Xem mẫu
- KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014
THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM DÙNG CẢM BIẾN PIR
PHÁT HIỆN NGUỒN THÂN NHIỆT CHUYỂN ĐỘNG NGANG
Nguyễn Văn Tuyến, Vũ Thị Thoa, Nguyễn Phương Thảo,
Lớp K63DT, Khoa Sư phạm Kĩ thuật
GVHD: ThS. Vũ Thị Ngọc Thúy
I. MỞ ĐẦU
Ý tƣởng thiết kế: Thiết kế một thiết bị có khả năng chống trộm bằng cảm biến thân
nhiệt chuyển động ngang với độ nhạy và độ tin tƣởng cao, giá thành rẻ.
II. NỘI DUNG
1. Cơ sở lí thuyết
1.1. Cảm biến chuyển động
Trong mạch này dùng bộ cảm biến PIR. Vậy PIR là gì? Nó là chữ viết tắt của Passive
InfraRed sensor ( PIR sensor) tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia
hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trong
các cơ thể sống trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thƣờng là ở 37 độ C) và từ cơ thể
chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt hay còn gọi là các tia hồng ngoại. Ngƣời ta sẽ dùng
một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra
cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó
không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào
các nguồn thân nhiệt đó là thân nhiệt của các thực thể khác nhƣ con ngƣời, con vật...
2. Nguyên lí làm việc của loại đầu dò PIR
Các nguồn nhiệt (với ngƣời và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng
ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó đƣợc cho tiêu tụ trên 2 cảm
biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, tạo ra điện áp đƣợc khuếch đại với transistor FET. Khi
có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này
184
- KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014
sẽ đƣợc khuếch đại để có biên độ đủ cao và đƣa vào mạch so áp để tác động vào một thiết
bị điều khiển hay báo động.
Nguyên lí phát hiện chuyển động ngang của các mã nguồn thân nhiệt
Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tƣơng ứng với 2 cảm biến trong đầu
dò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó đƣợc tiêu
tụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vật
đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thấy xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ
đƣợc cho vào mạch xử lí để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.
2.1. IC BIS0001
- Dùng để khuếch đại tín hiệu lên và xử lí tạo trễ.
- Công nghệ CMOS điện năng thấp (lí tƣởng cho các thiết bị hoạt động bằng pin
PIR) CMOS trở kháng đầu vào cao khuếch đại hoạt động.
- Dò mức độ Bi-directional/ tuyệt vời tiếng ồn miễn dịch.
185
- KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014
- Đƣợc xây dựng trong điện nên vô hiệu hóa và đầu ra kiểm soát ung luân.
- Chế độ kép: Retriggerable & không retriggerable.
2.2. IC 555
IC 555 là một loại linh kiện khá là phổ biến
bây giờ với việc dễ dàng tạo đƣợc xung vuông và
có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch
đơn giản, điều chế đƣợc độ rộng xung. Nó đƣợc
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.
Các thông số cơ bản của IC 555:
- Điện áp đầu vào: 2 - 18V (Tùy từng loại
của 555 : LM555, NE555, NE7555...).
- Dòng điện cung cấp: 6 mA – 15 mA.
- Điện áp logic ở mức cao: 0,5 – 15 V.
- Điện áp logic ở mức thấp: 0,03 – 0,06 V.
- Công suất lớn nhất là: 600 mW.
Các chức năng của 555:
- Là thiết bị tạo xung chính xác.
- Máy phát xung.
- Điều chế đƣợc độ rộng xung (PWM).
- Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong
thu phát hồng ngoại).
2.3. IC 7805
IC 7805 là dòng IC dùng để ổn định điện áp
đầu ra với điều kiện đầu vào luôn lớn hơn đầu ra 3V. Sơ đồ chân IC555
IC 7805 gồm có 3 chân:
- Vin: Chân nguồn đầu vào
- GND: Chân nối đất
- Vo: Chân nguồn đầu ra
Mạch nguồn 5V dùng 7805 là mạch nguồn đƣợc sử
dụng nhiều nhất và thông dụng nhất.
Ƣu điểm: giá thành rẻ, dễ lắp đặt.
Nhƣợc điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu không
đƣợc cao.
186
- KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014
3. Sơ đồ nguyên lí và nguyên tắc hoạt động
3.1. Sơ đồ nguyên lí
3.2. Nguyên tắc hoạt động
Nguyên tắc hoạt động của mạch cảm biến dịch chuyển PIR: Khi có ngƣời đi ngang
qua bộ đầu dò PIR thay đổi điện áp ra qua BISS0001 tín hiệu ra Ouput sẽ lên mức logic 1 ở
chân số 2 vào chân số 4 của IC 555. Nếu chân số 4 ở mức 0 thì không hoạt động, nếu ở
mức 1 thì cho phép IC làm việc với tần số 3-5 KHz và tạo dao động phát tín hiệu. Lúc này
cảm biến chuyển động PIR có chức năng là phát hiện và bắt tín hiệu với các tia hồng ngoại
đƣợc phát ra từ cơ thể ngƣời (vật), qua khối xử lí BISS0001. BISS0001 sẽ khuếch đại tín
hiệu, xử lí tạo trễ và đƣợc tín hiệu ngõ ra Output, tín hiệu ngõ ra này đƣợc biến thành tín
hiệu số có thể giao tiếp với các thiết bị số khác. Tiếp theo IC BISS0001 sẽ giao tiếp với IC
555 để tạo xung và cho ra tín hiệu từ các mạch dao động. Đồng thời với ngõ ra của
BISS0001 đƣợc mắc thêm relay 12V, lúc này Relay sẽ đƣợc cấp dòng để đóng các tiếp
điểm lá kim, có thể dùng các tiếp điểm này để tắt mở đèn.
4. Lắp ráp và kiểm nghiệm
Trên cở sở nghiên cứu lí thuyết và tiến hành thiết kế mạch, sản phẩm thực tế hoạt
động tƣơng đối chính xác và hiệu quả.
187
- KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014
III. KẾT LUẬN
Khi mà lựa chọn đề tài này thì nhóm chúng em đã cân nhắc ký vấn đề áp dụng thực
tế của sản phẩm và có lẽ đây là đề tài mà cả nhóm rất ƣa thích. Vì chƣa đƣợc học về
những môn kĩ thuật điện - điện tử, còn thiếu những kiến thức cơ sơ nên đề tài nghiên cứu
còn nhiều thiếu sót. Chúng em rất mong nhận đƣợc sự góp ý và ủng hộ của thầy cô và
các bạn.
188
nguon tai.lieu . vn
