Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần

LỜI CẢM ƠN
[\

Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô khoa Công Nghệ đã
tạo điều kiện học tập và truyền đạt kiến thức để em có thể thực
hiện đề tài này.
Đặt biệt em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng
dẫn: T.s. Lương Vinh Quốc Danh đã tận tình hướng dẫn trong
thời gian vừa qua.
Trong một thời gian ngắn thực hiện đề tài, mặc dù rất cố
gắng nhưng không thể tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong
những lời góp ý và chỉ dẫn thêm của thầy cô để có thể hiểu biết
thêm và hoàn thiện đề tài hơn.

TP.CT.Ngày 15 tháng 04 năm 2009
Nhóm SVTH : Nguyễn Văn Đờ Ni
Lâm Hồng Lợi


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

MỤC LỤC
[\
Trang

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
TRONG ĐỀ TÀI
I. IC 555 ......................................................................................................8
I.1. Hình ảnh thực tế..........................................................................8

I.2 Sơ đồ khối.....................................................................................8
I.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân .........................................8
II. IC 4060 .................................................................................................10
II.1 Hình ảnh thực tế........................................................................10
II.2 Sơ đồ khối..................................................................................10
II.3 Dạng tín hiệu ngõ vào và ngõ ra ..............................................10
II.4 Sơ đồ chân và chức năng từng chân ......................................11
III. CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI...................................................................11
III.1 Giới thiệu một số cảm biến hồng ngoại .................................11
III.2 Modul cảm biến chuyển động .................................................13
IV. RƠLE ..................................................................................................13
IV.1 Hình ảnh thực tế ......................................................................13
IV.2 Sơ đồ chân và chức năng từng chân ....................................13
V. IC 7809.................................................................................................14
V.1 Hình ảnh thực tế .......................................................................14
V.2 Sơ đồ khối .................................................................................14
V.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân......................................14

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN
I. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT.....................................................................15
I.1 Mục dích và yêu cầu thiết kế ....................................................15
I.2 Giải thích chức năng các khối trong sơ đồ..............................15
I.2.1 Khối tạo nguồn DC 9V .......................................................15
I.2.2 Khối dò ngưỡng và tạo tín hiệu điều khiểng.......................16


4


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

I.2.3 Khối bật đèn.......................................................................18
I.2.4 Modul cảm biến chuyển động ...........................................19
II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN .................................19
III. SƠ ĐỒ CHI TIẾT CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN ..........................20

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG VÀ TỔNG KẾT
I. ỨNG DỤNG...........................................................................................21
II. TỔNG KẾT ...........................................................................................22
III. TÀI LIỆU THAM KHẢO .......................................................................22



5


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

LỜI MỞ ĐẦU
[\

Trong những thập niên gần đây, các thiết bị điện tử được
ứng dụng rộng rãi khắp nơi trên thế giới. Sự phát triển và đa dạng
của ngành này đã và đang không ngừng biến đổi. Điện tử là một
ngành kỹ thuật tinh vi. Nó là một phương tiện dường như không
thể thiếu trong mọi lĩnh vực như: viễn thông, y khoa, các phòng

thí nghiệm, nghiên cứu, các khu công nghiệp., v…v.. Nó dảm bảo
hiệu suất công việc và độ tin cậy cao thỏa mản cho người sử dụng.
Điện tử là một ngành mà tín vận động đặt trên cơ sở dòng
điện và điện áp. T ừ những linh kiện nhỏ và đơn giản ta có thể tạo
ra những thiết bị thật sự hữu dụng trong cuộc sống hằng ngày.
Những thiết bị này giúp giải phóng sức lao động và góp phần cho
cuộc sống tiện nghi hơn.
Đề tài: “Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần” được
thực hiện dựa trên những mục đính thiết thực như trên. Thiết bị
này sẽ phát hiện có người và tự động bật đèn chiếu sáng. Nó được
ứng dụng để bật đèn ở cầu thang, hành lang, chông trộm v…v..



6


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
Giáo viên hướng dẫn: T.s. Lương Vinh Quốc Danh
Nhóm SVTH:
Nguyễn Văn Đờ Ni MSSV: 1050953
Lâm Hồng Lợi
MSSV: 1063808
Tên đề tài: Mạch tự động bật đèn khi có người đến gần

BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------TP. CT. Ngày ……tháng …….năm 2009
GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN



7


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG
TRONG ĐỀ TÀI

I. IC 555
I.1 hình ảnh thực tế

H.1.1

I.2 Sơ đồ khối

H.1.2

I.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

H.1.3

8


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

H.1.4

Chân 1 (GND): Nối đất –Ground, điện thế cung cấp là âm.
Chân 2 (TRICGER): Chân khới hành, là ngõ vào cái là nguyên nhân làm cho
ngõ ra cao hay bắt đầu chu kì định thời. Chân khởi hành xuất hiện khi điện thế vào từ
2/3 điện áp cung cấp đến một điện áp thấp hơn 1/3 của nguỗn cung cấp. Dòng ngõ vao
chân này khoảng 0,5 μA .
Chân 3 (OUTPUT): Ngõ ra, lên mức cao khi một chu kỳ định thời bắt đầu sau
đó trở lại mức thấp gần 0 ở cuối chu kỳ. Dòng tối đa của ngõ ra vào khoảng 200mA.
Chân 4 (RESET): Chân khởi động lại. Một mức logic thấp trên chân này sẽ khởi
động lại thời gian và đưa ngõ ra về trạng thái thấp. Nó thường được nối với nguôn
dương nếu không được sử dụng.
Chân 5 (CONTROL): Chân điều khiểng. Chân này cho phép thay đổi điện áp
khởi hành và điện áp ngưỡng bằng cách cung cấp một điện áp ngoài. Ngõ vào này có
thể được sử dụng để thay đổi tần số hay điều chỉnh tần số ngõ ra. Nếu không sử dụng ta
nên đặt một tụ điện nhỏ xuống mass để tránh nhiễu sai.
Chân 6 (THRESHOLD): Chân ngưỡng cửa. Chân này khởi động lại chốt cửa và
làm ngõ ra trở về trạng thái thấp khi điện áp trên chốt di chuyển tử
Chân 7 (DICCHARGE): ngõ ra phụ. Mức logic như chân 3.
Chân 8 (VCC) : Chân cho nguồn + vào cung cấp cho IC 555. Nguồn áp tối thiểu
cung cấp là 4,5V đến 16V.

9


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

II. IC 4060
II.1 Hình ảnh thực tế

H.1.5

II.2 Sơ đồ khối

H.1.6

II.3 Dạng tín hiệu ngõ vào và ngõ ra

H.1.7



10


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

II.4 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

H.1.8

Chân 1, 2, 3, 7, 5, 4, 6, 14, 13, 15: Các chân ngõ ra của IC đếm với tần số được
chia tương ứng cho 2n (n = 4 đến 14) so với ngõ vào.
Chân 8: GND, nối đất.
Chân 9: Tụ kết nối bên ngoài.
Chân 10: Điện trở kết nối bên ngoài.
Chân 11: Xung đồng hồ ngõ vào, bộ giao động.
Chân 12 : Chân reset chính.
Chân 16: VCC, chân cung cấp điện áp nguồn dương IC 4060.
III. CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI
III.1 Giới thiệu một số cảm biến hồng ngoại
III.1.1 CNY 70

H.1.9
H.1.10



H.1.11

11


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

- Cấu trúc và tính năng: Là loại opto cảm biến hồng ngoại kiểu phản xạ. Bên
trong cảm biến gồm một led phát hồng ngoại ra phía trước và một transitor hồng ngoại
để thu sóng hồng ngoại phản xạ tương ứng khi có vật cản phía trước. CNY70 có 4
chân, như trên hình (1.11) dùng tốt trong cảm biến phát hiện vật cản.
III.1.2 PIR 325

H.1.12

H.1.13

- Sơ đồ khối:

H.1.14

- Cấu trúc và tính năng: Là loại cảm biến hồng ngoại nhạy với bước sóng của
người và những bước sóng gần bằng nó.



12


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

III.2 Modul cảm biến chuyển động

H.1.15

- Cảm biến chuyển động bằng cách ghi nhận các thay đổi giao thoa của các bức
xạ hồng ngoại. Thiết bị được đóng gói thành module đơn giản, dễ sử dụng, hiệu quả
trong việc phát hiện và cảnh báo đối tượng xâm nhập.
- Ngõ ra: mức cao: có đối tượng chuyển động
mức thấp: không có đối tượng chuyển động.

IV. RƠLE
IV.1 Hình ảnh thực tế

H.1.16

IV.2 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

H.1.1

- Tính năng hoạt động: Khi có điện thế khoảng 5 -6V cấp vao hai đầu chân 1, 2
thì dòng điện qua cuộn dây làm rơ le bật.



13


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

V. IC 7809
V.1 Hình ảnh thực tế

H.1.18

V.2 Sơ đồ khối

H.1.19

V.3 Sơ đồ chân và chức năng từng chân

H.1.20

- IC LM 7809 gồm co 3 chân, chân 1 là nguồn đầu vào, chân 2 mass, chân 3 là
ngõ ra được giữ mức ổn áp +9V. Để IC hoạt động tôt thì ngõ vào phải >= +12V.



14


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ VÀ THỰC HIỆN

I. GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT
I.1 Mục dích và yêu cầu thiết kế
- Mạch tự động bật đèn nhằm mục đích dùng để phát hiện có người đi đến và
bật đèn chiếu sáng đúng lúc sau đó tắt đèn một cách tự động. Tùy theo từng trường hợp
ứng dụng cụ thể mà có thể điều chỉnh độ nhạy của mạch, thời gian mở đèn mỗi khi có

người qua.
Từ những mục đích trên dẫn đến những yêu cầu sau:
- Mạch hoạt động về đêm hoặc nơi cần chiếu sáng.
- Khi có nhiều người đi qua thì đèn vẫn sáng liên tục và tắt khi người sau cùng
đã đi qua.
- Điều chỉnh trước được thời gian đèn sáng.
I.2 Giải thích chức năng các khối trong sơ đồ
I.2.1 Khối tạo nguồn DC 9V
D11

D12

DIODE

DIODE

D13

D14

DIODE

DIODE

VIN

VOUT

2

+

3

12Vac

1

GND

LM7809

C9
1000u

C8
1000u

H.2.1
9V

0

- Từ biến thế ta có nguồn 12Vac. Sau đó đồi thành một chiều thông qua cầu
diode nhưng biên độ không được ổn định. Để ổn định nguồn ta dung IC ổn định nguồn
LM 7809. Các tụ có điện dung lớn mắc từ chân 1, 2 xuống mass co tác dụng giữ mức
điện áp được ổn định hơn.
- Dạng tín hiệu trước và sau khi qua mạch như sau:

15


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

t

9V

t
H.2.2

I.2.2 Khối dò ngưỡng và tạo tín hiệu điều khiểng
9v

6

C11
1000u

OUT

C10

GND

3

out

H.2.3

1

TRG

CV

xung am

5

Q2
C828

THR
LM555

2

in

DSCHG

RST

7

8

U7
R10
100

VCC

R11
R

4

R12
50k

10n

0

- Tín hiệu từ cảm biến được dò ngưỡng qua chân 2 của IC 555. Trước khi đưa
vào chân 2 được đảo lại sau khi qua Transitor Q2 và được nâng lên mức cao trước khi
vào IC 555. Cụ thể như sau:
- Lúc chưa có tín hiệu(trạng thái thường trực) từ cảm biến Transitor Q2 ngưng
dẫn điện thế cấp vào chân 2 là mức cao. Xung kích là xung âm được đưa vào chân 2 để



16

GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

đưa chân này về mức 0. Khối mạch đạt trạng thái thường trực chân ngõ ra(chân 3) giữ
nguyên ở mức 0.
- Khi mạch nhận một xung kích âm vào chân số 2, mạch sẽ tạm thời chuyển qua
trạng thái cân bằng không bền. Trong trạng thái này tụ C11 nạp điện qua R12 cho đến
khi hiệu điện thế hai đầu tụ đạt

2
VCC. Lúc đó mạch sẽ trở về trạng thái cân bằng bền.
3

Tụ C sẽ phóng điện nhanh chóng qua transitor T trong IC(Chân 7). Để dòng phóng
điện của tụ C11 qua chân 7 không quá lớn người ta mắc một điện trở hạn dòng vào
chân số 7 của IC 555. Tụ C cần một thời gian nhất định để phóng hết điện tích mà nó
đã nạp. Thời gian cần thiết đó gọi là thời gian hồi phục. Độ rộng của xung vuông sinh
ra ở chân 3 chỉ nghiệm đúng khi xung kích thích kế tiếp nằm ngoài thời gian hồi phục
của mạch.
- Bảng trạng thái hoạt động:
Tri
Thr S
2
7, 6
Thường trực
1
0

0
Xung(-) vào
0
0
1
Dứt xung(-) vào
1
0
0
2
VCC
3
2
VC < VCC
3
Thường trực
VC >

R

Q

0
0

1
0

Out
3

0
1
1

Tran
T
BH
Ngưng
Ngưng

0

0

Tụ C
Vc =0
Nạp, VC ↑
Nạp, VC ↑

1

1

0

1

1

0

BH

Phóng, VC ↓

1

0

0

0

1

0

BH

VC → 0

1

0

0

0

1

0

BH

VC = 0

Tín hiệu sinh ra có dạng như hình H.2.4:
VCC

t
C nạp

VCC
2
VCC
3

C phóng
t
tX

thp

tX: độ rộng xung, thp: thời gian hồi phục

t

H.2.4

17


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

- Độ rộng xung sinh ra được tính bằng thời gian tụ C11 nạp điện qua R12 để VC
tăng lên từ 0 đến VCC.

- Nếu dời gốc thời gian lên thời điểm kích xung âm vào mạch, ta có phương trình nạp
điện của tụ là:
−t
⎛
⎜1 − e τ
⎜
⎝

V C = V CC

τ
V

=

=

C

2
V
3
− t

CC

t = T

;

RC

2
V
3

X

CC

⎛
= ⎜⎜ 1 − e
⎝

t

X

1

3
= τ ln 3

t

X

= 1 , 1 . RC

τ

e

⎞
⎟
⎟
⎠

− t

τ

⎞
⎟V
⎟
⎠

CC

=

- Ta chọn tụ C11=100 cố định và R12 là biến trở 50K để điều chỉnh thời gian
tồn tại xung ngã ra.
I.2.3 Khối bật đèn
Vcc-9v
AC 220V
LS2
D11
DIODE
R18
tin hieu

2

1

Q2
C828

1
2

5
4

RELAY SPDT 6V

1k

H.2.5

0



3

18

LAMP


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

- Do phần đèn hoạt động công suất nên dong lớn và phải cách ly với mạch tạo
xung điều khiểng. Trong đề tài này dung Relay 6V( hinh H2.5). Khi có xung xung
dương vào Transitor dẫn kích Relay bật mạch công suất kín đèn sang. Hết xung Relay
mở lam đèn tắt. Diode mắc lên nguồn nhăm mục dich bảo vệ Relay.
I.2.4 Modul cảm biến chuyển động

H.2.6

- Được thiết kế sẵn. Tính năng:
Bán kính hoạt động: 7m.
Góc nhìn: 140o.
Điện thế: 4V-50V.
- Gồm 3 chân(hình H.2.6), Khi phát hiện chuyển động thi ngõ ra lên mức
khoảng +5V(chân màu vàng), dòng khoảng 50mA. Điện thế cung cấp cho Modul này

khoảng từ +5V dc đến + 50V dc nối vào chân màu đỏ. Chân màu đen nối đất.

II. SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN
CẢM BIẾN

KHUẾCH ĐẠI
KHUẾCH ĐẠI
DÒNG

NGUỒN +9V
DÒ NGƯỠNG

TẠO XUNG



19

BẬT ĐÈN


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

III. SƠ ĐỒ CHI TIẾT CỦA MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT ĐÈN

V2

12Vac

0Vdc

DIODE

D20

D21

DIODE

DIODE

3

U8
GND

VIN

VOUT

RELAY SPDT 6v

LAMP

DIODE
R25
10k

7

6

THR

TRG

5

33kk

GND

2

C8

+

U2
9
C14
100n

10n

10
R19 100k

OSC

Q8

C17
1n

CLK
4060

8

Q3
C828

Q5

Q7
11

15kk

D12
5

R21
470

14

R11
470 LED

D14

6

R12
470

OSC

22k
R10
R22

C13
10u

R20
1M

0

DIODE

1

C12
1000u

R24

D16
3

LM555 OUT

0

0

25kk

4

8

DSCHG

VCC

R14
R

RST

U7

C10
100u

Q4

C828

R26
R

CV

C11
100u

4

1
2

2

3

1

D26

V4

0Vdc

5

16

DIODE

220Vac
LS3

VCC

D19

GND

D18

Q6

0

D13
LED

D15
LED

4
470

LED

0

H.2.7

- Khi cảm biến phát hiện sẽ tạo xung dương kích IC 555. Ngõ ra cua IC
555(chân 3) sẽ lên mức cao để điều khiểng mở đèn. Khi qua IC 555 thì xung tín hiệu
được kéo giãn độ rộng thêm một khoảng thời gian (trên hình H.2.7 là 1.1xR25xC12).
Khoảng thời gian này chỉ nghiệm đúng khi xung kích thích tiếp theo vào thời điểm
mạch đã trở lại trạng thái bền. Trường hợp bật đèn ưng dụng thông thường thì không
cần thời gian chính xác. Mạch như trên hình(H.2.7) là thực hiện được chức năng bật
đèn tự động như đã đề cập.



20


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

CHƯƠNG III: ỨNG DỤNG VÀ TỔNG KẾT

I. ỨNG DỤNG
- Lắp đèn bật tắt tự động ở cầu thang, cửa ra vào, hành lang, ..v…vv.. Mục đích
nhằm tiện nghi và tiêt kiệm điện năng, chỉ bật đèn khi cần thiết.
- Chống trộm, phát hiện và cảnh kẻ đột nhập.
- Phát hiện vật cản phía trước
II. TỔNG KẾT
II.1 Hướng phát triển của đề tài
- Cảm biến hổng ngoại không chỉ đơn thuần dùng bật đèn tự động mà còn được

sử dụng trong nhiều trường hợp khác như cảnh báo chướng ngại vật phía trước khi xe
di chuyển, cảm biến dò tìm.
II.2 Lời kết
Mạch gồm 3 phần:
Phần cảm biến phát hiện có thể dùng(các loại cảm biến hồng ngoại):
+ Loại cảm biến thu sóng hồng ngoại trực tiếp từ đối tượng phát ra để
phát hiện đối tượng.
+ Loại cảm biến phản xạ gồm hai phần thu phát cách ly, chiếu chùm tia
vào đối tượng và phần thu sẽ thu sóng phản xạ để phát hiện đối tượng.
+ Cảm biến gồm hai phần thu phát được đặt đối diện nhau, phần phát
phát liên tục chiếu vào phần thu. Loại này phát hiện đối tượng khi chum tia chiếu vào
phần thu bị che khuất.
Phần dò ngưỡng tạo xung điều khiểng có thể
Phần điều khiểng đèn thì phải cách ly với phần công suất đèn. Dùng Relay hoặc
opto.
Mạch có thể kết hợp với mục đích chống trộm.
Trong quá trình làm mạch thì cần chú tới các linh kiện đặc biệt là các linh kiện
có độ nguy hiểm cao. Chẳng hạn như phần công suất vì dù không phải là phần quan


21


GVHD: T.s. Lương Vinh Quốc Danh

Niên Luận 1

trọng. Rơle trong lúc đóng ngắt thì đề tạo ra tia lửa điện sẽ ảnh hưởng rất đến mạch và
có thể gây nhiễu cho mạch.
III. TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Th.s. Lương Văn Sơn – K.s. Nguyễn Khắc Nguyên. Kỹ thuật xung.
Chương 2 và 6. Đại học Cần Thơ, 2003.
[2] K.s. Trương Văn Tám. Mạch Điện Tử. Chương 2. Đại học Cần Thơ,
2003.
[3] Http://www.alldatasheet.com
[4] Http://www.dientuvietnam.net



22