vẫn tiết kiệm điện.
Vì vậy, qua q trình nghiên cứu tìm tịi và tham khảo trên
internet và sự giúp đỡ của thầy cơ, nhóm chúng em đã thực hiện
đồ án “ mạch cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở” .

5


PHẦN 1: XÂY DỰNG ĐỀ TÀI
1.1 Sơ đồ mạch vẽ.

Hình 1: Mạch khi trời sáng
Cơ sở lý thuyết:
Q1, Q2: transistor NPN tác dụng như khóa chuyển mạch điện tử
LDR : Quang trở
+ Có trị số R nhỏ khi trời sáng
+ Có trị số R lớn khi trời tối
D1 : LED hay diode phát quang
R1 : Hạn dòng vào LDR và cực B của Q1 để bảo vệ LDR, Q1
R2 : Dùng để gim áp qua cực B của Q1, có thể thay R2 bằng biến
trở để điều chỉnh độ sáng của led.
6

R3 : Điện trở gánh của Q1 đồng thời tạo thiên áp điều khiển cho
Q2 hoạt động
R4 : Hạn dòng vào D1 tác dụng bảo vệ D1
1.2 Nguyên lý hoạt động.
1.2.1 Khi có ánh sáng
Khi có ánh sánh chiếu vào quang trở, điện trở LDR giảm cịn vài
trăm Ohm ít cản trở dòng điện đi qua nên dòng IB lớn,
VBE(Q1)>0.7, Q1 dẫn
Vì vậy điện áp đầu vào đi qua R3 qua cực CE của Q1, dẫn đến
VBE(Q2) < 0.7, Q2 đóng,
Khơng có dịng qua led, led tắt.
Kết luận: Khi có ánh sáng là Led tắt.
1.2.2 Khi khơng có ánh sáng.
Khi khơng có ánh sáng chiếu vào quang trở, điện trở LDR tăng
lên đến M Ohm dẫn đến dòng điện IB nhỏ,
VBE(Q1)<0.7, Q1 khơng dẫn
Vì vậy điện áp đầu vào khơng đi qua cực CE của Q1 mà qua điện
trở R3 vào cực B của Q2,
VBE(2) > 0.7, Q2 dẫn
Điện áp đầu vào đi qua R4 qua led làm led sáng và chạy vào cực
E nối mass của Q2.

7


Kết luận: Khi khơng có ánh sáng là led sáng

Hình 2: Mạch khi trời tối

PHẦN 2: LINH KIỆN.
8


Số lượng
Quang điện trở

1

Transistor NPN BC547

2

Điện trở 1/4W

330R :1
470R :1
1K : 1
4.7K : 1

LED xanh dương 3-3.2V

1

Board 5x7 cm

1

Pin 9V

1

Đế pin

1

2.1 Quang điện trở
2.1.1 Cấu tạo:
Gồm 2 phần là phần trên
và phần dưới là các màng kim
loại được đấu nối với nhau
thông qua các đầu cực. Linh
kiện này được thiết kế theo
cách cung cấp diện tích tiếp
xúc tối đa nhất với 2 màng kim
loại và được đặt trong một hộp
nhựa có thể giúp tiếp xúc được
với ánh sáng và có thể cảm
nhận được sự thay đổi của
cường độ ánh sáng.
Hình 3:Cấu tạo quang trở

9


Thành phần chính để tạo nên quang trở
đó chính là Cadmium Sulphide (CdS)
được sử dụng làm chất quang dẫn,
thường không chứa hoặc có rất ít các

hạt electron khi khơng được ánh sáng
chiếu vào.
Hình 4: ký hiệu quang trở
2.1.2 Nguyên lý hoạt động;
Quang trở được làm
bằng chất bán dẫn có trở kháng
rất cao và khơng có một tiếp
giáp nào. Trong bóng tối,
quang trở thường có điện trở
lên vài MΩ. Cịn khi có ánh
sáng thì giá trị điện trở có thể
giảm xuống mức một cho đến
vài trăm Ω.
Hình 5: quang trở thực tế

Nguyên lý hoạt động của quang trở dựa trên nguyên lý hiệu ứng
quang điện trong một khối vật chất. Khi mà các photon có năng
lượng đủ lớn đập vào, sẽ khiến cho các electron bật ra khỏi các
phân tử và trở thành các electron tự do trong khối chất và từ chất
bán dẫn chuyển thành dẫn điện. Mức độ dẫn điện của quang trở
tùy thuộc vào phần lớn các photon được hấp thụ.
Khi ánh sáng lọt vào quang trở, các electron sẽ được giải phóng
và độ dẫn điện sẽ được tăng lên. Tùy thuộc vào chất bán dẫn mà
các quang trở sẽ có những phản ứng khác nhau với các loại sóng
photon khác nhau.

10


2.2 Transistor NPN

Nguyên tắc hoạt động
chính của transistor là sự
kiểm sốt dịng điện hoặc
điện áp tại một chân bằng
cách áp dụng điện áp hoặc
dòng điện vào chân khác.
Điều
này
cho
phép
transistor hoạt động như
một công tắc điện tử hoặc bộ
khuếch đại trong các mạch
điện tử và ứng dụng khác.
Transistor NPN BC547
Parameter

Value

Unit

Colletor emitter voltage

45

V

Colletor base voltage

50

V

Emitter base

6

V

Colletor current

100

mA

Hình 6: Transistor BC547 và ký hiệu
2.2.1 Chức năng của transistor
Ta thấy được hai chức năng chính của transistor đó
chính là transistor cơng tắc và transistor với mục đích khuếch đại.
Transistor cơng tắc như một chiếc khóa điện tử để kích hoạt chế
độ bật tắt cho các ứng dụng năng lượng cao và thấp. Transistor
dùng với mục đích khuếch đại có vẻ như gần gũi hơn khi chúng
được dùng trong điện thoại, TV để khuếch đại âm thanh và hình
ảnh hay các thiết bị điện tử khác.

11


2.2.2 Ưu nhược điểm của Transistor
Ưu điểm:

Transistor có lượng tiêu thụ điện năng khơng lớn, độ trễ
gần như khơng có khi khởi động và không chứa chất độc hại bởi
chúng khơng có bộ phận làm nóng cathode. Với kích thước nhỏ
và nhẹ hơn sản phẩm được tối ưu hơn rất nhiều. Với những thiết
bị hiện đại thì rất phù hợp cho transistor phát huy vai trò bởi
chúng sử dụng mức điện áp hoạt động nhỏ gần bằng với pin tiểu.
Transistor cịn có hiệu suất cao và tuổi thọ dài, ít bị vỡ nên chúng
khá được ưa chuộng sử dụng.
Nhược điểm:
Transistor cũng bộc lộ một số hạn chế khi khả năng hoạt
động suy giảm dần theo thời gian, chúng chỉ hoạt động tốt tần số
nhỏ cịn với cơng suất lớn và tần số cao thì chúng tỏ ra chưa phù
hợp. Hơn thế transistor này còn dễ hỏng nếu sốc điện hay nhiệt,
rất nhạy cảm với bức xạ.
2.3 Điện trở
Điện trở là một thành phần điện tử được sử dụng để hạn
chế hoặc điều chỉnh lưu lượng dòng điện trong một mạch điện.
Nó có khả năng giảm điện áp hoặc chuyển đổi năng lượng điện
thành nhiệt.Điện trở có một giá trị trở kháng xác định, được đo
bằng đơn vị ohm (Ω).

Hình 7: Ký hiệu điện trở
Hình 8: Điện trở thực tế
12


Trở kháng của một điện trở xác định mức độ khó khăn mà
dịng điện gặp phải khi đi qua nó. Điện trở có trở kháng cao sẽ
hạn chế dịng điện, trong khi điện trở có trở kháng thấp cho phép
dịng điện chảy qua mạch dễ dàng hơn.

2.4 Led

Hình 9: Cấu tạo LED và ký hiệu

Hình 10: LED

Diode phát quang (LED - Light Emitting Diode) là một loại
diode đặc biệt có khả năng tỏa sáng khi có dịng điện đi qua nó.
Nguyên lý hoạt động của diode phát quang dựa trên hiệu ứng
phát quang điện tử

PHẦN 3: THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

13


Hình 11: Mạch hồn thiện khi trời sáng.

Hình 12: Mạch hoàn thiện khi trời tối.

PHẦN 4 : TÀI LIỆU THAM KHẢO
www.alldatasheet.com. 2023. BC547 Datasheet, PDF Alldatasheet. />Searchword=BC547.
vi.wikipedia.org. 2023. Điện trở quang – Wikipedia tiếng
Việt. />www.studocu.com. 2023. Chương II MẠCH PHÂN CỰC VÀ
KHUẾCH ÐẠI TÍN HIỆU NHỎ DÙNG BJT
14


/>l-engineering/chng-ii-mch-phan-cc-va-khuch-di-ti/10493153.

autodetailing.vn. 2022. Transistor là gì? Cấu tạo, nguyên lý hoạt
động củaTransistor. />
15