Đề Tài: Đồ Án Mạch Cảm Biến Ánh Sáng Chọn Lọc, Đề Tài: Đồ Án Mạch Cảm Biến Ánh Sáng, Hay

Bài viết này, mình sẽ giới thiệu một mạch cảm biến ánh sáng đơn giản sử dụng một số linh kiện cơ bản như transistor, điện trở, quang trở, led. Đay là 1 trong những đề tài để làm đồ án điện – điện tử.

Đang xem: đồ án mạch cảm biến ánh sáng

Giới thiệu 

Mạch chỉ sử dụng 1 con IC 555 để tạo dao động phát âm thanh ra loa và 1 con LDR cảm biến ánh sáng.

+ 555 ở đây là con tạo dao động xung vuông trong mạch này nó tạo dao động là 1Khz cấp cho tải là Loa+ LDR là cảm biến ánh sáng. Khi không có anh sáng thì cảm biến này có giá trị điện trở là vô cùng còn khi có ánh sáng đủ mạch thì cảm biến có giá trị điện trở là 0.Khi có ánh sáng thì LDR sẽ có điện trở bằng 0 khi đó nó sẽ phân cực thuận cho con BC158 dẫn đến cấp điện áp vào chân 4 của 555 là mạch dao động 555 hoạt động và phát âm thanh ra loa. Còn khi không có ánh sáng thì LDR có giá trị điện trở vô cùng do đó nó ko phân cực được cho 2N3906 => Không có tín hiệu ra loa. Biến trở 100K dùng để điều chỉnh mức cường độ ánh sáng cảnh báo.

Các linh kiện dùng trong mạch:

2 tụ 0,01uF1 tụ 1uF2 điện trở 56K1 điện trở 10K1 điện trở 3,3K1 quang trở1 BJT 2N39061 IC NE5551 loa1 Pin 9V + đầu nối pin1 mạch điện1 Khóa1 đèn Led1 Biến trở 100Kdây điện

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của IC555:

IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch đơn giản,điều chế được độ rộng xung. Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác. Đây là linh kiện của hãng CMOS sản xuất .

IC 555

Các thông số cơ bản của IC 555 có trên thị trường :+ 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)

Sơ đồ chân IC555:

sơ đồ chân IC555

+ 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 ko 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 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.

Xem thêm: (Tải Miễn Phí) Bảng Mẫu Lịch Làm Việc Excel Hàng Ngày, Lịch Làm Việc Hàng Ngày

+ 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 này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển bỡi 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): 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:

Cấu tạo bên trong IC 555

Nhìn trên sơ đồ cấu tạo trên ta thấy cấu trúc của 555 gồm : 2 con OPAM, 3 con điện trở, 1 transitor, 1 FF ( ở đây là FF RS):– 2 OP-amp có tác dụng so sánh điện áp– Transistor để xả điện.– Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC nối vào chân dương của Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp 2. Khi điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 VCC, chân S = <1> và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn hơn 2/3 VCC, chân R của FF = <1> và FF được reset.

– Nguyên tắc hoạt động:

Nguyên lý hoạt động

Ở trên mạch trên ta bít là H là ỏ mức cao và nó gần bằng Vcc và L là mức thấp và nó bằng 0V. Sử dụng pác FF – RSKhi S = <1> thì Q = <1> và = Q- = < 0>.Sau đó, khi S = <0> thì Q = <1> và =Q- = <0>.Khi R = <1> thì = <1> và Q = <0>.Khi S = <1> thì Q = <1> và khi R = <1> thì Q = <0> bởi vì Q-= <1>, transisitor 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.Khi mới đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời hằng (Ra+Rb)C.* Tụ C nạp từ điện Áp 0V -> Vcc/3:– Lúc này V+1(V+ của Opamp1) > V-1. Do đó O1 (ngõ ra của Opamp1) có mức logic 1(H).

– V+2 – R = 0, S = 1 –> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.– Q = 1 –> Ngõ ra = 1.– /Q = 0 –> Transistor hồi tiếp không dẫn.* Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3:– Lúc này, V+1 – V+2 – R = 0, S = 0 –> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=1, /Q=0).– Transistor vẫn ko dẫn !* Tụ C nạp qua ngưỡng 2Vcc/3:– Lúc này, V+1 – V+2 > V-2. Do đó O2 = 1.– R = 1, S = 0 –> Q=0, /Q = 1.– Q = 0 –> Ngõ ra đảo trạng thái = 0.– /Q = 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 Cnhảy xuống dưới 2Vcc/3.

* Tụ C tiếp tục “XẢ” từ điện áp 2Vcc/3 –> Vcc/3:– Lúc này, V+1 – V+2 – R = 0, S = 0 –> Q, /Q sẽ giứ trạng thái trước đó (Q=0, /Q=1).– Transistor vẫn dẫn !* Tụ C xả qua ngưỡng Vcc/3:– Lúc này V+1 > V-1. Do đó O1 = 1.– V+2 – R = 0, S = 1 –> Q = 1, /Q (Q đảo) = 0.– Q = 1 –> Ngõ ra = 1.– /Q = 0 –> Transistor không dẫn -> chân 7 không = 0V nữa vàtụ C lại được nạp điện với điện áp ban đầu là Vcc/3.Nói tóm lại các bạn cứ nên hiểu là :Trong quá trình hoạt động bình thường của 555, điện áp trên tụ C chỉ dao động quanh điện áp Vcc/3 -> 2Vcc/3. (Xem dường đặc tính tụ điện phóng nạp ở trên)– 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

Giới thiệu về BJT 2N3906

Transistor 2N3906 là transistor thuộc loại transistor PNP.

2N3906 có Uc cực đại = -40V dòng Ic cực đại = -200mA

Hệ số khuếch đại hFE của transistor 2N3906 trong khoảng 130 đến 300.

Xem thêm: Lời Nói Đầu Đồ Án Tốt Nghiệp Cơ Khí,Điện, Đồ Án Cơ Khí

Thứ tự các chân từ trái qua phải: E B C

Mục đích sử dụng của mạch cảm biến ánh sáng:

Chống trộm, đèn ngủ, chuyển mạch bằng ánh sáng, chỉ báo mực nước, đóng ngắt bằng ánh sáng. Được gắn vào cửa sổ hoặc cửa ra vào. Khi có người mở cửa thì ánh sáng đèn đường chiếu vào “Quang trở” làm cho loa phát ra âm thanh.