đồ án MẠCH báo ĐỘNG BẰNG LASER

PHẦN I: GIỚI THIỆU MỘT VÀI LINH KIỆN SỬ DỤNGTRONG MẠCH 1.ĐIỆN TRỞ 1.1 Khái niệm -Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN I

LASER

GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN XUÂN TIÊN SINH VIÊN THỰC HIỆN: NGUYỄN THÁI HUY LỚP: DKD1141

MSSV: 3114510033

LỜI MỞ ĐẦU

Trước tình hình an ninh ngày càng đáng báo động, nhiều vụ mất trộm xảy ra trên địa bàn nhiều thành phố lớn như Hà Nội, TP Hồ Chí Minh, Đà Nẵng ảnh hưởng đến tài sản và tính mạng của nhiều người dân, đối với những người thức thời, họ đã nhanh chóng

sở hữu cho gia đình những hệ thống báo động, chống trộm nhằm

đề phòng, bảo vệ và hạn chế tối đa việc trộm cắp tài sản của bọn tội phạm

Hãy tưởng tượng nếu tên trộm đột nhập vào căn nhà lúc bạn đang ngủ say vì mệt mỏi sau một ngày làm việc thì bạn không thể nào thức dậy được, ngoài ra nếu tên trộm manh động thì chuyện xấu

có thể xảy ra bất cứ lúc nào Hệ thống chống trộm sẽ không ngủ

để canh gác cho bạn.

Vì vậy, để giúp ngôi nhà luôn được tồn tại sự yên tâm và có được giấc ngủ say… tôi đã quyết định nghiên cứu và tìm tòi làm đề tài

“mạch chống trộm bằng laser” để bảo đảm cho sự bình tên đó Sau đây là chi tiết của đề tài!

PHẦN I: GIỚI THIỆU MỘT VÀI LINH KIỆN SỬ DỤNG

TRONG MẠCH

1.ĐIỆN TRỞ

1.1 Khái niệm

-Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác

Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch điện tử, Điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau, ngoài ra điện trở còn có thể tích hợp trong các vi mạch IC

Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở kháng tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó

Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng

1.2 Điện trở trong thiết bị điện tử

Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện

1.3 Cách đọc giá trị

Trong hình

• Điện trở ở vị trí bên trái có giá trị được tính như sau:

R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩ

Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2 Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng

• Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau:

R = 380 × 103 Ω = 380 KΩ

Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3 Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ

• Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau:

R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩ

Bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai số 1% Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C

2 TỤ ĐIỆN

2.1 Khái niệm:

-Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu

2.2 Cấu tạo của tụ điện:

-Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp điện gọi là điện môi

-Người ta thường dung giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hóa

2.3 Tụ điện trong thực tế

Tụ điện trong thực tế có rất nhiều loại hình dáng khác nhau với nhiều loại kích thước từ to đến nhỏ Tùy vào mỗi loại điện dung và điệp áp khác nhau nên có những hình dạng khác nhau

3 TRANSISTOR

3.1 Khái niệm

-Transistor hay tranzito là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng

như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử

Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất

cả các thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp ứng nhanh và chính xác nên các transistor được

sử dụng trong nhiều ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, và tạo dao động Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC),

có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện tích nhỏ

3.2 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

Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

Hai lớp bán dẫn 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 hoán vị cho nhau được

Hình ảnh thực tế

4.DIODE

4.1 Khái niệm

-Điốt bán dẫn hay Điốt 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

2 Cấu tạo của Diode bán dẫn

Khi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P -

N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuyếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

5 IC 555

555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây 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 chế được độ rộng xung Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác.Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất Sau đây là bảng thông số của 555 có trên thị trường :

+ 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)

5.1 Sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý

5.2 Chức năng của từng chân

IC NE555 N gồm có 8 chân

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

+ 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): Không cần nói cũng bít đó 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 nhé thấp nhất là con NE7555)

6 QUANG TRỞ

-Điện trở quang 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 làm bằng chất bán dẫn trở kháng cao, và không có tiếp giáp nào Trong bóng tối, quang trở có điện trở đến vài MΩ Khi có ánh sáng, điện trở giảm xuống mức một vài trăm Ω

 Quang trở được dùng làm cảm biến nhạy sáng trong các mạch dò, như trong mạch đóng cắt đèn chiếu bằng kích hoạt của sáng tối

7.LASER

-Laser (đọc là la-de hoặc lây-dơ)

là tên viết tắt của cụm

từ Light Amplification

by Stimulated Emission

of Radiation trong tiếng Anh,

và có nghĩa là "khuếch đại ánh

sáng bằng phát xạ kích thích"

Có nhiều loại laser khác nhau, có thể ở dạng hỗn hợp khí, ví dụ He-Ne, hay dạng chất lỏng, song có độ bức xạ lớn nhất vẫn là tia laser tạo bởi các linh kiện bán dẫn như điốt laser

Laser có trong rất nhiều ứng dụng, như làm mắt đọc đĩa quang CD/DVD, máy in laser, máy quét mã vạch, Công cụ trình tự DNA, internet cáp quang, truyền dữ liệu trong không gian vũ

trụ, máy cắt, máy hàn, máy phẫu thuật laser, tảy mụn ruồi, nhám bằng laser Trong quân đội laser được dùng để đánh dấu, đo khoảng cách và tốc độ của mục tiêu Trong giải trí laser được

sử dụng trong các sân khấu như hòa âm ánh sáng

Cấu tạo cơ bản và cơ chế hoạt động của laser

1) Buồng cộng hưởng (vùng bị kích thích) 2) Nguồn nuôi (năng lượng bơm vào vùng bị kích thích) 3) gương phản xạ toàn phần

4) gương bán mạ 5) tia laser

8.RELAY 5V

-Rơ le hay rơ le điện (tiếng Pháp: relais électromagnétique) là một công tắc chạy bằng điện

Rơ-le là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản, rơ-le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì lẽ đó, rơ-le được dùng làm công tắc điện tử!

Vì rơ-le là một công tắc nên nó có 2 trạng thái: đóng và mở

Hình ảnh rơ le:

PHẦN II: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

1.SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ

2 NGUYÊN LÍ HOẠT ĐỘNG

 LDR là quang trở Bình thường, tia laser được chiếu thẳng qua quang trở làm trị số điện trở của quang trở nhỏ, không đủ phân cực cho Transistor Q1 dẫn, Q1 tắt làm cho Transistor Q2 dẫn, tín hiệu từ cực C của Q2 được đưa đến chân 2 (Trigger) của IC 555 Vì Q2 dẫn nên cực C của Q2 sẽ ở mức cao (gần bằng Vcc), chân 2 của IC 555 sẽ ở mức cao (vì chân 2 hoạt động ở mức thấp) nên chân 3 (Output) của IC sẽ 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 Q1 dẫn làm Q2 tắt, cực C của Q2 xuống mức thấp

và tín hiệu chân 2 của IC ở mức thấp, IC 555 trong trường hợp này là một mạch dao động tạo xung vuông ( có biến trở VR2 để chỉnh chu kì xung vuông tạo ra) nên khi chân 2 ở mức thấp sẽ có tín hiệu ngõ ra ở chân 3 Tín hiệu được đưa đến chân B của Q3 (TIP41C), làm Q3 dẫn, dẫn tới rơ le hoạt động, làm công tắc thường mở của rơ le sẽ đóng => đèn sáng, loa kêu

3 MẠCH IN

Mạch in được vẽ bằng phần mềm proteus

4 MẠCH THỰC TẾ

PHẦN III KẾT LUẬN

1 Bảng báo giá

7 Tụ điện 104F 1 500đ

2 Ưu điểm

- Điểm đặc biệt, có thể chỉnh được độ nhạy của mạch, chẳng hạn nếu có côn trùng bay ngang qua loa sẽ không kêu, và có thể chỉnh được thời gian loa kêu là bao lâu tùy vào nhu cầu người lắp đặt

- Tia laser có thể phản chiếu qua gương để tạo mạng lưới báo động phức tạp hơn

- Mạch đơn giản, nhỏ gọn, dễ lắp đặt

- Chi phí thực hiện thấp

- Có thể mở rộng, phát triển dễ dàng

3 Hạn chế

- Dễ bị phát hiện trong môi trường quá tối

- Cấu tạo mạch đơn giản, dễ bị phát hiện

4 Hướng phát triển

- Có thể nâng cấp, môđun hóa thiết bị để kết hợp với các cộng nghệ cao hơn như báo động qua điện thoại, báo động bằng sóng điện từ

- Áp dụng trong nhiều lĩnh vực: hệ thống đèn tự động, kết hợp với IC để tạo mạch đếm,

…

5 Kết thúc đồ án

Sau thời gian thực hiện đồ án môn học, cùng với sự hướng dẫn của thầy, em đã hoàn thành

đồ án đúng theo yêu cầu đặt ra Để thực hiện được yêu cầu của đề tài, em đã vận dụng được kiến thức đã học từ trước cộng với sự tìm hiểu những vấn đề liên quan đến đề tài Vì thế kiến thức và kinh nghiệm từ đồ án 1 này mang lại cho em là rất lớn Một lần nữa, em xin chân thành cảm ơn!