MẠCH CHỐNG TRỘM BẰNG TIA LASER IC số (có sơ đồ và mạch in)

ĐỒ ÁN 1

MẠCH CHỐNG TRỘM BẰNG TIA LASER


MỤC LỤC
Danh mục các hình vẽ và bảng biểu:
(3.1) Sơ đồ khối thu Laser
(4.1) Hình nguyên lý mạch trên proteus
(5.2) Hình mạch in trên proteus
(5.3) Hình mạch thực tế khi hoàn thành
(5.4) Hình mạch chạy thử thực tế
CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG………………1
-

Lời nói đầu

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU MÔT VÀI LINH KIÊN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH….2
2.1 Điên trở
2.2 Tụ điện
2.3 Transistor
2.4 Đèn LED
2.5 Loa
2.6 IC 555
CHƯƠNG 3 : SƠ ĐỒ KHỐI THU TIA LASER
- Nội dung nguyên lý
CHƯƠNG 4 : SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG
- Nguyên lý hoạt động
- Sơ đồ nguyên lý
CHƯƠNG 5 : THI CÔNG ĐỀ TÀI
- Nhận xét về tính khả dụng và mức hạn chế khắc phục của mạch

CHƯƠNG 6 : KẾT LUẬN
- Ưu điểm
- Nhược điểm
- Tài liệu tham khảo


Danh mục các hình vẽ
(1) Điện trở
(2) Ví dụ đọc giá trị điện trở
(3) Bảng giá trị vòng màu
(4) Tụ điện
(5) Sơ đồ Transistor
(6) Kí hiệu lọa Transistor
(7) Sơ đồ mặt cắt Laser
(8) Laser ngoài thực tế
(9) Led trên mạch vẽ
(10) Đèn Led thực tế
(11) Quang trở
(12) Loa
(13) Sơ đồ chân IC 555
(14) Cấu tạo bên trong IC 555

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU TỔNG QUAN

Lời nói đầu
Ngày nay , ta có thể thấy khoa học công nghệ phát triển với những phát minh tiến bộ ,
con người đã đi vào một thời đại mới – thời đại mà thậm chí mõi phút mõi giây trôi đi lại
có thêm những phát minh khoa học – kỹ thuật.
Công nghệ mới được xuất hiện liên tục củng vỉ thế những tiến bộ khoa học – kỹ thuật
được áp dụng đưa vào đời sống thực tiễn. Vì vậy, con người mõi ngày càng tận hưởng

cuộc sống tiện nghi và thoải mái hơn. Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy,thiết bị công
nghệ hiện đại mọi nơi,trong mọi lĩnh vực.


Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ. Điện tử đã đáp ứng được nững
đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu cần thiết cho
con người trong cuộc sống hằng ngày.Một trong những ứng dụng rất quan trọng trong
ngành công nghệ điện tử là kỹ thuật điều khiển từ xa bằng Laser. Sử dụng Laser được
ứng dụng rất nhiều trong công nghiệp và các lĩnh vực khác nhau trong cuôc sống với
những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh vi đạt được năng xuất và hiệu quả cao.
Xuất phát từ đó , em đã thiết kế và thi công mộc mạch ừng dụng nhỏ trong thu Laser: “
MẠCH CHỐNG TRỘM BẰNG LASER”.Vì thời gian và trình độ còn hạn chế nên việc
thực hiện đồ án còn nhiều thiếu sót..Kính mong nhận được sự góp ý và chỉ dẫn của thầy
cô.

Chương 2 GIỚI THIỆU MỘT VÀI LINH KIỆN SỬ DỤNG
TRONG MẠCH
2.1 ĐIỆN TRỞ
- Điện trở là một loại linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng
khác tùy vào vị trí điện trở trong mạch.
- Điện trở được là từ những vật liệu có điện trở công 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 dung vòng màu để biểu thị giá trị điện trở.

Ký hiệu

:

Hình dạng thực tế :

(1)


(1)
Cách đọc trị số giá trị điện trở:
Đối với điệ trở 4 vạch màu:
Vạch màu thứ nhất : chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ hai : chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
Vạch màu thứ ba : chỉ hện số nhân với giá trị mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
Vạch màu thứ tư : chỉ hía trị sai số của điện trở
Ví dụ trên hình vẽ , điện trở 4 vạch màu ở trên có giá trị màu lần lượt là Đỏ
/Tím/Cam/Nhũ Vàng. Đọc trị số là 2 7 * 10^3 =27.000(ohm)


(2)

(3


Bảng giá trị màu trên điện trở
2.2 Tụ Điện
Tụ điện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều và cho dòng
điện xoay chiều truyền qua.
 Phân loại tụ điện:
Tụ giấy , Tụ gốm ,Tụ mica.(Tụ không phân cưc):Các loại tụ này không phần biệt
âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47MF trở xuống,các tụ này thường
được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu.
Tụ hóa (tụ có phân cực): Tụ háo là ụ có phân cực âm dương,tụ hóa có trị số lớn
hơn và giá trị từ 0,47MF đến khoảng 4.700MF,tụ hóa thường được sử dụng trng
mạch có tần số thấp hoặc dung để lọc nguồn,tụ háo luôn luôn có hình trụ.

Kí hiệu: C

(4)
Ký hiệu trên mạch:

Đơn vị của tụ là Fara,1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường dung
các đơn vị nhỏ hơn như:
1F=10^-6 MIcroFara=10^-9 Nano Fara = 10^-12 pico Fara


2.3
Transistor:
Cấu tạo của Transistor : Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối
tiếp giáp P-N,nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận,nếu ghép theo thứ tự
NPN ta được Transistor ngược.Về phương diện cấu tạo Transistor tương đương với hai
Diode đấu ngược chiều nhau.

(5)
Ba lớp bán dẫn được nối ra làm ba cực, lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B(Base),lớp
bán dẫn B rất mỏng và có nồng độc tạp chất thấp.
Hai lớp bá dẫn phía bên ngoài được nối ra thành cực phát(Emitter) viết tắt là E và cực thu
hay cực góp(Collector) viết tắt là C,vùng bán dẫn E và C có cùng loại bán dẫn (loại N
hay P) nhưng có kích thước và nồng độ tạp chất khác nhau nên không hoàn vị cho nhau
được.
Kí hiệu:


(6)

Hình thực tế:

(6)
1.3 Đèn LASER
Laser là tên viết tắt của cụm từ Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation
trong tiếng Anh,có nghĩa là “khuếch đại ánh sang bằng phát xạ kích thích hoặc khuếch
đại ánh sang bằng bức xạ cưỡng bức.
Tính chất:
Trong thực tế,Laser là sự tạo ra một chum hạt photon được phát xạ từ một số vật thể thỏa
mãn các điều kiện sau đây:
Tất cả các photon phát ra đều có cùng bước song giống nhau.(ta gọi đây là sự đơn sắc)


Tất cả các photon đều có cùng pha dao động.
Tất cả các photon đều cùng phân cực theo một phương.
Cấu tạo Laser:
Các quá trình này có thể sinh ra hay hấp thụ các tia sáng(photon) theo giả thuyết của
Albert Einstein.Bước sóng(do đó màu sắc) của tia sáng phụ thuộc vào sự chênh lệch năng
lương giữa các mức.Có nhiều loai Laser khác nhau,có thể ở dạng hỗn hợp khí,ví dụ HeNe,hay dạng chất lỏng , song có độ bức xạ lớn nhất vẫ là tia laser tạo bởi các thành phần
từ trạng thái chất lỏng.

(7)


(8)

2.4
Đèn LED
LED(viết tắt của Light Emitting Diode) hay còn gọi là Diode phát quang,chiếu sáng
nhờ 2 điện cực với chất liệu bán dẫn.
Kí hiệu:

(9)


Hình dạng thực tế:

(10)
1.4 QUANG TRỞ
Quang trở là một linh kiện có điện trở thay đổi theo ánh sáng chiếu vào
Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng có mạch dò.
Quang trở làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao.Trong tối quang trờ có điện trở vài
M.Ohm
Qunag trở thường dùng trong mạch cảm biến ánh sáng.


(11)
2.5 LOA
Là loại loa nhỏ,đơn giản
Hai chân; một chân cấp nguồn và một chân nối mass

(12)


2.6 IC 555
IC 555 là một loại linh kiện khá phổ biến bậy giờ với việc dễ dàng tạo được xung
vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích,với sơ đồ mạch đơn giản,điều chết được độ
rộng xung vuông.Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tao xung đóng cắt hay là
những mạch dao động khác.
Các thông số cơ bản của IC 555 có trên thị trường:
 Diện áp đầu vào: 2-18V(tùy từng loại của 555:NE555,LM555.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:600mW






Các chức năng của IC555:
Là thiết bị tạo xung chính xác
Máy phát xung
Điều chế được độ rộng xung
Điều chế được vị trí xung(Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)
Sơ đồ chân IC 555

(13)
-

Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy nguồn dòng cấp cho IC hay chân
còn gọi là chân chung
Chân số 2(TRIGGER)0: Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh
và được dùng như chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh
ở đây dùng các transistor PNP với mức điện áp chuẩn 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 và mức 0 tương đương với 0V
nhưng trong thực tế mức không này không được 0V mà nó trong
khoảng từ(0.35-0.75)
Chân số 4(RESET):Dùng lập dịnh mức trạng thái ra.Khi chân số 4 nối
mass thì ngõ ra ở mức thấp.Còn khi chân số 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 múc áp chuẩn
trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các diện trở ngoài
cho nối GND.Chân này có thể không nối nhưng để giảm từ nhiễu người
ta thường nối chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ để 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 một chân chốt.
Chân số 7(DISCHAGER):có thể xem ch6an này như 1 khóa điện tử và
chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3.Khi chân 3 ở mức áp thấp thì
khóa này đóng lại,ngược lại thì nó mở ra.Chân 6 tự nạp xả điện cho 1
mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động.
Chân số 8(Vcc):Đây là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt
động.Không có chân 8 xem như IC hỏng.Nó được cấp điện từ 2V18V(tùy từng loại 555 thấp nhất là NE555)
Cấu tạo bên trong và nguyên lý hoạt động:

(14)

Ở trên mạch ta biết là H ở mức cao và nó gần bằng Vcc và L là mức
thấp và nó bằng 0V.Sử dụng các FF-RS
Khi S=1 thì Q = 1 và QB = 0


Sau đó ,khi S =0 thì Q=1 và QB= 0
Khi R=1 thì QB = 1 và Q=0
Khi S=1 thì Q=1 và khi R=1 thì Q=0 vì QB=1,transistor 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 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.
Tụ C nạp từ điện áp 0V – VCC/3:
Lúc này V+1(V+ của Opamp1> V-1.Do đó ) Ó(ngõ ra của Opamp1) có
mức logic 1(H)
V+2R=0,S=1-> Q1.Q đảo=0
Q=1 ngõ ra =1
Q đảo Transistor hồi tiếp không dẫn.
Tụ C tiếp tục nạp từ điện áp Vcc/3 2Vcc/3
Lúc này,V=+1V+2R=0,S=0Q,Q đảo sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=1,Q đảo=0)
Transistor không dẫn.\
Tụ C nạp qua ngưỡng 2vcc/3
Lúc này V+1V+2>V-2.Do đó O2 =1
R=1,S=0Q=0,Q đảo=1
Q=0ngõ ra đảo trạng thái 0
Q đảo=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 Xaa3 từ điện áp 2Vcc/3Vcc/3
Lúc này,V+1V=2R=0,S=0Q,Q đảo sẽ giữ trạng thái trước đó(Q=0,Q đảo=1)
Transistor dẫn.
Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3
Lúc này V+1>V-1.do đó O2=0
R=0,S=1Q=1,Q đảo=0
Q=1ngõ ra =1
Q đảo=0Transistor không dẫn  chân số 7 không = 0v nữa và tụ C
được nạp điện áp ban đầu là Vcc/3
Trong quá trình hoạt động động bình thường của 555,điện áp trên tụ C
chỉ dao động quanh điện áp trên C bằng 2Vcc/3.Nạp điện với thời hằng
là (Ra+Rb)C


Khi xả điện,tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3 và kết thúc xả ở
thời điểm điện áp trên C bằng Vcc/3.Xả điện thời hằng là Rb.C
Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện,mức 0 là xả điện.

CHƯƠNG 3 SƠ ĐỒ KHỐI THU LASER

Hình 3.1
Khối thiết bị thu:Tia laser từ phần phát được thu bởi Quang trở
Khối Khuếch đại và tách sóng: đầu tiên khuếch đại tín hiệu nhận rồi đưa qua mạch tách
sóng nhằm triệt tiêu sóng mang và tách lấy dữ liệu cần thiết là mã lệnh.
Khối chuyển đổi và Khối giải mã : mã lệnh được đưa vào mạch chuyển đổi và đưa tiếp
qua khối giải mã thành một dạng xung kích tại ngõ ra tương ứng để kích mở mạch điều

khiển.

CHƯƠNG 4 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG


Nguyên Lý hoạt động
Khi đèn Laser chiếu vào R1(Quang trở) do hiện tượng quang điện làm giá trị điện trở
giảm mạnh tạo phân cực thuận cho con Tranistor(Q1) dẫn thông,sụt áp trên
Transistor(Q1) là Transistor(Q2) ngắt nên ngừng cungc ấp nguồn cho mạch cảnh báo nên
Loa báo động sẽ không hú.
Khi tia Laser bị cản khiến tia Laser không chiếu vào Quang Trở lúc đó hiện tượng sẽ
ngược lại Transistor(Q1) sẽ ngưng dẫn làm áp trên Transistor(Q2) tăng
cao,Transistor(Q2) kích vào chân 2 của IC555, IC555 đóng vai trò như một mạch đơn khi
có tín hiệu kích vào nó sẽ làm Loa báo động vang lên.(IC555 được lọc va 2o63n áp bởi
Tụ C1 và C2)


Hình:4.1

SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

CHƯƠNG 5 THI CÔNG ĐỀ TÀI


Hình:5.2

Hình:5.3 mạch thực tế


Hình 5.4 : Mạch hoạt động thực tế.

Theo nguyên lý khoảng cách cảm biến từ quang trở đến Laser còn hạn chế vì Quang trở
khá nhỏ nên cảm biến từ Laser đến quang trở có thể bị ảnh hưởng bời mơi trường bên
ngoài. Khả năng chống trộm hạn chế nếu chỉ dùng 1 bộ thu tia Laser và 1 đèn Laser.
Cách khắc phục nên dùng nhiều tia Laser và nhiều mạch thu Laser.cải tiến Quang trở có
khả năng thu tia Laser nhạy hơn..

CHƯƠNG 6 KẾT LUẬN
Ưu Điểm
Mạch đơn giản,dễ sử dụng,có thể sử dụng rộng rãi ở nhiều nơi
Nhược Điểm
Dễ bị nhiễu do ánh sáng trắng chiếu vào Quang trở,mạch tốn kém.
Tài Liệu Tham Khảo:
Hình :
(1)(5):


(2)(6):
(3):
(7)www.vatlyphothong.net
(8)www.vatlypt.com
(9)
(10) www.123rf.com
(11)
(12) www.giaiphaptudong.com
(13) www.semiconvn.com
(14) www.dientu4u.edu.com
IC 555: www.dientu4u.edu.com
Phần mềm sử dụng: Proteus 8.0