TRƯỜNG CAO ĐẴNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

------00O ** 

**

O00------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI:

THIẾT KẾ M ẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG TIA
HỒNG NGOẠI
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: NGUY ỄN QUANG SA
SVTH: NGUY ỄN QUANG SA

TR
TRẦN
ẦNĐĐỨC
ỨCCCƯƯỜNG
ỜNG
LỚP:
LỚP:

11CĐ-ĐT2
11CĐ-ĐT2

MSSV : 0751040025

MSSV : 0751040025


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

TP. HỒ CHÍ MINH – 2013

TRƯỜNG CAO ĐẴNG KỸ THUẬT LÝ TỰ TRỌNG
KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

------00O ** 

**

O00------

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
TÊN ĐỀ TÀI

THIẾT KẾ M ẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG TIA
HỒNG NGOẠI
GVHD: THẦY ĐỨC MINH
SVTH: TR ẦN Đ ỨC C Ư ỜNG
NGUY ỄN QUANG SA
LỚP:

11CĐ-ĐT2


MSSV : 0751040025

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 2


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

MỤC LỤC
MỤC LỤC..........................................................................................................................................3
LỜI MỞ ĐẦU......................................................................................................................................7
CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT.........................................................................................................8
1.1. Linh kiện điện tử thụ động ....................................................................................................8
1.1.1. Điện trở ..........................................................................................................................8
a- Khái niệm...................................................................................................................................8
b- Phân loại....................................................................................................................................8
c- Đặc điểm của điện trở...............................................................................................................8
d- Hình dạng thực tế một số loại điện trở.....................................................................................9
1.1.2. Tụ điện.............................................................................................................................9
b- Phân loại tụ điện.....................................................................................................................10
c- Đặc điểm tụ điện.....................................................................................................................10
d- Hình dạng và trị số của tụ điện

..............................................................................11


1.1.3. Loa điện động................................................................................................................11
a- Khái niệm.................................................................................................................................11
.............................................................................................................................................11
b- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động...........................................................................................12
c- Phân loại và các thông số của loa............................................................................................13
d-Thông số của loa......................................................................................................................13
1.2. Linh kiện điện tử tích cực.....................................................................................................14
1.2.1. Điode............................................................................................................................14
a- Khái niệm:................................................................................................................................14
b-Đặc tuyến vol-ampe của diode.................................................................................................14
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 3


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

c-Diode phát quang (Led)............................................................................................................16
d-Ứng dụng của diode :............................................................................................................17
1.2.2. Transitor lưỡng cực.......................................................................................................17
....................................................................................................................................................17
a- Cấu tạo :.................................................................................................................................17
b- Phân cực cho transitor............................................................................................................18
c- Các cách mắc và chế độ làm việc của transitor.......................................................................18
- Cách mắc: ...............................................................................................................................18

- Chế độ làm việc:........................................................................................................................19
1.3. Một số linh kiện quan trọng sử dụng trong đề tài...............................................................20
1.3.1. IC NE555........................................................................................................................20
1.3.3. LED thu phát hồng ngoại................................................................................................23
1.4. Khái niệm về tia hồng ngoại .................................................................................................24
CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG & TÍNH TOÁN GIÁ TRỊ LINH KIỆN......................25
CHƯƠNG III:THIẾT KẾ MẠCH VÀ THỰC NGHIỆM.............................................................................34
1. Nguyên lý hoạt động của mạch thu phát hồng ngoại..............................................................34
1.1. nguyên lý hoạt động của mạch phát hồng ngoại..............................................................34
1.2. Nguyên lý hoạt động của mạch thu tín hiệu.....................................................................36
2. Thiết kế mạch chống trộm.......................................................................................................38
2.1.Khối phát ..........................................................................................................................38
2.2. Khối thu............................................................................................................................39
2.3. Loa phát tín hiệu...............................................................................................................39
.............................................................................................................................40

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 4


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………

………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
……………………………………………………………………………………
TP HCM, ngày…. tháng …. năm 2013
Giáo viên hướng dẫn

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 5


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học


NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………
……………………………………………………….
……………………………………………………………………………………

TP HCM, ngày…. tháng …. năm 2013
Giáo viên hướng dẫn

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 6


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG

Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

LỜI MỞ ĐẦU
Ngày nay,sự phát trển mạnh mẽ của khoa học công nghệ,cuộc sống của con
người có những thay đổi ngày càng tốt hơn với nhưng trang thiết bị hiện đại phục
vụ công cuộc công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước .Để có được thành công đó
phải kể đến thành tựu của ngành kĩ thuật điện, được phát triển mạnh dựa trên những
tiến bộ của ngành vật liệu điện tử và máy tính điện tử.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế chúng em
sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các kiến
thức chuyên ngành được sự giúp đỡ nhiệt tình của thầy Đặng Văn Khanh chúng
em đã thiết kế đựơc “mạch chống trộm sử dụng ánh sáng hồng ngoại”
Trong thực tế, nhu cầu sử dụng các sản phẩm tự động của con người ngày
càng lớn. Các thiết bị trong gia đình cần phải được bảo vệ. Với mạch điều khiển
thu phát bằng ánh sáng hồng ngoại,chung ta có thể biết được khi trộm lại gần đồ
vật của chúng ta
Cùng với sự nỗ lực của bản thân nhưng do thời gian kiến thức và kinh nghiệm
còn có hạn nên sẽ không tránh khỏi những thiếu xót .Chúng em rất mong được sự
giúp đỡ và tham khảo ý kiến của thầy cô và các bạn nhằm đóng góp và phát triển
thêm đề tài.
TP HCM, ngày 11 tháng 12 năm 2013
Nhóm sinh viên thực hiện:
Nguyễn Quang Sa
Trần Đức Cường

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA


TRANG 7


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

CHƯƠNG I : CƠ SỞ LÝ THUYẾT
1.1. Linh kiện điện tử thụ động
1.1.1. Điện trở
a- Khái niệm
Điện trở là linh kiện thụ động không thể thiếu trong các mạch điện và điện
tử,chúng có tác dụng cản trở dòng điện, tạo sự sụt áp để thực hiện chức năng tuỳ
theo vị trí của điện trở trong mạch.
Ký hiệu: R
Biểu thức xác định: R =

U
I

Đơn vị tính: Ω (Ohm)
b- Phân loại
Có 5 loại điện trở chính:
• Điện trở than ép.
• Điện trở than.
• Điện trở màng kim koại.
• Điện trở oxit kim loại.
• Điện trở dây quấn.
c- Đặc điểm của điện trở

- Điện trở làm việc phụ thuộc vào nhiệt độ của nó, do đó trị số thay đổi khi
có dòng chảy qua do có hiện tượng biến đổi năng lượng điện thành năng lượng
nhiệt trên thân điện trở.
- Giá trị điện trở còn thay đổi theo thời gian hay trong những điều kiện đặc
biệt theo tần số tín hiệu xoay chiều tác động lên nó.
- Khi có hai hay nhiều điện trở R1, R2,...., Rn mắc nối tiếp nhau thì giá trị
điện trở tổng cộng bằng tổng các điện trở riêng rẽ:
R =R1 +R 2 +
... +Rn

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 8


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử
Khi đó:

Đồ án môn học

I=I1=I2=...=In
U=U1+U2+...+Un

- Khi mắc hai hay nhiều điện trở R1,R2,...., Rn song song thì điện trở tương
đương của chúng được tính bởi:
1
1
1

1
=
+
+ ... +
R R1 R 2
Rn

Khi đó:

U=U1=U2=...=Un
I=I1+I2+...+In

d- Hình dạng thực tế một số loại điện trở

10

Điện trở thường

Điện

6 ,8

5W

trở

công Điện

suất


10W

trở

công

suất

Biến trở

Hình 1.1: Một số loại điện trở thông dụng
1.1.2. Tụ điện
a- Khái niệm
Tụ điện là một loại linh kiện thụ động được sử dụng rất rộng rãi trong các
mạch điện tử, có khả năng tích trữ năng lượng dưới dạng từ trường.
Kí hiệu là C
Biểu thức xác định:

Zc =

1
1
=
j.2Πf .C
j. Xc

Đơn vị tính: Fara (F).

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA


TRANG 9


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

b- Phân loại tụ điện
Có rất nhiều phương pháp phân loại, ở đây ta phân loại dựa trên cơ sở chất
chế tạo bên trong tụ diện thì có các loại sau :
- Nhóm tụ mica, tụ selen, tụ cemamic nhóm này làm việc ở khu vực tần số
cao tần.
- Nhóm tụ sứ, sành.giấy dầu: nhóm này hoạt động ở khu vực tần số trung
bình.
- Tụ hóa làm việc ở khu vực tần số thấp.
c- Đặc điểm tụ điện
- Dùng để tích điện, và xả điện, chỉ cho tín hiệu xoay chiều đi qua, ngăn
dòng một chiều.
- Khả năng nạp, xả điện nhiều hay ít phụ thuộc vào điện dung C của tụ.
- Đơn vị đo điện dung của tụ ở mạch: pF(picro Fara),nF(nano Fara),
(micro Fara). điện tử gồm
- Khi sử dụng tụ phải quan tâm đến hai thông số :
Điện dung: Cho biết khả năng chứa điên của tụ.
Điện áp: cho biết khả năng chịu đựng của tụ.
- Ghép nối tiếp: Các tụ C1, C2,..., Cn ghép nối tiếp thì điện dung tương
đương C của bộ tụ có giá trị xác định bởi :
1
1

1
1
=
+
+ ... +
C C1 C 2
Cn

- Ghép tụ song song: Các tụ C1, C2, ..., Cn ghép song song thì điện dung
tương đương C của bộ tụ được xác định bởi:
C = C1 + C 2 + ... + C n

- Ghép tụ hóa nối tiếp thì dương tụ này vào âm tụ kia, song song thì nối cùng
cực.

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 10


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

d- Hình dạng và trị số của tụ điện

.0 1
50


203
25

104

H.1
C = 10.104 pF =

H.3
H.2
3
C = 20.10 pF = 20 C = 0,01 µ
nF

F

U = 25V

U = 50V

10µF 16V

100µF 50V

0,1 µ F

H.5

1500

1 ,5 K V

C = 100 µ F

H.6
C = 10 µ F

U = 50V

U = 16V

H.4
C = 1500 pF
U = 1,5KV

1000µF 25V

H.7
C = 1000 µ F
U = 25V

Hình 1.2 : Một số loại tụ điện hay gặp
1.1.3. Loa điện động
a- Khái niệm
Loa điện động là một thiết bị có thể biến đổi tín hiệu điện thành chuyển động
cơ học để tái tạo âm thanh nằm trong dải tần số từ 16Hz đến 20.000Hz mà con
người nghe được.

Hình 1.3 : Mô phỏng sơ đồ mạch điện và cấu tạo loa tĩnh điện
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH

SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 11


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

b- Cấu tạo và nguyên lý hoạt động
Loa điện động hoạt động dựa trên nguyên tắc một cuộn dây đặt trong một từ
trường mạnh của nam châm. Khi có dòng điện âm tần chạy qua, cuộn dây sẽ dao
động. Do cuộn dây được nối với màng loa nên các dao động này được truyền ra
không khí, tác động vào người nghe.
Dù thuộc thể loại nào thì loa cũng phải có một bộ phận quan trọng gọi là màng
rung (hoặc màng loa). Màng rung là nơi âm thanh được phát ra để đến với tai người
nghe. Tuỳ từng loại loa khác nhau mà nguyên lý làm rung màng rung là khác nhau.
Đa số các loa màng rung được gắn với một cuộn dây, cuộn dây này được định vị
trong khe hẹp có từ trường mạnh được sinh ra giữa hai cực của một nam châm vĩnh
cửu. Khi cho dòng điện tín hiệu đi qua cuộn dây thì cuộn dây xuất hiện lực từ làm
rung nó, sự rung động của cuộn dây sẽ làm chuyển động màng loa.
Do hạn chế riêng về cấu tạo, mỗi loại loa điện động theo nguyên lý sử dụng nam
châm điện vĩnh cửu thường chỉ phát được âm thanh tốt nhất ở một dải tần nhất định
nào đó mà không thể phát toàn dải âm nghe được (16 Hz đến 20.000 Hz).
•

Ở dải tần thấp, âm thanh cần có biên độ lớn để tai người cảm nhận được,
màng loa phải có cấu tạo kích thước rộng, các cuộn dây có biên động giao
động lớn trong khe từ.


•

Ở dải tần cao, để đáp ứng sự giao động nhanh và liên tục, màng loa phải đủ
nhỏ, mềm để không cản trở.

•

Ở dải tần trung bình hoặc từng dải tần nhất định, màng loa cần được tính
toán để phù hợp nhất với tần số phát thiết kế.

Như vậy, để có thể truyền tải âm thanh ở đủ mọi dải tần nghe được, một bộ loa
cần sử dụng nhiều loa với đường kính và cấu tạo khác nhau (thông thường một
thùng loa có chất lượng tốt thường bao gồm bốn đến năm loa, trong đó: một loa
trầm, hai loa trung và một đến hai loa phát tần số cao)
Các bộ phận khác rất khác nhau tùy thuộc vào từng loại loa, sẽ được trình bày tại
từng loại loa riêng biệt.

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 12


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

c- Phân loại và các thông số của loa

- Phân loại
+ Loa nén
Loa nén hay còn gọi là loa nón là loại loa dùng để trang âm cho một vùng
rộng lớn.
Loa nén có hệ thống cộng hưởng âm thanh qua 3 lần trước khi phát ra ngoài.
Tại vị trí màng rung được thiết kế buồng khép kín chỉ có một đoạn ống hình loe ra
phía ngoài kéo dài một đoạn, cuối đoạn ống có một đoạn ống cũng hình loe được úp
ngược lại và cuối cùng đoạn loe khép ngược là một vách loa cuối cùng loe rộng ra
ngoài như ta thường thấy.
Loa nén thường được sử dụng nhiều nhất trong việc truyền thông tin đại chúng
(như các đài phát thanh phường, xã), dùng trong các xe cứu thương, cảnh sát, dùng
cầm tay hoặc trang bị trên các xe mô tô cảnh sát.
+ Loa thông dụng
Loa thông dụng là các loa dùng phát âm thanh thuộc thể loại âm nhạc. Chúng
gồm nhiều thể loại phục vụ riêng cho từng dải tần số khác nhau.
Loa thông dụng thường có các loại màng loa có hình dạng và kích thước khác nhau
cho các dải tần số phát khác nhau. Màng loa có đường kính lớn thường cho loa trầm
và siêu trầm (bass), các màng loa đường kính trung bình cho dải tần số mức trung
bình và các màng loa nhỏ cho các loa có tần số cao (loa treble).
d-Thông số của loa
Loa điện động thường có các thông số cơ bản sau:
•

Điện trở loa: Thường ký hiệu bằng ôm (Ω) xác định bằng điện trở của loa khi
đo ở tần số 1 Khz.

•

Công suất danh định: Công suất điện, tính bằng VA hoặc W.


•

Dải tần tái tạo.

•

Trở kháng loa.

•

Hệ số sóng hài

•

Áp lực âm tiêu chuẩn trung bình...

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 13


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

+Rơle cực tiểu.
+Rơle cực đại-cực tiểu.
+Rơle so lệch.

+Rơle định hướng.
1.2. Linh kiện điện tử tích cực
1.2.1. Điode

Hình 1.5 : Hình dạng một số diode trong thực tế
a- Khái niệm:
Diode bán dẫn có cấu tạo là một chuyển tiếp p-n với hai điện cực nối ra, cực nối
ra từ miền p gọi là Anôt (A), cực nối ra từ miền n gọi là katôt (K).
Kí hiệu:

Khi diode có điện thế Anôt dương hơn so với Katôt, ta nói diode được phân cực
thuận, diode dẫn điện.
Ngược lại, khi diode có điện thế Anôt âm hơn so Katôt thì diode bị phân cực
ngược, diode không có dòng điện đi qua.
b-Đặc tuyến vol-ampe của diode
Nối tiếp diode bán dẫn với một nguồn điện áp ngoài qua một điện trở hạn dòng
theo sơ đồ sau: (diode được phân cực thuận)
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 14


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

Thay đổi điện áp ngoài và đo dòng điện qua diode ta thu được đặc tuyến VonAmpe của diode bán dẫn như sau:


Hình 1.6 : Đặc tuyến Von-Ampe của diode bán dẫn.
Đặc tuyến Von-Ampe của diode được chia làm 3 vùng:
• Vùng 1: Ứng với trường hợp phân cực thuận, điện áp nhỏ, dòng điện lớn, điện
trở nhỏ ( Ω ).
• Vùng 2: Diode phân cực ngược ( khoá), điện áp vài chục đến vài trăm vol,
dòng điện nhỏ và điện trở lớn (K Ω ).
• Vùng 3: Vùng đánh thủng, dòng điện tăng đột ngột, điện áp hầu như không
tăng. Nguyên nhân do nhiệt độ quá cao hoặc điện áp ngược quá lớn dẫn đến
diode mất tính chất van dẫn điện theo hai chiều.
Các tham số giới hạn của diode :

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 15


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

• Điện áp ngược cực đại để diode còn thể hiện tính chất van (chưa bị đánh
thủng): U ngc max ( thường giá trị U ngc max chọn khoảng 80% giá trị điện áp đánh
thủng U dt .
• Dòng điện cho phép cực đại qua van lúc mở: I Acf
• Công suất tiêu hao cực đại cho phép trên van để chưa bị hỏng vì nhiệt: P Acf
• Tần số giới hạn của điện áp (dòng điện) đặt lên van để nó còn có tính chất
van: f max .
c-Diode phát quang (Led)


Hình 1.6: Hình dạng diode phát quang
Khi một diode được phân cực thuận, các điện tử từ bán dẫn loại n sang lấp đầy
lỗ trống trong bán dẫn loại p tạo ra dòng điện thuận. Đối với diode bình thường chế
tạo từ Ge và Si thì sự tái hợp giữa điện tử và lỗ trống tạo ra năng lượng dưới dạng
nhiệt.
Diode phát quang (LED) là loại diode dùng các chất bán dẫn đặc biệt như
Ga,As. Với các chất này sự tái hộ điện tử và lỗ trống sẽ tạo ra ánh sáng.
Tuỳ theo chất bán dẫn mà LED phát ra ánh sáng có màu khác nhau như vàng,
xanh lá, đỏ,.... Điện áp ngưỡng của LED: Vz=1,7 ÷ 2,2V. Dòng điện: ID = 5mA ÷
20mA.
LED dùng trong các mạch chỉ thị, cho biết trạng thái của mạch như báo nguồn,
báo mức logic, báo âm lượng,...
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 16


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

d-Ứng dụng của diode :
Dode được ứng dụng nhiều trong các mạch điện tử :
• Dùng để chỉnh lưu, ổn định điện áp.
• Dùng hạn biến tín hiệu tránh được nhiễu.
• Dùng để tách sóng tín hiệu ra khỏi sóng mang cao tần.
• Dùng để chọn cộng hưởng đài.

1.2.2. Transitor lưỡng cực

Hình 1.7 : Một số loại Transitor
a- Cấu tạo :
Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau, hình thành hai lớp tiếp giáp pn nằm ngược chiều nhau, vì thế Transistor giống như hai Diode nối ngược chiều
nhau (Diode BE và Diode BC).Nếu 2 diode có chung nhau vùng bán dẫn loại p thì
ta có Trasistor nghịch NPN, nếu chúng có chung nhau vùng bán dẫn loại n thì ta có
Trasistor thuận PNP.
Ba vùng bán dẫn được nối ra ba chân gọi là ba cực :
- Cực nối với vùng bán dẫn chung được gọi là cực gốc (Base) viết tắt là B.
Vùng này rất mỏng (10A o m) và nồng độ tạp chất rất thấp.
- Hai cực nối với hai vùng bán dẫn ở hai bìa là cực phát Emitter (E) và cực
thu (còn gọi là cực góp) Collector (C). Hai vùng này có cùng loại bán dẫn
nhưng có nồng độ tạp chất khác nhau nên không thể hoán vị cho nhau.
Vùng E có nồng độ tạp chất rất cao còn vùng C có nồng độ tạp chất lớn hơn
vùng B nhưng nhỏ hơn vùng E.
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 17


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

Hình 1.8: Cấu tạo của Transitor
b- Phân cực cho transitor
Muốn BJT làm việc như một phần tử tích cực thì phải đưa tới các cực

của Transistor các mức điện áp một chiều có giá trị khác nhau gọi là phân cực. Quá
trình phân cực phải thoả mãn các điều kiện sau :
• Chuyển tiếp Emitter-Base luôn phân cực thuận.
• Chuyển tiếp Collector-Base luôn phân cực ngược.
Nếu gọi U E , U B , U C lần lượt là điện thế của các cực Emitter, Base,
Collector, căn cứ vào điều kiện phân cực thì giữa các điện thế này phải thoả mãn
điều kiện:
UE< UB< UC
Các phương pháp phân cực cho Transistor :
• Phân cực theo kiểu định dòng
• Phân cực theo kiểu điện áp phản hồi
• Phân cực theo kiểu tự phân cực
c- Các cách mắc và chế độ làm việc của transitor
- Cách mắc:
Tuỳ theo việc chọn cực nào làm điểm chung – tức là điểm có điện thế 0V
về xoay chiều cho cổng vào và cổng ra sẽ có 3 kiểu mắc Trasistor trong mạch:
- Kiểu base chung (BC): I E là dòng vào, I C là dòng ra, U EB là điện áp vào,
U EC là điện áp ra
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 18


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

- Kiểu emitter chung (EC): I B là dòng điện vào, U BE là điện áp vào, I C là dòng

điện ra, U CE là điện áp ra.
- Kiểu collector chung (CC): I B là dòng điện vào, I E là dòng điện ra, U BC là
điện áp vào, U EC là điện áp ra.
Quan hệ giữa dòng điện và điện áp lối vào và ra cho ta các đường đặc
tuyến Vol-Ampe của Transistor.
- Chế độ làm việc:
Transistor có cấu tạo như 2 diode (D BE và D BC ) mắc ngược nhau nên
transistor có 4 chế độ làm việc khác nhau:
- Chế độ khuếch đại khi D BE phân cực thuận (mở), D BC phân cực ngược (khoá).
- Chế độ khuếch đại đảo khi D BE khoá và D BC mở.
- Chế độ bão hoà khi cả hai diode đều mở.
- Chế độ cắt dòng khi cả hai diode đều khoá.
Chế độ khuếch đại là điển hình nhất khi sử dụng BJT như một phần tử tuyến
tính để khuếch đại tín hiệu xoay chiều trong khi chế độ bão hoà và cắt dòng là hai
trường hợp giới hạn, BJT làm việc như một khoá điện tử với hai trạng thái phân
biệt: dòng nhỏ, áp lớn thì cắt dòng còn khi dòng lón, áp nhỏ thì bão hoà.
Ở chế độ khuếch đại yêu cầu cơ bản nhất là diode D BE phải mở với điện áp
rơi trên nó là 0,7V (Si) hay 0,3V (Ge), diode D BC phải khoá.

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 19


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học


1.3. Một số linh kiện quan trọng sử dụng trong đề tài
1.3.1. IC NE555

Hình 1.9 : Hình dạng thực tế và sơ đồ chan IC NE555
a-Cấu tạo:
IC NE555 N gồm có 8 chân.
-Chân số 1(GND): cho nối mase để lấy dòng cấp cho IC
- Chân số 2(TRIGGER): ngõ vào của 1 tần so áp.mạch so áp dùng các
transistor PNP. Mức áp chuẩn là 2*Vcc/3.
- Chân số 3(OUTPUT): Ngõ ra .trạng thái ngõ ra chỉ xác định theo mức volt
cao(gần bằng mức áp chân 8) và thấp (gần bằng mức áp chân 1)
GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 20


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

- 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.
- 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 mase.
Tuy nhiên trong hầu hết các mạch ứng dụng chân số 5 nối masse qua 1 tụ từ
0.01uF - 0.1uF, các tụ có tác dụng lọc bỏ nhiễu giữ cho mức áp chuẩn ổn
định.

- Chân số 6(THRESHOLD) : là ngõ vào của 1 tầng so áp khác mạch so sánh
dùng các transistor NPN .mức chuẩn là Vcc/3
- Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem như 1 khóa điện và chịu điều khiển
bỡi tầng logic .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): cấp nguồn nuôi Vcc để cấp điện cho IC.Nguồn nuôi cấp
cho IC 555 trong khoảng từ +5v đến +15v và mức tối đa là +18v
b-Nguyên lý hoạt động:

Hình 1.10: Nguyên lý hoạt động của IC NE555N
Ký hiệu 0 là mức thấp(L) bằng 0V, 1 là mức cao(H) gần bằng VCC. Mạch FF là
loại RS Flip-flop,
Khi S = [1] thì Q = [1] và

= [ 0].

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 21


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử
Sau đó, khi S = [0] thì Q = [1] và

Đồ án môn học

= [0]. Khi R = [1] thì


= [1] và Q = [0].

Tóm lại, khi S = [1] thì Q = [1] và khi R = [1] thì Q = [0] bởi vì
= [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 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0(L).
- 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-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
- 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-1. Do đó O1 = 0.
- 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 C
nhảy xuống dưới 2Vcc/3.
* Tụ C tiếp tục "XẢ" từ điện áp 2Vcc/3 --> Vcc/3:

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 22


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

- Lúc này, V+1 < V-1. Do đó O1 = 0.
- V+2 < V-2. Do đó O2 = 0.
- 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 < V-2 (V-2 = 2Vcc/3) . Do đó O2 = 0.
- 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 và tụ C lại được nạp
điện với điện áp ban đầu là Vcc/3.
* Quá trình lại lặp lại.
Kết quả: Ngõ ra OUT có tín hiệu dao động dạng sóng vuông, có chu kỳ ổn
định
1.3.3. LED thu phát hồng ngoại
Led phát hồng ngoại bác có thể hoàn toàn đối xử với nó như led thường. Với điện
áp 5V thì điện trở hạn dòng xài 330 hoặc 470.
Với led thu hồng ngoại bác nên xài loại vỏ hộp sắt giá khoảng 6000 đồng/cái loại
này chống nhiễu tốt. Điện áp sử dụng là 5V.

Led hồng ngoại có 2 loại: Thu và phát
- Loại phát có 2 chân, bạn thường thấy trong các loại Remote TV, đầu máy... Loại
này đơn giản chỉ cần cấp nguồn (phân cực thuận), hoặc cấp xung là nó phát ra tia
hồng ngoại. (màu trắng trong hình dưới)
- Loại thu (2 chân hoặc 3 chân). Hoạt động của nó: Khi nhận được tín hiệu hồng
ngoại thì nó dẫn (giống như 1 công tắc đóng mở mạch điện).

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 23


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

1.4. Khái niệm về tia hồng ngoại
- Ánh sáng hồng ngoại (tia hòng ngoại) là ánh sáng không thể nhìn thấy được bằng
mắt thường ,có bước sóng khoảng từ 0.86 đến 0.98micromet . tia hồng ngoại có vận
tốc truyền như vận tốc ánh sáng
- Tia hồng ngoại có thể truyền đi được nhiều kênh tín hiệu. Nó được úng dụng rộng
rãi trong công nghiệp. lượng thông tin có thể đạt 3 megabit/1s .Lượng thông tin
dược truyền đi với anh sáng hồng ngoại lớn gấp nhiều lần so với sóng điện từ mà
người ta vẫn thường dùng.
-Tia hồng ngoài có khả năng suyên thấu kém . trong điều khiển từ xa bằng ánh sáng
hồng ngoại , trùm tia hồng ngoại phát đi hẹp.,có hướng , dó đó khi thu phải dúng
hướng
- Sóng hống ngoại có nhứng đặc tính quan trong như ánh sáng thông thường ( sự

hội tụ qua thấu kính , tiêu cự …)
- Ánh sáng hồng ngoại và ánh sáng thông thường khác nhau trong sự suyên suốt
qua vật chất . Có nhứng vật ta có thể thấy nó dưới một máu sám đụcnhứng với
ánh sáng hồng ngoại nó trở nên suyên suốt.vì vậy vật liệu bán dấn “trong suốt”
đối với ánh sáng hồng ngoại, tia hồng ngoại không bị yếu đi khi nó vượt qua lớp
bán dẫn để đi ra ngoài

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH
SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 24


Trường CĐKT LÝ TỰ TRỌNG
Khoa: Điện – Điện Tử

Đồ án môn học

CHƯƠNG II: PHÂN TÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG & TÍNH TOÁN GIÁ
TRỊ LINH KIỆN

2

1. Khối nguồn.

4

U 1
+


-

1

0

1

VO U T

3

+12V

C 3
10uf

C 5
10uf

3

C 1
470uf

V IN

7812
G N D


BR 81D

3
2
1

2

J2

0

0

C 2
470uf

U 2
2

C 4
10uf

0

V IN

0

7912

VO U T

G N D

0

3

-1 2 V

1

B IE N A P D IE M G IU A 1 2 V

C 6
10uf

0

0

2. Khối phát tín hiệu hồng ngoại.

• Chức năng các linh kiện trong mạch:
IC555 : tạo dao động
R1, R2, C2 tạo dao dộng theo tần số mong muốn
R3 : điện trở hạn dòng
D1 : led phát hồng ngoại

GVHD: ĐẶNG ĐỨC MINH

SVTH: TRẦN ĐỨC CƯỜNG- NGUYỄN QUANG SA

TRANG 25