► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng hồng ngoạiHình 2.1: sơ đồ khối mạch chống chộm bằng hồng ngoại 2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser: Mạch chống chộm dùng laser có một số ưu và nhược điểm nhất
Trang 1Trường Đại Học Điện Lực Khoa Điện Tử Viễn Thông
ĐỀ TÀI: MẠCH CHỐNG TRỘM BẰNG LASER
Giảng Viên Hướng Dẫn: TS Nguyễn Lê Cường
Nhóm Sinh Viên Thực Hiện : Nhóm số 9 1: Nguyễn Quốc Quân ⓒ
2: Nguyễn Văn Khoái 3: Nguyễn Văn Hùng 4: Hoàng Văn Lâm 5: Nguyễn Tiến Thoáng ( D4DTVT)
Hà nội ngày 17 tháng 10 năm 2013
Trang 2Mục Lục
LỜI NÓI ĐẦU 2
PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.GIỚI THIỆU TỔNG QUÁT 3
2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser: 4
2.3 Mạch Chống Chộm PIR 6
3 CÁC PHƯƠNG ÁN THỰC HIỆN 7
4.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN .7
5.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI 7
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI 7
I: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN .7
I.1 Mạch Nguồn 5V: 7
I.2 LASER DIODE .8
I.3: IC 555 .9
I.3.1: CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555 .9
I.3.2: MẠCH DAO ĐỘNG XUNG BẰNG IC 555 10
I.4: QUANG TRỞ 11
I.5: 74LS08 11
II:THIẾT KẾ THI CÔNG MẠCH CHỐNG CHỘM DÙNG 2 LASER PHÁT .13
II.1: MÔ PHỎNG PROTEUS 13
II.1.1: Trong Trường Hợp Có Ánh Sáng Chiếu Vào Quang Trở 13
II.1.2: Trong Trường Hợp Không Có Ánh Sáng Chiếu Vào Quang Trở 13
II.2 SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG 2 LASER 14
II.3: NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH .15
II.4: MÔ PHỎNG TRÊN ALTIUM 16
II.5: DANH SÁCH LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH .17
PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 18
Trang 3LỜI NÓI ĐẦU
Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão, con người bước vào một thời đại mới thời đại mà mỗi giờ, mỗi phút, thậm chí là mỗi giây trôi qua lại xuất hiện những phát minh, tiến bộ khoa học – kỹ thuật.
Công nghệ mới xuất hiện liên tục, từ đó, những thành tựu của khoa học- kỹ thuật được áp dụng vào đời sống thực tiễn.Nhờ vậy, con người ngày càng tận hưởng được cuộc sống một cách tiện nghi và thoải mái hơn Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy, thiết bị công nghệ hiện diện mọi nơi, trong mọi lĩnh vực.
Ở khắp mọi nơi trên trái đất, hàng ngàn việc nghiên cứu, trung tâm với hàng triệu kỹ sư vẫn đang miệt mài nghiên cứu để đóng góp cho nhân loại những cải tiến, tìm tòi ra những
kỹ thuật mới,phục vụ cuộc sống Có thể nói, sức mạnh về khoa học – kỹ thuật chính là sức mạnh ghê gớm nhất, nó có thể chi phối các mặt khác như quân sự, kinh tế, thể hiện vị thế, vai trò của một quốc gia trên trường quốc tế.
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.
Dẫu biết rằng trình độ khoa học- kỹ thuật ở Việt Nam ở nhiều lĩnh vực vẫn có khoảng cách khá xa so với các nước tiên tiến nhưng với lòng say mê tìm tòi, đức tính cần cù chịu khó và thông minh của người Việt Nam, tin rằng một ngày không xa, chúng ta sẽ bắt kịp
và hòa nhịp vào dòng chảy công nghệ trên thế giới.
Để phát triển những công nghệ mới thì trước hết phải nắm chắc và hiểu rõ những vấn đề
cơ bản trong mỗi lĩnh vực Đó cũng là lý do người viết tiến hành nghiên cứu đề tài này, mục tiêu là để làm rõ một số yếu tố chủ yếu, cơ bản nhất để có thể phát triển các kỹ thuật, sản phẩm mới hơn, hiện đại hơn trong tương lai.
Hà nội ngày 1 tháng 1 năm 2014 Các thành viên nhóm 9
N.T Nguyễn Quốc Quân
Trang 4PHẦN I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
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
2.CÁC SẢN PHẨM ĐÃ CÓ
2.1: Mạch Chống Chộm Dùng Hồng Ngoại.
► Ưu điểm:
- Khá hiệu quả
- Chi phí thấp
- Thiết kế và thi công đơn giản, sử dụng các linh kiện quen thuộc
► Khuyết điểm:
- Dễ bị nhiễu
- Độ ổn định không cao
- Tín hiệu điều khiển yếu trong môi trường xuất hiện nhiều sóng gần với hồng ngoại
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng hồng ngoại
Trang 5► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng hồng ngoại
Hình 2.1: sơ đồ khối mạch chống chộm bằng hồng ngoại
2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser:
Mạch chống chộm dùng laser có một số ưu và nhược điểm nhất định, được ứng dụng trong môi trường cần độ bảo mật cao và chính xác.
► Ưu điểm:
-Tín hiệu mạnh
-Độ chính xác cao
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng hồng ngoại
Hình 2.1: sơ đồ khối mạch chống chộm bằng hồng ngoại
2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser:
Mạch chống chộm dùng laser có một số ưu và nhược điểm nhất định, được ứng dụng trong môi trường cần độ bảo mật cao và chính xác.
► Ưu điểm:
-Tín hiệu mạnh
-Độ chính xác cao
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng hồng ngoại
Hình 2.1: sơ đồ khối mạch chống chộm bằng hồng ngoại
2.2.Mạch Chống Chộm Dùng Laser:
Mạch chống chộm dùng laser có một số ưu và nhược điểm nhất định, được ứng dụng trong môi trường cần độ bảo mật cao và chính xác.
► Ưu điểm:
-Tín hiệu mạnh
-Độ chính xác cao
Trang 6-Ít bị nhiễu
► Khuyết điểm:
-Chi phí cao
-Có thể bị phát hiện trong môi trường quá tố
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng laser
Hình 2.2: sơ đồ khối mạch chống chộm dùng laser
► Phân tích hoạt động:
Led2 ở đây là module phát laser.LDR là quang trở Bình thường, tia laser
từ module laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trở nhỏ, không đủ phân cực cho transistor Q2 dẫn, Q2 tắt làm cho transistor Q3 dẫn, tín hiệu từ cực C của transistor Q3 được đưa đến chân 2 (Trigger) của IC 555 Vì Q3 dẫn nên cực C của Q3 sẽ ở mức thấp, chân 2 của IC 555 không có tín hiệu nên chân 3 (output) của IC cũng không có tín hiệu ra
Khi có người đi qua chắn ngang đường đi của tia laser, quang trở không có ánh sáng chiếu vào nên trị số lớn, phân cực cho Q2 dẫn làm Q3 tắt, cực C của Q3 lên
-Ít bị nhiễu
► Khuyết điểm:
-Chi phí cao
-Có thể bị phát hiện trong môi trường quá tố
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng laser
Hình 2.2: sơ đồ khối mạch chống chộm dùng laser
► Phân tích hoạt động:
Led2 ở đây là module phát laser.LDR là quang trở Bình thường, tia laser
từ module laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trở nhỏ, không đủ phân cực cho transistor Q2 dẫn, Q2 tắt làm cho transistor Q3 dẫn, tín hiệu từ cực C của transistor Q3 được đưa đến chân 2 (Trigger) của IC 555 Vì Q3 dẫn nên cực C của Q3 sẽ ở mức thấp, chân 2 của IC 555 không có tín hiệu nên chân 3 (output) của IC cũng không có tín hiệu ra
Khi có người đi qua chắn ngang đường đi của tia laser, quang trở không có ánh sáng chiếu vào nên trị số lớn, phân cực cho Q2 dẫn làm Q3 tắt, cực C của Q3 lên
-Ít bị nhiễu
► Khuyết điểm:
-Chi phí cao
-Có thể bị phát hiện trong môi trường quá tố
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng laser
Hình 2.2: sơ đồ khối mạch chống chộm dùng laser
► Phân tích hoạt động:
Led2 ở đây là module phát laser.LDR là quang trở Bình thường, tia laser
từ module laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trở nhỏ, không đủ phân cực cho transistor Q2 dẫn, Q2 tắt làm cho transistor Q3 dẫn, tín hiệu từ cực C của transistor Q3 được đưa đến chân 2 (Trigger) của IC 555 Vì Q3 dẫn nên cực C của Q3 sẽ ở mức thấp, chân 2 của IC 555 không có tín hiệu nên chân 3 (output) của IC cũng không có tín hiệu ra
Khi có người đi qua chắn ngang đường đi của tia laser, quang trở không có ánh sáng chiếu vào nên trị số lớn, phân cực cho Q2 dẫn làm Q3 tắt, cực C của Q3 lên
Trang 7mức cao, đưa tín hiệu đến chân 2 của IC 555, IC 555 trong trườn g hợp này là một mạch dao động tạo xung vuông (có biến trở để chỉnh chu kỳ xung vuông tạo ra) nên khi có tín hiệu vào chân 2 thì sẽ tạo ra xung vuông ở ngõ ra chân 3 Tín hiệu được đưa đến IC HT2860 ( là loại IC có các ngõ vào cài đặt để lựa chọn các loại
âm thanh nạp sẵn trong IC sau đó tín hiệu được đưa qua Transistor Q4 khuếch đại rồi phát ra loa
2.3 Mạch Chống Chộm PIR.
PIR ( Passive Infra-Red) là loại cảm biến dùng để phát hiện sự chuyển động của người (hay động vật) trong khu vực quét của cảm biến.
► Ưu điểm:
-Đơn giản, dễ lắp đặt
-Độ nhạy cao
-Phạm vi tác dụng rộng
► Khuyến điểm:
-Chi phí cao
-Quá nhạy
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng PRI
Hình 2.3 mạch chống chộm bằng PRI
mức cao, đưa tín hiệu đến chân 2 của IC 555, IC 555 trong trườn g hợp này là một mạch dao động tạo xung vuông (có biến trở để chỉnh chu kỳ xung vuông tạo ra) nên khi có tín hiệu vào chân 2 thì sẽ tạo ra xung vuông ở ngõ ra chân 3 Tín hiệu được đưa đến IC HT2860 ( là loại IC có các ngõ vào cài đặt để lựa chọn các loại
âm thanh nạp sẵn trong IC sau đó tín hiệu được đưa qua Transistor Q4 khuếch đại rồi phát ra loa
2.3 Mạch Chống Chộm PIR.
PIR ( Passive Infra-Red) là loại cảm biến dùng để phát hiện sự chuyển động của người (hay động vật) trong khu vực quét của cảm biến.
► Ưu điểm:
-Đơn giản, dễ lắp đặt
-Độ nhạy cao
-Phạm vi tác dụng rộng
► Khuyến điểm:
-Chi phí cao
-Quá nhạy
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng PRI
Hình 2.3 mạch chống chộm bằng PRI
mức cao, đưa tín hiệu đến chân 2 của IC 555, IC 555 trong trườn g hợp này là một mạch dao động tạo xung vuông (có biến trở để chỉnh chu kỳ xung vuông tạo ra) nên khi có tín hiệu vào chân 2 thì sẽ tạo ra xung vuông ở ngõ ra chân 3 Tín hiệu được đưa đến IC HT2860 ( là loại IC có các ngõ vào cài đặt để lựa chọn các loại
âm thanh nạp sẵn trong IC sau đó tín hiệu được đưa qua Transistor Q4 khuếch đại rồi phát ra loa
2.3 Mạch Chống Chộm PIR.
PIR ( Passive Infra-Red) là loại cảm biến dùng để phát hiện sự chuyển động của người (hay động vật) trong khu vực quét của cảm biến.
► Ưu điểm:
-Đơn giản, dễ lắp đặt
-Độ nhạy cao
-Phạm vi tác dụng rộng
► Khuyến điểm:
-Chi phí cao
-Quá nhạy
► Sơ đồ khối mạch báo chộm bằng PRI
Hình 2.3 mạch chống chộm bằng PRI
Trang 83 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.
Tùy vào từng yêu cầu về độ chính xác và an toàn mà người thiết kế cần lựa chọn phương án làm sao cho phù hợ nhất với yêu cầu thiết kế đặt ra.
4.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu thì nhóm số 9 chúng em quyết định lựa chọn phương án sử dụng laser làm nguồn phát và mạch điều khiển dùng quang trở để phát hiện sự xuất hiện của đối tượng khi đối tượng chắn ngang đường truyền của laser
5.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát hiện và cảnh báo hoàn chỉnh
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN.
I.1 Mạch Nguồn 5V:
Nguồn AC 220 V được đưa qua biến áp lấy 9.5 Vac,sau đó đưa vào Domino qua cầu Diode được lọc phẳng bởi tụ C22 và C11, tiếp tục được đưa qua IC ổn áp
7805 để tạo ra áp 5V đưa qua tụ C3 lọc, ta được điện áp 5Vdc D111 là led báo nguồn, khi có nguồn 5V ra led sẽ sáng.
Hình I.1.1: Sơ đồ mạch nguồn 5
3 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.
Tùy vào từng yêu cầu về độ chính xác và an toàn mà người thiết kế cần lựa chọn phương án làm sao cho phù hợ nhất với yêu cầu thiết kế đặt ra.
4.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu thì nhóm số 9 chúng em quyết định lựa chọn phương án sử dụng laser làm nguồn phát và mạch điều khiển dùng quang trở để phát hiện sự xuất hiện của đối tượng khi đối tượng chắn ngang đường truyền của laser
5.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát hiện và cảnh báo hoàn chỉnh
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN.
I.1 Mạch Nguồn 5V:
Nguồn AC 220 V được đưa qua biến áp lấy 9.5 Vac,sau đó đưa vào Domino qua cầu Diode được lọc phẳng bởi tụ C22 và C11, tiếp tục được đưa qua IC ổn áp
7805 để tạo ra áp 5V đưa qua tụ C3 lọc, ta được điện áp 5Vdc D111 là led báo nguồn, khi có nguồn 5V ra led sẽ sáng.
Hình I.1.1: Sơ đồ mạch nguồn 5
3 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.
Tùy vào từng yêu cầu về độ chính xác và an toàn mà người thiết kế cần lựa chọn phương án làm sao cho phù hợ nhất với yêu cầu thiết kế đặt ra.
4.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN.
Qua quá trình nghiên cứu và tìm hiểu thì nhóm số 9 chúng em quyết định lựa chọn phương án sử dụng laser làm nguồn phát và mạch điều khiển dùng quang trở để phát hiện sự xuất hiện của đối tượng khi đối tượng chắn ngang đường truyền của laser
5.GIỚI HẠN CỦA ĐỀ TÀI
Độ phức tạp chưa cao, chưa tạo thành một hệ thống phát hiện và cảnh báo hoàn chỉnh
PHẦN II: NỘI DUNG ĐỀ TÀI
I: CÁC VẤN ĐỀ LIÊN QUAN.
I.1 Mạch Nguồn 5V:
Nguồn AC 220 V được đưa qua biến áp lấy 9.5 Vac,sau đó đưa vào Domino qua cầu Diode được lọc phẳng bởi tụ C22 và C11, tiếp tục được đưa qua IC ổn áp
7805 để tạo ra áp 5V đưa qua tụ C3 lọc, ta được điện áp 5Vdc D111 là led báo nguồn, khi có nguồn 5V ra led sẽ sáng.
Hình I.1.1: Sơ đồ mạch nguồn 5
Trang 9I.2 LASER DIODE.
Laser diode thực chất là một con diode nhưng phát ra tia laser, laser diode thường được dùng trong các lĩnh vực như đo đạc, truyền dẫn dữ liệu, trong các đầu đọc CD, DVD và các thiết bị y tế,…
Có nhiều loại Laser Diode trên thị trường, với các bước sóng khác nhau Bước sóng phát của Laser Diode phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình I.1.1: Cấu tạo laser diode
Hình I.1.2: Biểu đồ mô tả sự phụ thuộc của bước sóng laser vào nhiệt độ
I.2 LASER DIODE.
Laser diode thực chất là một con diode nhưng phát ra tia laser, laser diode thường được dùng trong các lĩnh vực như đo đạc, truyền dẫn dữ liệu, trong các đầu đọc CD, DVD và các thiết bị y tế,…
Có nhiều loại Laser Diode trên thị trường, với các bước sóng khác nhau Bước sóng phát của Laser Diode phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình I.1.1: Cấu tạo laser diode
Hình I.1.2: Biểu đồ mô tả sự phụ thuộc của bước sóng laser vào nhiệt độ
I.2 LASER DIODE.
Laser diode thực chất là một con diode nhưng phát ra tia laser, laser diode thường được dùng trong các lĩnh vực như đo đạc, truyền dẫn dữ liệu, trong các đầu đọc CD, DVD và các thiết bị y tế,…
Có nhiều loại Laser Diode trên thị trường, với các bước sóng khác nhau Bước sóng phát của Laser Diode phụ thuộc vào nhiệt độ.
Hình I.1.1: Cấu tạo laser diode
Hình I.1.2: Biểu đồ mô tả sự phụ thuộc của bước sóng laser vào nhiệt độ
Trang 10I.3: IC 555.
I.3.1: CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555.
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor
để xả điện.Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này 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.
Hình I.3.1: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ chân của IC 555
I.3: IC 555.
I.3.1: CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555.
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor
để xả điện.Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này 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.
Hình I.3.1: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ chân của IC 555
I.3: IC 555.
I.3.1: CẤU TẠO VÀ SƠ ĐỒ CHÂN IC 555.
Cấu tạo của NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật và transistor
để xả điện.Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần Cấu tạo này 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.
Hình I.3.1: Sơ đồ cấu tạo và sơ đồ chân của IC 555
