Thiết bị chống trộm dùng cảm biến PIR phát hiện nguồn thân nhiệt chuyển động ngang

PIR 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 thường 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. Dựa trên cơ sở lý thuyết, bài viết "Thiết bị chống trộm dùng cảm biến PIR phát hiện nguồn thân nhiệt chuyển động ngang" sẽ trình bày thiết kế thiết bị có khả năng chống trộm bằng cảm biến thân nhiệt chuyển động ngang với độ nhạy và độ tin tưởng cao, giá thành rẻ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Thiết bị chống trộm dùng cảm biến PIR phát hiện nguồn thân nhiệt chuyển động ngang 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 ThúyI. MỞ ĐẦU Ý tưởng thiết kế: Thiết kế một thiết bị có khả năng chống trộm bằng cảm biến thânnhiệt chuyển động ngang với độ nhạy và độ tin tưởng cao, giá thành rẻ.II. NỘI DUNG1. 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 PassiveInfraRed sensor ( PIR sensor) tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tiahồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng. Trongcác cơ thể sống trong chúng ta luôn có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C) và từ cơ thểchúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt hay còn gọi là các tia hồng ngoại. Người ta sẽ dùngmột tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm racảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nókhông dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vàocác nguồn thân nhiệt đó là thân nhiệt của các thực thể khác như con người, con vật...2. Nguyên lí làm việc của loại đầu dò PIR Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồngngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảmbiến hồng ngoại gắn trong đầu dò, tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khicó một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này184 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-2014sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiếtbị 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 tương ứng với 2 cảm biến trong đầudò. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêutụ mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vậtđi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thấy xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽđược 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 tưởng cho các thiết bị hoạt động bằng pinPIR) 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 - Được 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 biếnbây giờ với việc dễ dàng tạo được xung vuông vàcó thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạchđơn giản, điều chế được độ rộng xung. Nó đượcứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóngcắt hay là những mạch dao động khác. Đây làlinh kiện của hãng CMOS sản xuất. Các thông số cơ bản của IC 555: - Điện áp đầu vào: 2 - 18V (Tùy từng loạicủa 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 được độ rộng xung (PWM). - Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trongthu phát hồng ngoại). 2.3. IC 7805 IC 7805 là dòng IC dùng để ổn định điện ápđầu 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 được sửdụng nhiều nhất và thông dụng nhất. Ƣu điểm: giá thành rẻ, dễ lắp đặt. Nhược điểm: Nhiệt sinh cao, dòng chịu khôngđược cao.186 KỈ YẾU HỘI NGHỊ SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC NĂM HỌC 2013-20143. 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 người đi ngangqua bộ đầu dò PIR thay đổi điện áp ra qua BISS0001 tín hiệu ra Ouput sẽ lên mức logic 1 ởchân số 2 vào chân số 4 của IC 555. Nếu chân số 4 ở mức 0 thì không hoạt động, nếu ởmức 1 thì cho phép ...