Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
1
SVTH: Trần Văn Dũng

MỤC LỤC

Trang
Lời nói ñầu 1

Chương 1: lý thuyết 3
1.1. Giới thiệu thu phát hồng ngoại 3
1.2. Giới thiệu các linh kiện trong mạch 3
1.2.1. Led thu hồng ngoại 3
1.2.2. Opamp TL082 5
1.2.3. IC tạo dao ñộng NE555 8
Chương 2: Thiết kế 10
2.1. Sơ ñồ khối của máy phát tín hiệu hồng ngoại 10
2.2. Sơ ñồ khối của máy thu tín hiệu hồng ngoại 10
2.3. Sơ ñồ nguyên lý máy phát 11
2.4. Sơ ñồ nguyên lý máy thu 12
2.5. Nguyên lí hoạt ñộng 16
2.6. Sơ ñồ mạch in 19

khiển từ xa. Nó ñã góp phần rất lớn trong việc ñiều khiển các thiết bị từ xa.
Xuất phát từ ứng dụng quan trọng trên, nhóm em ñã thiết kế và thi công mạch
cảnh báo bằng tia hồng ngoại.
Nội dung phần ñồ án gồm hai phần:
Phần I: lý thuyết.
Phần II: thiết kế và thi công.
Do thời gian, tài liệu và trình ñộ còn hạn chế nên chắc chắn không thể tránh
những thiếu sót. Kính mong sự chỉ dẫn và góp ý của tất cả thầy cô và các bạn. Sinh viên thực hiện:

Trần Văn Dũng
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
3
SVTH: Trần Văn DũngChương 1: Lý Thuyết

1.1 GIỚI THIỆU THU PHÁT HỒNG

SVTH: Trần Văn DũngHình trên trình bày sơ ñồ nguyên lý của transistor quang. Ba lớp n-p-n tạo nên 2 tiếp
giáp p-n . Một trong những lớp ngoài có kích thước nhỏ ñể quang thông có thể chiếu
vào giữa lớp nền. Lớp nền này ñủ mỏng ñể ñưa lớp hấp thụ lượng tử quang ñến gần
tiếp giáp p-n.
31
2

Mạch tương ñương Ký hi
ệu

Nguyên lý hoạt ñộng:
Trong transistor quang chỉ có thể làm việc ở chế ñộ biến ñổi quang ñiện (có
ñiện áp ngoài ñặt vào ). Trị số ñiện áp này khoảng 3V ñến 5V.
Mối nối BC ñược phân cực ngược làm việc như một diode quang. Khi có quang
thông chiếu vào nó tạo ra dòng ñiện dùng ñể làm tác ñộng transistor, dẫn ñến dòng Ic
tăng lên nhiều lần so với dòng diode quang.
Dòng Ic ñược tính như sau:
Ic = ( Ip + Ib )( hfe + 1)
hfe : ñộ lợi DC.
Ip : dòng quang ñiện khi có ánh sáng chiếu vào mối nối BC.
Ib : dòng cực B khi có phân cực ngoài.
Khi cực B ñược phân cực bên ngoài. ðộ lợi bị thay ñổi và trở kháng vào của
transistor ñược tính:
Zin = Rin + hfe
Dòng rò : Iceo = hfe + Icbo
Icbo : dòng rò cực BC
ðộ lợi càng cao ñáp ứng càng nhanh.
Hình dạng thục tế:

Một số ứng dụng của bộ khuếch ñại thuật toán:
IF
(%)
100 50
0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 λ(µ m)
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
6
SVTH: Trần Văn Dũng-Mạch khuếch ñại ñảo
Hệ số khuếch ñại hở của mạch khuếch ñại thuật toán rất lớn ( khoảng 100db ). Hệ số
này quá lớn nên sẽ gây mất ổn ñịnh cho mạch do ñó không ñược sử dụng trong thực
tế.
+12
-
+

r
qua nó
sẽ là:
V
r
= -R
2
.I
Thay giá trị của I vào ta ñược:
V
r
= -
1
v2
R
VRHệ số khuếch ñại:
K =
v
r
V
V
= -
1
2
R
R



ðể ổn ñịnh mạch khuếch ñại một phần tín hiệu ra ñược lấy quay trở về ñầu vào ñảo
(hồi tiếp âm).
Tương tự từ tính chất trở kháng vào băng vô cùng, có thể thấy rằng dòng chảy qua R
2

sẽ bằng dòng chảy qua R
1
. R
1
và R
2
sẽ tạo thành mạch phân áp ñối với V
r
.
Từ ñó suy ra hệ số khuếch ñại:

K =
v
r
V
V
= 1+
1
2
R
RTừ công thức trên có thể thấy rằng hệ số khuếch ñại của mạch khuếch ñại không ñảo

RS Flip-flop,
Khi S = [1] thì Q = [1] và
Q
= [ 0].
Sau ñó, khi S = [0] thì Q = [1] và
Q
= [0].
Khi R = [1] thì
Q
= [1] và Q = [0].
Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì
Q
= [1], transisitor
mở dẫn, cực C nối ñất. Cho nên ñiện áp không nạp vào tụ C, ñiện áp ở chân 6 không
vượt quá V2. Do lối ra của Op-amp 2 ở mức 0, FF không reset.
Giai ñoạn ngõ ra ở mức 1:
Khi bấm công tắc khởi ñộng, chân 2 ở mức 0.
Vì ñiện áp ở chân 2 (V-) nhỏ hơn V1(V+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S = [1],
Q = [1] và
Q
= [0]. Ngõ ra của IC ở mức 1.
Khi
Q
= [0], transistor tắt, tụ C tiếp tục nạp qua R, ñiện áp trên tụ tăng. Khi nhấn
công tắc lần nữa Op-amp 1 có V- = [1] lớn hơn V+ nên ngõ ra của Op-amp 1 ở mức
0, S = [0], Q và
Q
vẫn không ñổi. Trong khi ñiện áp tụ C nhỏ hơnV2, FF vẫn giữ
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự


132
.2
4.1
CRR +

T = Thời gian của một chu kỳ toàn phần tính bằng (s)
f = Tần số dao ñộng tính bằng (Hz)

Chương 2. THIẾT KẾ

2.1. Sơ ñồ khối của máy phát tín hiệu hồng ngoại: Giải thích sơ sồ khối máy phát:

Phát tín

hiệu
Dao
ñộng
nguồn

Khối khuếch ñại:
Có nhiệm vụ khuếch ñại tín hiệu ñiều khiển lớn lên từ LED thu hồng ngoại vì
trong quá trình truyền ñi tín hiệu sẽ bị suy hao.
Khối chỉnh lưu:
Khối này có chức năng chỉnh lưu dòng ñiện ổn ñịnh hơn.
Khối so sánh:
So sánh tín hiệu từ ñó ñưa ra tín hiệu tới khối chấp hành.
Khối chấp hành:
ðây là khối cuối cùng tác ñộng trực tiếp vào thiết bị thực hiện nhiệm vụ ñiều
khiển mong muốn.

2.3. Sơ ñồ nguyên lý máy phát:

Thu nhận
Tín hiệu
Khu
ếch
ñại
Ch
ỉnh
lưu
So
Sánh
Chấp
hành
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
11

GVHD: Lê Đình Công
12
SVTH: Trần Văn Dũng
D4
R3
10k
D1
1N4148
+5
C2
10MF
R6
10k
R5
20K
13
2
+5
+5
R7
1k
D3
LED
+12
+12
-
+

5
TRG
2
THR
6
DSCHG
7
-12
Q4
PHOTO NPN
R10
100
R9
20k
C3
220MF
Q3
C828
R11
220
LS1
SPEAKER
U3
NE555
OUT
3
RST
4
VCC
8

3
2
1
84
-12
Q4
PHOTO NPN
R10
100
Ur

Khi thu ñược tín hiệu hồng ngoại ñiện áp ra ở chân C của led thu hồng ngoại ở mức
thấp.Ngược lại Khi không thu ñược tín hiệu hồng ngoại ñiện áp ra ở chân 1 của led
thu hồng ngoại ở cao. ðiện trở R là ñiện trở hạn dòng cho led thu hồng ngoại.
Tín hiệu thu ñược tại chân colector của phototransistor.

2.3.2 Mạch chỉnh lưu

R3
10k
D1
1N4148
C2
10MF
+5
+12
-
+
U4A
TL082A

c

= V
inmax
. Nếu sau ñó V
in
giảm, diode ngắt và tụ C phóng ñiện qua ñiện trở ngược của
diode và tạo dòng tải i
t.
Nếu ñiện trở ngược của diode và ñiện trở vào của khuếch ñại
thuật toán lớn thì ñiện áp trên tụ C là ñiện áp ñỉnh có giá trị ổn ñịnh.
ðiện áp thu ñược tại ñầu ra của khuếch ñại thuật toán có dạng:

ðiện áp sau khi qua mạch chỉnh lưu: 2.3.3. Mạch tạo áp chuẩn
VR3
20K
13
2
Ur
R1
100
D4
DZ1
+5

Chọn diode zener ổn áp 3V và dòng ñiện I = 25mA suy ra :
R

8 4
Q2
A1015
21
3
R8
4.7k
-12
Uin
Ur
R1
220
D4
DZ1
+5

ðiện áp ở chân 5 của opamp là cố ñịnh.Khi ñiện áp vào chân 6 của TL082 lớn hơn
ñiện áp ở chân 5 của TL082 thì TL082 bão hòa âm transistor Q
2
dẫn ñiện, áp ra U
r
ở
mức thấp.
Khi ñiện áp vào chân 6 của TL082 nhỏ hơn ñiện áp ở chân 5 của TL082 thì TL082
bão hòa dương transistor Q
2
không dẫn, ñiện áp ra U
r
ở mức cao.


C3
220MF
Q3
C828
R11
220
LS1
SPEAKER
U3
NE555
OUT
3
RST
4
VCC
8
CV
5
TRG
2
THR
6
DSCHG
7
R12
56k
R13
15k
C4
0.01MF

( )
32
693,0
1
CR
f =

Chọn C
3
= 220µF
R
9
= 20kΩ
Xung lấy ra trên tụ C
3
có dạng sóng răng cưa, chúng ta cho tín hiệu này tác
ñộng vào chân 5 của IC LM555 thứ 2, ñiều này làm ñiều chế tần số lên tín hiệu ra loa
làm cho âm thanh ra có nhiều dạng âm sắc khác nhau.
2.5. Nguyên lí hoạt ñộng
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
17
SVTH: Trần Văn DũngSơ ñồ nguyên lí của mạch chống trộm bằng tia hồng ngoại:
84
-
+
U4B
TL082A
5
6
7
8 4
Q2
A1015
21
3
R8
4.7k
-12
U2
NE555
OUT
3
RST
4
VCC
8
CV
5
TRG
2
THR
6

6
DSCHG
7
R12
56k
R13
15k
U1
NE555
OUT
3
RST
4
VCC
8
CV
5
TRG
2
THR
6
DSCHG
7
R1
15k
R2
10k
C1
0.001MF
C4


GVHD: Lê Đình Công
19
SVTH: Trần Văn Dũng
ðiện áp này ñược ñưa tới bộ so sánh ñể so sánh với ñiện áp chuẩn.Khi qua bộ chỉnh
lưu ñiện áp này có giá trị là 5V lớn hơn ñiện áp ổn ñịnh là 3V do ñó khuếch ñại thuật
toán bão hòa âm transistor A1015 dẫn, ñiện áp ở chân 4 của NE555 ở mức thấp do ñó
NE555 không hoạt ñộng, loa không phát âm thanh.
Khi có người ñi qua led thu không nhận ñược tín hiệu hồng ngoại trong một
khoảng thời gian, sau ñó led lại nhận ñược tín hiệu hồng ngoại mạch ñiện cần một
khoảng thời gian ñể ñạt ñược ñiện áp bằng ñiện áp ñỉnh là 5V. Trong khoảng thời
gian ñó khuếch ñại thuật toán bão hòa dương transistor A1015 tắt ñiện áp ở chân 4
của NE555 ở mức cao do ñó NE555 hoạt ñộng, loa phát âm thanh.
2.6. Sơ ñồ mạch in:
. Sơ ñồ mạch in của mạch phát tín hiệu hồng ngoại:
Khoa công nghệ ðồ án mạch tương tự GVHD: Lê Đình Công
20
SVTH: Trần Văn Dũng