Download - Bao Cao Dien Tu Tuong Tu Dien Tu So

MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU ............................................................................................................ 2

Phần 1 – XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN ................................ 3

1.1. Ý tưởng ................................................................................................... 3

1.2. Hướng dẫn sử dụng ................................................................................ 3

1.3. Khuyến cáo & Chú ý .............................................................................. 3

Phần 2 – PHÂN TÍCH YÊU CẦU ........................................................................ 4

2.1. Yêu cầu bài tập lớn ................................................................................. 4

2.2. Cơ sở lý thuyết ........................................................................................ 4

2.3. Các bước thực hiện ................................................................................. 4

Phần 3 – THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN ........................................... 6

3.1. Thiết kế.................................................................................................... 6

3.2. Lựa chọn linh kiện .................................................................................. 6

3.3. Nguyên lý hoạt động lý thuyết.............................................................19

3.4. Nguyên lý hoạt động thực tế ................................................................24

3.5. Tiến hành làm mạch .............................................................................25

3.6. Thông số các linh kiên được sử dụng ..................................................29

3.7. Hình ảnh thật về sản phẩm ...................................................................29

Phần 4 – KẾT LUẬN ..........................................................................................32

4.1. Kết quả ..................................................................................................32

4.2. Ưu điểm .................................................................................................32

4.3. Hạn chế..................................................................................................32

4.4. Hướng phát triển ...................................................................................32

PHỤ LỤC .................................................................................................................33

Bài tập lớn Điện tử tương tự và Điện tử số

2

LỜI NÓI ĐẦU Những năm gần đây công nghệ vi điện tử phát triển rất mạnh mẽ. Sự ra đời của

các vi mạch cỡ lớn, cỡ nhỏ với giá thành ngày càng hạ, khả năng ứng dụng cao. Điều này mang lại sắc thái mới mẻ trong ngành kỹ thuật điện tử.

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.

Chúng ta có thể dễ dàng nhận thấy, thiết bị công nghệ hiện diện mọi nơi, trong mọi lĩnh vực. Nhờ vậy, con người ngày càng tận hưởng được cuộc sống một cách tiện nghi và thoải mái hơn. Và bên cạnh những lợi ích trực tiếp từ công nghệ đó thì còn rất nhiều lợi ích gián tiếp mà nó mang lại cho chúng ta.

Và đôi khi con người ta không thể lường trước được những hành động của kẻ xấu. Để giúp cho công sở luôn được đảm bảo an toàn, ngôi nhà luôn được tồn tại sự yên tâm và chính các bạn có được một giấc ngủ ngon....nhóm đã quyết định nghiên cứu và tìm tòi cách bảo đảm cho sự bình yên đó. Và cuối cùng đã đi đến thống nhất chọn “Mạch báo chống trộm bằng tia laser” làm đề tài nghiên cứu và thi công vì những tính năng nổi bật của nó là dễ sử dụng, dễ lắp đặt và giá thành vừa phải để mọi người ai cũng có thể sử dụng, yên tâm hơn tiếp tục với công việc của mình.

Do khả năng còn hạn chế nên trong đề tài hay sản phẩm thiết kế còn rất nhiều lỗi, vì vậy nhóm em mong nhận được sự đóng góp ý kiến từ thầy giáo Lê Công Cường và các bạn. Để tiếp thu ý kiến dễ dàng và nhanh chóng hơn, mọi ý kiến và thắc mắc có thể gửi về theo địa chỉ email sau [email protected].

Xin chân thành cảm ơn thầy và các bạn!


3

Phần 1 – XÁC ĐỊNH YÊU CẦU ĐỀ TÀI BÀI TẬP LỚN

1.1. Ý tưởng Hiện nay ứng dụng công nghệ vào đời sống vô cùng nhiều và quan trọng.

Nhưng mỗi người lại sử dụng với mục đích khác nhau, có tốt có xấu… Và ở nhiều khu vực bây giờ, đặc biệt là các thành phố lớn như Hà Nội, Tp. Hồ Chí Minh, Đà Nẵng…tệ nạn xã hội ngày càng gia tăng với quy mô và nhiều nguy hiểm hơn. Vì vậy ý tưởng của nhóm em là làm 01 mạch báo chống trộm đơn giản để có thể lắp đặt nhanh chóng và thuận tiện vào mọi vị trí. Đồng nghĩa với việc đó là có thể tạo ra một sản phẩm với giá thành thấp. 1.2. Hướng dẫn sử dụng

Khởi động hệ thống cảnh báo bằng cách lắp nguồn, cấp nguồn cho thiết bị. Khi có người rơi vào vùng cảnh báo có chộm thì thiết bị hoạt động (đèn sáng, loa kêu trong thời gian nhất định). Khi bắt được trộm hay tìm được nguyên nhân thì bạn có thể khởi động lại thiết bị và làm việc lại từ đầu. 1.3. Khuyến cáo & Chú ý - Hãy ngắt nguồn để tránh trường hợp bạn trở thành kẻ trộm! - Thiết bị cần tránh tác động mạnh để không làm hư chi tiết trong mạch. - Hầu hết các thiết bị này không được bán trực tiếp và rỗng rãi trên thị trường vì

tránh bị bẻ khóa, do đó nhóm em đã cố gắng hoàn thành và lắp đặt thiết bị trên. Song, thiết bị có thể chưa hoạt động như mong muốn.


4

Phần 2 – PHÂN TÍCH YÊU CẦU 2.1. Yêu cầu bài tập lớn

- Thiết kế mạch báo chống trộm bằng tia laser - Làm mạch in, mô phỏng của đề tài thiết kế - Tiến hành làm mạch thật, chạy thiết bị - Làm báo cáo

2.2. Cơ sở lý thuyết - Nắm chắc các kiến thức được học trên lớp - Làm theo sự hướng dẫn của thầy giáo - Sử dụng IC số và các linh kiện, biến cảm thông dụng - Nguyên lý hoạt động của từng thiết bị

2.3. Các bước thực hiện a) Xây dựng từng khối

b) Sơ đồ nguyên lý hoạt động Nhóm em sử dụng phần mềm Protues để mô phỏng và xây dựng sơ đồ nguyên lý

KHỐI NGUỒN

KHỐI THU

(Quang trở)

KHỐI XỬ LÝ

(NE555 và một số linh kiện)

KHỐI PHÁT

(LED và Loa)


5

Hình 2.1. Sơ đồ nguyên lý mạch chống trộm bằng tia laser

c) Cắm mạch thử trên board đa năng để kiểm tra sự hoạt động của mạch.

Hình 2.2. Linh kiện cắm trên board mạch để chạy thử

d) Vẽ, in mạch và hàn linh kiện lên mạch. e) Khởi động nguồn và chạy thiết bị.


6

Phần 3 – THIẾT KẾ VÀ LỰA CHỌN LINH KIỆN 3.1. Thiết kế

- Để lắp ráp mạch ta có thể dùng IC NE555. IC này rất thông dụng trên thị trường và được ứng dụng nhiều trong các mạch điện.

- Phẩn cảm biến hay phần thu, nhóm sử dụng quang trở LDR: dễ dàng mua, giá rẻ và dễ sử dụng tương tự như điện trở bình thường.

- Phần phát, khối phát được thể hiện qua đèn LED và loa để tượng trưng cho việc báo động.

- Khối nguồn sử dụng sạc điện thoại. 3.2. Lựa chọn linh kiện

Các linh kiện và chức năng trong mạch, bao gồm:

Quang trở LDR LDR - Light Dependent Resistors (quang điện trở) là 1 loại cảm

biến ánh sáng đơn giản, nguyên tắc hoạt động dựa vào hiện tượng quang điện trong.

Hình 3.1. Quang điện trở


7

Nguyên lý làm việc của quang điện trở là khi ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn (có thể là Cadmium sulfide – CdS, Cadmium selenide – CdSe) làm phát sinh các điện tử tự do, tức sự dẫn điện tăng lên và làm giảm điện trở của chất bán dẫn. Các đặc tính điện và độ nhạy của quang điện trở dĩ nhiên tùy thuộc vào vật liệu dùng trong chế tạo.

Khi ánh sáng kích thích chiếu vào LDR thì nội trở của LDR sẽ giảm xuống, tiến về 0 (Ω) (mạch kín). Nhưng khi ánh sáng kích thích ngừng thì nội trở tăng đến vô cùng (hở mạch). Ứng dụng trong mạch điện: Chuyển mạch (switch sytems), cảm biến ánh sáng/tối của môi trường.

Đèn chiếu laser

Laser - Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation có nghĩa là khuếch đại ánh sáng bằng phát xạ kích thích.

Hình 3.2. Đèn laser cầm tay

Nguyên lý cấu tạo chung của một máy laser gồm có: buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, nguồn nuôi và hệ thống dẫn quang. Trong đó buồng cộng hưởng với hoạt chất laser là bộ phận chủ yếu.

Buồng cộng hưởng chứa hoạt chất laser, đó là một chất đặc biệt có khả năng khuyếch đại ánh sáng bằng phát xạ cưỡng bức để tạo ra laser. Khi 1 photon tới va chạm vào hoạt chất này thì kéo theo đó là 1 photon khác bật ra bay theo cùng hướng với photon tới. Mặt khác buồng công hưởng có 2 mặt chắn ở hai đầu, một mặt phản xạ toàn phần các photon khi bay tới, mặt kia cho một phần photon qua


8

một phần phản xạ lại làm cho các hạt photon va chạm liên tục vào hoạt chất laser nhiều lần tạo mật độ photon lớn. Vì thế cường độ chùm laser được khuếc đại lên nhiều lần.

Nhóm em sử dụng đèn công suất vừa đủ, gần như chiếc bút laser. Đèn sử dụng đơn giản, công suất nhỏ không nguy hiểm tới người sử dụng, tìm mua trên thị trường không khó.

IC số NE555 - Thông số kỹ thuật:

+ 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).

Hình 3.3. IC NE555

- Chức năng của từng chân của NE555


9

Hình 3.4. Sơ đồ chân của NE555

IC NE555P 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 không 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 0,01µF đến 0,1µF 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.


10

+ Chân số 7 (DISCHAGER): Có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bởi 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): 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).

Ngoài ra để thuận tiện cho việc hàn và lắp mạch, nhóm em sử dụng thêm chân đế cho NE555 để dễ dàng tháo rời và lắp đặt.

Hình 3.5. Đế IC NE555

Tụ điện

Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các mạch điện tử, chúng được sử dụng trong các mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động .v..v...

Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C (Capacitor)

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 điện áp khác nhau nên có những hình dạng khác nhau!

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


11

Người ta thường dùng giấy, gốm, mica, giấy tẩm hoá chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên gọi của các chất điện môi này như Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ hoá.

Hình 3.6. Tụ điện (Tụ gốm – Tụ hóa)

Đơn vị điện dung của tụ : Đơn vị là Fara (F) ,1 Fara là rất lớn do đó trong thực tế thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như MicroFara (µF), NanoFara (nF), PicoFara (pF).

Điện trở và Biến trở - Điện trở

Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn. Điện trở của dây dẫn: Điện trở của dây dẫn phụ thộc vào chất liệu, độ dài và tiết diện của dây. Được tính theo công thức sau:

R = ρ.L/S

ρ là điện trở suất phụ thuộc vào chất liệu, L là chiều dài dây dẫn, S là tiết diện dây dẫn, R là điện trở đơn vị là Ohm (Ω).


12

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau.

Hình 3.7. Điện trở

Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ, MΩ 1KΩ = 1000 Ω 1MΩ = 1000 KΩ = 1000000 Ω

Cách ghi trị số của điện trở:

Các điện trở có kích thước nhỏ được ghi trị số bằng các vạch màu theo một quy ước chung của thế giới. (xem hình ở trên)

Các điện trở có kích thước lớn hơn từ 2W trở lên thường được ghi trị số trực tiếp trên thân. Ví dụ như các điện trở công xuất, điện trở sứ.

Cách đọc trị số điện trở:

Bảng 1. Bảng phân bố màu trị số điện trở

Màu sắc Giá trị Màu sắc Giá trị Đen 0 Nâu 1 Đỏ 2 Cam 3 Vàng 4 Xanh lơ 6 Xanh lá cây 5 Xám 8 Tím 7 Nhũ vàng -1 Trắng 9 Nhũ bạc -2 Điện trở thường được ký hiệu bằng 4 vòng màu, điện trở chính xác thì ký hiệu bằng 5 vòng màu.


13

*** Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu:

Hình 3.8. Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu

Vòng số 4 là vòng ở cuối luôn luôn có màu nhũ vàng hay nhũ bạc, đây là vòng chỉ sai số của điện trở, khi đọc trị số ta bỏ qua vòng này.

Đối diện với vòng cuối là vòng số 1, tiếp theo đến vòng số 2, số 3.

Vòng số 1 và vòng số 2 là hàng chục và hàng đơn vị.

Vòng số 3 là bội số của cơ số 10.

Trị số R = (vòng 1)(vòng 2) x 10(mũ vòng 3)

Có thể tính vòng số 3 là số con số không "0" thêm vào.

Màu nhũ chỉ có ở vòng sai số hoặc vòng số 3, nếu vòng số 3 là nhũ thì số mũ của cơ số 10 là số âm.

*** Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu: (điện trở chính xác)


14

Hình 3.9. Cách đọc trị số điện trở 5 vòng màu

Vòng số 5 là vòng cuối cùng, là vòng ghi sai số, trở 5 vòng màu thì màu sai số có nhiều màu, do đó gây khó khăn cho ta khi xác định đâu là vòng cuối cùng, tuy nhiên vòng cuối luôn có khoảng cách xa hơn một chút.

Đối diện vòng cuối là vòng số 1.

Tương tự cách đọc trị số của trở 4 vòng màu nhưng ở đây vòng số 4 là bội số của cơ số 10, vòng số 1, số 2, số 3 lần lượt là hàng trăm, hàng chục và hàng đơn vị.

Trị số R = (vòng 1)(vòng 2)(vòng 3) x 10(mũ vòng 4)

Có thể tính vòng số 4 là số con số không "0" thêm vào.

Hiện này các nhà sản xuất cho ra nhiều loại điện trở theo quy định như: 100 - 300 - 1k - 2k2 - 3k3 - 3k9... Có loại điện trở không có trị số như ta mong muốn, vì thế cần tính toán để mắc nối tiếp hoặc song song sao cho được trị số ta cần.

- Biến trở


15

Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn. Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.

Hình 3.10. Biến trở

Transitor Transitor hay còn gọi là bóng dẫn 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. Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT) vì dòng điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa là hai cực tính)

Mỗi transistor đều có ba cực:

Cực gốc B (base)

Cực góp C (collector)

Cực phát E (emitter)


16

Hình 3.11. Transistor NPN C828

NPN là một linh kiện điện tử cấu tạo từ nối ghép 1 bán dẫn điện dương giữa hai bán dẫn điện âm. "N" ám chỉ negative, nghĩa là "cực âm"; "P" là positive, nghĩa là "cực dương".

Hình 3.12. Transistor loại NPN

Tranzito được sử dụng nhiều trong việc khuếch đại, công tắc, hay điện dẫn (buffer) trong công nghiệp điện tử hay làm cổng số (Logic gate) trong điện tử số.

Để tranzito hoạt động hay dẫn điện cần phải có một điện thế kích hoạt. Lối mắc của tranzito với điện trở cho ra chức năng hoạt động của tranzito.

Để lắp đúng chân vào mạch ta sử dụng đồng hồ điện tử vạn năng.

Rơ-le (Relay)

Rơ-le (Relay) là linh kiện dùng trong điều khiển, nó sẽ “tác động” (đóng công tắc lại chẳng hạn) ngõ ra khi tín hiệu điều khiển ngõ vào (tín hiệu có thể dạng điện, từ, ánh sáng, nhiệt...) đạt đến ngưỡng nào đó (set point). Nói tóm lại, rơ-le


17

là công tắc điều khiển gián tiếp (nghĩa là không cần tay con người vặn như công tắc cơ). Rơ-le là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản. Nó gồm 2 phần chính là nam châm điện và các tiếp điểm. Cấu tạo của rơ-le:

Gồm 4 bộ phận: Nam châm điện, Lõi sắt , Lò xo, Các tiếp điểm.

Hình 3.13. Rơ-le (Relay)

LED và Loa (Speaker) - Đèn LED (Light Emitting Diode)

Hình 3.14a. Đèn LED

Đèn LED rất phổ biến trong cuộc sống mà chúng ta có thể nhìn thấy bất cứ ở đâu.

LED được dùng để làm bộ phận hiển thị trong các thiết bị điện, điện tử, đèn quảng cáo, trang trí, đèn giao thông. Có nghiên cứu về các loại LED có độ sáng tương đương với bóng đèn bằng khí neon. Đèn chiếu sáng bằng LED được cho là có các ưu điểm như gọn nhẹ, bền, tiết kiệm năng lượng. Các LED phát ra


18

tia hồng ngoại được dùng trong các thiết bị điều khiển từ xa cho đồ điện tử dân dụng.

Tùy theo mức năng lượng giải phóng cao hay thấp mà bước sóng ánh sáng phát ra khác nhau (tức màu sắc của LED sẽ khác nhau). Mức năng lượng (và màu sắc của LED) hoàn toàn phụ thuộc vào cấu trúc năng lượng của các nguyên tử chất bán dẫn.

LED thường có điện thế phân cực thuận cao hơn điốt thông thường, trong khoảng 1,5 đến 3V. Nhưng điện thế phân cực nghịch ở LED thì không cao. Do đó, LED rất dễ bị hư hỏng do điện thế ngược gây ra.

- Loa (Speaker) Sử dụng loa Chip báo động 5V

Hình 3.14b. Loa Speaker Chip

Nguồn điện

Sử dụng nguồn 5V – 9V từ nguồn sạc điện thoại hoặc Pin


19

Hình 3.15. Nguồn cung cấp cho mạch

Ngoài các linh kiện cần thiết trên còn một số thiết bị và dụng cụ khác để tạo thành mạch điện hoàn chỉnh, như: mạch đồng, mỏ hàn, dây thiếc, nhựa thông, dây điện (tiết diện nhỏ), đồng hồ vạn năng,…

3.3. Nguyên lý hoạt động lý thuyết Chủ yếu do IC NE555 điều khiển mạch tạo xung

Nguyên lý hoạt động

Hình 3.16. Cấu tạo bên trong của NE555

Ở trên mạch trên, H (High) là mức cao và gần bằng Vcc;

L (Low) là mức thấp và bằng 0V.


20

Sử dụng Flip Flop – RS.

Bảng 2. Bảng chân lý của FF – RS

t S R Q Q đảo R S Qt Qt đảo t0 1 0 1 0 0 0 Qt-1 Qt-1 đảo t1 0 0 1 0 0 1 1 0 t2 0 1 0 1 1 0 0 1 t3 1 1 0 0 S:= Set R:= Reset

Khi S = [1] thì Q = [1] và = 푄 = [0].

Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và = 푄= [0].

Khi R = [1] thì Q đảo = [1] và Q = [0].

Khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì 푄= [1], transistor mở dẫn, cực C nối đất. Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp ở chân 6 không vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.

Hình 3.17. Cấu trúc NE555


21

Trong mạch tương đương trên có: đầu vào kích thích, khối so sánh, khối điều khiển chức năng hay công suất đầu ra. Một số đặc tính nữa của NE555 là: Điện áp cung cấp nằm giữa trong khoảng từ 3V đến 18V, dòng cung cấp từ 3 đến 6 mA.

Dòng điện ngưỡng xác định bằng giá trị lớn nhất của Ra + Rb. Để điện áp 15V thì điện trở của Ra + Rb = 20MΩ . Tất cả các IC thời gian đều cần 1 tụ điện ngoài để tạo ra 1 thời gian đóng cắt của xung đầu ra. Nó là một chu kì hữu hạn để cho tụ điện (C) nạp điện hay phòng điện thông qua một điện trở R. Thời gian này được xác định thông qua điện trở Rb và tụ điện C.

Hình 3.18. Mạch nạp cơ bản với RC

Giá trị thời gian đó có thể tính bằng công thức đơn giản sau:

t = R.C

Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)C.

Mạch khuếch đại thuật toán (operational amplifier), thường được gọi tắt là op-amp là một mạch khuếch đại "DC-coupled" (tín hiệu đầu vào bao gồm cả tín hiệu BIAS) với hệ số khuếch đại rất cao, có đầu vào vi sai, và thông thường có đầu ra đơn. Trong những ứng dụng thông thường, đầu ra được điều khiển


22

bằng một mạch hồi tiếp âm sao cho có thể xác định độ lợi đầu ra, tổng trở đầu vào và tổng trở đầu ra.

Chú giải: V+: Đầu vào không đảo

V−: Đầu vào đảo

Vout: Đầu ra

VS+: Nguồn cung cấp điện dương

VS−: Nguồn cung cấp điện âm

*** Tụ C nạp từ điện Áp 0V - Vcc/3:

- Lúc này V+1 (V+ của Op-amp 1) > V-1. Do đó O1 (ngõ ra của Op-amp1) có mức logic 1(H).

- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0(L).

- R = 0, S = 1 Q = 1, Q đảo = 0.

- Q = 1 Ngõ ra = 1.

- Q đảo = 0 Transistor hồi tiếp không dẫn.

*** Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 0 Q, Q đảo sẽ giữ trạng thái trước đó (Q=1, Q đảo = 0).

- Transistor vẫn không dẫn!

*** Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 > V-2. Do đó O2 = 1.

- R = 1, S = 0 Q=0, Q đảo = 1.

- Q = 0 Ngõ ra đảo trạng thái = 0.


23

- Q đảo = 1 Transistor dẫn, điện áp trên chân 7 xuống 0V!

- Tụ C xả qua Rb. Với thời hằng Rb.C

- Điện áp trên tụ C giảm xuống do tụ C xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống dưới 2Vcc/3.

*** Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 --> Vcc/3:

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.

- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 0 Q, Q đảo sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, Q đảo=1).

- Transistor vẫn dẫn !

*** Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3:

- Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1.

- V+2 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0.

- R = 0, S = 1 Q = 1, Q đảo (Q đảo) = 0.

- Q = 1 Ngõ ra = 1.

- Q = 0 Transistor không dẫn chân 7 không = 0V nữa và tụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3.

Tóm lại:

Trong quá trình hoạt động bình thường của NE555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 - 2Vcc.

- Khi nạp điện, tụ C nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3, và kết thúc nạp ở thời điểm điện áp trên C bằng 2Vcc/3. Nạp điện với thời hằng là (Ra+Rb)C.

- Khi xả điện, tụ C xả điện với điện áp ban đầu là 2Vcc/3, và kết thúc xả ở thời điểm điện áp trên C bằng Vcc/3. Xả điện với thời hằng là Rb.C.

- Thời gian mức 1 ở ngõ ra chính là thời gian nạp điện, mức 0 là xả điện.

Tính tần số và chế độ xung của NE555


24

Hình 3.19. NE555 tạo xung vuông

Nhìn vào sơ đồ mạch trên ta có công thức tính tần số, độ rộng xung.

+ Tần số của tín hiệu đầu ra là

푓 =1

푙푛2.퐶. (푅 + 2푅 )

+ Chu kì của tín hiệu đầu ra:

푡 =1푓

+ Thời gian xung ở mức H(1) trong 1 chu kì:

푡 = 푙푛2.퐶. (푅 + 2푅 )

+ Thời gian xung ở mức L(0) trong 1 chu kì:

푡 = 푙푛2.푅 .퐶

Như vậy trên là công thức tổng quát của 555.

3.4. Nguyên lý hoạt động thực tế


25

Nhìn vào sơ đồ ta có thể hình dung ra hoạt động của mạch rất đơn giản như sau: Tia laser được chiếu vào quang trở LDR, khi có vật cắt ngang làm ánh sáng của tia laser không đến được quang trở thì quang trở truyền tín hiệu qua NE555 chuyển đến rơ-le và đóng mạch khi đo mạch của khôi phát được nối thông, đồng nghĩa việc báo động – chuông kêu và đèn LED sáng. Khởi động hay đặt lại chế độ làm việc thì ta sử dụng công tắc nguồn và chiếu đèn laser vào quang trở.

Ta có thể điều chỉnh thời gian báo động được. Đây là chức năng rất hay của điện tử số nói chung và NE555 nói riêng. Để làm được điều đó ta điều chỉnh tụ C hoặc điện trở R. Trong mạch điện thì điện trở dễ dàng thay đổi trị số hơn so với tụ điện nên ta sử dụng biến trở để điều chỉnh độ rộng xung do NE555 tạo ra. Đó chính là điều chỉnh thời gian báo động mà có thể cài đặt tính toán trước được.

3.5. Tiến hành làm mạch - Lắp mạch thử trên bread board


26


27

Hình 3.20. Lắp linh kiện trên thanh bread board

- Làm mạch in


28

Hình 3.21. Mạch in


29

Hình 3.22. Mô phỏng hình ảnh thật của mạch 3D

3.6. Thông số các linh kiên được sử dụng

Bảng 3. Các linh kiện dược sử dụng trong mạch báo chống trộm

STT TÊN SỐ LƯỢNG THÔNG TIN GHI CHÚ 1 IC NE555 01 5V 2 Biến trở 01 50 ÷ 100kΩ

3 Điện trở 04 10kΩ

01 100kΩ 01 100Ω ÷ 470Ω

4 Tụ điện 01 1nF 01 1mF/1µF 5 Quang trở LDR 01 5V 6 Rơ-le 01 5VDC-SL-C 7 Transistor 02 C828A 8 Đèn LED 01 1,4 ÷ 3V 9 Chân cắm nguồn 02

10 Nguồn điện 02 5 ÷ 9V 11 Đế IC 01 8 chân vuông 12 Loa Speaker 01 5V

3.7. Hình ảnh thật về sản phẩm


30


31

Hình 3.23. Sản phẩm


32

Phần 4 – KẾT LUẬN 4.1. Kết quả

Sau thời gian thực hiện đề tài môn học, cùng với sự hướng dẫn tận tình của thầy Lê Công Cường, nhóm em đã hoàn thành đề tài bài tập lớn đúng theo quy định. Để thực hiện được yêu cầu của đề tài, chúng em đã không ngừng học hỏi, tìm hiểu những vấn đề về các loại linh kiện điện tử và các vấn đề khác liên quan.Vì thế kiến thức về điện tử, kinh nghiêm thực tế khi làm mạch đã có sự tiến bộ đáng kể. Một lần nữa, chúng em xin chân thành cảm ơn!

Do kinh nghiệm lắp mạch, chạy mạch thật hay cách tính toán số liệu còn sai sót mà mạch chạy chưa đúng như mong muốn.

4.2. Ưu điểm Mạch đơn giản, ít tốn kém, dễ dàng vận hành và sử dụng ở nhiều

nơi. 4.3. Hạn chế

Vì sản phẩm làm ra chỉ nhằm mục đích nghiên cứu nên còn mang tính cơ bản và không được sử dụng rộng rãi ngoài thực tế. Sản phẩm không có tính bảo mật cao, dễ bị bẻ khóa. Sức chịu đụng về va đập hay thời tiết còn kém. Dễ bị nhiễu do ánh sáng trăng đi vào mắt thu của quang trở. Khoảng cách giữa bộ phận thu và phát còn hạn chế.

4.4. Hướng phát triển Đây là một sản phẩm đơn giản, dễ dàng chế tạo, lắp đặt được, vì thế

có thể áp dùng vào đời sống sao cho phù hợp. Có thể nâng cấp từ sơ đồ nguyên lý hoạt động lên hướng tự động

hóa bằng công nghệ cao hơn: báo động qua điện thoại, báo động bằng sóng điện từ.


33

PHỤ LỤC I. Tài liệu tham khảo

[1]. Giáo trình KỸ THUẬT SỐ - Nguyễn Thúy Vân. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật. [2]. Giáo trình Điện tử số - Lương Ngọc Hải [3]. Bài giảng điện tử thầy Lê Công Cường – Giảng viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.

II. Trang web điện tử Kham thảo tư liệu, thiết kế từ các trang website: [1]. vi.wikipedia.org [2]. www.dientuvietnam.net [3]. codientu.org [4]. luanan.net.vn [5]. doan.edu.vn [6]. dtvt.org Và một số trang web khác: www.google.com, youtube.com,…

III. Phần mềm sử dụng Phần mềm mô phỏng Protues 7.7, Circuit Maker 2000…

IV. File đính kèm 01 sản phẩm thật về mạch trên 01 file mô phỏng .DSN 01 file báo cáo .docx 01 file báo cáo .pdf 01 báo cáo bản cứng

Một lần nữa nhóm em xin cảm ơn thầy giáo Lê Công Cường đã hỗ trợ nhiệt tình trong thời gian qua để chúng em hoàn thành sản phẩm này!

Thay mặt các thành viên nhóm/ Người viết báo cáo

Sinh viên Nguyễn Trung Đại

Download - Bao Cao Dien Tu Tuong Tu Dien Tu So

Top Related