Thiết kế mạch báo khói báo cháy

Tên đề tài Đồ án …………… BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Giáo viên hướng dẫn : Ths TRƯƠNG NGỌC BẢO Họ tên sinh viên : THÂN TRỌNG NGUN Lớp : 17DCKA2 Mssv : 1711040187 Tên đề tài : MẠCH TÍN HIỆU BÁO KHĨI, BÁO CHÁY Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên hướng dẫn ( Ký tên ghi rõ họ tên) Ths Trương Ngọc Bảo SVTH: …………………… Trang Tên đề tài SVTH: …………………… Đồ án …………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… BẢNG NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Giáo viên phản biện : Ths TRƯƠNG NGỌC BẢO Họ tên sinh viên : THÂN TRỌNG NGUN Lớp : 17DCKA2 Mssv : 1711040187 Tên đề tài : MẠCH TÍN HIỆU BÁO KHÓI, BÁO CHÁY Điểm đánh giá : Xếp loại : TP Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 20… Giáo viên phản biện ( Ký tên ghi rõ họ tên) SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… HƯỚNG DẪN VIẾT BÁO CÁO LỜI NÓI ĐẦU NHẬN XÉT MỤC LỤC PHẦN 1: LÝ THUYẾT CHƯƠNG I GIỚI THIỆU CHUNG CHƯƠNG II LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH PHẦN 2: THIẾT KẾ VÀ THI CÔNG CHƯƠNG III SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MẠCH – CHỨC NĂNG CỦA TỪNG KHỐI CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN VÀ CHỌN LINH KIỆN CHƯƠNG V SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ GIẢI THÍCH NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MẠCH KẾT LUẬN HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] ……………… [2] ……………… …… SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… LỜI CẢM ƠN Đầu tiên em xin cảm ơn thầy TRƯƠNG NGỌC BẢO hướng dẫn tận tình khoảng thời gian em làm đồ án em cảm ơn nhà trường hỗ trợ thứ tạo điều kiện tốt cho em Đặc biệt em cảm ơn thầy TRƯƠNG NGỌC BẢO người hướng dẫn tận tình thời gian em làm đồ án thiết kế thi cơng mạch BÁO CHÁY VÀ BÁO KHĨI ĐƠN GIẢN với chức báo thức Đây lần em đồ án nên thiếu nhiều mặt hiểu biết nên cịn nhiều sai sót Em mong thầy góp ý em học hỏi nhiều có thêm kinh nghiệm để làm tốt Em xin chân thành cảm ơn Thành Phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2019 LỜI MỞ ĐẦU Đất nước ngày phát triển Mục tiêu cơng nghiệp hóa, đại hóa đất nước phải dựa vào khoa học kỹ thuật Vấn đề người vấn đề tiên việc có đạt mục tiêu cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước hay không SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… Để có đội ngũ nhân lực có trình độ, nắm vững kiến thức khoa học kỹ thuật việc nâng cao chất lượng đào tạo lý thuyết cần nội dung thực hành thực hành thực tế để người học củng cố kiến thức, lý thuyết trang bị giảng đường, đồng thời có kĩ xử lý vấn đề mà thực tiễn đặt Để nhằm mục đích đó, chương trình đạo tạo bậc đại học ngành Kỹ thuật khí Trường Đại Học Cơng Nghệ TP.Hồ Chí Minh có nhiều đồ án giao cho sinh viên sau trải qua môn học trang bị kiến thức lớp nhằm giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức mà học Đồ án Kỹ thuật điện tử số Nhằm mong muốn áp dụng kiến thức lý thuyết vào thức tế nên định chọn thực đề tài “ Thiết kế mạch báo khói, báo cháy “ TP Hồ Chí Minh, năm 2019 THÂN TRỌNG NGUYÊN Sinh viên thực hiện: CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU CHUNG -Một khía cạnh quan trọng công tác PCCC phát kịp thời đám cháy bùng phát, đồng thời cảnh báo cho cư dân tòa nhà tổ chức cứu hỏa Đây vai trò quan trọng hệ thống phát cháy báo động Tùy thuộc vào kịch ngăn chặn đám cháy, cấu trúc tòa nhà mục đích sử dụng; số lượng đối tượng cư ngụ; giới hạn nội dung nhiệm vụ, hệ thống cung cấp số chức chính: SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… Thứ nhất, cung cấp phương tiện để phát đám cháy bùng phát theo phương pháp thủ công tự động Thứ hai, cảnh báo cho cư dân tịa nhà biết có cháy cần thiết phải sơ tán Một chức phổ biến truyền tín hiệu thông báo cháy cho quan PCCC tổ chức ứng phó khẩn cấp khác CHƯƠNG II: LINH KIỆN DÙNG TRONG MẠCH IC LM358 x + đế chân IC 7805 x Transistor C1815 x Transistor A1015 x Diode 1N4007 x Led thường 5mm x Led thu hồng ngoại chân x Led phát hồng ngoại chân x Còi Buzzer x Terminal x NTC 10K x Biến trở tinh chỉnh 10k x Nút nhấn giữ chân x SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… Hình sơ đồ nguyên lý mạch báo cháy báo khói 2.1 IC LM358 -IC LM358 khuếch đại thuật tốn kép cơng suất thấp, khuếch đại có ưu điểm so với khuếch đại thuật toán chuẩn ứng dụng dùng nguồn đơn -IC LM358 : hoạt động nguồn điện áp thấp 3V cao lên tới 32V Có cơng suất cực máng thấp, nhiên có độ lợi cao 100dB Cấu tạo bên gồm khuếch đại thuật tốn, tương thích với nhiều loại mạch logic khác SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… HÌNH ẢNH MINH HỌA IC LM358 2.2 IC 7805 - Vi mạch ổn áp DC tuyến tính thơng dụng họ vi mạch 78XX ( ổn áp dương ) 79XX ( ổn áp âm ) có chân Tùy theo hình dạng vỏ ngồi, vi mạch ổn áp chân cung cấp dòng lên đến 1A cho điện áp cố định + Họ 78xx họ cho ổn định điện áp đầu dương Còn xx giá trị điện áp đầu 5V, 6V + Họ 79xx họ ổn định điện áp đầu âm Còn xx điện áp đầu như: -5V, 6V Sự kết hợp hai tạo nguồn đối xứng  IC 7805  Các thông số kĩ thuật IC7805 - Công suất cực đại:2W SVTH: …………………… Trang Tên đề tài Đồ án …………… - Điện áp ổn định: 5V - Dòng cực đại: 1A - Điện áp vào: 7-20V Thực tế nên dùng công suất tiêu tán =1/2 giá trị Các gía trị khơng nên dùng gần giá trị max thông số Tốt nên dùng Q4 không dẫn nên chân C Q4 thả -> khơng tác động đến mạch cịi báo Điện trở R10 hạn dòng cho LED D6, R11 phân cực cho Q4 Khi nhiệt độ lớn 65 độ C giá trị nhiệt trở giảm -> V(+)>V(-) -> ngõ op-amp xấp sỉ 5V -> Q2 dẫn -> LED D6 báo sáng -> Q4 dẫn tác động đến khối còi báo động ======================================== 3.3 Khối cảm biến khói: R11 330 D7 LED IR-T C5 D3 10uF IR-R 10k C1815 10k 100% LM358 RV2 Q3 R8 R13 100 A1015 10k R3 Q5 1k R4 R14 U1:A D4 10k Tương tự khối cảm biến nhiệt ta dùng LED thu LED phát đặt rọi vào để khoảng trống Tức bình thường cường độ hồng ngoại lớn -> LED thu D3 dẫn với dòng lớn Khi có khói khói làm giảm cường độ tia hồng ngoại -> LED thu D3 dẫn với dòng nhỏ Ta biếm trở RV2 cho bình trường LED D7 sáng sau ta chỉnh ngược lại khoảng sau D7 tắt Khi khói V(-)>V(+) nên ngõ 0, Q3 Q5 tương tự khỗi cảm biến nhiệt Khi có khói V(-) tác động đến khối chuông báo ;======================================== Khối chuông báo: SVTH: …………………… Trang 20 Tên đề tài Đồ án …………… R17 330 D8 LED LS1 D5 R6 2.2k VCC DC R Q R5 1N4007 U3 R7 SPEAKER Q1 C2383 470 47k 470 TR TH CV R16 C7 47nF GND 555 CLK C6 100nF Sử dụng IC 555 chế độ tạo xung Với chu kỳ T = 0.69 * ( R6*2R5 ) * C7 Dòng ngõ IC555 khuếch đại Q3 giúp phát loa lớn, D5 dùng đễ đẫn dịng xả từ loa Khi bình thường mạch khơng hoạt động LED D8 không sáng chuông không báo Do R16 dẫn chân Reset xuống mức thấp nên U3 chế độ Reset -> khơng có xung tạo âm Khi khối cảm biến tác động Tức chân Reset dẫn lên nguồn -> LED D8 Sáng, IC 555 hoạt động tạo xung phát loa SVTH: …………………… Trang 21 Tên đề tài Đồ án …………… CHƯƠNG 4: TÍNH TỐN LINH KIỆN 4.1 Tính tốn -Tính tốn khối chng báo Chọn R12=1k Ohm để hạn dịng âm từ khối cảm biến khói khối cảm biến nhiệt vào Q8 chọn trở R13=10K Ohm để phân cực cho Q8 R14 =10K Ohm để hạn chế dòng Reset vào chân số IC555 để khơng có điện dương từ Q8 IC555 chế độ reset khối chuông không hoạt động Ở ta chọn R15=4.7K Ohm R17=2.2k Ohm tụ C4=10uf Để chu kì tạo xung cho IC555 T=0.69*(R17*2R15)*C4=0.69*(4700*2200*2)*10*10^3=142692(Hz) -Hoạt động khối chng báo Khi có khơng dịng âm qua điot D7 D9 nghĩa khơng có cháy xẩy khơng có dịng âm qua Q8 Q8khơng phân cực nên khơng có dịng dương từ Emitter chạy qua Colletor nên khơng cung cấp dịng dương cho chân số IC555 khối chng báo khơng hoạt động Khi có dịng âm chạy qua điot D7 D9 nghĩa có cháy xẩy dịng âm qua vào chân Base Q8 làm Q8 phân cực thuận cho dòng dương chạy từ chân Emittor xuống chân Collector Q8 vào chân số lúc nầy IC55 hoạt động tạo xung cho chân số mức mức với tần số T=142692 Hz.Khi mức Q7 (C1815) phân cực ngược khơng cho dịng âm từ chân Emitter lên chân Collector chuông không kêu Khi mức có điện dương vào Q7 làm Q7 phân cực thuận nên cho dòng âm từ Emitter lên chân Collector chuông kêu Cứ với tần số T tạo nên tiếng báo động với tần số tít chng 142692 Hz -Tính tốn khối cảm biến nhiệt Vậy nên ta chọn R8=10K Ohm để tạo cầu phân áp với nhiệt trở R7 R7 nhiệt độ thường thi điện áp đặt vào chân (+) 2.5V Lúc giá trị điện áp chân (+) op-amp 2.5V tạo cầu phân áp R7 R8 Điện áp ngưỡng báo động đặt bới biến trở R7(10) Có thể chỉnh SVTH: …………………… Trang 22 Tên đề tài Đồ án …………… từ 0-5V cấp vào chân 6(-) op-amp Ví dụ ta đặt mạch báo động nhiệt độ 65 độ C Lúc điện áp chân (+) VCC/(R7+R8)*R2 = 5/12*10 = 4.17V ta chỉnh biến trở đặt điện áp khoảng 4.16 V chân (-) Chọn tụ C2=10uf dùng để lọc nhiễu cho mạch với giá trị nhỏ để tích dịng nhỏ khơng ảnh hưởng đến so sánh áp chân chân Chọn R10=R11=10k để hạn dòng phân cực cho Q5 tương tự Q6 R5= 330Ohm để bảo vệ led D8 Diot có chức cho dịng âm chạy từ Q5 qua điot -Tính tốn cho khối cảm biến khói Để cho led phát D1 hoạt động bình thường điện áp rơi tên led khoảng 1.2V đến 1.6V nên ta chọn R1=1k Ohm nầy dòng điện rơi vào D1 khoảng 3.4mA – 3.8mA Với led thu D2 tương led thu D2 dùng để so sánh áp nên để dòng lớn nên chọn trở nhỏ 470 Ohm lúc nầy đòng điện roi vào led D2 vào khoảng 8.805mA-7.234mA Với tụ C1 có lọc nhiễu cần áp nhỏ để phần so sánh áp với chấn 2(-) nên chọn 10uf Với chiết Áp R6 ta chọn giá tri 10k để tạo chênh lệch điện áp chân chân LM358 không khói LED thu D2 dẫn với dịng lớn mà điện áp chân 3V(+) bé điện áp chân 2V(-) Với Q6 transistor C1815 hoạt động có điện dương (mức từ Lm358) vào chân Base cần dòng nhỏ nên ta chọn trở hạn dòng cho khuếch đại nầy R3=R4=10k Ohm Q6 phân cực Diot D7 có cho dịng âm chạy từ Q6 qua điot Chon R16=330 Ohm để hạn dòng bảo led D11 Hoạt động khối biến nhiệt SVTH: …………………… Trang 23 Tên đề tài Đồ án …………… Vậy nhiệt độ nhỏ 65 độ C điện áp đặt vào chân V(+) bé điện áp đặt vào chân V(-) Nên ngõ Op-amp mức thấp xấp sỉ 0V 10 R11 phân cực cho transitor Q5 Khi ngỏ Op-amp Q5 khơng phân cực nên khơng có dịng âm chạy từ chân Emitter lên chân Collector led D8 khơng sáng khơng có dịng âm qua khối chuông báo Khi nhiệt độ lớn 65 độ C giá trị điện trở giảm nên điện áp đặt vào chân V(+) lớn điện áp đặt vào chân V(-) nên ngõ op-amp xuất mức nên có dịng điện dương qua Q5 vô chân Base nên Q5 làm cho Q5 phân cực thuận nên Q5 cho dòng âm chạy từ chân Emitter lên chân Colletor làm cho đèn D8 sáng có dịng âm chạy vào điot D9 dịng dòng khuếch đại Q5 chạy đến khối chng báo 4.2 Sơ đồ mạch (chưa có giá trị linh kiện) SVTH: …………………… Trang 24 Tên đề tài Đồ án …………… Hình 2.13: Mạch in Hình 2.14: Sản phẩm mơ hình báo SVTH: …………………… Trang 25 Tên đề tài Đồ án …………… cháy cảm biến nhiệt khói Hình 2.14: Sản phẩm mơ hình báo cháy cảm biến nhiệt khói - Tổng kết: Sau thời gian thực đề tài , em hoàn thành đạt kết sau: + Chế tạo xong mạch báo khói báo cháy + Tính thẩm mỹ tính ổn định đồ án chưa cao Qua đồ án lần này, với việc thiết kế chế tạo sản phẩm thực tế, em tiếp thu nhiều kinh nghiệm việc tính tốn, chế tạo sản phẩm Qua củng cố thêm kiến thức mà em học đồng thời tạo hội để tìm hiểu sâu nửa mơn học thời gian tới - Những hạn chế đồ án Do trình độ cịn hạn chế, thiết kế cịn nhiều thiếu sót, nhiều phương án chưa tối ưu, em mong nhận ý kiến đóng góp thầy Qua q trình thực đề tài, em tự đánh giá phần hạn chế nhiều bổ sung kiến thức hạn hẹp thời gian học trường - Hướng phát triển đề tài Thứ nhất, cung cấp phương tiện để phát đám cháy bùng phát theo phương pháp thủ công tự động SVTH: …………………… Trang 26 Tên đề tài Đồ án …………… Thứ hai, cảnh báo cho cư dân tịa nhà biết có cháy cần thiết phải sơ tán Một chức phổ biến truyền tín hiệu thơng báo cháy cho quan PCCC tổ chức ứng phó khẩn cấp khác Thiết kế võ cho mơ hình đảm bảo cách nhiệt cho linh kiện điển tử trở, transistor, LM358, IC555 Bộ vỏ có khói vịa mà không vật bay để cảm tia hồng ngoại làm cho led hồng ngoại cảm biến sai Bộ vỏ tạo cảm biến nhiệt tốt cho nhiệt trở R7 hoạt động ổn định Chúng ngắt nguồn điện, điều khiển thiết bị xử lý khơng khí, hoạt động đặc biệt khác (thang máy, cửa ngăn cháy…) Và sử dụng để khởi động hệ thống thiet bi PCCC Hệ thống báo cháy tự động hệ thống gồm tập hợp thiết bị có nhiệm vụ phát báo động có cháy xảy Việc phát tín hiệu cháy thực tự động đầu dị (khói, nhiệt, lửa,…) người (thông qua nút nhấn khẩn cấp) Hệ thống phải hoạt động liên tục 24/24 kể điện Tài liệu tham khảo: [1]https://tusach.thuvienkhoahoc.com/wiki/Gi%C3%A1o_tr%C3%ACnh_%C4%9 0i%E1%BB%87n_t%E1%BB%AD_c%C6%A1_b%E1%BA%A3n/C%C3%A1c_l inh_ki%E1%BB%87n_%C4%91i%E1%BB%87n_t%E1%BB%AD_c%C6%A1_b %E1%BA%A3n [2] https://www.youtube.com/watch?v=VzBOH3T4tw8&t=527s [3] ThS Huỳnh Phát Huy – Giáo Trình Thực Tập Cơng Nhân Điện – Điện Tử - Đại Học Hutech – năm 2013 [4] Tài liệu linh kiện điện tử tham khảo chọn lọc – tài liệu.vn SVTH: …………………… Trang 27 Tên đề tài Đồ án …………… [5] Giáo trình lịnh kiện điện tử-IISWINDOWS SEVER [6] Giáo trình linh kiện điện tử - TRƯƠNG VĂN TÁM [7] Giáo trình linh kiện ứng dụng-TS NGUYỄN VIẾT NGUYÊN [8] Giáo trình linh kiện điện tử-OVER [10] Lê Quốc Đán (2015), Giáo trình Điện tử tương tự, Trường Đại học Sài Gòn [11] http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ne555.pdf [12] http://www.datasheetspdf.com/pdf/49913/MotorolaInc/LM358/1 SVTH: …………………… Trang 28 Tên đề tài SVTH: …………………… Đồ án …………… Trang 29 Tên đề tài SVTH: …………………… Đồ án …………… Trang 30