Đồ án thiết kế hệ thống đo cơ điện tử đề tài xây dựng hệ thống đo và cảnh báo cháy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP THÁI NGUYÊN Khoa Cơ khí Chuyên ngành Cơ - Điện tử ĐỒ ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG ĐO CƠ ĐIỆN TỬ Đề tài: Xây dựng hệ thống đo cảnh báo cháy Lớp K54CĐT.01 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực Mã số sinh viên Sinh viên thực Mã số sinh viên : : : : : Thái Nguyên - 2021 Ngô Ngọc Vũ Chu Thăng Long K185520114029 Trần Trung Kiên K185520114024 Mục lục Lời nói đầu .2 Chương 1: .3 1.1 Tổng quan: 1.2 Phân tích yêu cầu: (hệ thống cảnh báo cháy khí gas) 1.3 Thông số kỹ thuật cần đạt được: (thực theo TCVN 5738:2000) .5 Chương 2: Thiết kế hệ thống đo 2.1 Sơ đồ khối hệ thống: .6 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến:  Cảm biến lửa:  Cảm biến khói - gas: 2.3 Phân tích lựa chọn điều khiển: .13 2.4 Thiết kế mạch đo xử lý tín hiệu: 17 2.5 Mơ hình hóa mơ hệ thống: 18 2.6 Lưu đồ thuật toán: .19 Chương 3: Thi công đánh giá sản phẩm 20 3.1 Bảng chi tiết thiết bị cần cho hệ thống: 20 3.2 Quá trình xây dựng thiết bị thực tế lắp ráp mạch: 21 3.3 Thử nghiệm đánh giá hệ thống: 23 Phụ lục 25 Lời nói đầu Trong sống đại, việc phịng cháy chữa cháy trở thành mối quan tâm hang đầu quanh ta ln tồn khu vực dễ cháy gây thiệt hại nặng nề người Cho nên việc lắp đặt hệ thống báo cháy chữa cháy có vai trị quan trọng, giúp ngăn chặn xử lý kịp thời đám cháy người chưa thể xử lí can thiệp Xuất phát từ nhu cầu trên, nhóm chúng em chọn đề tài: “Xây dựng hệ thống đo cảnh báo cháy đơn giản” Hệ thống giúp phát nguy cháy từ rò rỉ gas, khí dễ cháy Từ có hướng xử lí ngắt điện, kích hoạt hệ thống chữa cháy Chương 1: Tổng quan hệ thống đo cảnh báo cháy 1.1 Tổng quan:  Hệ thống đo cảnh báo cháy tự động hệ thống bao gồm tập hợp thiết bị có nhiệm vụ phát báo động có cháy rỏ rí khí gây cháy nổ xảy Việc phát tín hiệu cháy thực tự động thiết bị hoạt động liên tục 24/24  Với chức cảnh báo sớm, hệ thống có nhiệm vụ phát sớm nguy cháy vị trí đặt cảm biến Ngồi hệ thống có khả tích hợp hệ thống kỹ thuật khác phục vụ công tác chữa cháy giúp hạn chế tối đa thiệt hại người tài sản 1.2 Phân tích yêu cầu: (hệ thống cảnh báo cháy khí gas)  Các chất khí có khả cháy nổ cao nguy hiểm Trong điều kiện sinh hoạt, làm việc hàng ngày thường tiếp xúc với chất khí hóa lỏng(gas nấu bếp) chất dành cho ngành công nghiệp Hidro, Axetylene…  Bản chất trình cháy nguồn nhiên liệu (chất khí gây cháy) rị rỉ trộn lẫn vào khơng khí Khi nồng độ đến mức vừa đủ khơng khí có khả phát cháy nhanh, phát cháy có tác động nguồn nhiệt (tia lửa điện, sức nóng mặt trời )  Nổ trình cháy nhanh tạo khoảng áp suất lớn phạm vi cháy phát nổ Vậy muốn cháy nhanh phải có điều kiện cần đủ là:  Chất gây cháy hòa trộn với tỷ lệ phù hợp khơng khí, hay nói cách khác với oxi có sẵn khơng khí  Được kích hoạt tia lửa  Trong phạm vi hẹp Hình 1.1: Sự lan tỏa khí rị rỉ  Nếu có điểm rị rỉ từ ống dẫn khí, hay bình chứa khí… khí gas dần lan tỏa xung quanh theo mơ hình Nếu khơng có tác động gió, trọng lượng riêng khí nói cách xa điểm rị rỉ nồng độ khí gas gây cháy loãng Với nguyên tắc cháy, khơng có khơng khí khí gas khơng cháy nồng độ oxi quá nhiều khó cháy  Do khoảng khơng gian từ điểm rị rỉ đến điểm mà khí có đủ oxi để cháy khoảng cách an toang Và, khoảng khơng gian có q khí gas để cháy an toang Như vậy, vùng nguy hiểm thực vùng bên ngưỡng phát cháy (UFL) bên ngưỡng cháy (LFL)  Dựa thông số thực tế tiêu chuẩn kỹ thuật nêu trên, nhóm sử dụng cảm biến (khí gas, nhiệt độ, khói…) phát sớm trường hợp gây hỏa hoạn từ module cảm biến, sau truyền tín hiệu sóng radio (RF) nguy cháy đến khối xử lý trung tâm Khối cảnh báo nguy cháy đến chủ nhà thực biện pháp chữa cháy lập trình sẵn (bật bơm chữa cháy, ngắt cầu dao tổng) 1.3 Thông số kỹ thuật cần đạt được: (thực theo TCVN 5738:2000)  Việc thiết kế, lắp đặt hệ thống báo cháy tự động phải tuân thủ yêu cầu, quy định tiêu chuẩn, quy phạm hành có liên quan phải quan phịng cháy, chữa cháy có thẩm quyền chấp nhận  Hệ thống báo cháy tự động phải đáp ứng yêu cầu sau:  Phát tín hiệu cháy nhanh chóng theo chức đề  Chuyển tín hiệu phát cháy thành tín hiệu báo động rõ ràng để người xung quanh thực biên pháp thích hợp  Có khả chống nhiễu tốt  Báo hiệu nhanh chóng rõ ràng trường hợp cố hệ thống  Không bị ảnh hưởng hệ thống khác lắp đặt chung riêng rẽ  Không bị tê liệt phần hay toàn cháy gây trước phát hiên cháy  Hệ thống báo cháy tự động phải đảm bảo độ tin cậy Hệ thống phải thực đầy đủ chức đề mà khơng xảy sai sót  Những tác động bên gây cố cho phận hệ thống không gây cố tiếp hệ thống Chương 2: Thiết kế hệ thống đo 2.1 Sơ đồ khối hệ thống: Hình 2.1: Sơ đồ khối hệ thống  Chức khối:  Khối cảm biến khói: Sử dụng module cảm biến khói có nhiệm vụ phát khói đưa thông tin khối xử lý  Khối cảm biến nhiệt độ: Sử dụng cảm biến nhiệt độ có nhiệm vụ phát nhiệt độ cao đưa thông tin khối xử lí  Khối xử lí: Sử dụng điều khiển dung để giao tiếp với khối cảm biến nhiệt độ, cảm biến khói đưa thơng tin đến khối phát tín hiệu  Khối phát tín hiệu: Sử dụng cịi báo đèn có nhiệm vụ báo động cho người biết có cháy xảy  Khối nguồn: Sử dụng nguồn điện DC có điện áp 9V để cung cấp cho hoạt động mạch 2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến:  Cảm biến lửa:  Cảm biến phát lửa Flame sensor KY-026 dùng để phát lửa, thường dùng hệ thống báo cháy Tầm hoạt động khoảng 80cm với góc quét 60º  Cảm biến nhận biết lửa tốt với bước sóng 760nm – 1100nm Mạch cịn tích hợp IC LM393 để so sánh tọa mức tín hiệu chỉnh độ nhạy biến trở  Tính cảm biến:  Khả phát lửa nguồn sáng có bước sóng tương tự  Sử dụng cảm biến hồng ngoại YG1006 với tốc độ đáp ứng nhanh độ nhạy cao  Tích hợp IC LM393 để chuyển đổi ADC, tạo ngõ số tương tự, linh động việc sử dụng  Biến trở để tùy chỉnh độ nhạy cảm biến  Thông số kỹ thuật:  Điện áp hoạt động: 3.3 – 5.3 VDC  Dòng tiêu thụ: 15 mA  Bước sóng phát được: 760 – 1100nm  Góc quét: - 60º  Khoảng cách phát hiện: