Mạch chống trôm tự động sử dụng thu phát hồng ngoại

Lớp điện môi càng mỏng thì trị số điện dung càng cao.Loại tụ này có sự phân cực được ghi trên thân của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tínhthì lớp điện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụ.- Tro

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 4

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN 5

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ TỪNG TUẦN 6

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 7

I ĐỀ TÀI “THIẾT KẾ MẠCH ” 7

II PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 7

III SƠ ĐỒ KHỐI 7

- Khối phát hồng ngoại: 8

- Khối thu hồng ngoại: 8

- Khối báo động: 8

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 9

1.1.Điện trở 9

1.1.1.Khái niệm 9

1.1.2 Phân loại 9

1.1.3 Mã màu của điện trở 10

1.1.4 Các kiểu ghép điện trở 11

1.2.Biến trở 11

1.3 Tụ điện 12

1.3.1 Khái niệm 12

1.3.2 Phân loại và cấu tạo 12

1.3.5 Ứng dụng 14

1.4.1.Khái niệm 15

1.4.2 Cấu tạo và phân loại, tính chất của Diode 15

1.4.3 Phân cực cho Diode 17

1.4.4 Tính chất - ứng dụng 19

1.5.Transistor 19

1.5.1Kí hiệu và cấu tạo của transistor 19

1.5.2 Thông số kĩ thuật của transistor 20

1.5.3 Phân cực cho transistor 21

1.5.4 Nguyên lí làm việc 21

1.5.5 Các cách mắc transistor cơ bản 22

1.5.6 Hình dạng một số loại transistor thực tế 26

1.6 IC NE555 26

1.6.1 Sơ đồ chân và chức năng của từng chân 26

1.6.2 Nguyên lý hoạt động và cấu trúc bên trong của IC NE555 28

CHƯƠNG II:THIẾT KẾ MẠCH 32

2.1 Sơ đồ nguyên ly 32

2.1.1 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 32

2.1.2 Sơ đồ nguyên lý mạch thu hồng ngoại 32

2.1.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 33

2.2Sơ đồ board 35

2.3 Hình ảnh của sản phẩm 35

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 36

PHỤ LỤC 37

2 Datasheel IC NE555 37

3 DataSheel Transistor 37

TÀI LIỆU THAM KHẢO 38

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời đại hiện nay, khoa học kỹ thuật phát triển từng ngày Song hànhvới các thành tựu về khoa học công nghệ thì việc ứng dụng các thành tựu ấy vàocuộc sống là điều rất cần thiết.Đặc biệt là sự phát triển của ngành kỹ thuật điện tử,

đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với độ chính xác cao, gọn nhẹ và việc ứng dụngchúng ngày càng được mở rộng Vậy nên việc tạo ra những hệ thống thiết bị đápứng yêu cầu an ninh trở nên dễ dàng hơn

Xuất phát từ lý do trên và những kiến thức chúng em có được trong quá trình

học tập và nghiên cứu, đặc biệt là được sự hướng dẫn của cô… Em

được nhận nghiên cứu đề tài: “ Thiết kế mạch báo động sử dụng led hồng ngoại” nhằm củng cố về mặt kiên thức trong quá trình thực tế Chúng em nghĩ

rằng đây là cơ hội cho chúng em học tập nghiên cứu để chinh phục đỉnh cao củakhoa học và công nghệ

Sau khi nhận đề tài, nhờ sự giúp đỡ tận tình của giảng viên hướng dẫn cùngvới sự lỗ lực cố gắng của cả nhóm, sự tìm tòi, nghiên cứu tài liệu, đến nay đồ áncủa chúng em về mặt cơ bản đã hoàn thành Trong quá trình thực hiện dù đã rất cốgắng nhưng do trình độ còn hạn chế, kinh nghiệm còn ít nên không thể tránh khỏisai sót Chúng em rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn

bè để đồ án của chúng em được hoàn thiện hơn

Sinh viên thực hiện :

.

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

Hưng Yên, ngày…….tháng 01 năm 2021

KẾ HOẠCH TIẾN ĐỘ TỪNG TUẦN

Nhận đề tài, sắp xếp công việc cho từngtuần(phân chia công việc cho từng thànhviên)

Tham khảo ý kiến những người có chuyên

Đưa ra cơ sở lý thuyết chung của đề tài

Xây dựng được sơ đồ khối

Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối và các linh kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phùhợp với yêu cầu từng khối

Cả nhóm

Chuẩn hoa nội dung, làm quyển lý thuyết.Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra toàn bộ nội dung

Cả nhóm

TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

I ĐỀ TÀI “THIẾT KẾ MẠCH ”

 Yêu câù của đề tài

- Mạch chống trộm tự động sử dụng nhờ cặp phát thu hồng ngoại

- IC NE555 tạo xung

- Khi có người vào nhà thì còi chíp sẽ kêu

 Sản phẩm phải đảm bảo yêu cầu:

- Sản phẩm phải hoạt động tốt

- Đảm bảo tính kĩ thuật, hoàn thành đúng thời gian quy định

II PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

Dựa vào yêu cầu của đề tài chúng em đã sử dụng các linh kiện: IC NE555,Tranzistor , A1015, C2383, còi chíp và một số linh kiện phụ khác

TÍN HIỆU LOA

+ Loa để báo hiệu

Nguyên lí hoạt đông theo sơ đồ khối:

+ Khối phát hồng ngoại: Khi được cấp nguồn điện, khối có nhiệm vụ phát ra tín

hiệu hồng ngoại đưa tín hiệu đến khối thu

+ Khối thu hồng ngoại:Khi được cấp nguồn điện khối có nhiệm vụ thu tín hiệu

hồng ngoại được phát ra từ mạch phát Kiểm tra tín hiệu từ mạch phát, nếu thấy tínhiệu bị chặn lập tức cấp nguồn cho khối báo động

+ Khối báo động: Nhận tín hiệu từ khối thu, sau đó báo động ra loa.

CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 1.1.Điện trở

- Điện trở công suất: là các điện trở có công suất lớn hơn từ 1W, 2W, 5W, 10W

- Điện trở sứ, điện trở nhiệt: Là cách gọi khác của các điện trở công suất, điệntrở này có vỏ bọc sứ, khi hoạt động chúng tỏa nhiệt

- Điện trở dây cuốn: Loại điện trở này dùng dây điện trở quấn trên than lớpcách điện thường bằng sứ, có trị số điện áp thấp nhưng công suất làm việc lớn từ1W đến 25W

- Điện trở màng kim loại: Chế tạo theo cách kết lắng màng Ni-Cr.

Hình 1.2: Điện trở thường

1.1.3 Mã màu của điện trở

a) Bảng mã màu (Điện trở 4 vạch mầu)

(ký hiệu)

Số thứ 1 Số thứ 2 Hệ số nhân Sai số

%Giá trị của điện trở tính bằng Ω

Ký hiệu của biến trở trong sơ đồ mạch điện có thể ở các dạng như sau:

Hình1.4: Kí hiệu biến trở

- Tụ phân cực: Có cấu tạo gồm 2 cực điện cách ly nhau nhờ một lớp chất điệnphân mỏng làm điện môi Lớp điện môi càng mỏng thì trị số điện dung càng cao.Loại tụ này có sự phân cực được ghi trên thân của tụ, vì thế nếu nối nhầm cực tínhthì lớp điện môi sẽ bị phá hủy làm hư hỏng tụ.

- Trong thực tế chúng ta thường gặp các loại tụ như sau:

+ Tụ gốm: Điện môi bằng gốm thường có kích thước nhỏ, dạng ống hoặc dạng đĩa

có tráng kim loại lên bề mặt, trị số từ 1pF - 1μF và có điện áp làm việc tương đốicao

+ Tụ mica: Điện môi làm bằng mica có tráng bạc, trị số từ 2,2pF – 10nF và thườnglàm việc ở tần số cao, sai số nhỏ, đắt tiền

+ Tụ giấy polyste: Chất điện môi làm bằng giấy ép tẩm polyester có dạng hình trụ,

có trị số từ 1nF - 1μF

+ Tụ hóa (tụ điện phân): Có cấu tạo là lá nhôm cùng bột dung dịch điện phân cuộn lại đặt trong vỏ nhôm, loại này có điện áp làm việc thấp, kích thước và sai số lớn, trị số điện dung khoảng 0,1 μF – 4700 μF

+ Tụ tan tang: Loại tụ này được chế tạo ở hai dạng hình trụ có đầu ra dọc theo trục

cung cấp một mạch điện áp cho mạch ngoài Lúc này tụ điện hoạt động như mộtnguồn điện.quá trình xảy ra là quá trình phóng điện của tụ điện.Người ta thườngdùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm điện môi và tụ điện cũng được phânloại theo tên gọi của các chất điện môi này: tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa…

Điện dung: Là đại lượng nói nên khả năng tích điện trên hai bản cực của tụ điện,điện dung của tụ phụ thuộc vào điện tích bản cực, vật liệu làm chất điện môi vàkhoảng cách giữa hai bản cực, vật liệu làm chất điện môi và khoảng cách giữa haibản cực

Đơn vị của tụ điện: Fara (F), MicroFra (μF), NanoFara (nF), PicrôFara (pF)

1.3.5 Ứng dụng

- Tụ điện được sử dụng rất nhiều trong kỹ thuật điện và điện tử, trong các thiết

bị điện tử trong mỗi một mạch điện tụ đều có một công dụng nhất định như:truyền dẫn tín hiệu, lọc nhiễu, lọc điện nguồn, tạo dao động…

- Cho điện áp xoay chiều đi qua và ngăn điện áp một chiều lại, do đó tụ được

sử dụng để truyền tín hiệu giữa các tầng khuếch đại có chênh lệch về điện áp mộtchiều

- Lọc điện áp xoay chiều sau khi đã chỉnh lưu (loại bỏ pha âm) thành điện ápmột chiều bằng phẳng, đó là nguyên lý của các tụ lọc nguồn thành tụ lọc

- Tụ giấy và tụ gốm thường lắp trong các mạch cao tần còn tụ hóa thường lắptrong mạch âm tần hoặc lọc nguồn điện có tần số thấp

1.4.2 Cấu tạo và phân loại, tính chất của Diode

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

- Cấu tạo: Diode bán dẫn được cấu tạo dựa trên chuyển tiếp P – N của hai chấtbán dẫn khác loại Điện cực nối với bán dẫn P gọi là Anot còn điện cực nối với bándẫn N gọi là Katot Trong kỹ thuật điện thường được kí hiệu như sau:

Hình 1.7: Kí hiệu Diode

- Nguyên lý hoạt động: Diode sẽ dẫn điện theo hai chiều không giống nhau.Nếu phân cực thuận thì diode sẽ dẫn điện gần như bão hòa Nếu phân cực nghịchthì diode dẫn điện rất yếu, thực chất chỉ có dòng điện rò

- Nói một cách gần đúng thì xem như diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anotsang Katot, và đây chính là đặc tính chỉnh lưu của Diode bán dẫn

Hình 1.9: Diode chỉnh lưu+ Diode biến dung được dùng nhiều trong các bộ thu phát sóng điện thoại, sóng cao tần, siêu cao tần.

+ Diode tách sóng là loại diode nhỏ, vỏ bằng thủy tinh và còn được gọi là diodetiếp điểm vì mặt tiếp xúc giữa hai chất bán dẫn P-N tại một điểm để tránh điệndung kí sinh, Diode tách sóng thường dùng trong các mạch cao tần dùng để táchsong tín hiệu

+ Diode nắn điện: Là diode tiếp mặt dùng để nắn điện trong các bộ chỉnh lưu nguồn AC 50 Hz Diode này thường có 3 loại là: 1A, 2A và 5A

- Diode Zenner có cấu tạo tương tự như diode thường nhưng có hai lớp bán dẫn

P-N ghép với nhau Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược Khiphân cực thuận Diode zenner như diode thường

nhưng khi phân cực ngược Diode Zenner sẽ ghim lại một mức điện áp cố đingjbằng giá trị ghi trên Diode

Hình 1.10: Diode Zenner

 Tính chất , thông số và tác dụng

 Tính chất: Diode chỉ dẫn điện một chiều từ Anot sang Katot:

- Khi UAK>0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi làdòng điện thuận

- Khi UAK<0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi làdòng điện ngược

 Thông số:

- Giá trị trung bình dòng điện cho phép khi phân cực thuận

- Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu đựng

 Tác dụng:

- Chỉnh lưu dòng xoay chiều thành dòng một chiều

 Do có nội trở lớn nên diode được dùng làm các công tắc điện tử, đóng ngắtbằng điều khiển mức điện áp

1.4.3 Phân cực cho Diode

 Phân cực thuận

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anot (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-)vào Katot (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp, miềncách điện thu hẹp lại Khi điện áp chênh lệch giữa hai cực là 0,7V (với diode cónền là Si) 0,3V(với diode có nền là Ge) thì điện tích miếng cách điện giảm bằng 0nên diode bắt đầu dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode

tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng( vẫn giữ

ở mức 0,7V)

- Khi Diode dẫn điện áp thuận được ghim ở mức 0,7 V Đường đặc tính của nó là

đồ thị UI với U là trục tung và I là trục hoành Giá trị điện áp đạt đến 0,7V thì bãohòa

Khi diode loại Si được phân cực thuận, nếu điện áp phân cực thuận < 0,7V thìchưa có dòng đi qua diode Nếu áp phân cực thuận đạt = 0,7V thì có dòng đi quaDiode sau đó dòng điện đi qua Diode sau đó dòng điện qua Diode tăng nhanhnhưng sụt áp vẫn giữ ở 0,7V

 Phân cực ngược

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguồn (+9) vào Katot và nguồn (–)vào Anot.Dưới sự tương tác của điện áp ngược, miền cách điện càng rộng ra vàngăn cản dòng điện qua mối tiếp giáp, diode có thể chịu được điện áp ngược lớnkhoảng 1000V thì mới bị đánh thủng

Diode chỉ bị cháy khi áp phân cực ngược tăng >=1000V

1.4.4 Tính chất - ứng dụng

 Tính chất

Diode chỉ dẫn điện theo một chiều từ anốt sang katốt

- Khi UAK> 0 ta nói diode phân cực thuận và dòng điện qua diode lúc đó gọi làdòng điện thuận

- Khi UAK< 0 ta nói diode phân cực ngược và dòng điện qua diode lúc đó gọi làdòng điện ngược

 Những thông số đáng lưu ý của Diode

- Giá trị trung bình dòng điện cho phép chạy qua diode khi phân cực thuận

- Giá trị điện áp ngược lớn nhất khi đặt vào diode chịu được

 Ứng dụng

- Vì diode có đặc tính chỉ dẫn điện theo một chiều từ anốt đến catốt khi phân cựcthuận nên diode dùng đẻ chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện mộtchiều

- Ngoài ra diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận thỉ RD (nối tắt).phân cực nghịch RD (hở mạch), nên diode được dùng làm các công tác điện tử,đóng ngắt bằng điều khiển mức điện áp, được ứng dung rộng rãi trong kĩ thuậtđiện

và kĩ thuật điện tử

- Diode là một trong những kinh kiện không thể thiếu trong các mạch điện tử

1.5.Transistor

1.5.1Kí hiệu và cấu tạo của transistor

- Cấu tạo: Gồm ba lớp bán dẫn ghép lại với nhau hình thành hai lớp tiếp giápP-N nằm ngược chiều nhau Ba vùng bán dẫn nối ra ba chân gọi là ba cực Cực nốivới vùng bán dẫn chung gọi là cực gốc, cực này mỏng và có nồng độ tạp chất thấp,hai cực còn lại nối với vùng bán dẫn ở hai bên là cực phát (E) và cực thu (C),chúng có chung bán dẫn nhưng nồng độ tạp chất là khác nhau nên không thể hoán

vị cho nhau Vùng cực E có nồng độ tạp chất rất cao, vùng C có nồng độ tạp chấtlớn hơn vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E.

Hình 1.11: Kí hiệu của transistor

Hình 1.12: Cấu tạo của transistor 1.5.2 Thông số kĩ thuật của transistor

- Dòng điện cực đại cho phép: Đó là dòng điện lớn nhất có thể đi qua mà

không làm hư nó transistor

- Điện áp đánh thủng: Là điện áp tối đa đặt vào các cặp cực BE, BC, CE, nếuquá transistor bị hỏng

- Hệ số khuếch đại dòng điện

- Công suất cực đại cho phép và tần số cắt

1.5.3 Phân cực cho transistor

- Đó là cung cấp điện áp DC thích hợp giữa các chân B, C, E để đảm bảo cho

Với transistor NPN: UBE>0 và UCE>0

Với transistor PNP: UBE<0 và UCE<0

- Về giá trị điện áp: Tùy thuộc vào vật liệu cấu tạo nên transistor là Si hay Ge

mà giá trị điện áp UBE nằm trong một khoảng nhất định

- Miền collector là miền có nồng độ pha tạp trung bình

- Tiếp giáp P-N giữa miền E và B gọi là tiếp giáp emito (JB)

- Tiếp giáp P-N giữa C và E gọi là tiếp giáp colacto (JC)

Hình 1.13: Nguyên lý làm việc của transistor

- Ta chỉ xét với cấu trúc N-P-N còn cấu trúc P-N-P thì hoạt động tương tự nhưhình vẽ ở trên Khi transistor được phân cực do JB phân cực thuận làm các hạt đa

số từ miền E phun qua tiếp giáp JB tạo nên dòng điện emitor IB các điện tử này tớivùng B trở thành hạt thiểu số của vùng bazo và tiếp tục khuêchs tán sâu vào miềnbazo hướng tới IC trên miền bazo tạo ra dòng điện bazo IB Nhưng do cấu tạo củamiền B mỏng lên hầu hết số lượng các điện tử từ miền E phun qua JB đều tới được

ờ JC và đường trường gia tốc (Do Jc phân cực ngược cuốn qua tới được miền C tạonên dòng điện collector Ic)

+) Các tham số của transistor lưỡng cực:

- Dòng điện emitor IE = IB +Ic

- Hệ số truyền đạt dòng điện: AN = IC/ IB<1

- Hệ số khuyêchs đại dòng điện: BN= IC/ IB

- Do cấu trúc khi chế tạo miền bazo của transistor cho tổn hao ít tức IB nhỏ lên giátrịBN>>I

- Ta có mối quan hệ giữa A và B như sau:

Trong cách mắc EC, điện áp vào được mắc giữa cực bazo và cực emito còn điện áp

ra từ cực colecto và cự emito Dòng vào, điện áp vào và điện áp ra được đo bằngcác miliampe kế và vôn kế mắc như hình dưới từ hình vẽ ta có thể vẽ được các họđặc tuyến quan trọng của mạch EC

Hình 1.14: Họ đặc tuyến của transistor mắc kiểu E chung

Để xác định đặc tuyến vào, cần giữ nguyên điện áp UCE, thay đổi trị số điện áp UBEghi các giá trị IB tương ứng sau đó dựng đồ thị quan hệ này sẽ thu được kết quảnhư hình vẽ trên Thay đổi UCE đến một giá trị cố định khác và làm lại tương tự sẽ

thu được đường cong thứ hai Tiếp tục như vậy sẽ thu được họ đặc tuyến vào củatransistor mắc như kiểu emitor.

Từ hình trên ta có nhận xét đặc tuyến vào của transistor mắc emitor chunggiống như đặc tuyến chuyển tiếp P-N phân cực thuận, vì dòng IB trong trường hợpnày là tổng của dòng iB chảy qua chuyển tiếp emitor phân cực thuận Ứng voeismột giá trị UCE càng lớn vì khi tăng UCE tức là tăng UCB làm cho miền điện tíchkhông gian của chuyển tiếp ollector rộng ra chủ yếu là về phía miền bazo pha tạpyếu Điện áp UCB càng lớn thì tỉ lệ hạt dẫn điện đén collector càng lớn, số hạt dẫnđiện bị tái hợp trong miền bazo và đến cực bazo để tạo thành dòng bazo càng ít, dodong bazo nhỏ đi

Để vẽ dặc tuyến ra của transistor mắc EC, cần giữ dòng IB ở một trị số cố địnhnào đó, thay đổi điện áp UCE và ghi giá trị tương ứng của dòng IC kết quả vẽ đượcđường cong sự phụ thược của IC vào UCE với dòng IC coi dòng IB làm tham số nhưhình vẽ ở dưới từ họ đặc tuyến này ta có nhận xét sau: tại miền khuyêchs đại độtăng UCE độ rộng miền bazo hẹp lại làm cho hạt dẫn tới miền colecto nhiều hơn dodòng IC tăng nên Khi UCE giảm xuống 0, thì IC cũng giảm xuống 0, sở dĩ như vậy

vì điện áp ghi trên trục hoành là UCE = UCB + UBE như vậy tại điểm uons của đặctuyến, UCB giảm xuống 0, tiếp tục giảm UCE sẽ làm cho chuyể tiếp colecto phân cựcthuận điện áp quay trở lại miền bazo kết quả khi UCE = 0 thì IC cũng bằng không,

đó là miền đánh thủng tiếp xúc IC của transistor

Tương tự như đặc tuyến ngược của diode, khi UCE tăng quá lớn tức là điện ápphân cực ngược UCB lớn hơn tới một giá trị nào đó, tại chuyển tiếp collector sẽ xảy

ra hiện tượng đánh thủng do hiệu ứng thác lũ và hiệu ứng zển làm dòng IC tăngđột ngột bởi vì transistor làm việc ở điện áp UCE lớn cần có biện pháp hạn chếdòng IC để tránh transistor bị hủy bởi dòng IC quá lớn