Đồ án kỹ thuật điện điện tử đề tài thiết kế máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌCKHOA SƯ PHẠM CƠ KỸ KHÍTHUẬT HƯNG YÊN Khoa Cơ Khí ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN – ĐIỆN TỬ Đề tài: Thiết kế máy xịt khuẩn tự động không Giáo viên hướng dẫn:Nguyễn tiếp xúcXuân Công Họ tên: Nguyễn Văn Thảo Giảng viên hướng dẫn: Nguyễn Xuân Công Msv: 11020303 Nhóm hiện: Lớp thực :11020TN Nguyễn Văn Thảo Lớp: 11020TN Mã sinh viên 11020303 Năm học 2022-2023 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN .4 LỜI NÓI ĐẦU LỜI CẢM ƠN Chương I Tổng quan máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc Khái niệm .7 1.1 Tầm quan trọng máy xịt khuẩn tự động 1.2 Vai trò máy xịt khuẩn tự động 1.3 Đặc điểm máy xịt khuẩn tự động Một số sản phẩm thị trường Chương II Tìm hiểu linh kiện thiết kế chế tạo mạch 10 2.1 Sơ đồ khối máy xịt khuẩn tự động 10 2.2 Sơ đồ nguyên lý .10 2.3 Lựa chọn linh kiện 14 2.3.1 Biến áp 14 2.3.2 Diode: 14 2.3.3 Tụ điện 16 2.3.4 IC 7812 18 2.3.5LED……………………………………………………………………… 20 2.3.6Điện trở…………………………………………………………………….22 2.3.7.LM358 .25 2.3.8 Transistor (C1815) 27 2.3.10 Biến trở 30 2.3.11 Relay 32 2.4.12 Động bơm 34 2.5 Chức khối 36 2.5.1 Khối Nguồn 36 2.5.2 Khối thu-phát hồng ngoại 38 2.5.3 Khối xử lý tín hiệu 39 2.5.4 Khối tạo trễ 42 CHƯƠNG III:KẾT QUẢ 43 3.1 Hình ảnh thực tế 45 3.2 Nhận xét ưu, nhược điểm mạch 45 Chương IV Đánh giá kết luận 47 NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN STT Nội dung nhận xét Năng lực chung ( Ý thức thực khả làm việc nhóm) Điểm ĐG (tối đa 10) Năng lực chuyên mơn( Kiến thức lí thuyết , Khả thự hành) Điểm kết luận : Hưng Yên , ngày tháng năm 2022 NGƯỜI ĐÁNH GIÁ LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần theo tiến khoa học kỹ thuật cơng cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước phát triển mạnh mẽ Trước tình hình có nhiều yêu cầu cấp bách thách thức đặt cho người tri thức Để tiếp tục dẫn dắt phát triển đất nước ngày giàu mạnh phải đầu tư cho giáo dục, đào tạo hệ trẻ có đủ kiến thức để đáp ứng nhu cầu ngày cao xã hội Đòi hỏi phải nâng cao chất lượng đào tạo , phải đưa phương tiện dạy học đại vào giảng đường , trường đại học trình độ người cao đáp ứng yêu cầu xã hội Để làm quen với công việc thiết kế , chế tạo chúng em thầy khoa Cơ khí giao cho đồ án môn học “ Thiết kế chế tạo máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc áp dụng nhà” Sau nhận đề tài với hướng dẫn thầy Nguyễn Xuân Công với nỗ lực thân, tìm tịi nghiên cứu tài liệu đến đồ án chúng em mặt hồn thành Trong q trình thực dù cố gắng thời gian hạn chế trình độ cịn thấp nên khơng thể tránh sai sót Vậy em kính mong bảo giúp đỡ đóng góp ý kiến thầy để đồ án em hoàn thiện Chúng em xin cảm ơn ! Sinh viên thực Nguyễn Văn Thảo LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn giáo viên hướng dẫn thầy Nguyễn Xuân Công người tận tình bảo giúp đỡ giải đáp vướng mắc giúp chúng em thực tốt đồ án Những kiến thức mà chúng em tích lũy q trình nghiên cứu đề tài, phần lớn thầy hướng dẫn bảo có ích , giúp chúng em hiểu rõ , năm số vấn đề , đồng thời giúp chúng em đường học tập sau tương lai Chúng em xin chân thành cảm ơn trang wed www.alldatasheet.com, www.dientutuonglai.comvà tài liệu thầy cô giúp chúng em thu nhập thêm hệ thống kiến thức để thực đề tài Và không quên cảm ơn anh chị, bạn tận tình giúp đỡ , góp ý kiến để giúp đỡ chúng em thực đề tài Chương I Tổng quan máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc Khái niệm 1.1 Tầm quan trọng máy xịt khuẩn tự động - Sự bùng phát dịch bệnh COVID-19 khiến cho giới chao đảo Chính phủ nước ln nỗ lực tìm cách để ngăn chặn dịch lây lan Đặc điểm loại virus tồn vật thể thời gian định, không may chúng bám vào mắt, mũi, miệng xâm nhập vào thể gây bệnh Vì nhà nước ln tuyên truyền người cần phải đeo trang, rửa tay sát khuẩn cồn dung dịch xà phòng, không đưa tay lên mắt, mũi, miệng….Các biện pháp trở thành vũ khí giúp cho chiến chống Covid thêm thuận lợi - Chính mà máy rửa tay tự động, máy xịt dung dịch sát khuẩn đời để bảo vệ sức khỏe cho người, hạn chế lây lan dịch bệnh - Máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc sản phẩm thông minh mùa dịch, nhằm đảm bảo an toàn cho cộng đồng, hạn chế lây lan dịch bệnh máy xịt dung dịch sát khuẩn đóng vai trị vơ quan trọng 1.2 Vai trị máy xịt khuẩn tự động - Tại khu vực đông người qua lại máy rửa tay tự động phát huy vai trị bởi: + Có thể xịt dung dịch sát khuẩn cách tự động, cần bạn đưa tay vào máy xịt lượng dung dịch vừa đủ, không gây lãng phí + Dễ dàng sử dụng, hồn tồn tự động, không cần chạm tay nên thuận tiện việc rửa tay giảm nguy lây nhiễm chéo thông qua thiết bị + Thời gian để xịt dung dịch sát khuẩn vơ nhanh chóng, khơng làm nhiều thời gian người + Máy rửa tay tự động đặt chỗ đông người qua lại mà không cần nhân viên đứng 1.3 Đặc điểm máy xịt khuẩn tự động a, Sử dụng cảm biến tiệm cận hồng ngoại - Máy rửa tay tự động sử dụng công nghệ cảm biến tiệm cận hồng ngoại, tự động nhận diện tay người đưa vào chúng phun dung dịch sát khuẩn vừa đủ - So với loại rửa tay truyền thống cần phải dùng tay bấm dung dịch chảy ra, máy sát khuẩn tự động tiện lợi an toàn hơn, ngăn chặn tiếp xúc lây lan virus b, Thiết kế phù hợp với nhu cầu sử dụng Máy rửa tay tự động thiết kế để phù hợp với nhu cầu sử dụng khu vực, để bàn, treo tường hay gắn vào cột di động c, Máy rửa tay có dung tích đa dạng Máy sát khuẩn tự động có dung tích đa dạng để phù hợp với lưu lượng người qua lại Tại vị trí có nhiều người trung tâm thương mại, khu cơng nghiệp… sử dụng loại có dung tích lớn, để khơng cần phải thêm dung dịch nhiều lần, giúp tiết kiệm thời gian đem lại hiệu cao d, Vị trí đặt máy rửa tay tự động Máy rửa tay tự động đặt vị trí đông người qua lại như: thang máy, trường học, bệnh viện, khách sạn, trung tâm thương mại, khu công nghiệp… Chỉ cần vài máy sát khuẩn cảm ứng tự động là có thể đảm bảo an tồn cho nhiều người Một số sản phẩm thị trường Hình 1.1 Máy xịt khuẩn tự động Miken MKXC-5000 Hình 1.2 Máy đo thân nhiệt tự động phun dung dịch sát trùng K9 Pro PLUS Hình 1.3 Máy rủa tay xịt khuẩn K10 PRO Chương II Tìm hiểu linh kiện thiết kế chế tạo mạch 2.1 Sơ đồ khối máy xịt khuẩn tự động Hình 2.1 Sơ đồ khối máy xịt khuẩn tự động 2.2 Sơ đồ nguyên lý Nguyên lý hoạt động mạch : Điện áp xoay chiều 220V đưa qua máy biến áp cho đầu 15V xoay chiều → Được chỉnh lưu qua cầu diode⇒ Cho điện áp 15V DC 10  Khi dòng điện ngắt, nam châm ngừng hoạt động từ trường không tạo Lúc này, lực kéo lị xo kéo tiếp điểm lại vị trí ban đầu mạch điện thứ bị ngắt  - Cách đấu dây Relay chân: Dưới sơ đồ minh họa cách đấu dây cho mạch kích dịng relay chân đơn giản chuẩn xác Hình 2.25 Cách mắc relay chân chuẩn xác theo sơ đồ hình vẽ Ứng dụng relay thực tế  Relay sử dụng phổ biến ngành công nghiệp sinh hoạt nhờ sở hữu tính tự động hóa  Ứng dụng phổ biến giám sát hệ thống an toàn công nghiệp sử dụng để ngắt điện cho máy móc để đảm bảo an tồn điện  Relay chuyển tiếp mạch điện dùng để đóng ngắt điện ngành điện tử như: Tủ điện, tủ điều khiển, loại máy móc cơng nghiệp  Ứng dụng tự động hóa, kết hợp với loại cảm biến như: Cảm biến nhiệt độ, áp suất, độ ẩm, mực nước,… 34  Relay thường tích hợp ngõ nhiều loại hình hiển thị, cơng tắc cảm biến thiết bị chuyển đổi tín hiệu  Ứng dụng dây chuyền sản xuất, chế biến tự động Relay nhận biết dựa vào tín hiệu từ cảm biến để hoạt động giám sát quy trình vận hành 2.4.12 Động bơm Hình 2.26 Thông số kỹ thuật:  Loại động cơ: P385  Điện áp sử dụng: 5~12VDC  Dòng điện sử dụng: 0.5~0.7A  Lưu lượng bơm: 1.5-2L / phút  Phạm vi hút tối đa: 2m  Phạm vi bơm tối đa: 3m  Tuổi thọ: 2500h  Đường kính đầu bơm: đường kính 6mm, đường kính ngồi 8.5mm  Kích thước: 90 x 40 x 35 mm  Khối lượng 106.9g Cấu tạo motor Động điện có cấu tạo gồm phần Stato Roto Trong Stato bao gồm cuộn dây ba pha điện quấn lõi sắt bố trí vành trịn để tạo 35 từ trường quay Cịn với Roto có dạng hình trụ đóng vai trò cuộn dây quấn lõi thép 2.5 Chức khối 2.5.1 Khối Nguồn - Điện áp xoay chiều 220V đưa qua máy biến áp 15V xoay chiều Được chỉnh lưu cầu cho điện áp 15V chiều cấp cho toàn mạch IC 7812 ổn định điện áp 12V chiều cấp cho khối Tụ điện lọc điện san phẳng điện chiều, hạn chế nhiễu Sơ đồ nguyên lý mạch: Hình 2.27 Các linh kiện sử dụng: Biến áp:        Thông số kỹ thuật    Đầu vào: AC110-220V Đầu ra  : 6V 9V 12V 15V 18V 24V Dòng điện định mức: 3A Chức mạch điện: Chuyển đổi điện áp AC 220V → 15V AC Cầu Diode Thông số kỹ thuật: Model: KBP310 Điện áp chịu đựng tối đa: 1000 V Dòng điện chịu đựng tối đa: 3A Nhiệt độ hoạt động: -55 → 150 oC 36 Chức mạch điện: Chuyển đổi điện áp xoay chiều (AC) sang điện áp chiều( DC) IC 7812: Thông số kỹ thuật: Điện áp ngõ vào: 15→36V DC Điện áp ngõ ra: 12 V DC Dòng ngõ ra: A Nhiệt độ hoạt động: 0→125°C Chức mạch điện: ổn áp điện áp ngõ 12VDC ngõ vào có điện áp thay đổi phạm vi cho phép Tụ điện phân cực: Thông số kỹ thuật: Điện áp: 25V Điện dung: 1000μF Nhiệt độ hoạt động: -55→125°C Chức mạch điện: C1,C3 tụ hóa (có phân cực) ổn định, làm phẳng điện áp, điện dung tụ lớn điện áp phẳng Tụ điện không phân cực: Thông số kỹ thuật: Điện áp: 50V Điện dung: 0.1μF Nhiệt độ hoạt động: -25→85°C Chức mạch điện: C2 C4 (tụ khơng phân cực) có giá trị nhỏ dùng để lọc nhiễu Led báo nguồn: Thơng Số Kỹ Thuật: 37 Kích thước bóng: 5mm Điện áp: 2→2.2 V Màu sắc: xanh Dòng điện tiêu thụ: 10→20 mA Loại: Led đơn siêu sáng Chức mạch điện: báo hiệu có nguồn 2.5.2 Khối thu-phát hồng ngoại Có chức cảm biến, phát vật cản tạo tín hiệu điện đưa qua khối xử lý tín hiệu để xử lý Sơ đồ nguyên lý mạch: Hình 2.28 Các linh kiện sử dụng: Led phát hồng ngoại (IR led) Thơng số kỹ thuật Kích thước: 5mm Điện áp: 1.2 →3.7V ( Dùng nguồn 5v nối tiếp với trở 220, 330 ) Dịng: 10 → 20mA Bước Sóng: 940nm Led thu hồng ngoại (IR led) Thông số kỹ thuật 38 Kích thước: 5mm Điện áp: 1.2 →3.7V Dịng: 10 → 20mA Bước Sóng: 940nm Led phát hồng ngoại (IR led) Led thu hồng ngoại (IR Photodiode) kết nối song song với đóng vai trị phát thu Photodiode kết nối theo dạng phân cực ngược Chức mạch điện: Led phát hồng ngoại ln ln phát sóng ánh sáng có bước sóng hồng ngoại Sử dụng led thu hồng ngoại, led thu hồng ngoại bình thường có nội trở lớn ( vài trăm KΩ ), có vật cản xuất phản chiếu bước sóng hồng ngoại, led thu tia hồng ngoại chiếu vào đủ lớn nội trở giảm xuống (cỡ vài chục Ω) 2.5.3 Khối xử lý tín hiệu Xử lý tín hiệu đầu vào từ khối thu phát đưa tín hiệu qua khối tạo trễ Sơ đồ nguyên lý mạch: Hình 2.29 Các linh kiện sử dụng: Biến trở vi chỉnh: Thông số kỹ thuật Sự biến đổi điện trở: 0→5 KΩ Điện áp: 25V DC 39 Màu sắc: Trắng xanh Góc xoay: 210° ± 20° Nhiệt độ hoạt động: -10→70°C Chức mạch điện: Ở biến trở mắc mạch phân áp, có chức tạo điện áp mẫu cấp vào cho IC IC LM358: Thông số kỹ thuật Điện áp nguồn đơn: → 32 V Dòng điện áp hoạt động thấp: Khoảng 500μA Dải nhiệt độ hoạt động: → 70 oC Sơ đồ chân: Hình 2.30 Chức mạch điện: Mạch xử lý dùng IC LM358 so sánh Chân tín hiệu từ cảm biến nối với chân (in1+) Để điều chỉnh độ nhạy mạch, ta so sánh chân tín hiệu cấp vào điện áp mẫu (in1-) Chân (OUT1) đầu khuếch đại thuật tốn Điện trở: Thơng số kỹ thuật Model: 1k3 KΩ Nhiệt độ hoạt động: -55oC → 155oC Loại điện trở: vạch xanh dương Sai số: 1% Loại: Điện trở cố định 40 Chức mạch điện: Điện trở linh kiện điện tử có cơng dụng dễ hiểu để giảm dịng điện chảy mạch (hạn chế cường độ dòng điện) Đèn LED: Thơng Số Kỹ Thuật: Kích thước bóng: 5mm Điện áp: 2→2.2 V Màu sắc: xanh Dòng điện tiêu thụ: 10→20 mA Loại: Led đơn siêu sáng Chức mạch điện: Thông báo trạng thái so sánh IC LM358 Transistor: Thông Số Kỹ Thuật: Loại bóng bán dẫn:  C1815 (NPN) Dịng điện tối đa:  150mA Điện áp cực đại Collector-Emitter: 50V Điện áp cực đại Collector-Base: 60V Nhiệt độ cực đại là:  125 oC Chức mạch điện: Đảm bảo hoạt động ổn định thời gian dài cho IC nên ta cần sử dụng Transistor với chức đóng cắt trung gian 41 2.5.4 Khối tạo trễ Tạo thởi gian trễ nhận tín hiệu Sơ đồ nguyên lý mạch: Hình 2.31 Các linh kiện sử dụng: Relay: Thông số kỹ thuật :  Model: Relay Songle SRD  Điện áp kích hoạt :12V DC  Dịng điện kích hoạt :70mA  Dịng tải AC tối đa: 12A 125/250V AC  Dòng tải DC tối đa: 12A 24/30V DC  Chuyển đổi tối đa: 300 hoạt động/phút (cơ học)  Nhiệt độ môi trường: -25 oC → 70 oC  Kích thước :19mm x 15mm x 15mm Chức mạch điện: RL1: Cách ly mạch điều khiển khỏi mạch tải  RL2: Chuyển mạch sang tải khác sử dụng tín hiệu điều khiển 42 43 Tụ điện : Thông số kỹ thuật: Điện áp: 25V Điện dung: 220μF Nhiệt độ hoạt động: -55→125°C Chức mạch điện: Tụ điện lưu trữ lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu cách hiệu Ứng dụng công dụng trên, lấy lượng dự trữ kích cho Transistor đóng, thời gian đóng cắt phụ thuộc vào điện dung tụ điện Diode: Thông số kỹ thuật: Model: 1N4007 Điện áp nghịch đỉnh: 1000 V Dòng điện thuận trung bình: 1A Cơng suất tiêu thụ: W Điện áp thuận: 1.1 V Nhiệt độ hàn tối đa 275 °C/10 giây, theo JESD 22-B106 Chức mạch điện: Cho phép dịng điện di chuyển qua theo hướng, bảo vệ Transistor đóng cắt đột ngột Biến trở Thông số kỹ thuật: Loại biến trở: Volume đơn,có chân Sự biến đổi điện trở: 0-20 KΩ Tổng dung sai : ± 20% Điện áp: 50V DC Góc xoay:300° ± 10° Chức mạch điện: Điều chỉnh cường độ dòng điện qua tải phù hợp (hạn dịng nạp cho tụ điện) Điện trở: Thơng số kỹ thuật Model: 220Ω ,2 KΩ Nhiệt độ hoạt động: -55oC → 155oC 44 Loại điện trở: vạch Sai số: 1% Loại: Điện trở cố định Chức mạch điện: Điều chỉnh cường độ dòng điện qua tải phù hợp (hạn dòng nạp cho tụ điện) Transistor: Thơng Số Kỹ Thuật: Loại bóng bán dẫn:  C1815 (NPN) Dòng điện tối đa:  150 mA Điện áp cực đại Collector-Emitter :50 V Điện áp cực đại Collector-Base : 60 V Nhiệt độ cực đại là:  125 oC Chức mạch điện: Transistor được sử dụng với vai trị khóa điện tử bật, tắt Do ứng dụng lượng thấp nên sử dụng làm công tắc nguồn điện.  45 3.1 Hình ảnh thực tế CHƯƠNG III:KẾT QUẢ Hình 3.1 hình ảnh thực tế 3.2 Nhận xét ưu, nhược điểm mạch Ưu điểm  Mạch dễ làm  Linh kiện dễ tìm kiếm 46 Nhược điểm  Tuỳ thuộc vào điều kiện ánh sáng môi trường để điều chỉnh biến trở cho phù hợp  Thông thường số loại tụ có biến đổi điện dung theo thời gian giảm Các tụ hóa có mức độ lão hố thường gọi "già cỗi" Nó dẫn đến sai lệch hoạt động mạch điện 47 Chương IV Đánh giá kết luận 4.1 Đánh giá sản phẩm Trong tình hình dịch bệnh Covid-19 hiện tại, để giúp bảo vệ sức khỏe vệ sinh người dùng, máy rửa tay sát khuẩn cảm ứng từ khóa bật Với ưu điểm máy rửa tay thông minh cảm ứng tự động, thiết bị đáp ứng nhu cầu người Với máy rửa tay sát khuẩn tự động, người dùng sử dụng vô tiện lợi so với chai dung dịch dạng gel Theo đó, chế hoạt động máy đơn giản, dễ sử dụng Khi người dùng có nhu cầu rửa tay sát khuẩn cần bước đến trước máy đưa tay vào hệ thống, máy tự động phun sương dung dịch lên tay khoảng từ 03 - 05 giây thực xong việc sát khuẩn Đặc tính nhỏ gọn, máy rửa tay sát khuẩn tự động bước đầu nhận đánh giá cao thầy, khoa hiệu tính máy 4.2 Kết luận Trong suốt trình làm đồ án em rèn luyện khả thích ứng với nhiều hồn cảnh khác nhau; cách làm việc độc lập; rèn luyện kĩ cần thiết cho chuyên ngành sau Đó thành to lớn mà em nhận sau thực đề tài Mong đề tài bạn tân sinh viên khóa sau tiếp tục thực để hoàn thiện đề tài Cuối em xin gửi lời chân thành cảm ơn tới thầy Nguyễn Xn Cơng tồn thể thầy cô trường SƯ PHẠM KĨ THUẬT HƯNG YÊN cống hiến tri thức để giúp đỡ em hoàn thành đồ án Em xin chân thành cảm ơn! 48 ... PLUS Hình 1.3 Máy rủa tay xịt khuẩn K10 PRO Chương II Tìm hiểu linh kiện thiết kế chế tạo mạch 2.1 Sơ đồ khối máy xịt khuẩn tự động Hình 2.1 Sơ đồ khối máy xịt khuẩn tự động 2.2 Sơ đồ nguyên lý... quen với công việc thiết kế , chế tạo chúng em thầy cô khoa Cơ khí giao cho đồ án mơn học “ Thiết kế chế tạo máy xịt khuẩn tự động không tiếp xúc áp dụng nhà” Sau nhận đề tài với hướng dẫn thầy... trọng máy xịt khuẩn tự động 1.2 Vai trò máy xịt khuẩn tự động 1.3 Đặc điểm máy xịt khuẩn tự động Một số sản phẩm thị trường Chương II Tìm hiểu linh kiện thiết