Đang tải... (xem toàn văn)
MẠCH ĐÈN CẢM BIẾN ÁNH SÁNG CÓ KHẢ NĂNG TỰ ĐỘNG ĐÓNG, NGẮT KHI TRỜI SÁNG HOẶC TỐI TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tham khảohttp:vi.scribd.comdoc141303629Ti%E1%BB%83ulu%E1%BA%ADnC%E1%BA%A3mbi%E1%BA%BFnanhsangdungIC555
Mạch đèn cảm biến ánh sáng MỤC LỤC t luận………… 16 Phần Tài liệu tham khảo……………………………………………………….16 Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 1: Giới thiệu ý tưởng xác định tiêu kỹ thuật sản phẩm 1.1 - - 1.2 - Phân tích nhu cầu cần thiết sản phẩm Điện nguồn lượng quan trọng sống đại , mà điện phải sử dụng cách thích hợp Đèn cảm biến ánh sáng đời dựa nhu cầu tiết kiệm điện không tốn công sức việc điều khiển hệ thống ánh sáng Mạch cảm biến sử dụng rộng rãi nhiều thiết bị chiếu sáng quen thuộc đèn cầu chiếu sáng, đồng thời việc tiết kiệm điện công sức người Các sản phẩm có thị trường Trên thị trường có nhiều sản phẩm sử dụng mạch nguyên lý cảm biến ánh sáng để phục vụ cho mục đích chiếu sáng , sau số sản phẩm điển hình 1.2.1: Đèn vườn tự động - Đèn sử dụng lượng mặt trời , tự động sạc bật sáng vào ban đêm - Thông số kỹ thuật: • Độ sáng LED : 30.000cmd • Pin sạc AA – 1.2V x 600mmA • Thời gian sạc : 8-10 • Thời gian sáng : 9-10 Giá thành : 160.000đ/1 Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng 1.2.2 Đèn cảm ứng - Đèn LED tự động phát sáng trời tối, tự động tắt bật thiết bị chiếu sáng khác, cắm cầu thang , phòng ngủ, phòng vệ sinh để tránh vấp ngã trời tối - Thông số kỹ thuật : • Điện áp : 160 – 250V • Công suất: 1W • Giá thành: 60.000đ/ 1.3 1.3.1 - 1.3.2 - Các tiêu kỹ thuật sản phẩm Chức sản phẩm Sản phẩm sử dụng nguồn chiều 6V để cung cấp cho bóng LED , đồng thời tự đông tắt có ánh sáng chiếu vào , tự động bật ánh sáng, ánh sáng yếu Chỉ tiêu kỹ thuật sản phẩm Hoạt động ổn định dải từ 4-6V Đèn phải tắt trời sáng tự bật cường độ ánh sáng giảm đến mức độ định Độ nhạy cao ổn định Mạch đơn giản dễ tùy biến Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng Tín hiệu đầu vào: - Tín hiệu đầu vào ánh sáng , cụ thể ánh sáng chiếu vào quang trở Tín hiệu thay từ từ theo thời gian ( ánh sáng mặt trời) đột ngột ( ánh sáng nhân tạo) Tín hiệu đầu ra: - Tín hiệu đầu tín hiệu quang , cụ thể ánh sáng đèn LED 1.3.3: Các yêu cầu phi chức - Nhỏ gọn, bền - Giá thành rẻ ( khoảng 50.000đ) Phần 2: Lựa chọn phương án kỹ thuật Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng 2.1 : Sơ đồ khối sản phẩm - - Tác nhân: Ánh sáng tự nhiên ( ánh sáng mặt trời) ánh sáng nhân tạo ( bóng đèn) Khối cảm biến : Có chức biến tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu điện, ta dung quang trở Như biết , ánh sáng chiếu vào , điện trở quang trở giảm đáng kể so với không chiếu sáng Khối nguồn: Có nhiệm vụ cung cấp nguồn điện cho mạch, nguồn Pin chiều 6V 2.2 Thuật toán, linh kiện, kiến trúc mạch Những linh kiện sử dụng mạch 2.2.1 Điện trở, biến trở - Điện trở linh kiện có tính cản trở dòng điện làm số chức khác tùy vào vị trí mạch điện - Cấu tạo : Điện trở cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao than, Magie, Ni-O2, gốm … Để biểu thị giá trị điện trở người ta sử dụng vòng màu Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng Kí hiệu: Hình ảnh: 2.2.2 Diode – LED - Diode thường: linh kiện điện tử tự động phi tuyến, cho phép dòng điện qua theo chiều , tính chất dựa tính chất tiếp tuyến P-N Diode phát quang (LED) thực chất cấu tạo lớp chuyển tiếp P-N dị thể (P-P-N), gần mặt tiếp xúc P-N có vùng gọi vùng điện tích không gian hình thành khuếch tán điện tử N sang P lỗ trống từ P sang N Khi đặt thiên áp thuận , cường độ điện trường vùng điện tích không gian giảm xuống làm tăng mật độ hạt dẫn dư , từ xảy trình tái tổ hợp điện tử lỗ trống , trình tái tổ hợp sinh lượng giải phóng dạng nhiệt ( với bán dẫn xiên Si) ánh sáng vàng-đỏ ( với bán dẫn thẳng GaAsP) Lợi dụng tính chất người ta chế tao LED (light emitting diode – diode phát quang ) Phần LED có thấu kính để tập trung ánh sáng Hình ảnh: - Kí hiệu : Để có ánh sáng liên tục, người ta phân cực thuận LED Tùy theo mức lượng giải phóng cao hay thấp mà bước song ánh sáng phát khác Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng định mà sáng LED Thông thường LED có điện phân cực thuận cao diode thong thường khoảng 1.5V – 2.8V, tùy theo màu LED phát dòng qua LED tối đa khoảng vài mA 2.2.3 Quang trở (light dependant resistor – LDR) - Quang trở điện trở có trị số phụ thuộc vào ánh sáng chiếu vào , bình thường điện trở quang trở lớn , lên đến 1000000 Ω Nhưng có ánh sáng chiếu vào , điện trở giảm đột ngột Quang trở có tác dụng đặc biệt mạch cảm biến sáng – tối Kí hiệu: Hình ảnh: 2.2.4 Tụ điện Tụ điện linh kiện điện tử thụ động sử dụng rộng rãi mạch điện tử, chúng sử dụng mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv - Cấu tạo tụ điện gồm hai cực đặt song song, có lớp cách điện gọi điện môi - Người ta thường dùng giấy, gốm , mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi tụ điện phân loại theo tên gọi chất điện môi Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá Phân loại: - Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực ) Các loại tụ không phân biệt âm dương thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, tụ thường sử dụng mạch điện có tần số cao mạch lọc nhiễu Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng Tụ gốm - tụ không phân cực - Tụ hoá ( Tụ có phân cực ) Tụ hoá tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường sử dụng mạch có tần số thấp dùng để lọc nguồn, tụ hoá luôn có hình trụ Tụ hoá - Là tụ có phân cực âm dương - Tụ xoay Tụ xoay tụ xoay để thay đổi giá trị điện dung, tụ thường lắp Radio để thay đổi tần số cộng hưởng ta dò đài Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng Tụ xoay sử dụng Radio 2.2.5 IC NE555 - IC 555: loại linh kiện phổ biến với việc dễ dàng tạo xung vuông thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế độ rộng xung Nó ứng dụng hầu hết vào mạch tạo xung đóng cắt mạch dao động khác Đây linh kiện hãng CMOS sản xuất Các thông số IC 555 có thị trường : - Điện áp đầu vào : - 18V ( Tùy loại 555 : LM555, NE555, NE7555 ) Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page Mạch đèn cảm biến ánh sáng - Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA Điện áp logic mức cao : 0.5 - 15V Điện áp logic mức thấp : 0.03 - 0.06V Công suất lớn : 600mW * Các chức 555: - Là thiết bị tạo xung xác Máy phát xung - Điều chế độ rộng xung (PWM) - Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng thu phát hồng ngoại) Sơ đồ chân IC555: - - - - Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân gọi chân chung Chân số 2(TRIGGER): Đây chân đầu vào thấp điện áp so sánh dùng chân chốt hay ngõ vào tần so áp.Mạch so sánh dùng transitor PNP với mức điện áp chuẩn 2/3Vcc Chân số 3(OUTPUT): Chân chân dùng để lấy tín hiệu logic Trạng thái tín hiệu xác định theo mức 1 mức cao tương ứng với gần Vcc (PWM=100%) mức tương đương với 0V mà thực tế mức ko 0V mà khoảng từ (0.35 ->0.75V) Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối masse ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân 6.Nhưng mà mạch để tạo dao động thường hay nối chân lên VCC Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối GND Chân không nối mà để giảm trừ nhiễu Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 10 Mạch đèn cảm biến ánh sáng - - người ta thường nối chân số xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF tụ lọc nhiễu giữ cho điện áp chuẩn ổn định Chân số 6(THRESHOLD) : chân đầu vào so sánh điện áp khác dùng chân chốt Chân số 7(DISCHAGER) : xem chân khóa điện tử chịu điều khiển bỡi tầng logic chân Khi chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lúc IC 555 dùng tầng dao động Chân số (Vcc): Không cần nói bít chân cung cấp áp dòng cho IC hoạt động Không có chân coi IC chết Nó cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy loại 555 thấp NE7555) Cấu tạo bên nguyên tắc hoạt động: - Cấu tạo: Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 11 Mạch đèn cảm biến ánh sáng - Nguyên tắc hoạt động: Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 12 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 3: Sơ đồ nguyên lý mô hoạt động mạch Sơ đồ nguyên lý : Nguyên lý hoạt động: - Khi có ánh sáng chiếu vào quang trở điện trở quang trở giảm dòng điện qua quang trở tăng điện trở 10K có tác dụng phân áp đồng thời điện trở R4 4K7 tạo áp định thiên nạp tụ C2 tạo xung kích cho tín hiệu +5V chân số đèn led sáng ánh sáng ngược lại điện trở ldr tăng lên tới 1M Ω dòng qua xấp xỉ lúc điện trở R2 10K nối chân số xuống đất tạo xung âm -5V làm đèn led tắt Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 13 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Mô proteus: Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 14 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 4: Triển khai chạy thử Sau lắp mạch, nhóm em demo sản phẩm thu kết sau : Khi có ánh sáng : Khi trời tối : Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 15 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần Đánh giá ưu nhược điểm mạch kết luận - - Ưu điểm: • Nhỏ gọn • Tiết kiệm điện • Hiệu sử dụng cao, an toàn • Dễ lắp đặt, thay Nhược điểm: • Trên thị trường có nhiều sản phẩm nhái, giá rẻ độ bền thấp, chất lượng gây lòng tin người tiêu dùng vào mặt hàng Phần Tài liệu tham khảo Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 16 Mạch đèn cảm biến ánh sáng http://vi.scribd.com/doc/141303629/Ti%E1%BB%83u-lu%E1%BA %ADn-C%E1%BA%A3m-bi%E1%BA%BFn-anh-sang-dung-IC555 Cuối nhóm Super Girls chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đóng góp ý kiến giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài Chúc thầy ngày vui vẻ!!! Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 17 [...]... -5V làm đèn led tắt Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 13 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Mô phỏng proteus: Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 14 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 4: Triển khai và chạy thử Sau khi đã lắp được mạch, nhóm em đã demo sản phẩm và thu được kết quả sau : Khi có ánh sáng : Khi trời tối : Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 15 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 5 ánh giá ưu nhược điểm của mạch và... Page 12 Mạch đèn cảm biến ánh sáng Phần 3: Sơ đồ nguyên lý và mô phỏng hoạt động của mạch Sơ đồ nguyên lý : Nguyên lý hoạt động: - Khi có ánh sáng chiếu vào quang trở thì điện trở của quang trở giảm dòng điện qua quang trở tăng điện trở 10K sẽ có tác dụng phân áp đồng thời điện trở R4 4K7 tạo áp định thiên nạp tụ C2 và tạo xung kích cho tín hiệu +5V ra chân số 3 đèn led sáng khi không có ánh sáng thì.. .Mạch đèn cảm biến ánh sáng - - 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... 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 thấp nhất là con NE7555) Cấu tạo bên trong và nguyên tắc hoạt động: - Cấu tạo: Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 11 Mạch đèn cảm biến ánh sáng - Nguyên tắc hoạt động:... mất lòng tin của người tiêu dùng vào mặt hàng này Phần 6 Tài liệu tham khảo Nhóm Super Girls - ĐHBKHN Page 16 Mạch đèn cảm biến ánh sáng http://vi.scribd.com/doc/141303629/Ti%E1%BB%83u-lu%E1%BA %ADn-C%E1%BA%A3m-bi%E1%BA%BFn-anh-sang-dung-IC555 Cuối cùng nhóm Super Girls chúng em xin chân thành cảm ơn thầy đã đóng góp ý kiến giúp chúng em hoàn thành tốt đề tài này Chúc thầy ngày mới vui vẻ!!! Nhóm Super