CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ Đề tài MẠCH BẬT TẮT ĐÈN SỬ DỤNG QUANG TRỞ

Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở ra đời dựa trên nhu cầu tiết kiệm điện nhưng vẫn không tốn công sức trong việc điều khiển hệ thống chiếu sáng.. - Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở ra

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

VIỆN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

Báo cáo

CẤU KIỆN ĐIỆN TỬ

Đề tài MẠCH BẬT TẮT ĐÈN SỬ DỤNG QUANG TRỞ

Sinh viên thực hiện: Vi Thị Lưu 20172674- ĐTVT.03-K62

Phạm Công Nhật 20172732- ĐTVT.03-K62 Lớp học: 109158

Giảng viên hướng dẫn: HOÀNG QUANG HUY

Hà Nội, 5-2019

LỜI NÓI ĐẦU

Trong cuộc sống ngày nay, điện là một phần không thể thiếu Hầu hết tất cả các đồ dùng trong gia đình, thiết bị chiếu sáng, những chiếc điện thoại và các máy móc công nghiệp đều sử dụng điện Nhưng điện không phải là nguồn năng lượng

vô hạn, chúng sẽ cạn dần theo thời gian Chính vì vậy, cần sử dụng một cách thích hợp và tiết kiệm Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở ra đời dựa trên nhu cầu tiết kiệm điện nhưng vẫn không tốn công sức trong việc điều khiển hệ thống chiếu sáng Vì vậy, chúng em đã thực hiện bài tập lớn “Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở” Nhằm mục đích đảm bảo nhu cầu chiếu sáng đồng thời tiết kiệm điện và công sức con người

Với sự hướng dẫn tận tình của thầy, chúng em đã hoàn thành báo cáo và sản phẩm của bài tập lớn này Tuy đã cố gắng hết sức tìm hiểu, phân tích, thiết kế và làm mạch nhưng không tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận được sự thông cảm và góp ý của thầy

Em xin chân thành cảm ơn!

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

1.ĐẶT VẤN ĐỀN 4

1.1 Lý do chọn sản phẩm: 4

1.2.Ứng dụng: 4

1.3.Sản phẩm đã được ứng dụng trên thị trường: 4

2.NHỮNG LINH KIỆN SỬ DỤNG 5

2.1 Biến áp 5

2.2 Diode chỉnh lưu 5

2.3 IC7805 6

2.4 Tụ hóa 6

2.5 Transistor 7

2.6 Điện trở 8

2.7 Quang trở 9

2.8 DIODE-LED 10

3.SƠ ĐỒ KHỐI & CHI TIẾT TỪNG KHỐI 11

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI 11

3.2 CHI TIẾT TỪNG KHỐI 12

3.2.1 Khối nguồn 12

3.2.3 Khối điều khiển 13

KẾT LUẬN 14

1.ĐẶT VẤN ĐỀN

1.1 Lý do chọn sản phẩm:

- Điện năng là một nguồn năng lượng rất quan trọng trong cuộc sống hiện đại, chính vì vậy mà điện cần phải sử dụng trong đời sống một cách thích hợp

- Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở ra đời giúp tiết kiệm rất nhiều điện năng

và công sức điều khiển hệ thống chiếu sáng

- Mục tiêu của bài tập lớn hướng đến sử dụng những linh kiện đã học đồng thời hiểu rõ nguyên lí hoạt động của từng linh kiện có trong mạch

1.2.Ứng dụng:

Mạch điều khiển được sử dụng rất rộng rãi trong nhiều thiết bị chiếu sáng quen thuộc như đèn đường, đèn công viên, đèn cầu thang,…

1.3.Sản phẩm đã được ứng dụng trên thị trường:

Trên thị trường hiện nay có rất nhiều sản phẩm ứng dụng mạch bật tắt đèn

sử dụng quang trở cho mục đích chiếu sáng và một số mục đích khác nhau

2.NHỮNG LINH KIỆN SỬ DỤNG

2.1 Biến áp

- Máy biến áp hay máy biến thế, tên ngắn gọn là biến áp, là thiết bị điện thực hiện truyền đưa năng lượng hoặc tín hiệu điện xoay chiều giữa các mạch điện thông qua cảm ứng điện từ

- Máy biến áp gồm có một cuộn dây sơ cấp và một hay nhiều cuộn dây thứ cấp liên kết qua trường điện từ Khi đưa dòng điện với điện áp xác định vào cuộn sơ cấp, sẽ tạo ra trường điện từ Theo định luật cảm ứng Faraday trường điện từ tạo ra dòng điện cảm ứng ở các cuộn thứ cấp Để đảm bảo sự truyền đưa năng lượng thì bố trí mạch dẫn từ qua lõi cuộn dây Vật liệu dẫn

từ phụ thuộc tần số làm việc

- Hình dạng thực tế - Kí hiệu

2.2 Diode chỉnh lưu

- Điốt bán dẫn hay Diode là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện

đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại

- Có nhiều loại điốt bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là anode và cathode

- Điốt bán dẫn, loại sử dụng phổ biến nhất hiện nay, là các mẫu vật liệu bán dẫn kết tinh với cấu trúc p-n được nối với hai chân ra là anode và cathode

- Ứng dụng:Vì điốt có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anode đến cathode khi phân cực thuận nên điốt được dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.Ngoài ra điốt có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên điốt được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp

Điốt chỉnh lưu dòng điện, giúp chuyển dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, điều đó có ý nghĩa rất lớn trong kĩ thuật điện tử Vì vậy điốt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện và điện tử

- Hình dạng thực tế - Kí hiệu

2.3 IC7805

- Tác dụng: Ổn áp điện áp ra 5V

- Với những mạch điện không đòi hỏi độ ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản

2.4 Tụ hóa

- Sử dụng tụ hóa : 1000uf, 1uf

- Cấu tạo của tụ điện: bên trong tụ điện là 2 bản cực kim loại được đặt cách điện với nhau, môi trường giữa 2 bản tụ này được gọi là điện môi (môi trường không dẫn điện) Điện môi có thể là: không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thủy tinh… Tùy theo lớp cách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng

- Đặc tính cơ bản: Tụ điện có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng năng lượng điện trường bằng cách lưu trữ các electron, nó cũng có thể phóng ra các điện tích này để tạo thành dòng điện Đây chính là tính chất phóng nạp của tụ, nhờ có tính chất này nà tụ có khả năng dẫn điện xoay hiều

- Hình dạng thực tế - Kí hiệu

2.5 Transistor

- Sử dụng: 2N2222A, A671, H106

- Transistor hay tranzito là một lại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được

sử dụng như một phần tử khuếch đại hoạc khóa điện tử

- Cấu tạo: Transistor hay còn gọi là bóng bán dẫn gồm 3 lớp bán dẫn ghép với nhau thành hai lớp tiếp giáp P-N, nếu ghép theo thứ tự PNP gọi là transistor thuận, nếu ghép theo thứ tự NPN gọi là transistor ngược Về phương diện cấu tạo Transistor đương đương với 2 Diode đấu ngược chiều nhau.Cấu trúc này gọi là BJT (Bipolar Junction Transistor) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai điện tích âm và dương

- Hình dạng thực tế

- Kí hiệu:

2.6 Điện trở

- Sử dụng gồm có điện trở 220R, 1k, 1.5k, 10k, 100k

- Điện trở là một đại lượng vật lí biểu thị đặc tính cản trở dòng điện của một vật có khả năng cho dòng điện chạy qua Vật nào dẫn điện càng tốt thì điện

tở của nó càng nhỏ và ngược lại

- Hình dạng thực tế - Kí hiệu:

- Cách xác định điện trở:

- Ứng dụng của điện trở: Khống chế dòng điện qua tải cho phù hợp.

2.7 Quang trở

- Điện quang trở hay quang trở, photoresistor, LDR (Light-dependent resistor)

là một linh kiện điện tử có điện trở thay đổi giảm theo ánh sáng chiếu vào

Đó là điện trở phi tuyến, phi ohmic

- Quang trở được dùng là cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò, như trong mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở

- Nguyên lí hoạt động của quang trở:

o Quang trở là bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và không có lớp tiếp giáp nào Trong bón tối, quang trở có điện trở đến vài MOhm Khi có ánh sáng chiếu vào, điện trở giảm xuống mức vài trăm Ohm

o Hoạt động của quang trở dựa trên hiệu ứng quang điện trong khối vật chất Khi photon có năng lượng đủ lớn đập vào, sẽ làm bật electron khỏi phân tử, trở thành electron tự do trong khối chất làm cho chất bán dẫn trở thành dẫn điện Mức độ dẫn điện tùy thuộc vào số photon được hấp thụ

o Tùy vào chất bán dẫn mà quang trở phản ứng khác nhau với bước song photon khác nhau Quang trở phản ứng trễ hơn diode quang, cỡ 10ms, nên nó tránh được thanh đổi nhanh của nguồn sáng

- Hình dạng thực tế - Kí hiệu

2.8 DIODE-LED

- LED (viết tắt của Light Emitting Diode, có nghĩa là diode phát quang) là các diode có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngại Cũng giống diode, LED được cấu tạo từ khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N

Hình dạng thực tế Kí hiệu

3.SƠ ĐỒ KHỐI & CHI TIẾT TỪNG KHỐI

3.1 SƠ ĐỒ KHỐI

Mạch gồm 2 khối cơ bản là: khối nguồn và khối điều khiển

- Khối nguồn: Có nhiệm vụ chuyển điện áp xoay chiều 220V(điện dân dụng) thành điện áp 5V một chiều ổn định

- Khối điều khiển: Sử dụng nguồn vào 5V, tín hiệu vào là ánh sáng Có nhiệm

vụ điều khiển đèn sáng khi tối và tắt khi sang

3.2 CHI TIẾT TỪNG KHỐI

3.2.1 Khối nguồn

- Nhiệm vụ từng linh kiện:

o Biến áp: hạ áp từ nguồn 220VAC thành nguồn 12VAC

o Diode chỉnh lưu D1, D2, D3, D4: Lắp thành mạch chỉnh lưu cầu có tác dụng chỉnh nguồn 12VAC thành nguồn 1 chiều cả chu kì

o IC78L05: Là IC ổn áp 5V kết hợp với tụ để ổn định nguồn 12VDC ở mức 5VDC

- Nguyên lí hoạt động: Khối nguồn sử dụng nguồn điện áp 220VAC đi qua biến áp được hạ áp thành 12VAC Dòng điện đi qua hệ thống Diode chỉnh lưu được chỉnh lưu thành dòng một chiều cả chu kì 12V không ổn định đi vào chân số 1 của IC78L05 và có sự nạp và phóng điện của tụ làm cho điện

áp ra ở chân số 3 là 5V ổn định Mạch nguồn giúp cho khối điều khiển hoạt động ổn định và chính xác hơn

3.2.3 Khối điều khiển

Khi không có ánh sang chiếu vào Khi có ánh sáng chiếu vào

Nguyên lí hoạt động:

- Khi có ánh sáng chiếu vào (trời sáng): Điện trở của quang trở giảm xuống rất thấp đẫn đến dòng điện Ib của Q2 nhỏ => Q2 ở chế độ ngắt không cho dòng đi qua Q2 ngắt dẫn đến mạch đi từ nguồn đến Q1 đến R3 đến GND bị

hở => Ie và Ib sấp xỉ bằng không => Q1 ở chế độ ngắt Q1 ngắt => Ib của Q3 rất nhỏ (coi như bằng 0) =>Q3 làm việc ở chế độ ngắt => không có dòng điện đi qua LED nên LED không sáng

- Khi không có ánh sáng chiếu vào (trời tối): Điện trở của quang trở rất lớn (cỡ MOhm) chân B của Q2 có dòng chạy vào => Q2 ở chế độ dẫn, cho dòng

đi qua Q2 dẫn mạch từ nguồn đến Q1 đến R3 đến GND kín => chân E và chân B của Q1 có dòng đi qua => Q1 làm việc ở chế độ dẫn Q1 dẫn => có dòng đi vào chân B của Q3 => Q3 làm việc ở chế độ dẫn => mạch từ nguồn qua R5 qua LED qua Q3 đến GND kín => LED sáng

KẾT LUẬN

Sau khoảng thời gian và tuần nghiên cứu và thực hiện sản phẩm với chi phí

rẻ và công sức của mọi thành viên, nhóm chúng em đã thiết kế thành công sản phẩm “Mạch bật tắt đèn sử dụng quang trở” với tính ứng dụng thực tế cao Sau nhiều lần thử nghiệm đã cho thấy sản phẩm hoạt động tốt Sau khi hoàn thành chúng em đã thu được nhiều kinh nghiệm bổ ích để tạo ra một sản phẩm điện tử đơn giản từ khâu thiết kế đến thực hiện và hoàn thiện sản phẩm Cuối cùng em xin cảm ơn thầy đã giúp đỡ chung em trong quá trình thực hiện!