TỔNG QUAN VỀ MẠCH BÁO ĐỘNG AN NINH
Lí do chọn đề tài
Với sự phát triển của xã hội, tình hình tội phạm, đặc biệt là trộm cắp, đang gia tăng đáng kể, nhất là tại các thành phố lớn như TP Hồ Chí Minh và Hà Nội Số vụ trộm cắp tài sản gia đình ngày càng tăng với mức độ tinh vi và nguy hiểm Vì vậy, nhóm em đã chọn đề tài “Mạch báo động an ninh” nhằm đáp ứng nhu cầu bảo vệ tài sản và đảm bảo an toàn cho những người thân yêu.
Mục đích, đối tượng và phạm vi nghiên cứu
Làm sáng tỏ và nâng cao về một số phương diện quan trọng trong mạch báo động an ninh.
1.2.2 Đối tượng Đối tượng nghiên cứu của đề tài là bộ cảm biến chuyển động
Phạm vi nghiên cứu là khu vực Tp.HCM, song tập trung chủ yếu ở các nhà trọ, khu dân cư đông đúc, trong các chung cư.
Lịch sử báo động an ninh
Hệ thống báo động an ninh hiện nay ra đời từ nhu cầu cấp thiết trong cuộc sống, nhằm ngăn ngừa tỉ lệ tội phạm trộm cắp cao tại các thành phố lớn ở Mỹ Ban đầu, nó được gọi là máy báo trộm, do Đức giáo hoàng Augustus Russell sáng chế Sau đó, Edwin Holmes đã mua lại bằng sáng chế và phát triển một hệ thống chống trộm hiệu quả hơn, thúc đẩy bởi nhu cầu bảo vệ tài sản và lợi nhuận.
Phương pháp nghiên cứu
Tìm hiểu về mạch báo động an ninh
Tìm hiểu về nguyên lý hoạt động
Tìm hiểu về các thành phần trong mạch
Nghiên cứu về lý thuyết mạch
Mô phỏng mạch trên Proteus
Lắp mạch thực tế và chạy thử
Xử lý số liệu trên thực tế
Hiệu chỉnh sau các lần chạy thử
Đánh giá chất lượng mạch
CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU MẠCH BÁO ĐỘNG AN NINH
Diode Zener, hay còn gọi là diode ổn áp, là một linh kiện bán dẫn silicon cho phép dòng điện chạy theo cả hai chiều Điện áp đánh thủng của diode Zener được xác định rõ, và khi đạt đến điện áp này, diode bắt đầu dẫn điện ở chế độ phân cực ngược mà không bị hỏng.
Sự sụt giảm điện áp trên diode zener giữ ổn định trong một phạm vi điện áp rộng, điều này làm cho diode zener trở thành lựa chọn lý tưởng cho việc điều chỉnh điện áp.
Diode Zener hoạt động tương tự như các diode thông thường, cho phép dòng điện đi qua theo chiều thuận Tuy nhiên, khác với diode thông thường, diode Zener cho phép dòng điện chảy khi bị phân cực ngược, miễn là điện áp ngược đạt đến một giá trị nhất định, khiến cathode trở nên tích cực hơn anode Khi đó, diode Zener bắt đầu hoạt động theo hướng ngược lại.
Diode Zener hoạt động tương tự như diode thông thường khi phân cực thuận với điện áp bật từ 0,3V đến 0,7V Tuy nhiên, trong chế độ phân cực ngược, thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng, khi điện áp ngược đạt đến điện áp đánh thủng (VZ) đã được xác định trước, dòng điện sẽ bắt đầu chảy qua diode.
Dòng điện đạt giá trị tối đa do ảnh hưởng của điện trở nối tiếp, sau đó duy trì ổn định và không thay đổi trong một khoảng điện áp ứng dụng rộng rãi.
Tụ điện là linh kiện điện tử với hai cực thụ động, có khả năng lưu trữ năng lượng điện Nó hoạt động bằng cách tích tụ điện tích giữa hai bề mặt dẫn điện trong một điện trường.
Tụ điện được cấu tạo từ hai tấm kim loại dẫn điện đặt song song, ngăn cách bởi một lớp điện môi Dây dẫn có thể là giấy bạc, màng mỏng, trong khi điện môi sử dụng gồm các chất không dẫn điện như thủy tinh, giấy, mica, nhựa hoặc không khí Những điện môi này giúp tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.
Nguyên lý hoạt động của tụ điện:
Tụ điện hoạt động dựa trên nguyên lý phóng nạp, cho phép nó tích trữ năng lượng điện như một ắc quy nhỏ thông qua điện trường Thiết bị này lưu trữ hiệu quả các electron và sau đó giải phóng chúng để tạo ra dòng điện.
Các tụ điện không có khả năng sinh ra các điện tích electron, điều này tạo nên sự khác biệt lớn giữa tụ điện và ắc quy.
Nguyên lý nạp xả của tụ điện là đặc trưng quan trọng, phản ánh nguyên tắc cơ bản trong hoạt động của nó Nhờ vào tính chất này, tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều hiệu quả.
Khi điện áp giữa hai bản mạch biến thiên theo thời gian trong quá trình nạp hoặc xả tụ, điều này có thể dẫn đến hiện tượng chập cháy nổ và tia lửa điện do dòng điện tăng vọt Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện, một hiện tượng phổ biến trong các mạch điện.
Điện trở, hay còn gọi là Resistor, là linh kiện điện tử thụ động với hai tiếp điểm kết nối, chủ yếu dùng để hạn chế cường độ dòng điện, điều chỉnh tín hiệu, chia điện áp và kích hoạt các linh kiện điện tử như transistor Điện trở công suất có khả năng tiêu tán năng lượng lớn thành nhiệt, thường xuất hiện trong bộ điều khiển động cơ và hệ thống phân phối điện Với giá trị trở kháng cố định, điện trở ít bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ và điện áp Loại linh kiện này phổ biến trong các mạch điện tử và có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần với hình dạng đa dạng, thậm chí tích hợp trong vi mạch IC Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu và trở kháng, với các ký hiệu rõ ràng từ nhà sản xuất.
Biến trở là một loại điện trở có khả năng điều chỉnh trở kháng, tương tự như núm vặn điều chỉnh âm lượng Các cảm biến sử dụng điện trở biến thiên bao gồm cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực tác động và các phản ứng hóa học.
Cách đọc điện trở Đối với điện trở 4 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở Đối với điện trở 5 vạch màu:
- Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở
- Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở
Điện trở hoạt động theo nguyên lý của định luật Ohm, cho thấy mối quan hệ giữa cường độ dòng điện, hiệu điện thế và điện trở Định luật này khẳng định rằng cường độ dòng điện qua hai điểm của một vật dẫn điện tỷ lệ thuận với hiệu điện thế giữa hai điểm đó, với điện trở là hằng số Mối quan hệ này được mô tả bằng phương trình toán học cụ thể.
- I là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn (A – Ampere)
- V (trong chương trình phổ thông, V còn được ký hiệu là U) là điện áp trên vật dẫn (đơn vị volt)
- R là điện trở (đơn vị: ohm).
Diode cầu là thuật ngữ chỉ việc lắp đặt đồng thời 4 diode được nối với nhau, thường được sử dụng để chuyển đổi điện xoay chiều thành điện một chiều trong hai chu kỳ bán kỳ.
2.2 Giới thiệu khối báo động
2.2.1 Cảm biến chuyển động (HC-SR501)
GIỚI THIỆU MẠCH BÁO ĐỘNG AN NINH
Giới thiệu khối báo động
2.2.1 Cảm biến chuyển động (HC-SR501)
Cảm biến chuyển động HC-SR501 có khả năng điều chỉnh độ nhạy thông qua hai biến trở Biến trở đầu tiên cho phép người dùng tùy chỉnh độ nhạy của cảm biến, trong khi biến trở thứ hai điều chỉnh thời gian đóng của cảm biến.
Khi con người hoặc động vật tiếp cận khu vực làm việc của cảm biến, chúng sẽ phát ra năng lượng nhiệt dưới dạng bức xạ hồng ngoại Thấu kính Fresnel sẽ hội tụ các tia hồng ngoại này và chuyển chúng vào cảm biến nhiệt điện.
Transistor là một linh kiện bán dẫn quan trọng trong điện tử, hoạt động như một van cách li điều chỉnh dòng điện và điện áp trong mạch Nhờ vào vai trò thiết yếu này, transistor được ứng dụng rộng rãi trong nhiều thiết bị điện tử.
Transistor là một linh kiện điện tử được cấu tạo từ ba lớp bán dẫn, tạo thành hai tiếp giáp P-N Khi các lớp này được ghép theo thứ tự PNP, ta có transistor thuận, còn nếu ghép theo thứ tự NPN, ta có transistor ngược Cấu tạo của transistor có thể được hình dung như hai diode được đấu ngược chiều nhau.
Transistor ngược hay thuận có hoạt động khác nhau, khi xét về hoạt động của transistor NPN theo sơ đồ:
Hình 2.7: Sơ đồ nguyên lý hoạt động Transistor
- Ta cấp một nguồn một chiều UCE vào hai cực C và E Trong đó (+) là nguồn vào cực C, (-) là nguồn vào cực E.
- Cấp nguồn một chiều UBE đi qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực (+) vào chân B và cực (-) vào chân E.
- Khi công tắc mở, ta thấy rằng mặc dù hai cực C và E đã được cấp điện nhưng vẫn không có dòng điện chạy qua, lúc này dòng IC = 0.
Khi công tắc đóng, mối P – N được phân cực thuận, dẫn đến dòng điện chạy từ nguồn (+) UBE qua công tắc tới R hạn dòng và qua mối BE về cực (-), tạo thành dòng IB.
- Ngay khi dòng IB xuất hiện, lập tức dòng IC chạy qua mối CE làm bóng đèn phát sáng, khi đó dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB.
- Như vậy rõ ràng dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB, khi đó có công thức
IC là là dòng chạy qua mối CE
IP là dòng chạy qua mối BE
βLà hệ số khuếch đại của transistor
Khi có điện UCE nhưng các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-
Để tạo ra dòng điện trong transistor PNP, khi dòng IBE xuất hiện do lớp bán dẫn P mỏng và nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự do từ lớp bán dẫn này sẽ thế vào các lỗ trống, hình thành dòng IB Phần lớn điện tử còn lại sẽ bị hút về cực C nhờ tác dụng của điện áp UCE, tạo thành dòng ICE chạy qua transistor.
Transistor PNP hoạt động tương tự như transistor NPN, nhưng cực tính của các nguồn điện UCE và UBE là ngược lại Dòng điện IC chảy từ cực E sang cực C, trong khi dòng IB chảy từ cực E sang cực B.
Còi Buzzer 5VDC sở hữu tuổi thọ dài, hiệu suất ổn định và chất lượng vượt trội Sản phẩm được thiết kế nhỏ gọn, phù hợp với các mạch còi buzzer và mạch báo động.
Led có nghĩa là diode phát sáng hoặc diode phát quang là các diodo có khả năng phát ra ánh sang hay tia hồng ngoại, tử ngoại
Cấu tạo từ một khối bán dẫn loại p ghép với một khối bán dẫn loại n.
CHƯƠNG 3 MÔ PHỎNG TRÊN PHẦM MỀM
Sau khi tạo file, đây là cửa sổ làm việc chính :
Bước 2 : Lấy linh kiện cho mạch
- -Sử dụng thư viện: Ta chọn nút Component và nhấn nút P.
-Nhập tên linh kiện vào ô trống:
- -Lấy linh kiện ra bản vẽ: Nhấp chọn linh kiện, nhấp lên mạch và kéo rê để đặt linh kiện đúng vị trí mong muốn.
Bước 3: Sắp xếp linh kiện hợp lý và đi dây cho mạch
CHƯƠNG 4 SƠ ĐỒ KHỐI VÀ MẠCH HOÀN
