Mạch báo trộm dùng tia hồng ngoại P1 docx

M
Ạ

P
H
1.Điện
t
- Điện
t
tùy vào

- Cấu t
ạ
bằng t
h
trở. Ng
ư


Ký hiệ
u

Điện tr
ở

Biến T
r

Có ha
i
L

L
Ạ
CH
B
H
ẦN I: GI
Ớ
t
rở:
t
rở là một
l
vị trí điệ
n
ạ
o: điện t
r
h
an, magie
ư
ời ta dun
g
u
:
ở
:
r
ở

i

loại Biến
L
oại 2 châ
n
L
oại 2 châ
n
B
ÁO T
R
Ớ
I THIỆ
U
l
inh kiện
c
trở trong
m
r
ở được c
ấ
kim loại
N
g
các vòn
g

Điện Trở
n
có giá trị

n
có giá trị
R
ỘM
D
U
VỀ MỘ
T
TR
O
c
ó tính cản
m
ạch điện
ấ
u tạo từ
n
N
i-O2, ox
i
g
màu để b
i

từ 0 đến
R
giửa 0 đế
n
D
ÙNG

T
VÀI LI
N
O
NG MẠ
C





trở dòng
đ
.
n
hững vật
i
t kim loại
,
i
ểu thị giá

R

n

R
TIA H
Ồ
N
H KIỆ
N
C
H
đ
iện và là
m
liệu có đ
i
,
dây quấ
n
trị điện tr
ở

Ồ
NG
N
N
ĐƯỢC
S
m
một số
c
i
ện trở su

ấ
n
. Để biểu
ở
.
N
GOẠ
I
S
Ử DỤN
G
c
hức năng
k
ấ
t cao như
thị giá trị
I

G

k
hác
làm
điện



- HÌNH DẠNG THỰC TẾ

- Điện Trở Thường








Biến Điện Trở




- Trong
trị của
đ

Hệ 4
V
Đen
(Black
)

0


Cách T
í
V

V
V
V

Giá trị
- Phần
vạch m
của giá
Thí Dụ
việc chế
b
đ
iện trở k
h
V
ạch mã
m
(Brown
)

1
í
nh Giá T
r
ị
V
ạch màu
t
V
ạch màu

t
V
ạch màu
t
V
ạch màu
c
điện trở
=
cuối cùn
g
àutrước, t
h
trị điệntr
ở
b
iến điện t
r
h
áng
m
àu
H
Đỏ
(Red
)
C
a
(Or
a

)

2
3
ị
Điện Tr
ở
t
hứ nhứt c
h
t
hứ hai ch
o
t
hứ ba cho
c
uối cho b
i
=
trị số x n
h
g
: (không
c
h
ường có
m
ở
, hoàng ki
m

r
ở, người
t
H
ệ Thốn
g

V
a
m
a
nge
)

V
à
(Ye
l
)

3

4
ở

h
o biết giá
o
biết giá t
r

biết cấp s
ố
i
ết sự thay
h
ân tử lũy
c
ần quan
t
m
àu hoàn
g
m
là 5%,
b




t
a dùng hệ
V
ạch Mà
u
à
ng
l
low
)

Xa
n
L
á
Câ
y
(Gre
)

4
5
trị thứ nh
ứ
r
ị thứ hai
c
ố
nhân củ
a
đổi giá trị
thừa)
t
âm nhiều
)
g
kim hoặ
c
b
ạc là 10%
thống mả

v
u

g
iá trị c
ủ
n
h
á

y

en
Xanh
Dươn
g
(Blue)

6
ứ
t của Điệ
n
c
ủa Điện
T
a
lủy thừa
m
của điện t
)

làvạch m
à
c
màubạc,
.
v
ạch màu
ủ
a điện tr
ở
(Tím
(Violet
)

7
n
Trở
T
rở
m
ười
rở theo nh
à
u nằm t
á
dùng để
x
để cho bi
ế
ở

Xám
(Grey
)
T
r
(
W

8
iệt độ
á
ch biệt v
ớ
x
ác định s
a
ế
t giá
r
ắng
W
hite
)
9
ớ
i ba
a
i số
Điện Trở có cá vạch màu Xanh Xạm, Đen, Đỏ, Vàng Kim . Giá trị Kháng trở sẻ là

1 0 X 10
2
10% = 1000 Ω + 10% = 1 kΩ + 10%

Hệ Trị Giá In trên Điện Trở
600 cho một giá trị là 600Ω
2003 cho một giá trị 200×10
3
= 200kΩ
2R5 cho một giá trị 2.5Ω
R01 cho một giá trị 0.01Ω






2.Tụ điện:


-Tụ điện là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng điện một
chiều và cho dòng điện xoay chiều truyền qua.

-Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực.

-Loạicó phân cực th
ường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của
loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực
vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị hư và hoạt
động sai. Ngoài ra người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm,

tụ giấy, tụ hóa


Kí hiệu: được kí hi
ệu là C

-Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau.

Loại không phân cực:







Loại phân cực











Biểu tượng trên mạch điện:

Đơn vị của tụ điện

- Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta
thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như

+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)
+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)
+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn là 1µF)

=> 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf



Cách đọc giá trị của tụ điện:

- Đọc trực tiếp trên thân điện tr
ở, ví dụ 100µF (100 micro Fara)

Nếu là số dạng 103J, 223K, 471J vv thì đơn vị là pico, hai số đầu giữ nguyên , số
thứ 3 tương ứng số lượng số 0 thêm vào sau( chữ J hoặc K ở cuối kà ký hiệu cho
sai số).

-Ví dụ 1:103J sẽ là 10000 pF (thêm vào 3 số 0 sau số 10) = 10 nF.

- Ví dụ 2: 471K sẽ là 470 pF (thêm 1 số 0 vào sau 47)


Sau trị số điện dung bao giờ cũng có giá trị điện áp, điện áp ghi trên tụ chính là
điện áp cực đại mà tụ
có thể chịu được, vượt qua giá trị này thì tụ điện có thể bị hư
hỏng hoặc bị cháy nổ.










3. Tranzitor:

Transistor là một linh kiện bán dẫn thường được sử dụng như một thiết bị
khuếch đại hoặc một khóa điện tử. Tranzitor là khối đơn vị cơ bản xây dựng nên
cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác. Vì đáp
ứng nhanh và chính xác nên các tranzitor được sử dụng trong nhiều ứng dụ
ng
tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu,
và tạo dao động.Tranzitor cũng thường được kết hợp thành mạch tích hợp (IC),có
thể tích hợp tới một tỷ tranzitor trên một diện tích nhỏ.

Hình dạng

Kí hiệu :




transis
t







Transis
t





t
or NPN
t
or PNP
Q2
Q1

Cấu tạo:

Cấu tạo bởi 2 tiếp xúc P-N ghép liên tiếp gồm các vùng bán dẫn loại P và N xếp
xen kẽ nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác với 2 vùng lân cận và có bề rộng
rất mỏng khoảng 10A
0
m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần nhau. Nếu vùng giữa
là N ta có transistor PNP, ngược lại nếu vùng giữa là vùng P ta có transistor NPN.


Phân biệt các loại Transistor PNP và NPN ngoài thực tế.
Transistor Nhật bản : thường ký hiệu là A , B , C , D Ví dụ A564, B733,
C828, D1555 trong đó các Transistor ký hiệu là A và B là Transistor thuận PNP
còn ký hiệu là C và D là Transistor ngược NPN. các Transistor A và C thường có
công xuất nhỏ và tần số làm việc cao còn các Transistor B và D thường có công
xuất lớn và tần số làm việc thấp hơn.
Transistor do Mỹ sản xuất. thường ký hiệ
u là 2N ví dụ 2N3055, 2N4073 vv
Transistor do Trung quốc sản xuất : Bắt đầu bằng số 3, tiếp theo là hai chũ cái. Chữ
cái thức nhất cho biết loại bóng : Chữ A và B là bóng thuận , chữ C và D là bóng
ngược, chữ thứ hai cho biết đặc điểm : X và P là bóng âm tần, A và G là bóng cao
tần. Các chữ số ở sau chỉ thứ tự sản phẩm. Thí dụ : 3CP25 , 3AP20 vv


Cách xác định vị trí các chân của transistor:
Xác định bằng cách dùng VOM: đo lần lượt các cặp chân c

ủa transistor ( điện
thuận rồi ảo chiều lại) tổng cộng là 6 lần đo. Trong đó có 2 lần lên kim và trong 2
lần lên kim đó có 1 que cố định và chân ở que cố định là chân B .nếu que cố định
này là đen thì trans là loại PNP còn ngược lại là NPN

4. LED quang - LED phát tín hiệu hồng ngoại


Ở quang trở, quang diode và quang transistor, năng lượng của ánh sáng chiếu vào
chất bán dẫn và cấp năng lượng cho các điện tử vượt dãi cấm. Ngược blại khi một
điện tử từ dãi dẫn điện rớt xuống dãi hoá trị thí sẽ phát ra một năng lượng E=h.f

Dải dẫn điện Dải hóa trị Dải cấm hf. Khi phân cực thuận một nối P-N, điện tử tự

do từ vùng N xuyên qua vùng P và tái hợp với lỗ trống (về phương diện năng
lượng ta nói các điện tử trong dãi dẫn điện – có năng lượng cao – rơi xuống dãi hoá
trị - có năng lượng thấp – và kết hợp với lỗ trống), khi tái hợp thì sinh ra năng
lượng.

Đối với diod Ge, Si thì năng lượng phát ra dưới dạng nhiệt. Nhưng đối với diod
cấu tạo bằng GaAs (Gallium Arsenide) năng lượng phát ra là ánh sáng h
ồng ngoại
(không thấy được) dùng trong các mạch báo động, điều khiển từ xa…).
Với GaAsP (Gallium Arsenide phosphor) năng lượng phát ra là ánh sáng \vàng hay
đỏ. Với GaP (Gallium phosphor), năng lượng ánh sáng phát ra màu vàng hoặc
xanh lá cây. Các Led phát ra ánh sáng thấy được dùng để làm đèn báo,trang trí…
Phần ngoài của LED có một thấu kính để tập trung ánh sáng phát ra ngoài.

Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED. Tuỳ theo mức năng lượng
giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau sẽ quyết định
màu sắc củ
a LED. Thông thường, LED có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt
thông thường, trong khoảng 1,5 – 2,8V tuỳ theo màu sắc phát ra, màu đỏ: 1,4 –
1,8V, vàng: 2 – 2,5V, còn màu xanh lá cây: 2 – 2,8V, và dòng điện qua LED tối đa
khoảng vài mA





- Diode thường







Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) được phát ra từ Led là ánh sáng không thể
nhìn thấy được bằng mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm. Tia
hồng ngoại có vận tốc truyền bằng vận tốc ánh sáng và được thu lại và sử lý sang
tín hiệu số bằng: TSOP1138, TSOP1738, TSOP1736- 38Khz

LED thu hồng ngoại














5. IC NE555.
IC NE555 gồm có 8 chân.
- Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC

- Chân số 2
(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp.mạch so áp dùng các transistor PNP.
Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3.

- Chân số 3
(OUTPUT): Ngõ ra .trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo
mức volt cao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)

-Chân số 4
(RESET): dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì ngõ
ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp

trên chân 2 và 6.

- Chân số 5
(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC 555
theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối mase. Tuy nhiên trong
hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ 0.01uF đến 0.1uF, các tụ
có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định.

- Chân số 6
(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác .mạch so sánh dùng các
transistor NPN .mức chuẩn là Vcc/3.
- Chân số 7
(DISCHAGER) : có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển bei tầng
logic .khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra. Chân 7 tự
nạp xả điện cho 1 mạch R-C lfc IC 555 dùng như 1 tầng dao động .

- Chân số 8
(Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC
555 trong khoảng từ 5v - 15v và mức tối đa là 18v.


Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor để
xả điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện trở
mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên đ
iện áp chuẩn.
Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào
chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = [1] và
FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = [1] và FF
được reset.

Giải thích sự dao động:
Ký hiệu 0 là mức thấp bằng 0V, 1 là mức cao gần bằng VCC. Mạch FF là loại RS
Flip-flop,KhiS=[1]thìQ=[1]và =[ 0].
Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = [0].
Khi R = [1] thì = [1] và Q = [0].

Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì = [1], transisitor
mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6
không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.


Giai đoạn ngõ ra ở mức 1:

Khi bấm công tắc khởi động, chân 2 ở mức 0.
Vì
điện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S=
[1], Q = [1] và = [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp
tục nạp qua R, điện áp trên tụ tăng. Khi nhấn công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- =
[1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 0, S = [0], Q và vẫn không đổi.
Trong khi điện áp tụ C nhỏ hơn V2, FF vẫn giữ nguyên trạng thái đó.


Giai đoạn ngõ ra ở mức 0:

Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp 2 có V+ lớn hơn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] và

= [1]. Ngõ ra của IC ở mức 0.
Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé hơn V-, ngõ ra của Op-
amp 2 ở mức 0. Vì vậy Q và không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor

Kết quả cuối cùng:
Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định


Thiết kế mạch dao động = IC
Nội dung : IC tạo dao động họ XX555, Thiết kế mạch dao động tạo ra xung vuông
có t
ần số và độ rộng bất kỳ.
1. IC tạo dao động XX555 ; XX có thể là TA hoặc LA v v




Mạch dao động tạo xung bằng IC 555, Vcc cung cấp cho IC có thể sử dụng từ 4,5V
đến 15V , đường mạch mầu đỏ là dương nguồn, mạch mầu đen dưới cùng là âm
nguồn.
Tụ 103 (10nF) từ chân 5 xuống mass là cố định và bạn có thể bỏ qua ( không lắp
cũng được )
Khi thay đổi các điện trở R1, R2 và giá tr
ị tụ C1 bạn sẽ thu được dao động có tần
số và độ rộng xung theo ý muốn theo công thức:

T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 và f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 )

T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s)
f =Tần số dao động tính bằng (Hz)

R1 = Điện trở tính bằng ohm (W )
R2 = Điện trở tính bằng ohm ( W )
C1 = Tụ điện t ính bằng Fara ( W )
T=Tm+Ts T: chu kỳ toàn phần

Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1
Tm : thời gian điện mức cao
Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp


Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có
điện
mức cao Tm và thời gian có điện mức thấp Ts


Từ các công thức trên ta có thể tạ
o ra một dao động xung vuông có độ rộng Tm và
Ts bất kỳ.
Sau khi đã tạo ra xung có Tm và Ts ta có T = Tm + Ts và f = 1/ T

* Thí dụ thiết kế mạch tạo xung như hình dưới đây.
Bài tập : Lắp mạch dao động trên với các thông số :
C1 = 10µF = 10 x 10-6 = 10-5 F
R1 = R2 = 100KW = 100 x 103 W
Tính Ts và Tm = ? Tính tần số f = ?

Bài làm:
Ta có Ts = 0,7 x R2 x C1 = 0,7 x 100.103 x 10-5 = 0,7 s
Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 = 0,7 x 200.103 x 105 = 1,4 s
=> T = Tm + Ts = 1,4s + 0,7s = 2,1s

=> f =1 / T = 1/2,1 ~ 0,5 Hz
Mạch tạo xung có Tm = 0,1s , Ts = 1s