THIẾT kế MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG bộ THU PHÁT HỒNG NGOẠI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI
KHOA SƯ PHẠM KĨ THUẬT
BỘ MÔN ĐIỆN TỬ TIN HỌC
-----oOo-----

BÁO CÁO
NGHIÊN CỨU KHOA HỌC SINH VIÊN
NĂM HỌC 2017-2018
ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG BỘ THU PHÁT
HỒNG NGOẠI
Giảng viên hướng dẫn: ThS. VŨ THỊ NGỌC THÚY
Họ và tên sinh viên : NGUYỄN THỊ ÁNH
ĐỖ THỊ CHANH
NGUYỄN VĂN HIẾU

HÀ NỘI 2017

1


MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG BỘ THU PHÁT HỒNG NGOẠI
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
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 tự động 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 rất
tinh vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao . Xuất phát từ những ứng dụng đó,
chúng em đã thiết kế và thi công một mạch ứng dụng nhỏ trong thu phát hồng ngoại :
“mạch chống trộm dùng bộ thu phát hồng ngoại”.
Mục đích nghiên cứu đề tài là:
- Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về bộ thu phát hồng ngoại và IC LM358
- Nghiên cứu, thực hành các thao tác thực hành kĩ thuật điện tử cơ bản (lắp ráp test
mạch, mô phỏng,thiết kế và chế tạo mạch in...)
- Chế tạo hoàn thiện mạch chống trộm sử dụng bộ thu phát hồng ngoại
- Ứng dụng vào môn thiết kế mạch điện tử vào thực tế
I. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU
- Nghiên cứu về IC LM358, IC 555, và mạch cảm biến bằng thu phát hồng ngoại
- Nguyên tắc hoạt động chung của mạch
V- :Điện áp đầu vào âm, điều chỉnh bằng triết áp
V + :Điện áp đầu vào dương
Vout :điện áp đầu ra
Khi: V- > V+ => Vout = 0
V - < V+ => Vout = 1 => kích hoạt IC555 đưa ra xung ra trên chân 3
2.1. Nghiên cứu tổng quan về IC LM358
Sơ đồ chân, cấu tạo và thông số IC LM358
* Sơ đồ chân, cấu tạo

2


Chân 1: output OA1
Chân 2: đầu vào âm OA1
Chân 3:đầu dương OA1

Chân 4:đi đất
Chân 5: đầu dương OA2
Chân 6: đầu vào âm OA2
Chân 7: đầu ra OA2
Chân 8: dương nguồn
IC LM358 : là bộ khuếch đại thuật toán kép công suất thấp, bộ khuếch đại này có ưu
điểm hơn so với bộ khuếch đại thuật toán chuẩn trong các ứng dụng dùng nguồn đơn
*Thông số IC LM358
-

Sử dụng nguồn đơn từ 3-32V
Có thể dử dụng nguồn đôi từ 2-15V
Độ lợi khuếch đại trong dải K=0 tơi 100db
Điện áp ngõ ra trong dải từ 0 tới 1,5
IC LM358 có thể hoạt động ở nguồn điện áp thấp 3V hoặc cao lên tới 32V. LM358
có công suất cực máng thấp, tuy nhiên có độ lợi cao 100dB. Cấu tạo bên trong của
IC LM358 gồm 2 bộ khuếch đại thuật toán, tương thích với nhiều loại mạch
logic khác nhau.
* Các tính năng của khuếch đại thuật toán:
Bảo vệ quá áp lối ra.
Tầng khuếch đại vi sai lối vào.
Dòng cung cấp lối vào thấp.
Dải tín hiệu cùng pha mở rộng tới nguồn âm.
2.1. nghiên cứu tổng quan về IC 555
a.sơ đồ chân

+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân
chung.
3

+ Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các
transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.
+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái
của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng với
gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà trong thực
tế mức 0 này ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .
+ 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.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối
chân này lên VCC.
+ 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 GND. Chân này
có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối chân số
5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho
điện áp chuẩn được ổn định.
+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác
và cũng được dùng như 1 chân chốt.
+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều
khiển bỡi tầng logic của chân 3 .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): là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động. Không có chân
này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất
là con NE7555)
b. cấu tạo bên trong

Nhìn trên sơ đồ cấu tạo trên ta thấy cấu trúc của 555 gồm : 2 con OPAM, 3 con điện
trở, 1 transitor, 1 FF ( ở đây là FF RS):

- 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp
- Transistor để xả điện.
- Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này
4


tạo nên điện 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.
c.thông số kỹ thuật và chức năng
* Thông số kỹ thuật
Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555..)
+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA
+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V
+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V
+ Công suất lớn nhất là : 600mW
* Các chức năng của 555:
+ Là thiết bị tạo xung chính xác
+ Máy phát xung
+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)
+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)
2.2. Sơ lược về hồng ngoại
Tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng khả kiến nhưng ngắn
hơn tia bức xạ vi ba. Tên “hồng ngoại” có nghĩa là “ngoài mức đỏ”, màu đỏ là màu
sắc có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường.
Tia hồng ngoại có bước sóng 700nm- 1mm, tần số từ 430THz- 300GHz.
Vùng sáng mà mắt người thông thường nhìn thấy, được áp đặt gọi là“ ánh sáng khả
kiến”, có bước sóng 0,38-0,70 μm hay tần số 430-790 THz. Bức xạ hồng ngoại được
định nghĩa có bước sóng từ 0,7μm đến 1mm. Một số sinh vật có thể nhìn thấy tia hồng

ngoại ở vùng gần kề với ánh sáng thường, cũng như trong một số thí nghiệm thì có
người nhìn thấy đến vùng hồng ngoại 1,05μm.

2.3. Thiết kế bộ mạch chống trộm dùng thu phát hồng ngoại

sơ đồ khối
khối cảm
biến

khối so
sánh

khối tạo
trễ

Khối nguồn

Khối cảm biến:gồm led phát và led thu
Nhiệm vụ phát và thu tín hiệu
Khối so sánh: từ tín hiệu đầu vào thu được ic lm358 so sánh trạng thái và lật trạng thái
Khối tạo trễ: sử dụng ic 555 có tác dụng tạo trễ
Khối nguồn: cung cấp nguồn 5v cho mạch

5


a. Thiết kế mạch in trên Proteus 8.5:

Sơ đồ nguyên lý của mạch thiết kế trên Proteus
b. Kiểm tra mạch trên boardtest:

Hình ảnh lắp giáp limh kiện trên boardtest

6


Thiết kế mạch in trên Proteus 8.5

c. Lắp ráp và đóng gói:

7


Hình ảnh bộ sản phẩm hoàn thiện

8


II. KẾT LUẬN
1. Kết quả thu được
- Hiểu được chức năng, nguyên lý hoạt động của ic lm358 và ic555
- Chế tạo thành công thiết bị chống trộm và có ứng dụng vào thực tiễn
- Áp dụng lý thuyết của môn thiết kế mạch vào việc thiết kế mạch in làm thành sản

phẩm
2. Hạn chế
- Khoảng cách làm việc của cảm biến chưa lớn
TÀI LIỆU THAM KHẢO.
[2] Nguyễn Thị Mai Lan (2015). Bài giảng kĩ thuật mạch điện tử. Khoa SPKT, trường
ĐHSP Hà Nội

[4] Phạm Minh Hà (2006), Kỹ thuật mạch điện tử, NXB KHKT. Hà Nội
[5]Vũ Thị Ngọc Thúy (2015). Thiết kế mạch. Khoa SPKT, trường ĐHSP Hà Nội.

9