Mạch chống trộm dung hồng ngoại Luận văn Đề tài: Mạch chống trộm dung hồng ngoại Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU………………………………………………………… .1 LỜI CẢM ƠN…………………………………………………… ………2 NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN ………………………………………….3 CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MỘT VÀI LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1 Điện trở………………………………………………………………… 1.2 Tụ điện……………………………………………………………………7 1.3 Tranzitor………………………………………………………….……….8 1.4 Diode_Led, led hồng ngoại mắt thu………………………….……… 1.5 IC 7805_ IC ổn áp Vol………………………………………… …….11 1.6 IC NE555……………………………………………………….………11 1.7 OP-AMP….……………………………………………………… … 15 1.8 loa phát…………………………………………………………………17 CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI CHÍNH Sơ đồ khối phát hồng ngoại……………………………………….…….18 2.2 Sơ đố khối thu hồng ngoại………………………………………… … 19 CHƯƠNG III: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Khối nguồn………………………………………………………….… 20 3.2 Khối phát tín hiệu hồng ngoại…………………………………… ……20 3.3 Khối thu tín hiệu hồng ngoại phát tín hiệu báo động…………….….20 CHƯƠNG IV: THI CÔNG ĐỀ TÀI …………………….………….… 22 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN………………………………………………24 Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại 5.1 Ưu điểm…………………………………………………………….…24 nhược điểm…………………… ………………………………….… 24 5.3 tài liệu tham khảo ………………………………………………………24 5.4 phần mền sử dụng …………………………………………………… 24 Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại LỜI NÓI ĐẦU -o0oNgày nay, người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Điện tử trở thành ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đáp ứng địi hỏi khơng ngừng ngành, lĩnh vực khác nhu cầu thiết yếu người sống hàng ngày Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử kỹ thuật điều khiển từ xa hồng ngoại Sử dụng hồng ngoại ứng dụng nhiều công nghiệp lĩnh vực khác sống với thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế thật cao Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em thiết kế thi công mạch ứng dụng nhỏ thu phát hồng ngoại : “MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG TIA HỒNG NGOẠI” Vì thời gian, tài liệu trình độ cịn hạn chế nên việc thực đồ án cịn nhiều thiếu sót … Kính mong nhận dẫn góp ý tận tình tất quý thầy cô bạn Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại LỜI CẢM ƠN -o0oĐể đề tài hoàn thành theo thời gian yêu cầu nhà trường khoa đạt kết không nỗ lực thân chúng em mà cịn có giúp đỡ gia đình, bảo thầy cô giáo bạn sinh viên Em xin chân thành cảm ơn :  Sự dẫn góp ý thầy TRƯƠNG NGỌC HÀ Cám ơn thầy nhiệt tình cung cấp thơng tin hướng dẫn hỗ trợ em kiểm tra, khắc phục số thơng tin chưa xác  Xin cảm ơn bạn sinh viên lớp giúp đỡ nhiều mặt phương tiện, sách vở, ý kiến Trong trình thực đề tài này, em cố gắng, xong khơng tránh khỏi thiếu xót Rất mong nhận góp ý, phê bình, dẫn q thầy cô, bạn sinh viên bạn đọc Sinh viên thực : LÊ VIỆT THÁI / MSSV : 07119092 Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… Tp Hồ Chí Minh, ngày …tháng … năm… Đồ án mơn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ MỘT VÀI LINH KIỆN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1.1Điện trở - Điện trở linh kiện có tính cản trở dịng điện làm số chức khác tùy vào vị trí điện trở mạch điện - Cấu tạo: điện trở cấu tạo từ vật liệu có điện trở suất cao làm than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn Để biểu thị giá trị điện trở Người ta dung vòng màu để biểu thị giá trị điện trở - Ký hiệu: - Hình dạng thực tế: Hình 1.1 điện trở - Cách đọc trị số điện trở vòng màu: Giá trị điện trở thường thể qua vạch màu thân điện trở, màu đại diện cho số Màu đen: số 0, màu nâu: số 1, màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7, màu xám: số 8, màu trắng: số Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại - Nhìn thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngồi nhất, vạch màu vạch màu thứ hai, kế dùng để xác định trị số màu - Vạch thứ ba vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10(giá trị màu) Giá trị điện trở tính cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa) hình 1.2 vịng màu điện trở - Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch màu trước, thường có màu hồng kim màu bạc, dùng để xác định sai số giá trị điệntrở, hoàng kim 5%, bạc 10% Biến trở Hình 1.3 biến trở 1.2.Tụ điện -Tụ điện linh kiện có khả tích điện Tụ điện cách điện với dịng điện chiều cho dòng điện xoay chiều truyền qua -Tụ điện chia làm hai loại chính: loại khơng phân cực loại có phân cực -Loại có phân cực thường có giá trị lớn loại khơng phân cực, hai chân loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, gắn tụ có phân cực vào mạch điện, gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực bị hư hoạt động sai Ngồi người ta cịn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ giấy, tụ hóa Đồ án mơn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại -Hình dạng: tụ điện có nhiều hình dạng khác Kí hiệu: kí hiệu C Hình 1.4 tụ điện Biểu tượng mạch điện: Đơn vị tụ điện - Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người ta thường dùng đơn vị nhỏ + P(Pico Fara) Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn 1pF) + N(Nano Fara) Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn 1nF) + MicroFarra Micro = 1/1000.000 Fara (viết gọn 1µF) => 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf Cách đọc giá trị tụ điện: - Đọc trực tiếp thân điện trở, ví dụ 100µF (100 micro Fara) Nếu số dạng 103J, 223K, 471J vv đơn vị pico, hai số đầu giữ nguyên , số thứ tương ứng số lượng số thêm vào sau( chữ J K cuối kà ký hiệu cho sai số) -Ví dụ 1:103J 10000 pF (thêm vào số sau số 10) = 10 nF - Ví dụ 2: 471K 470 pF (thêm số vào sau 47) Sau trị số điện dung có giá trị điện áp, điện áp ghi tụ điện áp cực đại mà tụ chịu được, vượt qua giá trị tụ điện bị hư hỏng bị cháy nổ 1.3 Tranzitor Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng ngoại Kí hiệu : transistor NPN Q Hình 1.5 tranzitor Transistor PNP Q Cấu tạo: tiếp xúc P-N ghép liên tiếp gồm vùng bán dẫn loại P N xếp xen kẽ nhau, vùng có tính chất dẫn điện khác với vùng lân cận có bề rộng mỏng khoảng 10A0 m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần Nếu vùng N ta có transistor PNP, ngược lại vùng vùng P ta có transistor NPN 1.4 Diode_Led, Led hồng ngoại mắt thu - Diode thường Hình 1.6 cấu tạo diode - Photodiode : Ánh sáng hồng ngoại (tia hồng ngoại) phát từ Led ánh sáng khơng thể nhìn thấy mắt thường, có bước sóng khoảng từ 0.86µm đến 0.98µm Tia hồng ngoại có vận tốc truyền vận tốc ánh sáng Hình 1.7 led hồng ngoại mắt thu Đồ án môn học Trang 10 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Đồ án môn học Trang 11 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Modul mắt thu trường có loại module mắt thu tín hiệu hồng ngoại Một loại vỏ sắt loại vỏ nhựa Dùng loại module chống nhiễu bên ngồi thu tín hiệu xung quanh 1.5 IC 7805_ IC ổn áp Vol hình 1.8 IC 7805 Với mạch điện khơng đòi hỏi độ ổn định điện áp cao, sử dụng IC ổn áp thường người thiết kế sử dụng mạch điện đơn giản Các loại ổn áp thường sử dụng IC 78xx, với xx điện áp cần ổn áp Ví dụ 7805 ổn áp 5V, 7812 ổn áp 12V Việc dùng loại IC ổn áp 78xx tương tự nhau, minh họa cho IC ổn áp 7805 Sơ đồ phía IC 7805 có chân: Chân số chân IN Chân số chân GND Chân số chân OUT Ngõ OUT ổn định 5V dù điện áp từ nguồn cung cấp thay đổi Mạch dùng để bảo vệ mạch điện hoạt động điện áp 5V (các loại IC thường hoạt động điện áp này) Nếu nguồn điện có cố đột ngột: điện áp tăng cao mạch điện hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 giữ điện áp ngõ OUT 5V không đổi Mạch lấy nguồn chiều từ máy biến áp với điện áp từ 7V đến 9V để đưa vào ngõ IN Khi kết nối mạch điện, nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính nguồn cung cấp đấu nối vào mạch, trường hợp dễ ảnh hưởng đến linh kiện board mạch Vì lí diode cầu lắp thêm vào mạch, diode cầu đảm bảo cực tính nguồn cấp cho mạch theo chiều nhất, nguời dùng không cần quan tâm đến cực tính nguồn nối vào ngõ IN Chú ý: điện áp đặt trước IC78xx phải lớn điện áp cần ổn áp từ 1.5V đến 2V Tụ điện đóng vai trị ổn định chống nhiễu cho nguồn (có thể bỏ hai tụ điện mạch điện khơng địi hỏi) 1.6 IC NE555 Đồ án môn học Trang 12 Mạch chống trộm dung hồng ngoại IC NE555 gồm có chân - Chân số 1(GND): cho nối mass để lấy dòng cấp cho IC hình 1.9 IC NE555 - Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào tần so áp.mạch so áp dùng transistor PNP Mức áp chuẩn 2*Vcc/3 - Chân số 3(OUTPUT): Ngõ trạng thái ngõ xác định theo mức volt cao(gần mức áp chân 8) thấp (gần mức áp chân 1) - Chân số 4(RESET): dùng lập định mức trạng thái Khi chân số nối mass ngõ mức thấp Còn chân nối vào mức áp cao trạng thái ngõ tùy theo mức áp chân - Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): dùng làm thay đổi mức áp chuẩn IC 555 theo mức biến áp hay dùng điện trở cho nối mass Tuy nhiên hầu hết mạch ứng dụng chân số nối mass qua tụ từ 0.01uF đến 0.1uF, tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn định - Chân số 6(THRESHOLD) : ngõ vào tầng so áp khác mạch so sánh dùng transistor NPN mức chuẩn Vcc/3 - Chân số 7(DISCHAGER) : xem khóa điện chịu điều khiển tầng logic chân mức áp thấp khóa đóng lại.ngược lại mở Chân tự nạp xả điện cho mạch R-C lfc IC 555 dùng tầng dao động - Chân số (Vcc): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp cho IC 555 khoảng từ 5v - 15v mức tối đa 18v Cấu tạo NE555 gồm OP-amp so sánh điện áp, mạch lật transistor để xả điện Cấu tạo IC đơn giản hoạt động tốt Bên gồm điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành phần Cấu tạo tạo nên điện áp chuẩn Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương Op-amp điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm Op-amp Khi điện áp chân nhỏ 1/3 VCC, chân S = [1] FF kích Khi điện áp chân lớn 2/3 VCC, chân R FF = [1] FF reset Đồ án môn học Trang 13 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Hình 1.10 cấu tạo IC NE555 Giải thích dao động: Ký hiệu mức thấp 0V, mức cao gần VCC Mạch FF loại RS Flip-flop,KhiS=[1]thìQ=[1]và =[ 0] Sau đó, S = [0] Q = [1] Khi R = [1] = [0] = [1] Q = [0] Tóm lại, S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] = [1], transisitor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt V2 Do lối Op-amp mức 0, FF không reset Giai đoạn ngõ mức 1: Khi bấm công tắc khởi động, chân mức Vì điện áp chân (V-) nhỏ V1(V+), ngõ Op-amp mức nên S = [1], Q = [1] = [0] Ngõ IC mức 1.Khi = [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, điện áp tụ tăng Khi nhấn công tắc lần Op-amp có V- = [1] lớn V+ nên ngõ Op-amp mức 0, S = [0], Q không đổi Trong điện áp tụ C nhỏ V2, FF giữ nguyên trạng thái Giai đoạn ngõ mức 0: Đồ án môn học Trang 14 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Khi tụ C nạp tiếp, Op-amp có V+ lớn V- = 2/3 VCC, R = [1] nên Q = [0] = [1] Ngõ IC mức Vì = [1], transistor mở dẫn, Op-amp2 có V+ = [0] bé V-, ngõ Op- amp mức Vì Q transistor không đổi giá trị, tụ C xả điện thơng qua Kết cuối cùng: Ngõ OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vng, có chu kỳ ổn định Thiết kế mạch dao động = IC Nội dung : IC tạo dao động họ XX555, Thiết kế mạch dao động tạo xung vng có tần số độ rộng IC tạo dao động XX555 ; XX TA LA v v hình 1.11 mạch tạo xung IC555 Mạch dao động tạo xung IC 555, Vcc cung cấp cho IC sử dụng từ 4,5V đến 15V , đường mạch mầu đỏ dương nguồn, mạch mầu đen nguồn âm Tụ 103 (10nF) từ chân xuống mass cố định bạn bỏ qua ( không lắp ) Đồ án môn học Trang 15 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Khi thay đổi điện trở R1, R2 giá trị tụ C1 bạn thu dao động có tần số độ rộng xung theo ý muốn theo cơng thức: T = 0.7 × (R1 + 2R2) × C1 f = 1.4 / ( (R1 + 2R2) × C1 ) T = Thời gian chu kỳ tồn phần tính (s) f =Tần số dao động tính (Hz) R1 = Điện trở tính ohm (W ) R2 = Điện trở tính ohm ( W ) C1 = Tụ điện t ính Fara ( W ) T=Tm+Ts T: chu kỳ toàn phần Tm = 0,7 x ( R1 + R2 ) x C1 Tm : thời gian điện mức cao Ts = 0,7 x R2 x C1 Ts : thời gian điện mức thấp Chu kỳ toàn phần T bao gồm thời gian có điện mức cao Tm thời gian có điện mức thấp Ts Từ cơng thức ta tạo dao động xung vng có độ rộng Tm Ts Sau tạo xung có Tm Ts ta có T = Tm + Ts f = 1/ T 1.7.Op-amp Vi mạch khuyếch đại thuật tốn 741 có hai đầu vào "INVERTING ( - )":Đảo, "NONINVERTING (+)": Thuận đầu chân Đồ án môn học Trang 16 Mạch chống trộm dung hồng ngoại hình 1.12 cấu tạo opamp 741 Khuyếch đại với 741 A Khuyếch đại đảo: Chân nối với tín hiệu vào tín hiệu đảo B Khuyếch đại khơng đảo: Chân nối với tín hiệu vào tín hiệu không đảo Để 741 hoạt động được, cần phải lắp thêm điện trở R1, R2 vào mạch sơ đồ hình Đồ án mơn học Trang 17 Mạch chống trộm dung hồng ngoại Tính hệ số khuyếch đại mạch dùng vi mạch 741 Khuyếch đại đảo Hệ số khuyếch đại (AV) = -R2 / R1 Ví dụ: Nếu R2 = 100 Kohm, R1 = 10 kohm, hệ số khuyếch đại mạch: -100 / 10 = -10 (AV) Nếu điện áp đầu vào 0.5v điện áp đầu 0.5v X -10 = -5v Khuyếch đại không đảo Hệ số khuyếch đại(AV) = 1+(R2 / R1) Hình 1.13 opamp thực tế 1.8.Loa phát Là loại loa nhỏ, đơn giản Hai chân:một chân cấp nguồn (màu đỏ),chân lại nối mass (màu đen) Đồ án môn học Trang 18 Mạch chống trộm dung hồng ngoại CHƯƠNG II: SƠ ĐỒ KHỐI VÀ NHIỆM VỤ CÁC KHỐI CHÍNH 2.1 Sơ đồ khối phát hồng ngoại Hình 2.1 sơ đồ khối phát hồng ngoại Khối chọn chức khối mã hóa: Khi người sử dụng bấm vào phím chức để phát lệnh yêu cầu mình, phím chức tương ứng với số thập phân Mạch mã hóa chuyển đổi thành mã nhị phân tương ứng dạng mã lệnh tín hiệu số gồm bít Số bit mã lệnh nhị phân bit hay bit tùy theo số lượng phím chức nhiều hay - Khối dao động có điều kiện: Khi nhấn phím chức đồng thời khởi động mạch dao động tạo xung đồng hồ, tần số xung đồng hồ xác định thời gian chuẩn bit - Khối chốt liệu khối chuyển đổi song song nối tiếp: Mã nhị phân mạch mã hóa chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều khiển xung đồng hồ mạch định thời nhằm đảm bảo kết thúc lúc việc chuyển đổi đủ số bit mã lệnh - Khối điều chế phát FM: mã lệnh dạng nối tiếp đưa qua mạch điều chế phát FM để ghép mã lệnh vào sóng mang có tần số 38Khz đến 100Khz, nhờ sóng mang cao tần tín hiệu truyền xa hơn, nghĩa tăng cự ly phát Đồ án môn học Trang 19 Mạch chống trộm dung hồng ngoại - Khối thiết bị phát: LED hồng ngoại Khi mã lệnh có giá trị bit =’1’ LED phát hồng ngoại khoảng thời gian T bit Khi mã lệnh có giá trị bit=’0’ LED khơng sáng Do bên thu khơng nhận tín hiệu xem bit = ‘0’ 2.2 Sơ đố khối thu hồng ngoại Hình 2.2 sơ đồ khối thu hồng ngoại - Khối thiết bị thu: Tia hồng ngoại từ phần phát tiếp nhận LED thu hồng ngoại hay linh kiện quang khác - Khối khuếch đại Tách sóng: trước tiên khuếch đại tính hiệu nhận đưa qua mạch tách sóng nhằm triệt tiêu sóng mang tách lấy liệu cần thiết mã lệnh - Khối chuyển đổi nối tiếp sang song song Khối giải mã: mã lệnh đưa vào mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song đưa tiếp qua khối giải mã thành số thập phân tương ứng dạng xung kích ngõ tương ứng để kích mở mạch điều khiển -Tần số sóng mang cịn dùng để so pha với tần số dao động bên phần thu giúp cho mạch thu phát hoạt động đồng , đảm bảo cho mạch tách sóng mạch chuyển đổi nối tiếp sang song song hoạt động xác Đồ án môn học Trang 20 ... Khối thu tín hiệu hồng ngoại phát tín hiệu báo động…………….….20 CHƯƠNG IV: THI CÔNG ĐỀ TÀI …………………….………….… 22 CHƯƠNG V: KẾT LUẬN………………………………………………24 Đồ án môn học Trang Mạch chống trộm dung hồng... Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng em thiết kế thi công mạch ứng dụng nhỏ thu phát hồng ngoại : “MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG TIA HỒNG NGOẠI” Vì thời gian, tài liệu trình độ hạn chế nên việc thực đồ án... gian chuẩn bit - Khối chốt liệu khối chuyển đổi song song nối tiếp: Mã nhị phân mạch mã hóa chốt để đưa vào mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp Mạch chuyển đổi liệu song song nối tiếp điều