Mạch điều khiển đèn đường dùng cảm biến

KHOA KỸ THUẬT - CÔNG NGHỆ
LỚP ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG 33A
- - - - - -  - - - - - -
MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG DÙNG CẢM BIẾN
Môn: Đồ án thiết kế mạch Analog
Giáo viên hướng dẫn:Đặng Thị Từ Mỹ
Sinh viên thực hiện:

Quy Nhơn, 01/2013
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
Việt Nam đang là một nước phát triển và giàu mạnh, để thay đổi nhanh chóng
bộ mặt của đất nước Việt Nam như ngày hôm nay thì đã có nhiều đứa con Việt đã âm
thầm, học tập, nghiên cứu trên mọi lĩnh vực. Nắm bắt nhiều thành tựu vĩ đại của thế
giới, đặc biệt là các lĩnh vực khoa học kĩ thuật nói chung và ngành điện tử nói riêng.
Thế hệ trẻ của chúng ta không ngừng phấn đấu học hỏi thì chúng ta sẽ sớm thụt
lùi và lạc hậu nhanh chóng. Chính vì điều đó đã làm cho trường “ĐẠI HỌC QUY
NHƠN” đã sớm chủ trương đào tạo theo hình thức sâu rộng, từ thấp đến cao. Để tăng
chất lượng học tập thì nhà trường nói chung và khoa kỹ thuật và công nghệ nói riêng
đã tạo điều kiện và tổ chức cho sinh viên làm các đồ án. Chính vì làm các đồ án như
thế này thì Sinh viên mới nắm bắt được hết những căn bản, từ đó dần nâng cao kiến
thức của mình. Vì lẽ đó mà nhóm chúng em đã tham khảo nhiều tài liệu và đi đến
quyết định là chọn đề tài: “Mạch điều khiển đèn đường dùng cảm biến”.
Đồ án được hoàn thành đúng nhiệm vụ đã giao theo quy định của khoa. Việc
đạt kết quả như trên không chỉ là sự nổ lực của chúng em mà còn là sự giúp đỡ chỉ
bảo của thầy cô hướng dẫn và sự đóng góp của các bạn sinh viên.
Tuy nhiên nhóm em còn nhiều thiếu sót, mong thầy cô thông cảm!
Em xin chân thành cảm ơn sự chỉ bảo và góp ý tận tình của thầy hướng dẫn
chúng em là cô Đặng Thị Từ Mỹ trong quá trình làm đồ án này.
I./ GIỚI THIỆU:
Đây là mạch cảnh báo ánh sáng đơn giản dùng để tắt bật các thiết bị. Mạch có thể tự động
tắt thiết bị ra khỏi nguồn điện khi có ánh sáng hoặc ngược lại.

GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 2
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
Nếu chúng ta thay cảm biến ánh sáng bằng cảm biến nhiệt, ta có thể có mạch bảo vệ cho các
thiết bị, máy móc trước khi nhiệt độ tăng quá cao làm hỏng thiết bị của chúng ta Hay như điều
khiển thiết bị hoạt động theo mức nhiệt độ xác định
Mạch có thể điều khiển tắt bật tự động theo một mức nhiệt độ, ánh sáng nhất định, ứng dụng
khá rộng rãi trong đời sống
Đây là một mạch điện đơn giản, dễ thực hiện và cũng dễ kiếm linh kiện, giá thành lại khá rẻ
nhưng có nhiều ứng dụng. Một số ứng dụng quả mạch điều khiển & bảo vệ dùng cảm biến thường
dùng:
+ Mạch cảm biến nhiệt độ điều khiển nhiệt độ lò ấp trứng.
+ Mạch cảm biến ánh sáng điều khiển đèn điện trong nhà, đèn đường chiếu sáng.
+ Mạch cảm biến nhiệt độ điều khiển quạt, điều hòa.
+ Mạch cảm biến báo động, chống trộm.
+ Ngoài ra còn rất nhiều ứng dụng thực tế khác.
II./ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH:
Ở phần làm sản phẩm và báo cáo, vì khả năng hiểu biết có hạn và khó khăn trong tìm kiếm
linh kiện, nhóm chỉ xin trình bày về mạch điều khiển đèn đơn giản dùng cảm biến ánh sáng là điện
trở quang.
Mạch gồm các linh kiện điện tử
+ 1 IC741 (Có thể dùng một IC bất kỳ có chứa OA khuếch đại thuật toán)
+ 2 điện trở 10kΩ
+ 1 biến trở 50kΩ
+ 1 điện trở 330Ω
+ 1 quang trở
+ 1 bộ nguồn cung cấp 5V
Sơ đồ nguyên lý mạch như sau:
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 3
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
Nguyên lý hoạt động:

Để điều khiển thiết bị tắt bật theo mức ánh sáng mong muốn thì chúng ta phải tinh chỉnh
biến trở VR1 để có ánh sáng ngưỡng bật mong muốn. Tín hiệu đặt này sẽ được so sánh với tín hiệu
từ cảm biến LDR. Bình thường thì điện áp tại chân không đảo sẽ nhỏ hơn tín hiệu đặt nên tín hiệu
đầu ra tại chân 3 của LM741 sẽ ở mức 0 nên không kích mở được thiết bị phát sáng (LED).
Khi không có ánh sáng hoặc ánh sáng quá yếu dưới mức ngưỡng thì điện áp tại chân không
đảo cao hơn điện áp ở chân đảo nên đầu ra của LM741 sẽ ở mức 1 nên kích sáng được LED.
Nguyên lý của mạch là so sánh tín hiệu đặt và tín hiệu đo được để điều khiển đầu ra.Khi ở ánh sáng
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 4
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
khác nhau thì điện trở quang sẽ cho ra điện áp khác nhau nằm trong giải ánh sáng đo được. Mạch
trên có thể ứng dụng vào các mạch điều khiển tự động theo ánh sáng đơn giản.
Để ứng dụng trong thực tế, chúng ta có thể thay LED bằng Role điều khiển tắt bật, bộ mạch
ứng dụng với các mục đích khác nhau.
III./ CHUẨN BỊ LINH KIỆN:
1. Vi mạch khuếch đại thuật toán LM741:
Vi mạch khuyếch đại thuật toán 741 có hai đầu vào "INVERTING ( - )":Đảo, "NON-
INVERTING (+)": Thuận và đầu ra ở chân 6.
Khuyếch đại với 741
+ Khuyếch đại đảo: Chân 2 nối với tín hiệu vào và tín hiệu ra đảo.
+ Khuyếch đại không đảo: Chân 3 nối với tín hiệu vào và tín hiệu ra không đảo.
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 5
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
Để 741 hoạt động được, cần phải lắp thêm 2 điện trở R1, R2 vào mạch như sơ đồ ở hình dưới:
Tính hệ số khuyếch đại của mạch dùng vi mạch 741
+ Khuyếch đại đảo
Hệ số khuyếch đại (AV) = -R2 / R1
Ví dụ: Nếu R2 = 100 Kohm, R1 = 10 kohm, hệ số khuyếch đại của mạch:
-100 / 10 = -10 (AV)
Nếu điện áp đầu vào là 0.5v thì điện áp đầu ra
0.5v X -10 = -5v

+ Khuyếch đại không đảo
Hệ số khuyếch đại(AV) = 1+(R2 / R1)
Ví dụ: Nếu R2 = 1000 kohm, R1 = 100 kilo-ohm, hệ số khuyếch đại của mạch:
1+ (1000/100) = 1 + 10
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 6
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
Hệ số khuyếch đại (AV) = 11
Nếu tín hiệu đầu vào là 0.5V thì tín hiệu đầu ra
0.5 X 11 = 5.5v
2. Biến trở:
Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử
dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết
bị, hoặc bằng các tác động khác như ánh sáng thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ…
Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 7
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
3. Quang trở:
Thông thường, điện trở của quang trở khoảng 1000000Ω. Khi chiếu ánh sáng vào, điện trở
này giảm xuống rất thấp. Người ta ứng dụng đặc tính này của quang trở để làm ra các mạch phát
hiện sáng/tối.
Flash bên dưới mô phỏng quá trình cho dòng điện đi qua của Quang trở
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 8
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A
4. Led đơn:
Led đơn là một dạng của Diode. Thông thường dòng điện đi qua vật dẫn điện sẽ sinh ra
năng lượng dưới dạng nhiệt. Ở một số chất bán dẫn đặc biệt như (GaAs) khi có dòng điện đi qua thì
có hiện tượng bức xạ quang (phát ra ánh sáng). Tùy theo chất bán dẫn mà ánh sáng phát ra có màu
khác nhau.
Led có điện áp phân cực thuận cao hơn diode nắn điện nhưng điện áp phân cực ngược cực

đại thường không cao.
Phân cực thuận :
V
D
= 1,4V – 1,8 V(led đỏ).
VD = 2V – 2,5V (led vàng).
V
D
= 2V – 2,8 V(led xanh lá).
I
D
= 5mA – 20mA (thường chọn 10mA).
Led thường được dùng trong các mạch trạng thái báo hiệu, chỉ thị trạng thái của mạch như
báo nguồn, trạng thái thuận hay ngược…
5. Điện trở:
Điện trở là linh kiện thụ động có tác dụng cản trở cả dòng và áp.Điện trở đựơc sử dụng rất
nhiều trong các mạch điện tử.
Điện trở của dây dẫn có trị số điện trở lớn hay nhỏ tùy thuộc vào vật liệu làm dây, tỉ lệ thuận
với chiều dài và tỉ lệ nghịch với tiết diện dây dẫn. Công thức tính:
R =ρℓ/S hoặc R=U/I
Trong đó :
ρ: là điện trở suất của vật liệu, Ωm hay Ωmm
2
/m
S: là tiết diện của dây, m
2
hay mm
2
GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 9
THIẾT KẾ MẠCH ANALOG LỚP ĐT-VT K33A

ℓ : là chiều dài của dây (m).
R : điện trở, Ohm (Ω).
Điện trở có đơn vị tính là Ohm, viết tắt là Ω.
6. Bộ nguồn 5V:
Cung cấp nguồn để cho mạch hoạt động
Mạch gồm một biến áp hạ áp từ 220V xuống 15V và một mạch IC biến đổi dòng xoay chiều
thành một chiều 5V để đưa ra cũng cấp cho mạch cảm biến.
IV./ THIẾT KẾ MẠCH SẢN PHẤM:
Mạch sản phẩm được làm và kèm theo bài báo cáo.
V./ TÀI LIỆU THAM KHẢO:
Kỹ thuật mạch điện tử - Phạm Minh Hà
www. alldatasheet .com


GVHD: ĐẶNG THỊ TỪ MỸ Trang 10