THIẾT kế, CHẾ tạo bộ điều KHIỂN CẢNH báo AN NINH, sử DỤNG cảm BIẾN PHÁT HIỆN CHUYỂN ĐỘNG

Các ứng dụng của bộ điều khiển cảnh báo an ninh

Ngày nay, sự phát triển của khoa học kỹ thuật, đặc biệt là kỹ thuật điện tử, đã mang lại những thiết bị chính xác, nhanh chóng và gọn nhẹ, góp phần nâng cao hiệu quả hoạt động của con người Điện tử không chỉ đáp ứng nhu cầu thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày mà còn hỗ trợ đa dạng các ngành nghề khác nhau, giúp xã hội ngày càng văn minh và hiện đại hơn.

Bộ cảnh báo an ninh mang lại sự an tâm cho những chuyến du lịch xa và giúp chúng ta phòng ngừa những mối nguy hiểm tiềm ẩn trong cuộc sống.

• Ứng dụng nổi bật của cảm biến chuyển động:

- Phát hiện được người, động vật chuyển động trong phạm vi của cảm biến, nhờ thân nhiệt phát ra từ người, động vật,

Còi báo động được sử dụng trong các hệ thống cảnh báo an ninh chống trộm, đồng thời cũng có thể kích hoạt đèn tự động trong các khu vực như hành lang, phòng ngủ và nhà vệ sinh, mang lại sự tiện lợi và an toàn cho không gian sống.

- Dùng để chống trộm trong các doanh nghiệp, lán xe, nhà kho,

- Bật tắt đèn tự động khi đóng, mở cửa tủ quần áo

Hình 1.1 a, Ứng dụng chống trộm Hình 1.1 b, Ứng dụng trong bật đèn tư động

1.2 Đặc điểm của bộ điều khiển cảnh báo an ninh sử dụng cảm biến chuyển động

Thiết kế chế tạo mô phỏng bộ điều khiển cảnh báo an ninh cho một trang trại hoặc ngôi nhà, viện bảo tàng, vườn lan, với diện tích: khoảng 100 m 2

Cảm biến chuyển động là thiết bị điện tử có khả năng phát hiện các trạng thái chuyển động thông qua các quá trình vật lý, hóa học hoặc sinh học trong môi trường khảo sát Thiết bị này chuyển đổi thông tin về trạng thái hoặc quá trình đó thành tín hiệu điện để thu thập dữ liệu.

*Những loại cảm biến chuyển động có thể sử dụng trong mạch cảnh báo an ninh

*Nguyên lý hoạt động của của cảm biến chuyển động

Cảm biến chuyển động hoạt động khi nhận tín hiệu chuyển động từ môi trường Tín hiệu này sau đó được khuếch đại điện áp qua mạch khuếch đại, và tiếp theo được đưa qua mạch so sánh để điều chỉnh relay, từ đó kiểm soát tín hiệu đầu ra.

Bộ cảnh báo an ninh hoạt động dựa trên cảm biến chuyển động, giúp phát hiện các mối đe dọa nguy hiểm một cách hiệu quả.

Thiết kế và chế tạo bộ cảnh báo an ninh sử dụng cảm biến chuyển động kết hợp với các mạch so sánh, cho phép xuất kết quả qua các thiết bị báo động như bóng đèn và còi báo động.

• Sử dụng nguồn cấp 220V AC cho toàn mạch

• Cảm biến chuyển động : phát hiện chuyển động trong vùng bảo vệ

Mạch sử dụng cảm biến chuyển động để phát hiện chuyển động, kết hợp với IC so sánh LM358 và relay để điều khiển tín hiệu đầu ra Hệ thống này có khả năng kích hoạt bóng đèn và còi báo động nhằm báo hiệu khi có sự chuyển động được phát hiện.

• Mạch so sánh điện áp: sử dụng IC LM358

• Relay xử lí tín hiệu vào và điều khiển tín hiệu ở đầu ra

• Nhận lệnh từ khối điều khiển, khối tín hiệu đầu ra: Bóng đèn, còi báo động sẽ chuyển từ mức 0 lên mức 1

1.3 Yêu cầu của bộ cảnh báo an ninh

- Bộ cảnh báo hoạt động tốt

- Yêu cầu công nghệ đáp ứng nhu cầu phù hợp để sử dụng

- Phạm vi hoạt động bao quát được hết khu vực cần bảo vệ

- Cảm biến chuyển động sử dụng trong mạch phải đáp ứng được nhu cầu sử dụng

- Đảm bảo khối đầu ra: còi báo động và các bóng đèn hoạt động tốt.

- Đảm bảo an toàn khi đấu nối.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CẢNH BÁO AN NINH

- Thiết kế, chế tạo bộ cảnh báo an ninh bao quát được tổng thể khu vực, phạm vi cần bảo vệ

- Cảm biến chuyển động phát hiện chuyển động bằng vùng quét của cảm biến

- Bộ cảnh báo có khả năng phát hiện ra chuyển động khi có người lọt vào vùng quét nhờ sử dụng cảm biến chuyển động

- Cảm biến chuyển động có tính năng phát hiện được tia hồng ngoại của những vật thể như người khi lọt vào vùng quét của cảm biến

- Tín hiệu báo động của bộ cảnh báo sử dụng đèn và còi báo động với nguồn nuôi 220VAC

- Bộ cảnh báo an ninh hoạt động tốt cả ban ngày và ban đêm

- Phạm vi hoạt động (thực tế) : 100 m 2

- Tính năng chống nước: IP65 – IP67

Hình 2.1 Sơ đồ khối

Chức năng của từng khối trong sơ đồ:

- Nguồn 220VAC: Cung cấp điện áp và đồng thời làm nguồn nuôi cho mạch nguồn

5VDC và khối tín hiệu.

- Khối nguồn 5VDC -1A: Cung cấp điện áp làm nguồn nuôi cho khối cảm biến và

- Khối cảm biến: Phát hiện chuyển động từ vật thể có mối đe dọa khi lọt vào vùng cảm biến.

- Khối so sánh: Khuếch đại tín hiệu ở đầu vào đồng thơi so sánh 2 giá trị điện áp

- Khối xử lý: Nhận tín hiệu từ khối cảm biến, xử lý cho phép đóng mở tín hiệu ở đầu ra.

Khối tín hiệu hoạt động bằng cách duy trì mức 0 khi không có tín hiệu tác động Khi có tín hiệu vào, khối tín hiệu sẽ chuyển lên mức 1 thông qua quá trình xử lý.

KHỐI NGUỒN220VACKHỐI CẢM BIẾN KHỐI SO SÁNH KHỐI XỬ LI KHỐI TIN HIỆU

Hình 2.2 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn

Bộ nguồn cung cấp cho toàn bộ mạch là nguồn 1 chiều với tính ổn định cao, đảm bảo mạch hoạt động chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể gây gián đoạn hoạt động khi pin hết.

Muốn có nguồn ra là 5VDC ta dùng máy biến áp, chỉnh lưu cầu và IC ổn áp

7805 để đưa ra điện áp 5VDC. a) Khối hạ áp. Ở đây chúng ta biến đổi điện áp 220V AC-50Hz xuống còn 12V AC-450mA.

Mục đích là cấp đầy đủ cho bộ biến đổi và bộ lọc để có điện áp 1 chiều mong muốn b) Khối chỉnh lưu.

Thành phần chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều bằng cách sử dụng Diode chỉnh lưu Sơ đồ chỉnh lưu cầu hiển thị dạng sóng đầu vào và đầu ra sau khi quá trình chỉnh lưu diễn ra.

Hình 2.3 Điện áp sau chỉnh lưu c) Khối lọc.

- Có tác dụng san bằng điện áp một chiều ít nhấp nhô hơn.

- Tụ điện có điện dung càng lớn thì điện áp đầu ra càng phẳng

Hình 2.4 Điện áp sau khi được lọc bằng tụ điện d) Khối ổn áp.

- Dòng họ 78xx cho ra nhiều loại ổn áp khác nhau VD 7805 cho ra điện áp ổn định 5VDC

- Điện áp vào của 78xx là điện áp 1 chiều V2, Vout là logic 1 (high)

• Nếu V1 < V2, Vout là logic 0 (low) Đối với mạch so sánh với V1 ở ngõ vào đảo thì:

• Nếu V1 < V2, Vout là logic 1 (high)

• Nếu V1 > V2, Vout là logic 0 (low)

Sự bất định xảy ra khi V1 ≈ V2, nhưng thường được khử bằng các phản hồi dương để tạo trễ

Yêu cầu của bộ cảnh báo an ninh

- Bộ cảnh báo hoạt động tốt

- Yêu cầu công nghệ đáp ứng nhu cầu phù hợp để sử dụng

- Phạm vi hoạt động bao quát được hết khu vực cần bảo vệ

- Cảm biến chuyển động sử dụng trong mạch phải đáp ứng được nhu cầu sử dụng

- Đảm bảo khối đầu ra: còi báo động và các bóng đèn hoạt động tốt.

- Đảm bảo an toàn khi đấu nối.

CHƯƠNG II: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CẢNH BÁO AN NINH

- Thiết kế, chế tạo bộ cảnh báo an ninh bao quát được tổng thể khu vực, phạm vi cần bảo vệ

- Cảm biến chuyển động phát hiện chuyển động bằng vùng quét của cảm biến

- Bộ cảnh báo có khả năng phát hiện ra chuyển động khi có người lọt vào vùng quét nhờ sử dụng cảm biến chuyển động

- Cảm biến chuyển động có tính năng phát hiện được tia hồng ngoại của những vật thể như người khi lọt vào vùng quét của cảm biến

- Tín hiệu báo động của bộ cảnh báo sử dụng đèn và còi báo động với nguồn nuôi 220VAC

- Bộ cảnh báo an ninh hoạt động tốt cả ban ngày và ban đêm

- Phạm vi hoạt động (thực tế) : 100 m 2

- Tính năng chống nước: IP65 – IP67

Hình 2.1 Sơ đồ khối

Khối tín hiệu hoạt động ở mức 0 khi không có tín hiệu tác động Khi có tín hiệu được đưa vào, khối tín hiệu sẽ tăng lên mức 1 thông qua quá trình xử lý.

Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch là nguồn 1 chiều với tính ổn định cao, đảm bảo mạch hoạt động chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể gây gián đoạn trong quá trình hoạt động khi pin hết.

Thành phần chỉnh lưu chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều thông qua Diode chỉnh lưu Sơ đồ chỉnh lưu cầu cho thấy dạng sóng đầu vào và đầu ra sau khi thực hiện quá trình chỉnh lưu.

Bộ so sánh điện áp là một mạch điện dùng để so sánh hai điện áp khác nhau, với đầu ra chuyển đổi giữa trạng thái cao hoặc thấp tùy thuộc vào điện áp nào lớn hơn Mạch này hoạt động dựa trên nguyên lý của opamp.

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý khối so sánh

Khối xử lý nhận tín hiệu đầu vào từ khối cảm biến và tiến hành xử lý tín hiệu thông qua linh kiện hoặc mạch điều khiển trung gian Kết quả là tín hiệu đầu ra được nâng từ mức 0 lên mức 1, kích hoạt chế độ báo động.

Một số linh kiện có thể dùng để xử lý tín hiệu: relay DC, relay AC, modul relay DC, công tắc hành trình, công tắc tơ AC,…

Khi dòng điện được cung cấp cho relay tại chân 4 và 5, nam châm điện sẽ được kích hoạt, tạo ra từ trường thu hút tiếp điểm Điều này làm cho mạch thứ hai kích hoạt, đóng chân 1 COM với chân 3 NO Khi nguồn điện tắt, lò xo sẽ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai.

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý

Khối tín hiệu có nhiệm vụ phát tín hiệu từ mức 0 lên mức 1, thông báo cho người sử dụng Tại đầu ra, bóng đèn và loa báo động được sử dụng để cảnh báo sự chuyển động của vật thể trong vùng quét của cảm biến.

Trong trạng thái bình thường, khối tín hiệu duy trì ở mức 0 logic Khi được cung cấp tín hiệu dương và âm, khối sẽ hoạt động và chuyển lên mức 1 logic, thông báo rằng có tín hiệu đầu vào.

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu

2.3.6 Sơ đồ nguyên ly toàn mạch

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Khối nguồn 5VDC được sử dụng để cung cấp năng lượng cho cảm biến, mạch so sánh, relay và một máy biến áp mini hạ áp Dòng điện tại đầu ra của máy biến áp đi qua một diode cầu chỉnh lưu, chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều Sau đó, dòng điện này được làm sạch và lọc nhiễu qua các tụ hóa, rồi đi vào chân INT của IC ổn áp LM7805, trong khi chân GND của IC được kết nối với chân GND của diode cầu Sau khi qua IC ổn áp LM7805, điện áp đạt 5VDC tại chân OUT, và chân này được nối với một bóng LED đơn qua một điện trở để báo hiệu rằng mạch nguồn 5V đã sẵn sàng sử dụng.

Khi cấp nguồn cho cảm biến, ở trạng thái bình thường, cảm biến sẽ ở mức 0 Khi có người đi qua vùng quét, cảm biến tự động chuyển lên mức 1 Tín hiệu này sau đó được gửi qua Lm358 để so sánh điện áp giữa cảm biến và chiết áp Khi tia hồng ngoại chiếu vào mắt nhận, điện áp trên chân 3 của mắt nhận sẽ tăng lên, và nếu điện áp này lớn hơn điện áp của chiết áp, mức điện áp ra sẽ đạt VCC (mức logic 1) Sau khi so sánh, tín hiệu được khuếch đại qua Transistor và đưa vào chân INT của Relay Ở trạng thái bình thường, Relay ở mức 0, nhưng khi nhận tín hiệu, Relay chuyển sang mức 1, đóng chân COM với chân NO, dẫn đến tín hiệu đầu ra cho các bóng đèn và còi báo động đạt mức 1.

* Tính toán chọn linh kiện:

- Tính chọn máy biến áp mini :

Biến áp là thiết bị điện bao gồm hai cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều này thành điện áp xoay chiều khác, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng cụ thể.

THIẾT KẾ, CHẾ TẠO BỘ ĐIỀU KHIỂN CẢNH BÁO AN NINH 2.1 Yêu cầu công nghệ

Mạch nguyên lý

Khối tín hiệu hoạt động theo nguyên tắc: khi không có tín hiệu tác động, khối tín hiệu duy trì ở mức 0 Khi có tín hiệu tác động vào, khối tín hiệu sẽ tăng lên mức 1 thông qua quá trình xử lý.

Bộ nguồn cung cấp cho toàn mạch là nguồn 1 chiều với tính ổn định cao, đảm bảo mạch hoạt động chính xác Việc sử dụng nguồn không ổn định như pin có thể gây gián đoạn hoạt động của mạch khi pin hết.

Biến dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều được thực hiện thông qua thành phần chỉnh lưu, cụ thể là Diode chỉnh lưu Sơ đồ chỉnh lưu cầu cho thấy dạng sóng đầu vào và đầu ra sau khi đã được chỉnh lưu.

Bộ so sánh điện áp là mạch dùng để so sánh hai điện áp và chuyển đổi đầu ra thành trạng thái cao hoặc thấp tùy thuộc vào điện áp nào lớn hơn Mạch này hoạt động dựa trên nguyên lý của opamp.

Hình 2.6 Sơ đồ nguyên lý khối so sánh

Khối xử lý nhận tín hiệu đầu vào từ khối cảm biến và xử lý tín hiệu qua linh kiện hoặc mạch điều khiển trung gian Kết quả là tín hiệu đầu ra được nâng từ mức 0 lên mức 1 để báo động.

Một số linh kiện có thể dùng để xử lý tín hiệu: relay DC, relay AC, modul relay DC, công tắc hành trình, công tắc tơ AC,…

Khi dòng điện được cấp cho relay ở chân 4 và 5, nam châm điện sẽ được kích hoạt, tạo ra từ trường thu hút một tiếp điểm Điều này khiến mạch thứ hai hoạt động, đóng chân 1 COM với chân 3 NO Khi nguồn điện tắt, lò xo sẽ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, ngắt mạch thứ hai.

Hình 2.7 Sơ đồ nguyên lý khối xử lý

Khối tín hiệu có nhiệm vụ phát tín hiệu từ mức 0 lên mức 1, giúp người dùng nhận biết tình trạng Tại đầu ra, bóng đèn và loa báo động được sử dụng để thông báo sự chuyển động của vật thể trong vùng quét của cảm biến.

Trong trạng thái bình thường, khối tín hiệu duy trì ở mức 0 logic Khi nhận tín hiệu dương và âm, khối sẽ hoạt động và chuyển sang mức 1 logic, cho biết có tín hiệu đã được cấp.

Hình 2.8 Sơ đồ nguyên lý khối tín hiệu

2.3.6 Sơ đồ nguyên ly toàn mạch

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch

Khối nguồn 5VDC cung cấp điện cho cảm biến, mạch so sánh, relay và máy biến áp mini hạ áp Tại đầu ra của máy biến áp, dòng điện đi qua diot cầu chỉnh lưu, chuyển đổi từ dòng xoay chiều sang dòng một chiều Sau đó, dòng điện này đi qua các tụ hóa để làm sạch và lọc nhiễu Dòng điện dương từ diot cầu được kết nối với chân INT của IC ổn áp LM7805, trong khi chân GND của IC nối với chân GND của diot cầu Sau khi qua IC ổn áp LM7805, điện áp đạt 5VDC tại chân OUT, được nối với một bóng Led đơn qua một điện trở để báo hiệu rằng mạch nguồn 5V đã sẵn sàng sử dụng.

Khi cấp nguồn cho cảm biến, ở trạng thái bình thường, cảm biến sẽ ở mức 0 Khi có người đi qua vùng quét, cảm biến tự động tăng lên mức 1 Tín hiệu sau đó đi qua Lm358 để so sánh điện áp của cảm biến và chiết áp Khi tia hồng ngoại chiếu vào mắt nhận, điện áp trên chân 3 của mắt nhận tăng lên, và nếu điện áp này lớn hơn điện áp của chiết áp, mức điện áp ra sẽ là VCC (mức logic 1) Sau khi so sánh, tín hiệu được đưa qua Transistor để khuếch đại và vào chân INT của Relay Ở trạng thái bình thường, Relay ở mức 0, nhưng khi nhận tín hiệu, Relay chuyển sang mức 1, khiến chân COM đóng với chân NO Lúc này, tín hiệu đầu ra cho các bóng đèn và còi báo động sẽ là mức 1 và ngược lại.

Biến áp là thiết bị điện gồm hai cuộn dây quấn trên lõi sắt từ, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều thành điện áp xoay chiều khác, nhằm đáp ứng nhu cầu sử dụng.

Tính chọn linh kiện

Biến áp là thiết bị điện gồm hai cuộn dây quấn quanh một lõi sắt từ, có chức năng biến đổi điện áp xoay chiều này thành điện áp xoay chiều khác, nhằm phục vụ các mục đích sử dụng khác nhau.

Cuộn dây biến áp được ký hiệu là N1 và N2, với điện áp đầu vào U1 trên cuộn N1 và điện áp đầu ra U2 trên cuộn N2 Tỉ số biến đổi điện áp được xác định bởi U1/U2 = N1/N2 Mỗi biến áp có công suất nhất định và có khả năng cung cấp điện áp U2 ổn định khi tải tiêu thụ có dòng điện nhỏ hơn dòng điện định mức của biến áp Thông thường, biến áp được chọn sẽ có dòng định mức lớn hơn dòng tải tiêu thụ Đối với tải nhỏ, máy biến áp phù hợp sẽ cung cấp nguồn 12V với dòng điện từ 450mA đến 1A.

Hình 2.10 Máy biến áp đối xứng 12V – 450mA

- Tính chọn Diot chỉnh lưu :

Muốn có điện áp 5V DC ở đầu ra của mạch nguồn, mà điện áp đầu vào là 220V AC nên ta có thể dùng máy biến áp 220V AC – 24V AC 3A, 220V AC – 12V AC 1A

Hình 2.11 Diot chỉnh lưu cầu

- IC ổn áp: Có 2 linh kiện họ ổn áp là LM78xx và LM79xx.

+ Họ 78xx là cho ra điện áp dương, còn xx là giá trị đầu ra như: 5V, 9V, 12V

+ Họ 79xx là cho ra điện áp âm, còn xx là giá trị đầu ra như: -5V, -9V, - 12V

Do yêu cầu cần nguồn 5 VDC nên ta chọn IC ổn áp LM7805

Hình 2.12 IC ổn áp LM7805

IC ổn áp này luôn cho ra điện áp ổn định xấp xỉ 5V đủ cung cấp nguồn nuôi cho cảm biến và relay

Thực tế IC 7805 có Io = 100mA, dòng đầu ra I = 1A

Hình 2.13 Tụ phân cưc

Mà mạch chỉnh lưu 2 nửa chu kỳ nờn cứ 10àF/1mA

=> C = 10.100 = 1000 àF Với giỏ trị như vậy ta cú thể chọn tụ húa là: 1000àF

Tụ húa đầu ra sau khi ổn ỏp ta chọn là 100 àF

Tụ hoạt động ở Umax = 25vdc

Có chân dương và âm đối với tụ phân cực (tụ hóa)

- Loại LED: LED đục, LED siêu sáng;

- Màu LED: xanh lá, xanh lam, đỏ, vàng, trắng đục, trắng siêu sáng.

Hình 2.15.Thông số điện áp của Led

Do có sẵn linh kiện nên ta chọn led có U=1,9V-3.0V, I mA

Điện trở là một linh kiện thụ động quan trọng trong các mạch điện tử, có chức năng cản trở dòng điện và áp suất Giá trị điện trở của dây dẫn phụ thuộc vào loại vật liệu, chiều dài dây và có mối quan hệ tỷ lệ thuận với chiều dài và tỷ lệ nghịch với diện tích mặt cắt ngang của dây.

Unguồn : nguồn nuôi đầu vào

U1led : điện áp hoạt động của 1 Led đơn n : số led dùng trong mạch i: dòng điện Led

Trong thực tế, điện trở có thể được chọn trong khoảng từ 100 Ω đến 220 Ω Để nâng cao khả năng bảo vệ điện áp rơi trên điện trở khi vào tải, việc lựa chọn điện trở có giá trị 220 Ω là tối ưu.

2.5.2 Tính chọn linh kiện cho khối cảm biến Đối với bộ cảnh báo an ninh, ta nên dùng cảm biến hồng ngoại E18-D80NK gồm có 3 chân trong đó VCC (5VDC) và GND (0V) dùng để làm chân cấp nguồn cho cảm biến, chân OUT cho ra mức logic 1 dùng để phát hiện đối tượng.

Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK nổi bật với độ bền và ổn định cao, sử dụng ánh sáng hồng ngoại để phát hiện vật cản phía trước Với dải tần số chuyên biệt, cảm biến này có khả năng chống nhiễu hiệu quả, ngay cả trong điều kiện ánh sáng ngoài trời.

Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK cho phép điều chỉnh khoảng cách mong muốn thông qua biến trở tích hợp Cảm biến này sử dụng ngõ ra dạng Transistor NPN, đã được kết nối với điện trở nội 10k lên VCC, giúp người dùng dễ dàng sử dụng mà không cần thêm điện trở kéo lên VCC.

+ Đen: Tín hiệu NPN thường hở ( Tín hiệu ra bằng với điện áp cấp cho cảm biến)

- Có thể điều chỉnh khoảng cách bằng biến trở

Hình 2.17 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK

2.5.3 Tính chọn linh kiện cho khối so sánh

- Đối với khối so sánh , ta chọn IC LM358 để so sánh điện áp đầu vào từ cảm biến với điện áp tham chiếu được đặt từ trước.

- Nguyên tắc hoạt động chung của mạch

V - :Điện áp đầu vào âm, điều chỉnh bằng triết áp

V + :Điện áp đầu vào dương

Vout :điện áp đầu ra

 Sơ đồ chân, cấu tạo và thông số IC LM358

* Sơ đồ chân, cấu tạo

Hình 2.18 Sơ đồ chân, cấu tạo IC LM358

Chân 2: Đầu vào âm OA1

Chân 6: Đầu vào âm OA2

IC LM358 là bộ khuếch đại thuật toán kép với công suất thấp, nổi bật hơn so với các bộ khuếch đại thuật toán tiêu chuẩn trong các ứng dụng sử dụng nguồn đơn.

- Sử dụng nguồn đơn từ 3-32V

- Có thể dử dụng nguồn đôi từ 2-15V

- Độ lợi khuếch đại trong dải K=0 tơi 100db

- Điện áp ngõ ra trong dải từ 0 tới 1,5

IC LM358 hoạt động hiệu quả với nguồn điện áp từ 3V đến 32V, mang lại khả năng linh hoạt cho nhiều ứng dụng Mặc dù có công suất tiêu thụ thấp, LM358 vẫn cung cấp độ lợi cao lên đến 100dB Bên trong, IC này bao gồm hai bộ khuếch đại thuật toán, cho phép tương thích với nhiều loại mạch logic khác nhau.

- Chọn điện áp tham chiếu:

Chúng ta sử dụng biến trở làm điện áp tham chiếu để so sánh với điện áp đầu vào Vin từ cảm biến Khi hoạt động như một biến trở, nó có khả năng dẫn dòng điện tốt nhờ vào điện trở tiếp xúc thấp, điều này giúp cải thiện hiệu suất trong các ứng dụng cần thiết.

Hình 2.19.Chiết áp (điện áp tham chiếu)

Transistor BJT C1815 bao gồm ba miền: miền phát (emitter) n+ với mật độ tạp chất cao nhất, miền thu (collector) n có mật độ tạp chất thấp hơn, và miền gốc (base) p với mật độ tạp chất rất thấp Ba chân kim loại của transistor tương ứng với ba cực emitter (E), base (B), và collector (C).

C1815 có Uc cực đại = 50V dòng Ic cực đại = 150mA. Ứng dụng của Transitor C1815 : Điều khiển tần số âm chung cho các mạch ứng dụng khuếch đại.

Kích điện áp , Đóng mở như công tắc điện tử.

Kiểu chân và kích thước Transitor C1815 :

C1815 có kiểu chân là T092 có nghĩa là kiểu chân cắm.

C1815 la dòng transistor ngược NPN

Thông số kỹ thuật Transitor C1815 : Điện áp cực đại : 50V

Transistor C1815 hoạt động dựa vào dòng điện vào chân B Khi có dòng điện tại chân B, lớp bán dẫn được kích hoạt, cho phép dòng CE chảy qua và làm cho đèn LED sáng Ngược lại, nếu chân B không có dòng điện, lớp bán dẫn không được mở, dẫn đến việc không có dòng CE và đèn LED sẽ không sáng.

Dòng qua B được tính theo công thức : IC = β.IB trong đó :

IC là dòng chạy qua mối CE

IB là dòng chạy qua mối BE β là hệ số khuyếch đại của Transistor

2.5.4 Tính chọn linh kiện cho khối xử ly

- Tính chọn relay điều khiển tín hiệu đầu sau khi so sánh điện áp :

Khối xử lý sử dụng relay 5V, tự động đóng khi nhận tín hiệu từ cảm biến đầu vào Relay 5 chân SRD 5VDC là linh kiện đơn giản dùng để đóng ngắt điện, bao gồm hai phần chính: cuộn hút và các tiếp điểm.

Thông số kĩ thuật: Đầu vào:

- Tiếp điểm relay 220V 10A ( tiếp điểm, không phải điện áp ra)

- Nhìn chung, công dụng của relay là “dùng một năng lượng nhỏ để đóng cắt nguồn năng lượng lớn hơn”.

- Relay được dùng khá thông dụng trong các ứng dụng điều khiển động cơ và chiếu sáng

Khi cần đóng cắt nguồn năng lượng lớn, việc ghép nối tiếp các relay là phương pháp thường được sử dụng Cụ thể, một relay nhỏ sẽ điều khiển một relay lớn hơn, và relay lớn này sẽ đảm nhiệm việc điều khiển nguồn công suất.

- Tính chọn Contacter điều khiển khối đầu ra:

Khởi động từ, hay còn gọi là Contactor, là thiết bị điện dùng để điều khiển từ xa việc đóng-ngắt, đảo chiều và bảo vệ quá tải cho động cơ điện Đối với các tải có dòng hoặc công suất tiêu thụ lớn, việc sử dụng Contactor là cần thiết để đảm bảo an toàn Contacter MEC GMC – 22 là một lựa chọn phù hợp, đáp ứng yêu cầu công nghệ của mạch trong ứng dụng này.

-Điện áp sử dụng: 220VAC, f = 50-60 Hz

Hình 2.22 Contacter MEC GMC - 22

- Điện áp hoạt động ở mức: 1,8V - 3V;

- Loại LED: LED đục, LED siêu sáng;

- Màu LED: xanh lá, xanh lam, đỏ, vàng, trắng đục, trắng siêu sáng.

Hình 2.24 Thông số điện áp của Led

Do có sẵn linh kiện nên ta chọn led có U=1,9V-3.0V, I mA

Tiêu đề	Thiết Kế, Chế Tạo Bộ Điều Khiển Cảnh Báo An Ninh, Sử Dụng Cảm Biến Phát Hiện Chuyển Động
Trường học	Trường Đại Học Kỹ Thuật
Chuyên ngành	Kỹ Thuật Điện
Thể loại	đồ án tốt nghiệp
Năm xuất bản	2021
Thành phố	Hưng Yên

Định dạng
Số trang	32
Dung lượng	2,19 MB