Mạch báo chống trộm dùng chuông 220V
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (891.85 KB, 26 trang )
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
LỜI NÓI ĐẦU
-o0oNgày 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.
Ở Việt Nam, không nằm ngoài xu thế của thời đại, các nhà nghiên cứu, các kỹ sư đặc biệt là
thế hệ trẻ, các bạn sinh viên vẫn tích cực, say mê nghiên cứu khoa học để tìm ra những kỹ
thuật mới, trao đổi, học hỏi và tiếp thu những công nghệ mới trên thế giới để phục vụ cho
công cuộc hiện đại hóa- công nghiệp hóa đất nước.
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 đời sống hằng ngày của con
người, 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, em đã thiết kế và thi công một mạch ứng dụng nhỏ trong
lĩnh vực thu phát hồng ngoại : “MẠCH BÁO TRỘM DÙNG TIA HỒNG NGOẠI” có
chuông điện 220V. Vì thời gian, tài liệu và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện đồ án còn
nhiều thiếu sót … Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của tất cả quý thầy cô
cùng các bạn.
Nguyễn Đức Lân_13141159
4
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Nguyễn Đức Lân_13141159
5
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
LỜI CẢM ƠN
-o0oĐể đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian yêu cầu của nhà trường cũng như của khoa...và
đạt được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em mà còn có sự giúp đỡ của
gia đình, sự chỉ bảo của thầy và các bạn sinh viên.
Em xin chân trọng cảm ơn:
•
Sự chỉ dẫn và góp ý của thầy PHAN VÂN HOÀN. Cám ơn thầy đã nhiệt tình cung
cấp thông tin hướng dẫn và hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục một số thông tin chưa chính
xác.
•
Xin cảm ơn các bạn sinh viên trong lớp đã giúp đỡ chúng tôi rất nhiều mặt như
phương tiện, sách vở, ý kiến . . .
Trong quá trình thực hiện đề tài này, mặc dù chúng em đã rất cố gắng, xong sẽ không tránh
khỏi thiếu xót. Rất mong nhận được sự góp ý, phê bình, chỉ dẫn của quý thầy cô, các bạn sinh
viên và bạn đọc.
•
Sinh viên thực hiện: Nguyễn Đức Lân
Nguyễn Đức Lân_13141159
MSSV: 13141159
6
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................4
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................6
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI................................................9
1.1. Giới thiệu tổng quát...............................................................................................9
1.2. Các phương án thực hiện.......................................................................................9
1.3. Lựa chọn phương án..............................................................................................9
1.4. Giới hạn đề tài........................................................................................................9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ - SƠ ĐỒ KHỐI......................................................................10
2.1. Giới thiệu ý tưởng thiết kế...................................................................................10
2.2. Thiết kế sơ đồ khối..............................................................................................10
2.2.1. Sơ đồ khối phát hồng ngoại..........................................................................10
2.2.2. Sơ đồ khối thu hồng ngoại và báo tín hiệu...................................................16
CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH..................................................................................20
3.1. Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................20
3.1.1. Khối nguồn....................................................................................................20
3.1.2. Mạch phát tín hiệu hồng ngoại.....................................................................20
3.1.3. Mạch thu tia hồng ngoại và phát tín hiệu báo động.....................................21
3.2. Sơ đồ mạch in......................................................................................................23
3.2.1. Mạch nguồn..................................................................................................23
3.2.2. Mạch phát tia hồng ngoại.............................................................................24
3.2.3. Mạch thu tia hồng ngoại và báo tín hiệu......................................................25
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN..............................................26
4.1. Kết luận thực hiện................................................................................................26
4.2. Ưu điểm và nhược điểm......................................................................................27
4.3. Hướng phát tiển của đề tài...................................................................................27
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................29
LỜI NÓI ĐẦU..................................................................................................................4
LỜI CẢM ƠN...................................................................................................................6
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI................................................9
1.1. Giới thiệu tổng quát...............................................................................................9
1.2. Các phương án thực hiện.......................................................................................9
1.3. Lựa chọn phương án..............................................................................................9
1.4. Giới hạn đề tài........................................................................................................9
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ - SƠ ĐỒ KHỐI......................................................................10
Nguyễn Đức Lân_13141159
7
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
2.1. Giới thiệu ý tưởng thiết kế...................................................................................10
2.2. Thiết kế sơ đồ khối..............................................................................................10
2.2.1. Sơ đồ khối phát hồng ngoại..........................................................................10
2.2.2. Sơ đồ khối thu hồng ngoại và báo tín hiệu...................................................16
CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH..................................................................................20
3.1. Sơ đồ nguyên lý...................................................................................................20
3.1.1. Khối nguồn....................................................................................................20
3.1.2. Mạch phát tín hiệu hồng ngoại.....................................................................20
3.1.3. Mạch thu tia hồng ngoại và phát tín hiệu báo động.....................................21
3.2. Sơ đồ mạch in......................................................................................................23
3.2.1. Mạch nguồn..................................................................................................23
3.2.2. Mạch phát tia hồng ngoại.............................................................................24
3.2.3. Mạch thu tia hồng ngoại và báo tín hiệu......................................................25
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN..............................................26
4.1. Kết luận thực hiện................................................................................................26
4.2. Ưu điểm và nhược điểm......................................................................................27
4.3. Hướng phát tiển của đề tài...................................................................................27
TÀI LIỆU THAM KHẢO..............................................................................................29
Nguyễn Đức Lân_13141159
8
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU – GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
1.1. Giới thiệu tổng quát.
Trong xã hội ngày nay, cùng với sự tiến bộ của KH-KT, cuộc sống con người trở nên đầy đủ
và tiện nghi hơn, lượng của cải vật chất cũng được tạo ra nhiều hơn.
Do đó, việc bảo vệ và giữ gìn tài sản được đặt ra rất cấp thiết. Để giải quyết vấn đề đó, con
người đã thiết kế ra các hệ thống phát hiện, cảnh báo và chống lại sự xâm nhập của các thành
phần xấu, giữ gìn tài sản được an toàn.
Với vốn kiến thức còn hạn chế của mình, người viết sẽ giới thiệu và trình bày một hệ thống
cảnh báo người khác xâm nhập một cách đơn giản nhất. Đây có thể chưa phải là một hệ thống
hoàn chỉnh và hiện đại nhưng nó thể hiện những nguyên lý cơ bản nhất của một hệ thống
chống trộm, từ đó mở ra khả năng phát triển những hệ thống tốt, hoàn thiện hơn cũng như ứng
dụng vào các mục đích khác nhau trong cuộc sống.
1.2. Các phương án thực hiện.
Có nhiều phương án thực hiện như dùng hồng ngoại, dùng laser hay đơn giản là sử dụng
mạch cảm biến PIR để phát hiện người hay vật chuyển động trong phạm vi nhất định.
1.3. Lựa chọn phương án.
Sử dụng tia hồng ngoại làm nguồn phát và mạch điều khiển dùng mắt thu hồng ngoại để phát
hiện sự xuất hiện của đối tượng khi đối tượng chắn ngang đường truyền của tia hồng ngoại.
khi đó chuông điện sẽ kêu lên báo cho mọi người biết.
1.4. Giới hạn đề tài.
Nguồn cung cấp cho mạch phát và mạch thu là nguồn DC 5V với 12V. Mạch phát ra
xung với tần số sấp sỉ 38Khz.
Khoảng cách thu nhận từ 5m-10m.
Được báo tín hiệu qua chuông điện 220V để âm thanh được to hơn, lớn hơn mọi người có thể
nghe được dù ở khoảng cách rất xa.
Nguyễn Đức Lân_13141159
9
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ - SƠ ĐỒ KHỐI
2.1. Giới thiệu ý tưởng thiết kế.
Để có một mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại thì phải có 2 khối chính đó là khối phát và khối
thu tín hiệu. Hai khối này phải hoạt động cùng một lúc để tín hiệu luôn được phát và thu một
cách ổn định nhất.
Khối phát sẽ phát ra tia hồng ngoại với tần số 38Khz để khối thu mới có thể nhận và xử lý
được. Hai khối này riêng biệt và độc lập với nhau.
Khi có đối tượng đi ngang qua sẽ chắn tia hồng thì khối thu mất tín hiệu và được xử lý qua
khối điều khiển rồi chuyển qua chuông để báo tín hiệu cho mọi người khi có đối tượng xâm
nhập vào.
2.2. Thiết kế sơ đồ khối.
Sơ đồ khối để biết được cách hoạt động của mạch, để thiết kế một cách dễ dành hơn,
biết được nhiệm vụ của từng khối và hoạt động có logic hơn.
2.2.1. Sơ đồ khối phát hồng ngoại.
Sơ đồ khối của mạch phát hồng ngoại:
Khối phát tín
hiệu
Khối nguồn
Hình 2.1. Sơ đồ khối phát tia hồng ngoại.
- Khối tạo xung dao động:
Nguyễn Đức Lân_13141159
10
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Khi ta nhấn nút Reset của IC NE555 khi đó IC sẽ hoạt động đồng thời khởi động mạch tạo
xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn của mỗi bit (bít “0” và bit“1”),
theo một chu kì nhất định, và được phát ra led phát hồng ngoại với tần số nhất định để mắt thu
hồng ngoại có thể bắt được.
Hình 2.2. IC NE555.
* IC NE555 N 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.
Nguyễn Đức Lân_13141159
11
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
- 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 mass qua 1 tụ từ 0.01uF - 0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễ
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 bỡi 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 lúc 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 đến +15v và mức tối đa là +18v.
* Nguyên lý hoạt động.
Hình 2.3. Cấu tạo của IC NE555.
Ký hiệu 0 là mức thấp (L) bằng 0V, 1 là mức cao(H) gần bằng VCC. Mạch FF là loại RS
Flip-flop,
Khi S = [1] thì Q = [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.
Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra +Rb)C.
Nguyễn Đức Lân_13141159
12
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
* Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3:
- Lúc này V+1(V+ của Opamp1) > V-1. Do đó O1 (ngõ ra của Opamp1) có mức logic 1(H).
- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0(L).
- R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.
- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.
- /Q = 0 --> Transistor hồi tiếp không dẫn.
* Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3:
- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
- R = 0, S = 0 --> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=1, /Q=0).
- Transistor vẫn ko dẫn !
* Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:
- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 > V-2. Do đó O2 = 1.
- R = 1, S = 0 --> Q=0, /Q = 1.
- Q = 0 --> Ngõ ra đảo trạng thái = 0.
- /Q = 1 --> Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V !
- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C
- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C
nhảy xuống dưới 2Vcc/3.
* Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 --> Vcc/3:
- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
- R = 0, S = 0 --> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, /Q=1).
- Transistor vẫn dẫn !
* Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3:
- Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1.
- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0.
- R = 0, S = 1 --> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.
- Q = 1 --> Ngõ ra = 1.
Nguyễn Đức Lân_13141159
13
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
- /Q = 0 --> Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa và tụ C lại được nạp điện với
điện áp ban đầu là Vcc/3.
* Quá trình lại lặp lại.
Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn định.
- Quá trình tạo xung dao động của IC NE555:
Hình 2.4. Mạch tạo xung IC NE555
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 nguồn âm.
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 trị 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
Nguyễn Đức Lân_13141159
14
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
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 tạo 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
Hình 2.5. Chu kì T IC NE555.
- Khối phát tín hiệu.
Khi có xung dao động được phát từ IC NE555 ra led phát hồng ngoại với tần số rất lớn là
38kHz nên led sẽ được phát ra tia hồng ngoại liên tục để đáp ứng được khả năng nhận tia
hồng ngoại tốt của mắt thu với khoảng cách rất xa từ 5-10m mà không bị trở ngoại gì cả. Tia
hồng ngoại mắt thường rất khó nhìn thấy nên rất hữu ích trong việc sử dụng của mạch này.
- Khối nguồn:
Có chức năng cung cấp nguồn cho IC NE555 hoạt động, với nguồn vào là 5V . Có thể dùng
apdater 5V-1A hoặc mạch nguồn 5V để làm mạch nguồn một cách hiệu quả và chạy ổn định
nhất.
Nguyễn Đức Lân_13141159
15
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
2.2.2. Sơ đồ khối thu hồng ngoại và báo tín hiệu.
Khối báo tín
hiệu
Khối thiết bị
thu
Khối mạch
Khối mạch
điều khiển
khuếch đại
Khối nguồn
Khối relay
Khối đèn báo
hiệu
Hình 2.6. Sơ đồ khối thu hồng ngoại và phát tín hiệu.
- Khối thiết bị thu:
Tia hồng ngoại với tần số lớn được tiếp nhận bởi led thu hồng ngoại hay các thiết bị thu khác.
Trong mach thực tế em sử dụng LED thu hồng ngoại 3 chân với ưu điểm là dễ dàng mua
trên thị trường với giá thành rẻ và chống nhiễu rất tốt. Phù hợp trong việc thu hồng ngoại,
hoạt động rất tốt trong môi trường môi trường có nhiều ánh sáng hoặc không có ánh sáng,
không bị nhiễu và ảnh hưởng bởi các yếu tố bên ngoài.
- Khối mạch điều khiển:
Nguyễn Đức Lân_13141159
16
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Trong khối này sẽ dùng IC NE555 để nhận tín hiệu từ mắt thu để tạo xung dao động (xung
đồng hồ) và phát ra xung dao động với 2 mức logic ’1’ và ’0’. Khi mắt thu có tín hiệu thì sẽ
phát ra là mức ’1’ đi vào chân số 2 của IC nên ngõ ra của IC là mức ’0’ nên tất cả các khối
sau sẽ không hoạt động được. Ngược lại khi mắt thu bị chắn tín hiệu tia hồng ngoại thì đầu ra
của mắt thu là mức ’0’ nên tín hiệu vào chân 2 của IC cũng là mức ’0’ nên ngõ ra của IC là
mức ’1’ sẽ tạo ra xung dao động có chu kì là T, sẽ cung cấp nguồn cho các khối sau hoạt động
để phát báo hiệu.
- Khối mạch khuếch đại:
Để khuếch đại tín hiệu ra từ ngõ ra của IC NE555 thì nên dùng transistor C1815, transistor
này là khuếch đại công suất nhỏ. Khối này có nhiệm khi có tín hiệu từ ngõ ra của khối mạch
điều khiển thông qua diode vào chân B của transistor nếu là bít “1” ta có UBE = Vcc, thì tín
hiệu đầu ra ở chân C của transistor là bits ’0’, khi đó sẽ có dòng I CE chạy qua cung cấp dòng
cho khối relay hoạt động. Ngược lại vào chân B của transistor nếu là bít “0” ta có UBE = 0,
thì tín hiệu đầu ra ở chân C của transistor là bits ’1’ sẽ không có dòng I CE để cung cấp cho
khối relay.
- Khối đèn báo hiệu:
Khối này có chức năng báo hiệu qua led, khi tín hiệu bị chắn thì led sẽ sáng lên để báo hiệu là
tia hồng ngoại đã bị chắn, còn khi tia hồng ngoại không bị chắn thì led tắt. Sự hoạt động của
led thông qua khối điều khiển và khối khuếch đại. Ta chọn led loại thường và được cung cấp
nguồn +12V.
- Khối relay:
Khối này có chức năng cung cấp nguồn cho transistor hoạt động để duy trì sự phát tín hiệu
được thông qua Relay1 khi tiếp điểm thường mở đóng lại. Đồng thời khối này còn cung cấp
nguồn 220V cho chuông hoạt động khi tiếp điểm thường mở Relay2 được đóng lại.
- Khối báo tín hiệu:
Có nhiệm phát ra chuông 220V để báo tín hiệu cho người nghe biết khi tia hồng ngoại đã bị
chặn và được cung cấp bởi nguồn 220V.
- Khối nguồn:
Cung cấp nguồn cho tất cả các khối hoạt động một cách ổn định và hiệu quả nhât để phát huy
hết công suất của các khối.
Nguyễn Đức Lân_13141159
17
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Khối mạch điều khiển IC NE555 cần cung cấp nguồn 5V để để hoạt động nhờ IC ổn áp 7805.
Cung cấp nguồn 12V để duy trì sự hoạt động liên tục của khối khuếch đại.
Hình 2.7. IC ổn áp 7805.
- Sơ đồ phía dưới IC 7805 có 3 chân.
+ Chân số 1 là chân IN
+ Chân số 2 là chân GND
+ Chân số 3 là chân OUT
Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi. Mạch này dùng để bảo
vệ những mạch điện chỉ hoạt động ở điện áp 5V (các loại IC thường hoạt động ở điện áp này).
Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ
có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ở ngõ ra OUT 5V không đổi.
Mạch trên lấy nguồn một chiều từ một máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ
IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của
nguồn cung cấp khi đấu nối vào mạch, trong trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh
kiện trên board mạch. Vì lí do đó một diode cầu được lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo
cực tính của nguồn cấp cho mạch theo một chiều duy nhất, và nguời dùng cũng không cần
quan tâm đến cực tính của nguồn khi nối vào ngõ IN nữa.
Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn hơn điện áp cần ổn áp từ 1.5V đến 2V
Nguyễn Đức Lân_13141159
18
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Tụ điện đóng vai trò ổn định và chống nhiễu cho nguồn. (có thể bỏ hai tụ điện nếu mạch điện
không đòi hỏi).
Nguyễn Đức Lân_13141159
19
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
CHƯƠNG 3: THI CÔNG MẠCH
3.1. Sơ đồ nguyên lý.
Sơ đồ nguyên lý và mạch in được vẽ bằng phần mềm proteus 8.3.
Phần mềm này rất dễ vẽ, tiện lợi và hoạt động rất ổn định. Phù hợp với nhiều sinh viên vì rất
quen thuộc vì đây là phần mềm dùng trong rất nhiều môn học.
3.1.1. Khối nguồn.
- Khối nguồn lấy nguồn AC_ 220V từ điện lưới gia đình,dùng biến thế hạ áp xuống 12VAC,
khi qua cầu chỉnh lưu được 12VDC, dùng IC 7805 ổ áp cung cấp 2 mức điện áp cho toàn
mạch là +12vol và +5vol.
- Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn.
Hình 3.1. Mạch nguồn.
Các linh kiện trong mạch:
+ Biến áp 220VAC – 12VAC.
+ Diode cầu.
+ IC ổn áp 7805.
+ Tụ điện: 2200uF, 470uF, 100nF.
+ Điện trở 330Ω, led diode.
3.1.2. Mạch phát tín hiệu hồng ngoại.
- Tín hiệu ngõ ra của IC 555 trong bộ phát hồng ngoại là dạng xung vuông có tần số xấp sỉ
bằng 38kHz và được truyền đến led phát sóng hồng ngoại có tần số tương tự. Tín hiệu ra ở
chân số 3. Mạch có độ phát xa khoảng 6m.
Nguyễn Đức Lân_13141159
20
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Hình 3.2. Mạch phát tia hồng ngoại.
- Tính toán linh kiện:
+ Tần số phát hồng ngoại được tinh bởi công thức sau:
1.4
1.4
F= ( R1+ 2×R 2 )×C1 =
= 375333hz
(1730+ 2×1000 )×10×10−9
T=
1 = 1 = 2.7×10-5s
F 37533
+ chọn linh kiện:
R1=1730Ω, R2=1000Ω
C1=10nF=103, C2=10nF=103
Thêm tụ lọc nguồn: C3=100μF, C4=0.1μF, IC NE555.
3.1.3. Mạch thu tia hồng ngoại và phát tín hiệu báo động.
Mạch thu được sử dụng led thu hồng ngoại phát tín hiệu ra chân 1 sẽ được tụ lọc sau đó vào
chân số 2 của IC NE555 và đưa ra ngõ ra chân số 3, tín hiệu qua điện trở và diode chống dòng
ngược để bảo vệ cho IC. Chân B của transistor lấy tín hiệu từ diode, chân E được nối đất,
Nguyễn Đức Lân_13141159
21
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
chân C nối vào 2 đầu cuộn dây trong relay, đi qua diode để chống ngược dòng ảnh hưởng đến
toàn mạch. Khi có tín hiệu vào chân B của transistor thì có I CE chạy qua cuộn dây của cả 2
Relay. Relay1 sẽ lấy nguồn +12v cung cấp cho transistor để hoạt động tiếp, và đồng thời led
sẽ sáng lên để báo hiệu khi không có chuông. Còn Relay2 sẽ lấy nguồn 220VAC để cấp cho
chuông khi đó chuông sẽ kêu lên báo hiệu cho người biết.
Khi bình thường thì không có vật chắn tia hồng ngoại nên led và chuông sẽ không sáng và
không kêu. Khi tia hồng ngoại bị chắn thì led sẽ sáng và chuông kêu lên để báo hiệu.
Mạch này còn lắp thêm công tắc để khi chuông kêu lên thì nhấn công tắt để chuông không
còn kêu nữa và trở lại trạng thái ban đầu khi tia hồng ngoại chưa bị chắn.
Hình 3.3. Mạch thu tia hồng ngoại và báo tín hiệu.
- Các linh kiện trong mạch:
+ IC NE555.
+ Điện trở: 100Ω, 1000Ω.
+ Tụ điện: 1uF, 10nF, 10uF.
+ Mắt thu hồng ngoại 3 chân TSOP1838 (vỏ sắt).
+ Biến trở 100KΩ.
+ Diode 4007.
+ Transistor C1815.
Nguyễn Đức Lân_13141159
22
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
+ Relay 5A.
+ Công tắt K.
+ Chuông điện 220V.
3.2. Sơ đồ mạch in.
Khi có sơ đồ mạch in chúng ta có thể biết được cách bố trí linh kiên một cách gọn
gàng đẹp hơn. Nối dây giữa các linh kiện với nhau để tạo thành một mạch hoàn chỉnh
giống như thực tế và được ủi lên boa đồng.
3.2.1. Mạch nguồn.
Hình 3.4. Mạch nguồn.
Nguyễn Đức Lân_13141159
23
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
3.2.2. Mạch phát tia hồng ngoại.
Hình 3.5. Mạch phát tia hồng ngoại.
Nguyễn Đức Lân_13141159
24
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
3.2.3. Mạch thu tia hồng ngoại và báo tín hiệu.
Hình 3.6. Mạch thu tia hồng ngoại và báo tín hiệu.
Nguyễn Đức Lân_13141159
25
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ THỰC HIỆN VÀ KẾT LUẬN
4.1. Kết luận thực hiện.
Mạch hoạt động ổn định, tốt đúng theo yêu cầu đặt ra ban đầu, mạch phát và thu hoạt động ổn
định, không bị nhiễu bởi các ánh sáng bên ngoài khác, khoảng cách nhận cũng xa từ 5-10m.
Đây là đề tài nghiên cứu, thiết kế và thi công mạch báo trộm dùng tia hồng ngoại. Trong đề
tài, đã giới thiệu một số linh kiện sử dụng trong mạch, các sơ đồ khối, mạch nguyên lý và
mạch in của đề tài.
Cách tính toán và lựa chọn linh kiện để tạo thành một mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
tương đối hoàn chỉnh, đơn giản và có độ chính xác tương đối.
Đây là mạch thực tế.
Hình 4.1. Mạch nguồn và mạch thu thực tế.
Nguyễn Đức Lân_13141159
26
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Hình 4.2. Mạch phát thực tế.
4.2. Ưu điểm và nhược điểm.
4.2.1. Ưu điểm.
- Mạch đơn giản, dễ sử dụng, dễ lắp đặt, ít tốn kém có thể sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi, phát
tín hiệu ra chuông 220V rất to và ở khoảng cách xa có thể nghe được, ổn định không bị nhiễu
bởi các tia khác, người ngoài khó có thể phát hiện được.
4.2.2. Nhược điểm.
- Cấu tạo đơn giản.
- Chưa phù hợp với nhiều loại môi trường.
- Khoảng cách giữa mạch phát và mạch thu còn hạn chế.
4.3. Hướng phát tiển của đề tài.
Đề tài có thể được mở rộng ra bằng việc sử dụng các loại cảm biến ánh sáng, thân nhiệt,.. hay
dùng vi điều khiển, kết hợp với ngõ ra tác động đến chuông báo, camera an ninh quay hình lại
hay tự động kết nối đến tổng đài cảnh sát.
Nguyễn Đức Lân_13141159
27
Báo cáo đồ án 1_mạch báo trộm bằng tia hồng ngoại
Ngoài ra, bên cạnh mục đích phát hiện sự xâm nhập, đề tài này còn có thể được ứng dụng ở
nhiều lĩnh vực khác như đếm số người ra vào kho, hiển thị số người trong kho để bảo đảm an
toàn khi làm việc trong các kho lạnh,v.v…..
Nguyễn Đức Lân_13141159
28
