Trong cuộc sống hiện đại ngày nay, ngành điện tử truyền thông là một trong những ngành quan trọng góp phần vào sự phát triển quan trọng của đất nước. Nhu cầu của con người ngày càng cao là điều kiện thuận lợi cho ngành điện tử truyền thông không ngừng phát minh ra các sản phẩm có tính ứng dụng cao, các sản phẩm có tính năng, có độ bền và độ ổn định ngày càng cao. Hiện nay, trình trạng cháy nổ ngày càng tăng và có thể đến mức báo động chẳng hạn như: cháy rừng, cháy nổ bình ga, cháy nổ do chập điện và cồn rất nhiều nguyên nhân khác. Nhằm để có thể giảm đi những nguyên nhân đáng tiếc ấy, các thiết bị mạch báo cháy điện tử đã ra đời. Thật vậy có thể nói mạch báo cháy là một trong những sản phẩm tạo nền tảng phát triển và bước ngoặc lớn của ngành điện tử phục vụ nhu cầu sử sụng của con người. Xuất phát từ lợi ích đó đã đem lại và với mục đích học quy trình thực tế về công nghệ, chúng em xin được tiến hành đề tài:” MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI DÙNG CẢM BIẾN LM358 VÀ 7805”. Trong quá trình thiết kế với sự hướng dẫn tận tình của thầy giáo và nỗ lực của bản thân chúng em, đến nay nhiệm vụ của chúng em đã hoàn thành, mặc dù rất cố gắng trong quá trình tìm hiểu, tính toán và thiết kế nhưng chắc chắn không thể tránh khỏi được những sai sót. Em rất mong được sự chỉ bảo của thầy giúp đề tài chúng em được hoàn thiện hơn.
LỜI NÓI ĐẦU Trong sống đại ngày nay, ngành điện tử truyền thông ngành quan trọng góp phần vào phát triển quan trọng đất nước Nhu cầu người ngày cao điều kiện thuận lợi cho ngành điện tử truyền thông không ngừng phát minh sản phẩm có tính ứng dụng cao, sản phẩm có tính năng, có độ bền độ ổn định ngày cao Hiện nay, trình trạng cháy nổ ngày tăng đến mức báo động chẳng hạn như: cháy rừng, cháy nổ bình ga, cháy nổ chập điện cồn nhiều nguyên nhân khác Nhằm để giảm nguyên nhân đáng tiếc ấy, thiết bị mạch báo cháy điện tử đời Thật nói mạch báo cháy sản phẩm tạo tảng phát triển bước ngoặc lớn ngành điện tử phục vụ nhu cầu sử sụng người Xuất phát từ lợi ích đem lại với mục đích học quy trình thực tế cơng nghệ, chúng em xin tiến hành đề tài:” MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHĨI DÙNG CẢM BIẾN LM358 VÀ 7805” Trong q trình thiết kế với hướng dẫn tận tình thầy giáo nỗ lực thân chúng em, đến nhiệm vụ chúng em hoàn thành, cố gắng q trình tìm hiểu, tính tốn thiết kế chắn khơng thể tránh khỏi sai sót Em mong bảo thầy giúp đề tài chúng em hoàn thiện GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU .(1) I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI .(4) 1.1 Giới thiệu chung: 1.2 Nhiệm vụ môn học: 1.3 Các khái niệm chế hoạt động 1.3.1: Khái niệm 1.3.2: Cơ chế hoạt động 1.4 Ứng dụng mạch II: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN (5) 2.1 Điện trở 2.2 Tụ điện 2.3 IC LM358 2.4 IC 7805 2.5 Transistor 2.6 Diode 1N4007 2.7 Led 2.8 Còi Buzzer 2.9 Terminal 2.10 NTC 100k 2.11 Biến trở tinh chỉnh 10k 2.12 Nút nhấn giữ chân GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page III: PHÂN TÍCH MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI .(11) 3.1 Sơ đồ khối 3.2 Sơ đồ nguyên lý 3.2.1 Khối Nguồn 3.2.2 Khối cảm biến nhiệt 3.2.3 Khối cảm biến khói 3.2.4 Khối chng báo 3.2.5 Khối điều khiển van IV: THI CÔNG MẠCH (18) 4.1: Mạch in 4.2: Sản phẩm V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN (19) 5.1: Kết luận 5.2: Hướng phát triển GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page Phần I: GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI 1.1 Giới thiệu chung: Hiện nay, việc phòng cháy chữa cháy mối quan tâm hàng đầu nước ta nước giới trở thành nghĩa vụ cơng dân Các phương tiện thông tin đại chúng tuyên truyền giáo dục cho người dân ý thức phòng tránh phòng cháy chữa cháy nhằm hạn chế vụ cháy nổ diễn ra, giảm bớt thiệt hai người đông thời mặt sở vật chất để giảm mối lo âu xã hội Với IC7805 LM358 sử dụng cho yêu cầu thông dụng thị trường với giá thành hợp lý, phù hợp với việc nguyên cứu sinh viên Vì chúng em thực báo cáo đề tài: ” MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI DÙNG CẢM BIẾN LM358 VÀ 7805” 1.2 Nhiệm vụ mơn học: Mạch báo cháy chuyển đổi thành âm đưa loa để báo khói báo cháy khu vực Ý nghĩa thực tiễn mạch báo cháy: Trong tất khu vực có người hay khu nhà cao tầng báo cháy phần tất yếu để bảo vệ người trước hiểm họa 1.3 Các khái niệm chế hoạt động 1.3.1 Khái niệm Một khía cạnh quan trọng báo cháy phát kịp thời cảnh báo cho cư dân tòa nhà tổ chức cứu hỏa Đây vai trò quan trọng hệ thống phát cháy báo động 1.3.2 Cơ chế hoạt động GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page Sử dụng linh kiện phát quang (led, led hồng ngoại…) chiếu tia ánh sáng qua vùng bảo vệ vào linh kiện thu quang Ta sử dụng linh kiện phát quang chiếu sang vào linh kiện thu quang Khi có cháy có khói xảy phịng khu vực xuất khói với mật độ cao Khi có cháy có khói qua limh kiện phát quang che chắn làm giảm cường độ ánh sáng chiếu vào linh kiện thu cường độ giảm xuống giá trị cảm biến phát phát tín hiệu báo động 1.4 Ứng dụng mạch Báo cháy gia đình phịng chống hiệu cho gia đình Các thiết bị có giá rẻ, giúp bạn ngăn chặn rủi ro tiềm ẩn cho gia đình Thiết bị báo cháy nhà đem lại cảm giác yên tâm cho gia đình bạn lần vắng nhà Ngồi chức báo cháy chúng em cịn tích hợp thiết bị báo khói,… Phần II: GIỚI THIỆU MỘT SỐ LINH KIỆN 2.1 Điện trở Điện trở cản trở dòng điện vật dẫn điện, vật dẫn điện tốt điện trở nhỏ, vật dẫn điện điện trở lớn, vật cách điện điện trở vơ lớn Ở ta sử dụng loại điện trở chính: 330Ω, 470Ω, 1k Ω 10k Ω 2.2 Tụ Điện Tụ điện loại linh kiện điện tử thụ động tạo hai bề mặt dẫn điện ngăn cách điện môi Khi có chênh lệch điện thếtại hai bề mặt, bề mặt xuất điện tích điện lượng trái dấu GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page Sự tích tụ điện tích hai bề mặt tạo khả tích trữ lượng điện trường tụ điện Khi chênh lệch điện hai bề mặt điện xoay chiều, tích luỹ điện tích bị chậm pha so với điện áp, tạo nên trở kháng tụ điện mạch điện xoay chiều Ký hiệu tụ điện Ở ta sử dụng loại tụ tụ gốm 33pF tụ 10µF 5v 2.3 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 GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 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 2.4 IC 7805 7805 IC có đầu cố định 5V IC có tính bảo vệ an toàn khu vực hoạt động, ngắt nhiệt, … Đầu lên đến 1A từ IC với điều kiện có tản nhiệt phù hợp Một biến áp 9V điện áp chính, cầu 1A đổi dòng xoay chiều thành chiều, tụ C1 lọc 7805 cho dòng ổn định 5Volt DC 2.5 Transistor GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page Transistor hay tranzito loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường sử dụng phần tử khuếch đại khóa điện tử Transistor nằm khối đơn vị tạo thành cấu trúc mạch máy tính điện tử tất thiết bị điện tử đại khác Vì đáp ứng nhanh xác nên transistor sử dụng nhiều ứng dụng tương tự số, khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp, điều khiển tín hiệu, tạo dao động Transistor kết hợp thành mạch tích hợp (IC), tích hợp tới tỷ transistor diện tích nhỏ Cũng giống điốt, transistor tạo thành từ hai chất bán dẫn điện Khi ghép bán dẫn điện âm nằm hai bán dẫn điện dương ta PNP Transistor Khi ghép bán dẫn điện dương nằm hai bán dẫn điện âm ta NPN Transistor 2.6 Diode 1N4007 Diode 1N4007 diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường sử dụng adapter AC cho thiết bị gia dụng thông thường Diode 1N4007 chịu điện áp tối đa lên đến 1000V Dòng điện cực đại qua diode 1N4007 1A, dòng cao gây nóng cháy diode Tuy nhiên, Diode 1N4007 dịng diode có tốc độ chỉnh lưu thấp, hiệu điện đầu nhấp nhô Để giảm nhấp nhô hiệu điện thể đầu nên gắn thêm tụ lọc song song với tải GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page Khi ráp mạch cần ý, tránh dùng nguồn chỉnh lưu 1N4007 cung cấp cho thiết bị điện tử gây nhiễu, méo, sai lệch tín hiệu hỏng thiết bị, nguồn dùng chạy motor DC, đèn dây tóc, nạp ác quy 2.7 Led Ở sử dụng Led thu hồng ngoại chân, Led phát hồng ngoại chân, Led thường 5mm LED (viết tắt Light Emitting Diode, có nghĩa điốt phát quang) điốt có khả phát ánh sáng hay tia hồng ngoaị, tử ngoại Cũng giống điốt, LED cấu tạo từ khối bán dẫn loại p ghép với khối bán dẫn loại n 2.8 Cịi Buzzer Cịi Buzzer 5V có tuổi thọ cao, hiệu suất ổn định, chất lượng tốt, sản xuất nhỏ gọn phù hợp thiết kế với mạch còi buzzer nhỏ gọn, mạch báo động 2.9 Terminal GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page - Kết cuối, nối dây vào mạch Cố định dây ốc vặn - Có thể ghép nhiều với - Dùng làm cọc nguồn - Dùng mạch điện tử 2.10 NTC 100k NTC loại điện trở mà trở kháng thay đổi theo nhiệt độ 2.11 Biến trở tinh chỉnh 10k Dùng để điều chỉnh giá trị điện trở ý muốn 2.12 Nút nhấn giữ chân GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 10 Nhấn Giữ dùng mạch điện tử đóng ngắt nguồn Phần III: PHÂN TÍCH MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI 3.1 Sơ đồ khối KHỐI ĐIỀU KHIỂN VAN RELAY CÔNG XUẤT KHỐI CHUÔNG BÁO KHỐI CẢM NHIỆT KHỐI CẢM BIẾN KHÓI KHỐI NGUỒN Khối nguồn: Cung cấp nguồn cho hệ thống Khối cảm biến nhiệt: Biến đổi nhiệt thành tín hiệu điện Khối cảm biến khói: Biến Khói thành tín hiệu điện Khối chng báo: Tạo âm báo động Khối điều khiển van: Đóng mở van 3.2 Sơ đồ nguyên lý GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 11 3.2.1 Khối nguồn U2 7805 1 1N4007 TERMINAL2 C1 C2 1000uF/25V 100nF VI VO GND D1 J1 R1 1k C3 100uF D2 LED Khối nguồn làm nhiệm vu cấp nguồn cho mạch hoạt động ổn định xác Cấp nguồn cho tất khối khác mạch cho mô tơ điều khiển van Nguồn 12VDC cho bình ắc quy Mạch sử sụng ic ổn áp 7805 để ổn định điện áp ngõ 5V Với dòng diện tối đa 1A Diode D1 dùng để phân cực nguồn vào nhằm để bảo vệ mạch không bị ảnh hưởng cấp nguồn ngược Tụ C1 lọc nguồn vào, Tụ C2 lọc nhiều cao tần từ nguồn vào, Tụ C3 lọc nhiều nguồn LED D2 báo nguồn, R1 điện trở hạn dòng cho LED 3.2.2 Khối cảm biến nhiệt GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 12 R10 330 D6 LED RT1 R15 U1:B 10k 10uF A1015 Q2 R9 C1815 10k RV1 R12 C4 R2 Q4 1k -tc 10.0k 10k 46% LM358 10k Mạch sử dụng điện trở âm (NTC) làm cảm biến nhiệt độ, IC Op-Amp LM358 làm so dánh điện áp Ở nhiệt độ bình thường giá trị điện trở sấp xỉ giá trị gốc nhiệt trở, ví dụ: 25 độ C giá trị điện trở 10k 10k Lúc giá trị điện áp chân (+) op-amp 2.5V tạo cầu phân áp RT1 R2 tụ C4 dùng để tạo thời gian biến đổi chậm điện áp nhiệt độ thay đổi giúp mạch hoạt động ổn định hơn, tránh nhạy với mức nhiệt độ tức thời Điện áp ngưỡng báo động đặt bới biến trở RV1(10k) Có thể chỉnh từ 0-5V cấp vào chân (-) op-amp Ví dụ ta đặt mạch báo động nhiệt độ 65 độ C Lúc điện áp chân (+) VCC/(TR1+R2)*R2 = 5/12*10 = 4.17V ta chỉnh biến trở đặt điện áp khoảng 4.16 V chân GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 13 (-) Vậy nhiệt độ nhỏ 65 độ C V(+) Ngõ Op-amp mức thấp xấp sỉ 0V R9 R10 phân cực cho transitor Q2 Khi ngỏ Opamp Q2 khơng dẫn LED D6 không sáng -> Q4 không dẫn nên chân C Q4 thả -> không tác động đến mạch còi 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 3.2.3 Khối cảm biến khói R11 330 D7 LED IR-T 10uF IR-R Q3 R8 C1815 R13 10k 100% LM358 RV2 A1015 10k 10k 3 R3 100 Q5 1k R4 R14 U1:A D4 C5 D3 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 dịng lớn Khi có khói khói làm giảm cường độ tia hồng ngoại -> LED thu D3 dẫn với dịng nhỏ Ta biếm trở RV2 cho bình trường LED D7 sáng sau ta chỉnh ngược lại khoảng sau D7 tắt GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 14 Khi khơng có khói V(-)>V(+) nên ngõ 0, Q3 Q5 tương tự khỗi cảm biến nhiệt Khi có khói V(-) tác động đến khối chuông báo 3.2.4 Khối chuông báo R5 R15 10k 1k Q4 A1015 SW1 + BUZ1 BUZZER SW-DPDT-MOM Khối RELAY cơng suất Sử dụng transsitor để kích hoạt cho relay Bao gồm relay cho nguồn điện áp khác Tín hiệu vào lấy từ khối chng báo để kích hoạt Khi relay kích hoạt cấp nguồn cho khối điều khiển van cứu hỏa Kích hoạt tự động bơm có cố xảy GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 15 J3 TERMINAL2 +9 RL2 RELAY6V J4 TERMINAL2 RL1 RELAY6V D5 J2 1N4007 R6 Q1 C1815 TERMINAL2 1k R7 10k 3.2.5 Khối điều khiển van RL3 RELAY6V +12V BT1 RELAY SW3 SW2 BUTTON SW-SPDT SW-DPDT-MOM Bao gồm mơ tơ giảm tốc chậm để đóng mở van Một cơng tắc hành trình BT1 để dừng mơ tơ van mở hết cỡ Một công tắt đảo chiều SW2 để đảo chiều quay mơ tơ đóng mở van công tắt chuyển chế độ tự động tay SW3 Một relay dùng để chuyển chế độ tay mở động đóng Với nguồn cấp vào bao gồm dây mass Một dây nguồn 12V dây từ điều khiển từ khối relay công suất cấp nguồn 12V có báo động GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 16 Nếu để SW3 vị trí chế độ tự động Lúc để SW2 hình có báo động Mơ tơ tự động bật quay đến vị trí mở van Đơng thời tới vị trí mở van BT1 hở làm mô tơ dừng lại Lúc RL3 không đóng RL3 RELAY6V +12V BT1 SW3 SW2 BUTTON RELAY SW-SPDT SW-DPDT-MOM Để tắt van ta cần chuyển SW3 vị trí Sau chuyển SW2 xuống hình H2 Lúc BT1 hở nhiên RL3 cấp nguồn nên dóng lại dẫn nguồn cấp cho động Làm động quay ngược lại đóng van lại RL3 RELAY6V +12V BT1 RELAY SW3 SW2 BUTTON SW-SPDT SW-DPDT-MOM Bật thử tay Để SW3 vị trí SW2 H3 động làm mở van chế độ tự động dù khối cảm biến không kích hoạt Để dừng khối để SW3 SW2 điểm động khơng bị tác động Phần IV: THI CÔNG MẠCH GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 17 4.1 Mạch in 4.2 Sản phẩm GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 18 Phần V: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 5.1 Kết luận GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 19 Kết đạt mạch báo cháy báo khói hoạt động ổn định xác Hạn chế mạch chưa có hệ thống bảo vệ đẻ đảm bảo không bị hư hỏng tác động lửa, dặt hệ thống từ xa phải đảm bảo led thu led phát không bi lệch Trong thời gian thiết kế thi công hệ thống báo cháy âm gặp khó khăn thiết kế mạch khó khăn giải quyết, cuối chúng em cho sản phẩm mà mong muốn Sản phẩm giúp cho nhận biết vụ rò khỉ khí ga hay nơi cháy giúp cứu chữa kịp thời 5.2 Hướng phát triển Thiết kế vỏ cho mô hình để đảm bảo cách nhiệt cho linh kiện điện trở trở, IC, transistor , vỏ có khói vào mà khơng có vật bay để cản tia hồng ngoại làm cho led hồng ngoại cảm biến sai Bộ vỏ tạo cảm biến nhiệt tốt cho nhiệt trở hoạt động ổn định TÀI LIỆU THAM KHẢO 1: https://mualinhkien.vn/chi-tiet-bv/kit-89s52v2-huong-dan-lap-trinhlam-he-thong-cam-bien-khi-gas.html 2: https://text.123doc.org/document/5172297-mo-hinh-bao-chay-bangcam-bien-khoi-va-nhiet-dung-lm358-va-ic555.htm 3: GVHD: Thầy Nguyễn Đỗ Dũngy Nguyễn Đỗ Dũngn Đỗ Dũng Dũng Page 20