Thiết kế và chế tạo mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại luận văn tốt nghiệp đại học

TRƯỜNG ĐẠI HỌC VINH

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN

TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Đề tài:

THIẾT KẾ VÀ CHẾ TẠO
MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG TIA HỒNG NGOẠI

Sinh viên thực hiện:

CAO VĂN PHÚC
Lớp 48K ĐTVT

Giảng viên hướng dẫn:

TS. LƯU TIẾN HƯNG

NGHỆ AN, 01-2012

1


LỜI CẢM ƠN
Đề tài được thực hiện tại trường Đại Học Vinh, dưới sự hướng dẫn của
thầy giáo – TS. Lưu Tiến Hưng. Qua đây tác giả xin gửi lời cảm ơn sâu sắc tới
thầy đã nhiệt tình, hướng dẫn, giúp đỡ, động viên tác giả trong suốt thời gian
hoàn thành đồ án.

Nhân đây, tác giả cũng xin chân thành cảm ơn Ban Chủ Nhiệm khoa Điện
Tử Viễn Thông, các thầy, cô giáo trong khoa, gia đình và bạn bè đã tạo mọi
điều kiện thuận lợi để tác giả hoàn thành đồ án này.
Trong quá trình hoàn thành đồ án mặc dù đã có rất nhiều cố gắng nhưng
do tầm hiểu biết và điều kiện thực hiện đề tài là có hạn. Do đó sẽ không tránh
khỏi những thiếu sót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ dẫn của quý
thầy cô, các bạn sinh viên và bạn đọc để đề tài này được hoàn thiện hơn.
Vinh, ngày … tháng … năm 2011
Sinh viên thực hiện

Cao Văn Phúc

2


MỤC LỤC

LỜI CÁM ƠN....................................................................................................1
MỤC LỤC...........................................................................................................2
Danh mục các hình vẽ ........................................................................................4
Danh mục các bảng, biểu ...................................................................................7
Mở đầu................................................................................................................8
Chương I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MẠCH CHỐNG TRỘM
1.1.Giới thiệu tổng quan về hệ thống chống trộm.....................................10
1.2. Linh kiện điện tử thụ động.................................................................12
1.2.1. Điện trở....................................................................................17
1.2.2.Tụ điện......................................................................................17
1.2.3. Loa điện động..........................................................................21
1.3. Linh kiện điện tử tích cực...................................................................24
1.3.1. Điode.......................................................................................24

1.3.2. Transitor lưỡng cực.................................................................26
1.4. Một số linh kiện quan trọng sử dụng trong đề tài..............................37
1.4.1. IC NE 555................................................................................37
1.4.2. LED thu phát hồng ngoại........................................................40
1.4.3. IC ổn áp 7805_IC ổn áp 5V.....................................................40
1.5. Giới thiệu về tia hồng ngoại...............................................................42
1.5.1. Khái niệm................................................................................42
1.5.2. Nguyên lý thu phát hồng ngoại...............................................43
1.5.3. Nguyên tắc thu phát hồng ngoại..............................................43
a. Sơ đồ khối mạch phát hồng ngoại.............................................44
b. Sơ đồ khối mạch thu hồng ngoại..............................................44
1.6. Kết luận chương I...............................................................................45
Chương II: THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG TRỘM VÀ THỰC NGHIỆM
2.1. Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát hồng ngoại.........................46
3


2.1.1. Nguyên lý hoạt động của mạch phát hồng ngoại....................46
2.1.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thu hồng ngoại......................48
2.2. Thiết kế mạch chống trộm..................................................................50
2.2.1. Sơ đồ khối của mạch...............................................................50
2.2.2. Nguyên lý hoạt động...............................................................50
a. Khối nguồn................................................................................52
b.Khối phát...................................................................................52
c.Khối thu.....................................................................................52
d.Loa phát tín hiệu........................................................................52
2.3. Một số kết quả đạt được.....................................................................53
2.4. Kết luận chương II..............................................................................56
Kết luận............................................................................................................57
Tài liệu tham khảo..........................................................................................58

4


DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ

Hình 1.1. Hình vẽ mạch điện có điện trở..........................................................12
Hình 1.2. Vòng màu điện trở.............................................................................13
Hình 1.3. Hình ảnh điện trở trong thực tế.........................................................13
Hình 1.4. Mạch điện trở mắc nối tiếp...............................................................14
Hình 1.5. Điện trở mắc song song.....................................................................15
Hình 1.6. Hình dạng một số loại điện trở thông dụng......................................16
Hình 1.7. Kí hiệu biến trở trong các mạch điện................................................16
Hình 1.8. Hình ảnh về một số biến trở thông dụng..........................................16
Hình 1.9. Biểu tượng tụ điện trên mạch điện...................................................17
Hình 1.10. Hình ảnh một số tụ điệnthông dụng trong thực tế...........................17
Hình 1.11. Tụ điện mắc nối tiếp.......................................................................19
Hình 1.12. Tụ điện mắc song song....................................................................20
Hình 1.13. Mô phỏng sơ đồ mạch điện và cấu tạo loa tĩnh điện......................20
Hình 1.14. Cấu tạo của diode bán dẫn..............................................................23
Hình 1.15. Kí hiệu của diode bán dẫn..............................................................23
Hình 1.16. Hình dạng một số diode trong thực tế............................................24
Hình 1.17. Phân cực thuận của diode................................................................24
Hình 1.18. Phân cực ngược của diode...............................................................25
Hình 1.19. Đặc tuyến I-V của diode bán dẫn...................................................25
Hình 1.20. Diode chỉnh lưu...............................................................................26
Hình 1.21. Diode xung (a) và diode nắn điện (b)..............................................27
Hình 1.22. Hình ảnh diode phát quang trong thực tế.......................................27
Hình 1.23. Kí hiệu photo diode.........................................................................28

5


Hình 1.24. Minh họa sự hoạt động của photo diode.........................................28
Hình 1.25. Một số loại Transitor.......................................................................28
Hình 1.26. Cấu tạo của Transitor......................................................................29
Hình 1.27. Mạch khảo sát về nguyên tắc hoạt động của transistor NPN..........30
Hình 1.28. Transistor công suất nhỏ................................................................32
Hình 1.29. Transistor công suất lớn..................................................................33
Hình 1.30. Cấu tạo của Transistor....................................................................33
Hình 1.31. Một số loại Transitor số..................................................................34
Hình 1.32. Minh hoạ ứng dụng của Transistor Digital....................................35
Hình 1.33. Hình dạng thực tế và sơ đồ chân IC NE555...................................37
Hình 1.34. Nguyên lý hoạt động của IC NE555N...........................................38
Hình 1.35. Led hồng ngoại và mắt thu.............................................................40
Hình 1.36. Sơ đồ chân IC ổn áp 7805..............................................................41
Hình 1.37. Sơ đồ khối phát hồng ngoại............................................................43
Hình 1.38. Sơ đồ khối thu hồng ngoại.............................................................44
Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch phát tín hiệu...........................................................46
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý mạch phát tín hiệu.................................................47
Hình 2.3. Sơ đồ mạch in mạch phát..................................................................47
Hình 2.4. Sơ đồ khối mạch thu tín hiệu............................................................48
Hình 2.5. Sơ đồ mạch điều khiển mạch thu......................................................49
Hình 2.6. Sơ đồ nguyên lý mạch thu tín hiệu...................................................50
Hình 2.7. Sơ đồ mạch in mạch thu...................................................................50
Hình 2.8. Sơ đồ khối mạch chống trộm dùng hồng ngoại...............................51
Hình 2.9. Mạch nguồn.......................................................................................52
Hình 2.10. Sơ đồ mạch phát mô phỏng bằng phần mềm proteus....................53

6

Hình 2.11. Sơ đồ mạch thu mô phỏng bằng phần mềm proteus......................53
Hình 2.12. Sơ đồ mạch chống trộm mô phỏng bằng phần mềm Proteus.........54
Hình 2.13. Hình ảnh mạch phát.......................................................................55
Hình 2.14. Hình ảnh mạch thu.........................................................................55
Hình 2.15. Mô hình hoàn chỉnh mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại..........56

7


DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU

Bảng 1.1. Giá trị của điện trở theo vạch màu....................................................12
Bảng 1.2. Hình dạng và trị số của một số loại tụ điện hay gặp.........................18

8


MỞ ĐẦU
Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên
tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại
hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các
đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố
rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao
hơn.
Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp
ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho
đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày. Một trong
những ứng dụng của rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều

khiển từ xa bằng hồng ngoại. Sử dụng hồng ngoại được ứng dụng rất nhiều
trong công nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều
khiển từ xa rất tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao .
Xuất phát từ những ứng dụng đó, chúng tôi lựa chọn đề tài cho đồ án tốt
nghiệp của mình là: “Thiết kế và chế tạo mạch chống trộm dùng tia hồng
ngoại”.
Mục tiêu nghiên cứu của đề tài là:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết của mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại.
- Thiết kế, chế tạo một mạch chống trộm dùng tia hồng ngoại.
Phương pháp nghiên cứu để thực hiện đề tài là kết hợp giữa nghiên cứu lý
thuyết với nghiên cứu thực nghiệm.
Cấu trúc của đồ án, ngoài phần mở đầu, kết luận và các tài liệu tham khảo,
nội dung được trình bày trong hai chương:
Chương I: Cơ sở lý thuyết của mạch chống trộm.
Trong chương này, chúng tôi trình bày tổng quan về hệ thống chống trộm,
sau đó là trình bày về các linh kiện điện tử cần thiết cho đề tài cũng như những
hiểu biết về chống trộm sử dụng tia hồng ngoại.

9


Chương II: Thiết kế mạch chống trộm và thực nghiệm.
Trong chương này chúng tôi thực hiện thiết kế mạch chống trộm trên lý
thuyết đã đưa ra bằng các phần mềm thiết kế mạch và nhìn nhận, phân tích hoạt
động của mạch chống trộm. Sau cùng là chế tạo thử nghiệm mạch chống trộm
dùng hồng ngoại và đưa ra những kết quả đạt được, nhận xét về ưu điểm cũng
như nhược điểm của mạch.

10

Chương I
CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA MẠCH CHỐNG TRỘM
1.1. Giới thiệu tổng quan về hệ thống chống trộm
Trước đây, nói đến công tác bảo vệ an ninh cũng như chống trộm thì
chúng ta chỉ liên tưởng đến một điều là thuê người làm bảo vệ, hoặc là nhờ đến
những vật nuôi để bảo vệ, ... Ngày nay với sự phát triển về công nghiệp cũng
như kỹ thuật điện tử, nhất là kỹ thuật điện tử số, con người đã tạo ra được
những phát minh mới về lĩnh vực chống trộm mà trước đây con người chúng ta
chưa nghĩ đến và hiểu nó như thế.
Về nguyên tắc một bộ chống trộm gồm 3 phần chính: các sensord, bộ sử
lý trung tâm và các thiết bị cảnh báo.
Các sensor chính là các con cảm biến thu thập tín hiệu sau đó đưa về bộ
xử lý trung tâm (có rất nhiều loại sensor như: sensor khói, sensor từ, sensor
nhiệt, sensor hồng ngoại, sensor quang, sensor cơ học, sensor áp suất, sensor âm
thanh, sensor điện,…)
Bộ xử lý trung tâm là bộ phần nhận các thông tin từ sensor gửi về sau đó
sẽ xử lý, tùy theo người lập trình mà nó có thể đưa ra các phản ứng khác nhau
khi nhận tín hiệu. Hầu hết các phản ứng của bộ điều khiển Trung tâm được đưa
ra các thiết bị cảnh báo để thông báo tình huống cho người sử dụng.
Thiết bị cảnh báo là loa, còi, điện thoại, đèn báo....
Hiện nay các bộ chống trộm hiện đại tích hợp thêm rất nhiều tính năng
phụ như nguồn dự phòng, mật khẩu điều khiển, tắt bật từ xa qua điện thoại, tắt
bật hệ thống điện và kết nối tới các hệ thống thông minh khác,...
a. Trung tâm báo động chống trộm
Đây là bộ phận dùng như bộ não của hệ thống để lập trình, lưu trữ, biến
những mong muốn nhu cầu của người sử dụng thành hiện thực. Người sử dụng
có thể bật chế độ báo động khi đi khỏi nhà hoặc trước khi ngủ, hay tắt chế độ

11

báo động khi đi về nhà hoặc chỉ đặt chế độ báo động cho từng khu vực trong
nhà. Bật tắt bằng tay hoặc dùng điều khiển từ xa. Khi xẩy ra báo động có thể tự
quay ra số điện thoại của cá nhân, các đơn vị PCCC, bảo vệ, cảnh sát…
b. Chức năng
Có bàn phím điều khiển bật tắt báo động, lập trình hệ thống.
Hoạt động được 24/24 giờ.
Chống được trường hợp báo động giả.
Báo động được ra nhiều vùng (mỗi vùng tương ứng với một khu vực nhất định).
Chức năng đặt trễ vào, trễ ra để thuận tiện cho việc bật tắt báo động.
Giám sát báo động độc lập cho từng kênh riêng biệt hay cùng lúc cho tất cả.
Có nguồn dự phòng khi cúp điện (như acquy, pin,…)
Nhận biết báo động cho từng khu vực riêng rẽ.
Gắn được các thiết bị ngoại vi báo động như: đầu hồng ngoại, BEAM, báo GAS,
báo khói, báo nhiệt, còi, …
Dùng nguồn điện 220V AC – 50Hz.
Ngày nay trên thị trường có rất nhiều loại mạch chống trộm khác nhau như:
Mạch chống trộm dùng hồng ngoại.
Mạch chống trộm dùng laser.
Mạch chống trộm dùng các loại cảm biến khác nhau.
Ứng dụng của các loại mạch chống trộm này là rất nhiều trong cuộc sống hàng
ngày của chúng ta. Trong khuôn khổ đồ án tốt nghiệp này, chúng tôi chỉ nghiên
cứu và chế tạo thử nghiệm mạch chống trộm dùng hồng ngoại.
Sau đây chúng tôi trình bày một số linh kiện thường được dùng trong các
loại mạch chống trộm và các linh kiện trong mạch chúng tôi nghiên cứu.
1.2. Linh kiện điện tử thụ động
1.2.1. Điện trở
a. Khái niệm
Điện trở là linh kiện thụ động thường không thể thiếu trong các mạch điện

và điện tử, chúng có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện chức
12


năng tuỳ theo vị trí của điện trở trong mạch.

Hình 1.1. Hình vẽ mạch điện có điện trở.
Ký hiệu của điện trở là: R
Biểu thức xác định của điện trở: R =

U
I

(1.1)

trong đó: U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch, I là cường độ dòng điện
trong mạch đó.
Đơn vị tính của R: Ω(Ohm), kΩ, MΩ,...
1kΩ =1000 Ω
1MΩ = 1000 kΩ = 1000000 Ω
Cấu tạo của điện trở: điện trở thường được cấu tạo từ những vật liệu có điện
trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn.
Để biểu thị giá trị điện trở người ta dùng các vòng màu để biểu thị giá trị điện
trở.
Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu như sau: giá trị điện trở thường được
thể hiện qua các vạch màu trên thân điện trở, mỗi màu đại diện cho một số và
thường có 4 vòng màu. Giá trị các vòng màu được nêu trong bảng 1.1 dưới đây:
Bảng 1.1. Giá trị của điện trở theo vạch màu.
Vạch
màu

Đen

Nâu

Đỏ

Giá trị

0

1

2

Cam Vàng
3

4

Lục

Lam

Tím

5

6

7

Xám Trắng
8

9

13


Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất,
vạch màu đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu.
Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10 (giá trị của màu) . Giá trị của điện
trở được tính bằng cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa. Giá trị điện trở = trị
số x nhân tử lũy thừa.

Hình 1.2. Vòng màu điện trở.
Phần cuối cùng thông thường không cần thiết phải quan tâm nhiều là vạch
màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hoàng kim hoặc màu
bạc, dùng để xác định sai số của giá trị điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%.

Hình 1.3. Hình ảnh điện trở trong thực tế.
b. Phân loại
Có 5 loại điện trở chính:
• Điện trở than ép.
• Điện trở than.
• Điện trở màng kim koại.
• Điện trở oxit kim loại.

14

• Điện trở dây quấn.
c. Đặc điểm của điện trở
Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi
có dòng chạy qua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng
nhiệt trên thân điện trở.
Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc
biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó.
Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2,...., Rn mắc nối tiếp nhau:
Ta có sơ đồ như hình vẽ 1.4 dưới đây.

Hình 1.4. Mạch điện trở mắc nối tiếp.
Giá trị điện trở tổng cộng được tính theo công thức sau:
Khi đó:

R = R1 + R2 + ... + Rn

(1.2)

I=I1=I2=...=In

(1.3)

U=U1+U2+...+Un

(1.4)

Trong đó: R là điện trở tương đương của đoạn mạch.
R1,R2,...,Rn là các điện trở thuần trong mạch.

I=I1 = I2 =...= In là cường độ dòng điện trong mạch.
U là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch.
U1,U2,..., Un là các hiệu điên thế tại các nút điện trở.
Khi mắc hai hay nhiều điện trở R1,R2,...., Rn song song :
Ta có hình vẽ mạch điện có điện trở mắc song song như sau:

15


Hình 1.5. Điện trở mắc song song.
Giá trị điện trở tương đương của chúng được tính bởi công thức:

(1.5)

Khi đó:

U = U1 = U2 =...= Un
I = I1 + I2 +...+ In

(1.6)
(1.7)

Trong đó: R là điện trở tương đương của đoạn mạch.
R1,R2,...,Rn là các điện trở thuần trong mạch.
U = U1 = U2 = ...= Un là hiệu điện thế hai đầu đoạn mạch.
I là cường độ dòng điện trong mạch.
I1, I2, ..., In là các cường độ dòng điện ở các nút điện trở .
d. Hình dạng thực tế một số loại điện trở
Trên hình 1.6 là hình dạng của một số điện trở thông dụng, bao gồm điện
trở thường (a) và điện trở công suất (b,c).

16


10

5W

6 ,8

10W

Điện trở thường

Điện trở công suất

Điện trở công suất

(c)

(b)

(c)

Hình 1.6. Hình dạng một số loại điện trở thông dụng.
e. 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 nhiệt

độ thay đổi, ánh sáng, bức xạ điện từ, hoặc chất liệu tạo nên điện trở đó.
Kí hiệu của biến trở trong các mạch điện thường được kí hiệu như sau:

Hình 1.7. Kí hiệu biến trở trong các mạch điện.

Hình 1.8. Hình ảnh về một số biến trở thông dụng.
1.2.2 Tụ điện
17


a.Khái niệm
Tụ điện là một loại linh kiện thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các
mạch điện tử, có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường.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 thường được kí hiệu là C.
Tụ điện trên các mạch điện thường được kí hiệu như trên hình 1.9 sau đây:

Hình 1.9. Biểu tượng tụ điện trên mạch điện.
Trong đó C1 là tụ gốm, C2 và C3 là các tụ hóa, C4 là tụ chặn.

(a)

(b)

Hình 1.10. Hình ảnh một số tụ điệnthông dụng trong thực tế.
Trong đó: hình (a) là tụ hóa, hình (b) là tụ gốm.
b. Phân loại tụ điện
Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân
cực. Loại tụ điện có phân cực thường 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... Hình 1.10 là hình ảnh về tụ hóa (a) và tụ
gốm (b).
c. Hình dạng và trị số của tụ điện

18


Hình dạng và trị số của một số loại tụ điện hay gặp được trình bày trên
bảng 1.2 sau đây :
Bảng 1.2. Hình dạng và trị số của một số loại tụ điện hay gặp.

.0 1
50

203
25

104

C = 20.103 pF = 20 nF

C= 0,01

U = 25V

U = 50V

µF

10µF 16V

100µF 50V

C = 10.104pF = 0,1 µ F

H.5
C = 100 µ F
U = 50V
d.Đơn vị của tụ điện

H.4

H.3

H.2

H.1

1500
1 ,5 K V

C = 1500 pF
U = 1,5KV

1000µF 25V

H.6
C = 10 µ F

H.7

U = 16V

U = 25V

C = 1000 µ F

Đơn vị của tụ điện là Fara (F), 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 = 10-12 Fara (viết gọn là 1pF).
N(Nano Fara) 1 Nano = 10-9 Fara (viết gọn là 1nF) .
MicroFarra 1 Micro = 10-6 Fara (viết gọn là 1µF) .
=> 1µF = 1000nF = 106 pF.
e.Cách đọc giá trị của tụ điện
Đọc trực tiếp giá trị của tụ điện được ghi trên thân điện trở, 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 là 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

19


có thể bị hư hỏng hoặc bị cháy nổ.
f. Đặc điểm tụ điện

Đặc điểm của tụ điện là dùng để tích điện và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay
chiều đi qua, ngăn dòng một chiều. Khả năng nạp, xả điện của tụ điện nhiều hay
ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ điện.
Đơn vị đo điện dung của tụ điện ở mạch : pF(picro Fara), nF(nano Fara), (micro
Fara) .
Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số sau đây :
Điện dung: cho biết khả năng chứa điện của tụ.
Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ.
g.Ghép tụ nối tiếp
Tụ điện mắc nối tiếp được biểu diễn như hình 1.11 dưới đây :

Hình 1.11. Tụ điện mắc nối tiếp.
Các tụ C1, C2,..., Cn ghép nối tiếp thì điện dung tương đương C của bộ tụ có giá
trị xác định bởi công thức:

1 1 1
1
= + + ... +
C C1 C 2
Cn

(1.8)

h.Ghép tụ song song
Tụ điện ghép song song được biểu diễn như hình 1.12 dưới đây :

20


Hình 1.12. Tụ điện mắc song song.

Các tụ C1, C2, ..., Cn ghép song song thì điện dung tương đương C của bộ tụ
được xác định bởi công thức :

C = C1 + C 2 + ... + C n

(1.9)

Trong đó : C là tổng giá trị điện dung của mạch.
C1, C2,...,Cn là cá giá trị của các tụ điện có trong mạch.
Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia còn ghép song song thì nối
cùng cực.
1.2.3 Loa điện động
a. Khái niệm
Loa điện động là một thiết bị có thể biến đổi tín hiệu điện thành chuyển
động cơ học để tái tạo âm thanh nằm trong dải tần số từ 16Hz đến 20.000Hz mà
con người có thể nghe được.

21


Hình 1.13. Mô phỏng sơ đồ mạch điện và cấu tạo loa tĩnh điện.
b. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Loa điện động hoạt động dựa trên nguyên tắc một cuộn dây đặt trong một
từ trường mạnh của nam châm. Khi có dòng điện âm tần chạy qua, cuộn dây sẽ
dao động. Do cuộn dây được nối với màng loa nên các dao động này được
truyền ra không khí, tác động vào người nghe.
Dù thuộc thể loại nào thì loa cũng phải có một bộ phận quan trọng gọi là
màng rung (hoặc màng loa). Màng rung là nơi âm thanh được phát ra để đến với
tai người nghe. Tuỳ từng loại loa khác nhau mà nguyên lý làm rung màng rung
là khác nhau.

Đa số các loa màng rung được gắn với một cuộn dây, cuộn dây này được
định vị trong khe hẹp có từ trường mạnh được sinh ra giữa hai cực của một nam
châm vĩnh cửu. Khi cho dòng điện tín hiệu đi qua cuộn dây thì cuộn dây xuất
hiện lực từ làm rung nó, sự rung động của cuộn dây sẽ làm chuyển động màng
loa.
Do hạn chế riêng về cấu tạo, mỗi loại loa điện động theo nguyên lý sử
dụng nam châm điện vĩnh cửu thường chỉ phát được âm thanh tốt nhất ở một dải
tần nhất định nào đó mà không thể phát toàn dải âm nghe được (16 Hz đến
20.000 Hz).
Ở dải tần thấp, âm thanh cần có biên độ lớn để tai người cảm nhận được,
màng loa phải có cấu tạo kích thước rộng, các cuộn dây có biên động giao động
lớn trong khe từ.
Ở dải tần cao, để đáp ứng sự giao động nhanh và liên tục, màng loa phải
đủ nhỏ, mềm để không cản trở.
Ở dải tần trung bình hoặc từng dải tần nhất định, màng loa cần được tính
toán để phù hợp nhất với tần số phát thiết kế.
Như vậy, để có thể truyền tải âm thanh ở đủ mọi dải tần nghe được, một
bộ loa cần sử dụng nhiều loa với đường kính và cấu tạo khác nhau (thông

22


thường một thùng loa có chất lượng tốt thường bao gồm bốn đến năm loa, trong
đó: một loa trầm, hai loa trung và một đến hai loa phát tần số cao).
Các bộ phận khác rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại loa, sẽ được trình bày
tại từng loại loa riêng biệt.
c. Phân loại Loa
Loa nén
Loa nén hay còn gọi là loa nón là loại loa dùng để trang âm cho một vùng
rộng lớn. Loa nén có hệ thống cộng hưởng âm thanh qua 3 lần trước khi phát ra

ngoài. Tại vị trí màng rung được thiết kế buồng khép kín chỉ có một đoạn ống
hình loe ra phía ngoài kéo dài một đoạn, cuối đoạn ống có một đoạn ống cũng
hình loe được úp ngược lại và cuối cùng đoạn loe khép ngược là một vách loa
cuối cùng loe rộng ra ngoài như ta thường thấy.
Loa nén thường được sử dụng nhiều nhất trong việc truyền thông tin đại
chúng (như các đài phát thanh phường, xã), dùng trong các xe cứu thương, cảnh
sát, dùng cầm tay hoặc trang bị trên các xe mô tô cảnh sát.
Loa thông dụng
Loa thông dụng là các loa dùng phát âm thanh thuộc thể loại âm nhạc.
Chúng gồm nhiều thể loại phục vụ riêng cho từng dải tần số khác nhau.
Loa thông dụng thường có các loại màng loa có hình dạng và kích thước khác
nhau cho các dải tần số phát khác nhau. Màng loa có đường kính lớn thường cho
loa trầm và siêu trầm (bass), các màng loa đường kính trung bình cho dải tần số
mức trung bình và các màng loa nhỏ cho các loa có tần số cao (loa treble).
d.Thông số của Loa
Loa điện động thường có các thông số cơ bản sau:
- Điện trở loa: Thường ký hiệu bằng ôm (Ω) xác định bằng điện trở của loa
khi đo ở tần số 1 Khz.
- Công suất danh định: Công suất điện, tính bằng VA hoặc W.
- Dải tần tái tạo.
- Trở kháng loa.

23


- Hệ số sóng hài.
- Áp lực âm tiêu chuẩn trung bình...
1.3. Linh kiện điện tử tích cực
1.3.1. Điode
a. Khái niệm và cấu tạo của diode

Diode là các linh kiện điện tử phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo
một chiều mà không theo chiều ngược lại. Sử dụng các tính chất của các chất
bán dẫn.
Diode bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra,
cực nối ra từ miền p gọi là Anôt (A), cực nối ra từ miền n gọi là katôt (K).
Cấu tạo của diode được biểu diễn như hình 1.14 dưới đây :

Hình 1.14. Cấu tạo của diode bán dẫn.
Kí hiệu của diode bán dẫn:

Hình 1.15. Kí hiệu của diode bán dẫn.
Hình dạng của một số diode trong thực tế được trình bày ở hình 1.16 dưới đây:

24


Hình 1.16. Hình dạng một số diode trong thực tế.
Khi diode có điện thế Anôt dương hơn so với Katôt, ta nói diode được phân
cực thuận, khi đó diode cho dòng điện đi qua. Ngược lại, khi diode có điện thế
Anôt âm hơn so với Katôt thì diode bị phân cực ngược và diode không có dòng
điện đi qua.
b.Đặc tuyến I-V của diode
Nối tiếp diode bán dẫn với một nguồn điện áp ngoài qua một điện trở hạn
dòng theo sơ đồ sau: (diode được phân cực thuận).

Hình 1.17. Phân cực thuận của diode.
Tương tự nếu điện thế vùng N lớn hơn vùng P, nối P-N ta được phân cực
ngược như hình vẽ dưới đây:

25