BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC 1 NGÀNH Kỹ thuật điều kiển tự động hóa CHUYÊN NGÀNH Tự động hóa công nghiệp TÊN ĐỀ TÀI Mạch hẹn giờ hoạt động bằng âm than.
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN ĐỒ ÁN MÔN HỌC NGÀNH: Kỹ thuật điều kiển tự động hóa CHUYÊN NGÀNH: Tự động hóa cơng nghiệp TÊN ĐỀ TÀI: Mạch hẹn hoạt động âm Người hướng dẫn: Giáo viên Trần Quang Phú Nhóm sinh viên thực hiện: Nguyễn Tiến Trình Msv Nguyễn Văn Dũng Msv Lê Văn Minh Lớp: 122211.3 Hưng Yên, năm 2022 Msv TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o - *** - ĐỒ ÁN MÔN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện: 1.Nguyễn Tiến Trình MSV: 12220441 Nguyễn Văn Dũng MSV: 12220457 Lê Văn Minh Khoá học: 2021- 2025 Ngành đào tạo: Tự động hóa cơng nghiệp Tên đề tài: Hẹn hoạt động âm TRƯỜNG ĐHSP KỸ THUẬT HƯNG YÊN CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Khoa Điện - Điện Tử Độc lập - Tự - Hạnh phúc o0o ĐỒ ÁN MƠN HỌC Nhóm sinh viên thực hiện: *** Nguyễn Tiến Trình Nguyễn Văn Dũng Lê Văn Minh Khoá học: 2020 - 2024 Ngành đào tạo: Tự động hóa cơng nghiệp Tên đề tài: Hẹn hoạt động âm Số liệu cho trước: - Các thiết bị có phịng thí nghiệm; - Tài liệu, giáo trình liên quan; Nội dung cần hồn thành: Thuyết minh: Mở đầu: Giới thiệu sở lý luận đề tài Chương 1: Tổng quan tổng quan mạch hẹn âm thiết bị hẹn âm Chương 2: Lựa chọn sơ đồ, thiết bị lắp ráp mạch hẹn hoạt động âm Chương 3: Khảo sát đánh giá Phần thực hành: - Lắp ráp mạch hẹn âm đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, mỹ thuật - Tên sản phẩm: mạch hẹn hoạt động âm GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: Trần Quang Phú Ngày giao đề: tuần 03 DĐ: 096 222 70 70 Ngày hồn thành: tuần 18 Email: tranquangphu.utehy@gmail.com LỜI NĨI ĐẦU Với việc phát triển khoa học kỹ thuật đại tự động hóa hệ thống nhúng ngày áp dụng nhiều vào thực tế đời sống qua thiết bị đại Trong hệ thống mạch thông minh ngày áp dụng nhiều vào thực tế đời sống mang lại hiệu lớn người sử dụng Với kiến thức học sau năm học tập trường chúng em muốn đóng góp phần nhỏ váo phát triển xã hội cách nghiên cứu học hỏi khảo sát đưa mạch có ứng dụng cao đời sống là: mạch hẹn hoạt động âm NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………… Hưng Yên, ngày 20 tháng 12 năm 2022 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Trần Quang Phú MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH MỞ ĐẦU GIỚI THIỆU VỀ CƠ SỞ LÝ LUẬN ĐỀ TÀI Đặt vấn đề Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật địi hỏi phát triển biến đổi khơng ngừng khoa học kỹ thuật đồng thời tự động hóa hệ thống nhúng áp dụng nhiều vào thực tế đời sống Trong mạch cảm biến thông minh sử dụng ngày phổ biến từ cảm biến âm hình ảnh ánh sáng khói hay độ ẩm thời tiết Nhận thấy tính ứng dụng vào thực tế cao mạch cảm biến Bọn em định nguyên cứu lắp ráp khảo sát hệ hẹn hoạt động âm Mục tiêu Hệ thống bật tắt đèn hoạt động âm mang tính ứng dụng cao đời sống sinh hoạt Nguyên cứu sơ đồ mạch phương hướng phát triển hệ thống Ý nghĩa khoa học thực tiễn Ý nghĩa thực tiễn:Mạng lại hệ thống cảm biến thơng minh mạng tính ứng dụng cao đời sống Ý nghĩa khao học: hệ thống xây dựng có thê cảm nhận âm từ bật tắt bóng đèn Phương pháp nghiên cứu Thực nghiệm: lựa chọn linh kiện.lắp ráp thử nghiệm Sản phẩn dự kiến đạt Một thuyết minh trình bày nội dung đề tài Một mạch hẹn hoạt động âm CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG MẠCH HẸN GIỜ HOẠT ĐỘNG BẰNG ÂM THANH 1.1 Tổng quan vê mạch hẹn hoạt động âm 1.1.1 Khái niệm Mạch hẹn đóng mở thiết bị ngày áp dụng phổ biến lĩnh vực đời sống Từ việc hẹn bật tắt bóng điện, cảm biến độ nhạy âm để điều chỉnh thời gian đóng tắt thiết bị điện quạt thiết bị điện nhà thiết bị điện cơng nghiệp cơng trình lớn Mạch hẹn hoạt động âm dụng âm để điều chỉnh thời gian đóng cắt thiết bị qua khuếch đại đếm thời gian 1.1.2 Ứng dụng Thiết bị chống trộm có sử dụng cảm biến âm (Hình 1.1 ): Hình 1 Thiết bị trống trộm hoạt động âm Cảm biến chuyển động âm ánh sáng lượng mặt trời Cảm biến chuyển động 110 Decibels Cảnh báo còi báo động đèn nháy 6LEDs Cảnh báo nhấp nháy Hệ thống cảnh báo an ninh cho biệt thự, trang trại Đèn ngủ bật tắt âm ( Hình 1.2) 10 Hình 2 Sơ đồ nguyên lý Ở mạch H mức gần Vcc; L mức Sử dụng FF – RS Khi S = [1] Q = [1] = Q- = [ 0] Sau đó, S = [0] Q = [1] =Q- = [0] Khi R = [1] = [1] Q = [0] Khi S = [1] Q = [1] R = [1] Q = [0] Q-= [1], lúc Transistor mở dẫn, cực C nối đất Cho nên điện áp không nạp vào tụ C, điện áp chân không vượt ngưỡng V2 Do lối OP – AMP lúc mức 0, FF khơng reset Khi đóng mạch, tụ C nạp qua Ra, Rb, với thời (Ra+Rb)C Tụ C nạp điện áp từ 0V -> ⅓ Vcc: Lúc V+1(V+ OA1) > V-1 Do OA1 (ngõ OA1) có mức logic 1(H) V+2 < V-2 (V-2 = ⅔ Vcc) Do OA2 = 0(L) R = 0, S = –> Q = /Q (Q đảo) = 19 Q = –> Ngõ = /Q = –> Transistor hồi tiếp lúc không dẫn (OA viết tắt: OP – AMP) Tụ C tiếp tụ nạp từ điện áp ⅓ Vcc -> ⅔ Vcc: Lúc này, V+1 < V-1 Do OA1 = V+2 < V-2 Do OA2 = R = 0, S = –> Q, /Q giữ trạng thái trước (Q=1, /Q=0) Transistor lúc không dẫn Tụ C nạp qua ngưỡng ⅔ Vcc: Lúc này, V+1 < V-1 Do OA1 = V+2 > V-2 Do OA2 = R = 1, S = –> Q=0, /Q = /Q = –> Transistor dẫn, điện áp chân xuống 0V ! Tụ C xả qua Rb Với thời Rb.C Điện áp tụ C giảm xuống do lúc tụ C trình xả, làm cho điện áp tụ C nhảy xuống ⅔ Vcc Tụ C tiếp tục xả từ điện áp ⅔ Vcc – ⅓ Vcc Lúc này, V+1 < V-1 Do OA1 = V+2 < V-2 Do OA2 = R = 0, S = –> Q, /Q giữ trạng thái trước (Q=0, /Q=1) Transistor dẫn Tụ C xả qua ngưỡng ⅓ Vcc: Lúc V+1 > V-1 Do OA1 = V+2 < V-2 (V-2 = ⅔ Vcc) Do OA2 = R = 0, S = –> Q = 1, /Q (Q đảo) = Q = –> Ngõ = /Q = –> Transistor không dẫn -> chân mức thấp tụ C lại nạp điện với điện áp ban đầu ⅓ Vcc Một số sơ đồ mạch: Mạch hẹn từ đến 10 sử dụng ICNE555 (Hình 2.3 ) 20 Hình Mạch hẹn từ đến 10 sử đụng NE555 Mạch bắt đầu hoạt động SW gạt lên vị trí ON Đèn LED màu vàng thị khoảng thời gian cài đặt sẵn Khi chu kỳ thời gian hết LED màu vàng tắt đèn LED màu đỏ bật kèm theo tiếp còi kêu Thời gian cài đặt thiết lập điều chỉnh biến trở 1Mohm điều chỉnh từ - 30 phút Để tính tốn xác thời gian ta dựa vào cơng thức tính tần số 555 Do tụ điện sử dụng tụ có dung lượng lớn tụ hóa nên lượng dị lớn tụ khác Trong điều kiện tính tụ khoảng 30% giá trị Tần số xung clock NE555 có cơng thức sau: f = Vậy tần số f max biến trở R6 ta điều chỉnh giá trị 0Ω => fmax = = = = Hz) fmin biến trở VR ta điều chỉnh giá trị lên 1MΩ => fmin = = = 76 (Hz) 2.2.2 LM 358 LM358 IC chân opamp có nhiều gói khác Một gói sử dụng nhiều gói nhúng chân IC gồm hai opamp riêng biệt gói Cả hai opamp bên có độ lợi cao sử dụng nguồn điện đơn kép Một tính vi mạch mức tiêu thụ dòng điện thấp, lý tưởng để sử dụng với mạch thiết bị hoạt động pin Nó 21 thể hoạt động với nhiều nguồn điện từ 3V đến 32V DC sử dụng với thiết bị logic điện áp thấp vi điều khiển Hình Hình ảnh thực tế LM 358 Sơ đồ nguyên lý: Hình Sơ đồ nguyên lý Là IC khuếch đại thuật tốn có tín hiệu ngõ dạng xung vuông Điện áp hoạt động từ 3V ~ 32 V Điện áp ngõ ra: 0V mức logic thấp (mức 0) Vcc-1,5 V cho mức logic cao (mức 1) Điện áp tín hiệu vào từ V ~ 32 V Dòng điện ngõ phụ thuộc vào cách ta mắc dòng source hay sink Dòng Source khoảng 20-40 mA Dòng Sink khoảng 12-50 mA Ứng dụng: Mạch khuếch đại cơng suất HÌnh 2.6 22 Hình sơ đồ mạch khuếch đại công suất Các tính / Thơng số kỹ thuật IC LM358 Hai opamp có độ lợi cao gói Độ lợi DC IC 100dB Cả hai opamp bên vận hành từ nguồn điện Dễ dàng vận hành với nguồn điện rộng từ 3V đến 30V Nó hoạt động với nguồn điện kép, từ ± 1,5V đến ± 15V Dòng hoạt động thấp khoảng 500uA Băng thông 1MHz đủ rộng cho loại vi mạch Nó dễ dàng sử dụng với vi điều khiển thiết bị logic Nhờ cấu trúc sơ đồ chân theo tiêu chuẩn, nên dễ dàng thay opamp khác Bảo vệ ngắn mạch bên 2.2.3 Led Một số hình ảnh minh họa đèn led 23 - Hình Hình ảnh led Hoạt động Đèn LED giống với nhiều loại điốt bán dẫn - LED biến thể diode (điốt) Diode thành phần điện tử dẫn điện theo hướng Nó xác định độ chênh điện áp nhỏ Anode (+) Cathode (-) LED giống Diode, khác biệt tạo ánh sáng dịng điện qua 2.2.4 Biến trở Biến trở (hình 2.8) linh kiện điện tử có cực, bên có phận trượt/xoay làm giá trị trở thay đổi Biến trở mạch thường có chân để kết nối với mạch điện Với chốt dùng để đấu vào mạch điện chốt lại dùng để thay đổi điện trở khoảng cho phép ghi biến trở (thường gọi chạy hay tay quay) Bộ phận biến trở thường cấu tạo từ cuộn dây làm hợp kim (thường nikelin, nicrom,…), quay, tay quay than 24 Hình Hình ảnh biến trở 2.3.5 Điện Trở Điện trở (Hình 2.9) linh kiện điện tử thụ động Hiểu cách đơn giản điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện Nếu vật dẫn điện tốt điện trởcủa vật nhỏ Ngược lại, vật dẫn điện điện trở lớn Điển hình vật cách điện có điện trở vơ lớn Hình Hình ảnh điện trở 2.3.6 Diot Khái niệm: - Điốt bán dẫn linh kiện điện tử thụ động phi tuyến, cho phép dịng điện qua theo chiều cố định mà khơng theo chiều ngược lại nhờ tính chất chất bán dẫn 25 Hình 10 Hình ảnh diot bán dẫn Cấu tạo điốt bán dẫn bao gồm bán dẫn P-N tiếp giáp với Ngày nay, hầu hết chất bán dẫn làm từ silic, ngồi đơi người ta sử dụng chất bán dẫn selen germani Diode chất bán dẫn cho phép dòng điện qua theo chiều định, cấu tạo từ khối P ghép với khối N Công dụng Điốt bán dẫn Biến đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện chiều 26 2.4 Tiến hành lắp ráp mạch 2.4.1 Sơ đồ nguyên lý Hình 11 Hinh ảnh lắp đăt board test 2.4.2 Nguyên lý hoạt động Khi micro bắt dược tín hiệu đưa vào LM358 để khuếch đại tín hiệu Tín hiệu khuếch đại đưa đến chân kích hoạt LM358 Chân đầu IC2 lên cao rơ le RL1 cấp điện khoảng thời gian trễ thiết bị đo VR2 thiết lập Thời gian trễ đặt từ vài giây đến 30 phút Năng lượng rơ le báo phát sáng đèn D3 2.4.3 Bord mạch 27 Hình 12 Hình ảnh bố cục thành phần PCB 2.4.4 Hình ảnh thực tế 28 CHƯƠNG 3: KHẢO SÁT ĐÁNH GIÁ MẠCH HẸN GIỜ HOẠT ĐỘNG BẰNG ÂM THANH 3.1 Khảo sát sản phẩm 3.2 Đánh giá sản phẩm Với sản phẩm mà chúng em chế tạo được, hoàn toàn đáp ứng yêu cầu đề tài đưa Mơ hình phát triển để ứng dụng thực tế, cụ thể là: Mạch điều khiển: Hoạt động tốt với nguyên lý đưa Cảm biến: Hoạt động nhạy, ổn định Đèn led: sáng đều, khơng chập chờn Hồn thành áp đụng vào thực tế đời sống Đáp ứng việc khảo sát dánh giá 29 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI Kết luận Sau khoảng thời gian thực đồ án với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm với hướng dẫn bảo tận tình thầy Trần Quang Phú thầy cô khoa Điện - Điện tử giúp đỡ nhiệt tình đến đồ án chúng em hoàn thành đề tài “ Mạch hẹn hoạt động âm thanh” theo thời gian hoàn thành nội dung: Một thuyết minh gồm có: Chương Trình bày sở lý thuyết đề tài khái niệm, công dụng mạch hẹn hoạt động âm Chương Tính tốn lựa chọn sơ đồ, linh kiên, lắp ráp mạch điện yêu cầu đề tài, mạch, khái quát số linh kiện sử dụng Chương Khảo sát với tín hiệu âm khác đưa đánh giá Hướng triển khai đề tài Đưa đề tài áp đụng vào thực tiễn đời sống Tăng độ nhay cảm biến hướng đến việc quét âm tần số thấp Tuy đồ án chúng em hoàn thành song cịn nhiều thiếu sót hạn chế kiến thức kinh nghiệm.Chúng em mong nhận đóng góp thầy bạn để đồ án hoàn chỉnh Chúng em xin cảm ơn thầy Trần Quang Phú thầy cô khoa Điện-Điện tử tận tình giúp đỡ, bảo chúng em hoàn thành tốt đồ án lần Chúng em xin chân thành cảm ơn! Nhóm sinh viên thực Nguyễn Tiến Trình Nguyễn Văn Dũng Lê Văn Minh 30 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Diễn đàn điện tử https://www.electronicsforu.com/electronics- projects/hardware-diy/alcohol-level-tester Ngày truy cập 20/10/2022 [2] TS Phạm Ngọc Thắng (Chủ biên), ThS.Nguyễn Thành Long, Giáo trình linh kiện mạch điện từ bản, Nhà xuất giáo dục Việt Nam năm 2013 [3] Thư viện điện tử https://www.alldatasheet.com/view.jsp?Searchword=LM3914&sField=4 Ngày truy cập 18/10/2022 [4] Công ty Tốp Chọn https://topchon.com/may-do-nong-do-controng-hoi-tho-loai-nao-tot/ Ngày truy cập 20/07/2021 [5] Tailieucamedacom https://www.academia.edu/27876447/Do_nong_do_con_MQ3_Final.Ngày truy cập 19/10/2022 [6] Điện tử tương lai https://dientutuonglai.com/mach-kiem-tra-nongdo-con-bang-ong-tho-su-dung-8051.html Ngày truy cập 15/11/2022 31 PHỤ LỤC Chữ ký giảng viên 32 ... Một mạch hẹn hoạt động âm CHƯƠNG 1: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VÀ ỨNG DỤNG MẠCH HẸN GIỜ HOẠT ĐỘNG BẰNG ÂM THANH 1.1 Tổng quan vê mạch hẹn hoạt động âm 1.1.1 Khái niệm Mạch hẹn đóng mở thiết bị ngày áp dụng. .. xuất tín hiệu âm 50dB đèn sáng 1.2 Một số mạch hẹn chuyển hoạt động âm 1.1.1 Mạch chống trộm Mạch hẹn hoạt động âm sử dụng thiết bị báo trộm nhạy cảm âm ( Sơ đồ hình 1.4 ): 11 Hình Mạch chống trộm... nạp điện với điện áp ban đầu ⅓ Vcc Một số sơ đồ mạch: Mạch hẹn từ đến 10 sử dụng ICNE555 (Hình 2.3 ) 20 Hình Mạch hẹn từ đến 10 sử đụng NE555 Mạch bắt đầu hoạt động SW gạt lên vị trí ON Đèn LED