ĐỒ ÁN 1

MẠCH TỰ ĐỘNG BẬT/TẮT ĐÈN KHI TRỜI
TỐI VÀ SÁNG

Người thực hiện: TĂNG HOÀNG PHI

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2005


ĐỒ ÁN 1
Trang 2/23

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ 1

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU LINH KIỆN
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8

Các linh kiện trong mạch............................................................................. 2
Biến Quang...................................................................................................... 3
Biến trở............................................................................................................. 4
Rờ le.................................................................................................................... 5
Điện trở............................................................................................................ 6

Tụ điện.............................................................................................................. 7
Transistor......................................................................................................... 8
Diode.................................................................................................................. 9

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ MẠCH
2.1 Sơ đồ khối................................................................................................... 10
2.2 Sơ đồ mạch................................................................................................ 11
2.3 Nguyên lý hoạt động.............................................................................. 12
2.4 Mạch Mô Phổng....................................................................................... 12
CHƯƠNG 3: THỰC THI PHẦN CỨNG
3.1 Thực nghiệm trên test board..............................................................14
3.2 Thiết kế mạch nguồn............................................................................16
3.3 Mạch đề tài................................................................................................ 19

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1 Kết luận....................................................................................................... 22
4.2 Ứng dụng.................................................................................................... 22
4.3 Hướng phát triển..................................................................................... 22
Tài liệu Tham Khảo........................................................................................ 23

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 3/23

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ:
-


Sơ đồ nguyên lý................................................................................................ 11
Mạch Mô phỏng trời sáng...........................................................................12
Mạch mô phỏng trời tối...............................................................................12
Thực nghiệm trên test board khi trời sáng..........................................14
Thực nghiệm trên test boad khi trời tối.............................................. 15
Mô phỏng mạch nguồn ............................................................................... 18
Mô phỏng mạch đề tài khi trời sáng......................................................19
Mô phỏng mạch đề tài khi trời tối .........................................................19
thiết kế mạch in ............................................................................................. 20
kết quả
................................................................................................... 21

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 4/23

CHƯƠNG 1: TÌM HIỂU LINH KIỆN
1.1

Các linh kiện trong mạch
Biến quang
Biến trở
Điện trở:
 R1 = 4k7
 R2 = 3k3

 R3 = 33
 R4 = 1k
• Transistor:
 transistor TIP41 hoặc dùng C1815
• Rơ le
 Dùng Rơ le 12V 5 chân.
• Diode 1N4007
• Tụ điện :
 2 tụ phân cực
 1 tụ không phân cực
• Nguồn DC ( 12V )
• Bóng đèn ( LAMP )
 Dùng bóng đèn 12V

2

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 5/23

1.2

Biến quang ( Light-dependent resistor )
a) Khái niệm:
- Biến quang là linh kiện điện tử có điện trở thay đ ổi theo
cường độ ánh sáng, cường độ ánh sáng mạnh thì điện trở

giảm, cường độ ánh sáng yếu thì điện trở tăng.
- Kí hiệu điện:

b)

Cấu tạo:
- Biến quang làm bằng chất bán dẫn có tr ở kháng cao.ph ần chất
bán dẫn trên biến quang có hình zic zac.

c)

Nguyên lý hoạt động:
- Khi trời tối, điện trở của biến quang tăng lên đến vài M Ω. Khi
trời sáng, điện trở của biến quang giảm còn vài trăm Ω.
- Hoạt động của biến quang dựa trên nguyên lý hiệu ứng quang
điện.

d) Ứng dụng:
-

Dùng làm cảm biến trong các mạch điện.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 6/23


1.3

Biến trở.
a) Khái niệm
-

b)

Biến trở là thiết bị có điện trở thuần có thể điều chỉnh diện trở
theo ý muốn.
Ký hiệu điện:

Cấu
- Cấu tạo của biến trở gồm 2 phần:

tạo:

+ Con chạy
+ Cuộn dây
c)

Nguyên lý hoạt động:
- Khi điều chỉnh con chạy, làm thay đổi chiều dài dây dẫn c ủa cu ộn
dây trong biến trở làm thay đổi điện trở trong biến tr ở

d)

Ứng dụng:
- Dùng để điều chỉnh mạch điện.


Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 7/23

1.4

Rơ le 12V 5 chân
a) Khái niệm
- Rơ le là một loại thiết bị điện tự động, kiểm soát mạch điện bằng
tín hiệu công suất thấp
b) Cấu tạo
- Rơ le 12V 5 chân gồm 2 phần chính :
 cuộn hút
 các tiếp điểm
Gồm 5 chân :




Chân 1 và chân 2 được nối vào cuộn hút, khi có điện vào cuộn
hút sẽ hút tiếp điểm chuyển từ vị trí 4 xuống tiếp điểm 5
Chân 3: đặt điện áp
Chân 4, chân 5: tiếp điểm.

c)


Nguyên lý hoạt động
- Dòng điện chạy qua chân 1 và chân 2 tạo ra 1 t ừ tr ường nh ỏ làm
đóng tiếp chân 3 với chân 5, dòng điện chân 3 đi qua chân 5 làm
mạch điện dẫn.

d)

Ứng dụng
- Dùng để điều khiển động cơ hay đèn chiếu sang

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 8/23

1.5

Điện trở
a) Khái niệm
- Là linh kiện điện tử có chức năng cản trở dòng đi ện
- Kí hiệu
R 3
R

R 4
R


b)

Cấu tạo:
- Điện trở được làm từ các vật liệu có điện tr ở suất cao nh ư than,
magie,..
- Để biểu thị giá trị của điện trở, người ta sử dụng nh ững vòng
màu.

c)

Nguyên lý hoạt động
- Trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng của đi ện tr ở. Khi có hi ệu
điện thế giữa 2 đầu điện trở và dòng điện đi qua điện trở đó thì
trở kháng được tính bằng công thức :

Trong đó :
• U : là hiệu điện thế giữa hai đầu điện trở
• I : là cường độ dòng điện đi qua điện tr ở
• R: là điện trở
Ứng dụng
được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong m ạch,
điều chỉnh mức độ tín hiệu.
-

d)

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI



ĐỒ ÁN 1
Trang 9/23

1.6

Tụ điện
a) Khái niệm
- Tụ điện là loại linh kiện điện tử thụ động, được tạo bởi 2 b ề m ặt
dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi.
- Kí hiệu:
C

Tụ không
phân cực

Tụ phân cực

b)

Cấu tạo
- Gồm 2 bản kim loại đặt song song và ở gi ữa là điện môi
- Phân loại: có 2 loại là :
• Tụ gốm, Tụ giấy : là tụ không phân cực và có
trị số nhỏ hơn 470 nano Fara.
• Tụ Hóa : là tụ có phân cực âm dương và có trị
số lớn hơn 0,47 micro Fara

c)


Sự hoat động của tụ
- Tính chất quan trọng của tụ là tính chất phóng n ạp, t ụ đi ện sẽ
phóng điện từ cực dương sang cực âm.
Ứng dụng
- Dùng để tích nạp và dẫn dòng điện xoay chi ều.

d)

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 10/23

1.7

transistor
a) khái niệm
- Là linh kiện bán dẫn chủ động, th ường được sử d ụng nh ư ph ần
tử khuếch đại.
- Kí hiệu :

Q1
NPN

b)

Q2

PNP

Cấu tạo
transistor được tạo thành từ hai chất bán dẫn điện. Khi ghép một
bán dẫn điện âm nằm giữa hai bán dẫn điện dương ta được một
Transistor PNP. Khi ghép một bán dẫn điện dương nằm gi ữa hai
bán dẫn điện âm ta được một Transistor NPN.
- Phân loại:
• PNP
• NPN
- Transistor thường có ký hiệu là A…, B…, C…, D… Ví d ụ: C1815,
A564, D155,… Nên các transistor ký hiệu là A và B là transistor
thuận PNP còn ký hiệu là C và D là transistor ngược NPN.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 11/23

1.8

Diode – 1N4007.
a) Khái niệm
- Là linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng đi ện đi
qua nó theo 1 chiều mà không theo chiều ngượ lại.
- Ký hiệu:


b)

c)

d)

Cấu tạo
- Diode được cấu tạo từ lớp chuyển tiếp P-N, ở gần mặt ti ếp xúc PN có 1 vùng gọi là vùng điện tích không gian đươc hình thành do
sự khuếch tán điện tử ở N sang P và lỗ trống từ P sang N.
Nguyên lý hoạt động
- Diode chỉ dẫn điện theo chiều từ anode sang cathode theo nguyên
lý dòng điện đi từ nơi có điện thế cao đến nơi có điện thế thấp,
muốn có dòng điện qua Diode theo chiều từ nơi có điện thế cao
đến nơi có điện thế thấp, cần phải đặt ở anode một điện thế cao
hơn ở cathode.
Ứng dụng
- Dùng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều thành dòng điện 1 chi ều.
Diode có nội trở thay đổi rất lớn, nếu phân cực thuận RD 0 (nối
tắt), phân cực nghịch RD (hở mạch), nên Diode đ ược dùng làm
các công tắc điện tử

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 12/23

CHƯƠNG 2: MẠCH XỬ LÝ TÍN HIỆU.

2.1

Sơ đồ khối.

KHỐI XỬ LÍ

KHỐI CẢM BIẾN

KHỐI NGUỒN

KHỐI PHÁT SÁNG

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 13/23

KHỐI CẢM BIẾN:
-

Gồm biến quang và biến trở, tụ C1,transistor Q1, các điện trở R1,
R2, R3 : Dùng để nhận biết trời sáng / tối để truyền tín hiệu qua
khối xử lí.

KHỐI XỬ LÍ:
-


Gồm điện trở R4, tụ điện C2, 2 con transistor Q2, Q3 và r ờ le:
Nhận tín hiệu từ khối cảm biến, xử lí để xét điều kiện kích ho ạt
khối phát sáng.

KHỐI NGUỒN:
-

Nguồn DC 12V: Cung cấp điện áp để nuôi khối càm biến, khối x ử
lí. khối phát sáng.

KHỐI PHÁT SÁNG:
-

2.2

Là đèn Lamp 12V: nhận tín hiệu từ khối xử lí để phát sáng.

Sơ đồ Nguyên lý

12V

1
2

LAM P
D S1

C 2
470uF


R 1
LD R

R 5
3K3

C 3
103
Q 2
N PN

0

4

R 6
Q 3
N PN

R 3
Q 1
N PN

U 1

3
5

1


2

R e la y _ 1 2 V

1K
C 1
470uF

4K7

D 1
D IO D E

R 2
50K

R 4
33

0

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 14/23

2.3


2.4

Nguyên lý hoạt động
 Nguyên lý hoạt động:
- Khi trời sáng điện trở của biến quang nhỏ, dòng điện đi qua
R1sau đó đi qua Q1, đi qua tiếp R3 rồi về nguồn Âm của nguồn =>
đèn không sáng.
- Khi trời tối điện trở trong quang trở của biến quang l ớn, dòng
điện đi qua Q2, đi qua tiếp R4 sau đó đi qua Q3 làm R ờ le đóng l ại
=> đèn sáng.
Mạch Mô Phỏng:
- Khi trời sáng :
-

Khi trời tối :

-

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 15/23

-

Tính toán dòng điện đi qua các linh kiện

+ Khi trời sáng, ta dùng đồng hồ VOM kim đo điện tr ở c ủa quang
trở là RLDR = 15kΩ
+ Biến trở ta chỉnh là Rv1 = 10kΩ
+ Theo như trong mạch ta thấy Rv1 và RLDR là 1 cầu phân áp :

+ Khi trời tối RLDR rất lớn khoảng vài MΩ, vì vậy dòng điện qua
biến quang rất bé.

Tụ C2 nạp với thời gian là :

t(s) = R4 x C2
= 1x103 x 470 x 10-6
= 0,47 s

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 16/23

CHƯƠNG 3: THỰC THI PHẦN CỨNG
3.1 Thực nghiệm trên test board:
-

khi trời sáng:

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng


SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 17/23

-

Khi trời tối:

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 18/23

3.2

Thiết kế mạch nguồn.

3.2.1
-

3.2.2
-

3.2.3


khái niệm:
Mạch nguồn là mạch biến đổi dòng điện xoay chiều AC = 220V
thành dòng điện 1 chiều DC = 12V để chạy mạch đèn sáng/tắt
khi trời tối/sáng .
Cấu tạo :
Mạch nguồn có cấu tạo gồm:
• 1 biến áp để hạ áp xuống 12V
• 4 Diode để có điện áp 1 chiều
• 1 tụ lọc 1000uF 25V phân cực
• 1 tụ 100nF không phân cực
• 1 con IC 7812 để có điện áp ra là 12V
Tìm hiểu các linh kiện:
a) Biến áp.
- Biến áp là thiết bị dùng để biến đổi điện áp xoay chiều.
- Cấu tạo biến áp gồm :
 1 cuộn sơ cấp là nơi đưa điện áp vào.
 1 hay nhiều cuộn thứ cấp là nơi đưa điện áp ra
 Lõi từ là các lá thép, cuộn sơ cấp và cuộn th ứ c ấp đ ều qu ấn
quanh nó.
1

4

T1

5

8
TR A N S F O R M E R


-

Hoạt động theo nguyên lí cảm ứng điện từ.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 19/23

diode
Mắc 4 con diode, 2 diode mắc nối tiếp mắc song song v ới 2 diode
nối tiếp theo như hình bên dưới.
b)

-

Dùng để chuyển dòng điện xoay chiều thành 1 chiều.
IC 7812
- Dùng để ổn định điện áp ngõ ra là 12V
- Áp ra 12V thì cần áp ngõ vào lớn hơn 12V
-

c)

d)

Tụ điện 1000uF 25V và tụ 100nF

- Dùng để lọc điện áp

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 20/23

Sơ đồ nguyên lý :
U 1
1
D 7

D 8

VO U T

3

D IO D E
2

D IO D E

L 7 8 1 2 /TO 2 2 0

V IN


G N D

3.2.4

1
V1
220V

4

T1

C 1
100uF

8

C 2
100nF

0

1000uF

D 5
D IO D E

1
2


C 4

LAM P
100nF

TR A N S F O R M E R

-

12V

5

C 3

D 6
D IO D E

Nguyên lí hoạt động : điện áp 220V xoay chiều qua máy biến áp
thành điện áp 12V xoay chiều, điện áp 12V xoay chiều khi qua 4
con diode mắc thành cầu diode thành dòng điện 12Vdc 1 chiều.
Sau khi qua hai tụ lọc thì tiếp tục qua IC L7812 d ể ổn áp và h ạn
chế nhiễu. Ta được điện áp 12Vdc

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1

Trang 21/23

3.3

Mạch đề tài
- Mạch đề tài bao gồm mạch nguồn và mạch dèn cảm biến ánh
sáng:
+ khi trời sáng

+ Khi
trời tối

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 22/23

3.4

Thiết kế mạch in

-

Sơ đồ mạch in được thiết kế trân phần mềm protues 8.0 ch ỉnh
sửa lại các đường dây cho phù hợp để dễ xác định linh ki ện khi
lắp vào board mạch. In hình bằng giấy in ảnh hoặc giấy bóng.
Dùng bàn là là mạch in vào miếng đồng khoảng vài phút. Gỡ phần

giấy và ngâm miếng đồng vào bột sắt ta được mạch in hoàn
chỉnh.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 23/23

3.5

Kết quả thực hiện :
- Tiến hành khoan chân linh kiện và lắp các linh ki ện vào board
đồng. Sau khi hàn chân linh kiện vào board đồng ta được sản
phẩm hoàn chỉnh.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 24/23

CHƯƠNG 4 : KẾT LUẬN, ỨNG DỤNG VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN
4.1 Kết luận :
-


Hoàn thành được các nhiệm vụ theo đúng tờ nhiệm vụ được giao.
Hoàn thành được mạch thiết kế thực tế.
mạch hoạt động theo đúng đề tài yêu cầu : khi trời tối, đèn sẽ tự
động phát sáng. Khi trời sáng đèn tự động tắt.

4.2 Ứng dụng :
-

-

-

Dùng làm đèn ngủ tự động
Dùng làm đèn đường : Tự động bật khi trời sáng và tự động tắt
khi trời tối nên không cần người bật đèn và tiết kiệm được tiền
cho nhà nước.
Dùng làm đèn vườn : có một số cây trồng cần ánh sáng vào ban
đêm. Khi dùng đèn phát sáng bình thường, nếu người làm v ườn
quên bật đèn vào ban đêm sẽ ảnh hưởng đến năng suất mùa vụ.
Dùng đèn bật tắt tự động sẽ tránh được tình trạng thiếu sót do
con người, giúp phát triển mùa vụ, tăng năng suất cây trồng.
Dùng làm đèn trong công viên, hành lang của các công ty, công
trường đang thi công vào ban đêm.

4.3 Hướng phát triển :
-

-

Mạch đèn này thường dùng làm đèn ngủ, hoặc đèn trang trí ngoài

cổng, đèn vườn vì công suất rất nhỏ… cần phát triển mạch với
công suất lớn để làm đèn đường, đèn trong công viên, công trình
đang thi công vào ban đêm…
Có thể phát triển thêm thành đèn ngủ có chức năng báo th ức,
hoặc làm thành đèn bắt côn trùng tự động bật vào ban đêm giúp
tăng năng suất mùa vụ.

Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI


ĐỒ ÁN 1
Trang 25/23

Các tài liệu Tham khảo :
-

-

www.wikipedia.com
Linh kiện điện tử : MMH 402057. / Klaus Beuth ; Nguy ễn Viết
Nguyên dịch .- Hà Nội : Giáo dục Việt Nam, 2012
Linh kiện điện tử : Slide bài giảng. Mã môn học: 402004. S ố
tín chỉ: 2 / Trần Công Thịnh .- Tp. Hồ Chí Minh : Đại học Tôn
Đức Thắng, 2012
/>
Mạch tự động bật/tắt đèn khi trời tối và sáng

SVTH: TĂNG HOÀNG PHI