Thiết Kế Hệ Thống Rửa Tay Tự Động.pdf

ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ - - ĐỒ ÁN MÔN HỌC THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA TAY TỰ ĐỘNG GVHD: TS Đặng Quang Đồng SVTH: Nguyễn Hữu Đức Nguyễn Xuân Đức Lê Xuân Giang Phan Thị Thu Hân LỚP: 122201 Hưng yên, năm 2021 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên Hướng Dẫn ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Lời nói đầu Trong thời đại nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày Song hành với thành tựu khoa học cơng nghệ việc ứng dụng thành tựu vào sống điều cần thiết Đặc biệt phát triển ngành kỹ thuật điện tử, tạo hàng loạt thiết bị có độ xác cao, gọn nhẹ ứng dụng chúng ngày mở rộng Ngành tự động hóa ngày trở nên phát triển, thiết bị đời sống thường ngày có điều khiển cách tự động giúp ích cho người dân nhiều Vậy nên tạo hệ thống thiết bị đại đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng trở nên cần thiết Xuất phát từ lý kiến thức chúng em có q trình học tập nghiên cứu, đặc biệt hướng dẫn thầy Đặng Quang Đồng giao cho chúng em nghiên cứu đề tài: “Thiết kế hệ thống rửa tay tự động” Chúng em nghĩ hội cho chúng em học tập nghiên cứu tiếp xúc với khoa học công nghệ thời đại Do hạn chế hiểu biết thời gian với tình hình dịch bệnh chung , nên thời gian tìm hiểu, nghiên cứu thuyết minh đề tài khơng tránh khỏi sai sai sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy cô bạn bè để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ MỤC LỤC CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tìm hiểu hệ thống rửa tay tự động 1.2 Tìm hiểu số thiết bị linh kiện điện tử CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA TAY TỰ ĐỘNG 14 2.1 Phân tích mơ mạch 14 2.1.1 Sơ đồ khối 14 2.2 Thiết kế chế tạo mạch 15 KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 16 Kết luận 16 Hướng phát triển 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO 18 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Danh mục hình ảnh Hình 1.1: Hình ảnh thực tế điện trở Hình 1.2: Ký hiệu theo tiêu chuẩn EU US .2 Hình 1.3: Hình ảnh cảm biến hồng ngoại Hình 1.4: Ngun lí hoạt động transistor NPN Hình 1.5: Cấu tạo transistor NPN Hình 1.6: Sơ đồ mạch bán dẫn NPN Hình 1.7: Sơ đồ mạch bóng bán dẫn NPN Hình 1.8: Sơ đồ chân cực âm dương diode 1N4007 Hình 1.9: Sơ đồ chân IC 741 10 Hình 1.10: Cách relay liên kết hai mạch với 12 Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí máy rửa tay tự động 14 Hình 2.2: Cắm chạy thử board mạch 15 ĐỒ ÁN MÔN HỌC KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Tìm hiểu hệ thống rửa tay tự động Trên thực tế nay, dễ dàng bắt gặp hình ảnh thiết bị rửa tay tự động sử dụng rộng rãi khắp nơi, dễ thấy nơi công cộng khu vệ sinh khu trung tâm thương mại, rạp chiếu phim, khu vui chơi Nhìn qua ta hiểu chúng sản xuất để giúp cho việc rửa đôi bàn tay mà khơng cần phải tiếp xúc với bề mặt thiết bị, tránh việc vơ tình lây nhiễm vi khuẩn Nhưng sinh viên ngành kỹ thuật, chúng em muốn tìm hiểu sâu nguyên lý hoạt động, cấu tạo phận vai trò phận hình thành nên hệ thống rửa tay tự động Một hệ thống rửa tay tự động chế tạo công phu, dựa hoạt động hệ thống cảm biến để điều khiển mạch máy bơm Nhờ phát triển ngày cao ngành kĩ thuật điện điện tử giới tiến bước công nghiệp 4.0 nên thứ dần tự động hóa, dẫn đến cảm biến quan trọng Nhờ có hệ thống cảm biến mà chúng em tạo hệ thống rửa tay tự động phục vụ người 1.2 Tìm hiểu số thiết bị linh kiện điện tử a) Điện trở Điện trở (Resistor) linh kiện điện tử thụ động gồm tiếp điểm kết nối, thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác Điện trở cơng suất tiêu tán lượng lớn điện chuyển sang nhiệt có điều khiển động cơ, hệ thống phân phối điện Các điện trở thường có trở kháng cố định, bị thay đổi nhiệt độ điện áp hoạt động Biến trở loại điện trở thay đổi trở kháng núm vặn điều chỉnh âm lượng Các loại cảm biến có điện trở biến thiên như: cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm, lực tác động phản ứng hóa học ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 1.1: Hình ảnh thực tế điện trở Điện trở loại linh kiện phổ biến mạng lưới điện, mạch điện tử, Điện trở thực tế cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ có nhiều hình dạng khác nhau, ngồi điện trở cịn tích hợp vi mạch IC Điện trở phân loại dựa khả chống chịu, trở kháng… tất nhà sản xuất ký hiệu *) Ký hiệu– Quy ước: - Ký hiệu điện trở Sơ đồ mạch điện thay đổi tùy theo tiêu chuẩn quốc gia Có hai loại phổ biến sau: kí hiệu điện trở kiểu Mỹ kí hiệu điện trở theo kiểu (IEC) Hình 1.2: Ký hiệu theo tiêu chuẩn EU US - Các giá trị ghi điện trở thường quy ước bao gồm chữ xen kẽ với chữ số theo tiêu chuẩn IEC 6006 dùng để thuận tiện đọc ghi giá trị người ta phân cách số thập phân chữ Ví dụ 8k2 có nghĩa 8.2 kΩ 1R2 nghĩa 1.2 Ω, 18R có nghĩa 18 Ω *) Đơn vị điện trở: Ohm (ký hiệu: Ω) Là đơn vị hệ SI điện trở, đặt theo tên Georg Simon Ohm Một ohm tương đương với vôn/ampere Các điện trở có nhiều giá trị khác gồm milliohm (1 mΩ = 10−3 Ω), kilohm (1 kΩ = 10 Ω), megohm (1 MΩ = 10 Ω) *) Nguyên lý hoạt động điện trở - Đặc tính điện trở lý tưởng biểu diễn định luật Ohm sau:V=IR - Định luật Ohm nói rằng: điện áp (V) qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện (I) tỉ lệ số điện trở (R) - Nguyên lý hoạt động điện trở: ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ - Ví dụ: Nếu điện trở 300 Ohm nối vào điện áp chiều 12V, cường độ dòng điện qua điện trở 12 / 300 = 0.04 Amperes - Điện trở thực tế có số điện cảm điện dung có ảnh hưởng đến mối quan hệ điện áp dòng điện mạch xoay chiều *) Cách đọc điện trở - Điện trở vòng màu - Vòng A, B trị số tương ứng với màu - Vòng C hệ số nhân - Vòng D sai số Màu Vòng A, B Vòng C Vòng D Đen x10 = x1 ……… Nâu x10 = x10 + 1% Đỏ x10 = x100 +2% Cam x10 = x1000 + 3% Vàng x10 = x10000 Lục x10 = x100000 ……… Lam x10 = x1000000 ……… Tím x10 = x10000000 ……… Xám x10 = x100000000 ……… Trắng x10 = x1.000000000 ……… Vàng nhũ x10 -1 = x0,1 + 5% Bạc x10 -2 = x0, 01 + 10% Màu thân điện …………………… + 20% trở ……… …… ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ +) Điện trở vị trí bên trái có giá trị tính sau: R=45×102Ω=4,5KΩ Bởi vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với giá trị số mũ Vòng màu cuối cho biết sai số điện trở phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng +) Điện trở vị trí có giá trị tính sau: R=380×103Ω=380KΩ Bởi cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, cam tương ứng với giá trị số mũ Vòng cuối cho biết giá trị sai số 2% ứng với màu đỏ +) Điện trở vị trí bên phải có giá trị tính sau: R=527×104Ω=5270KΩ Bởi xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, nâu tương ứng với sai số 1% Vòng màu cuối cho biết thay đổi giá trị điện trở theo nhiệt độ 10 PPM/°C Lưu ý: - Để tránh lẫn lộn đọc giá trị điện trở, điện trở có tổng số vịng màu từ trở xuống khơng bị nhầm lẫn vị trí bị trống khơng có vịng màu đặt phía tay phải trước đọc giá trị Còn điện trở có độ xác cao có thêm tham số thay đổi theo nhiệt độ vịng màu tham số nhiệt nhìn thấy có chiều rộng lớn phải xếp bên tay phải trước đọc giá trị - Do điện trở cố định thường có sai số đến 20%, tức biến đổi xung quanh trị số danh định đến 20% Cho nên khơng cần thiết phải có tất trị số 10, 11, 12, 13, … Mặt khác mạch điện thông thường cho phép sai số theo thiết kế Nên cần trị số 10, 15, 22, 33, 47, 68, 100, 150, 200, … đủ b) Cảm Biến Hồng Ngoại Cảm biến hồng ngoại chữ viết tắt Passive InfraRed sensor tức cảm biến bị động tiêu dùng kích thích tia hồng ngoại Tia hồng ngoại tia nhiệt phát khoảng nóng Thân nhiệt thể người thông thường 37 độ C thể phát tia nhiệt hay gọi tia hồng ngoại Và từ chúng dùng tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt dạng dấu hiệu điện nhờ mà với thể khiến cảm biến phát vật thể di chuyển đến ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 1.3: Hình ảnh cảm biến hồng ngoại *) Nguyên lý hoạt động: Mọi vật thể phát loại tia gọi tia hồng ngoại Và thân người phát tia nhiệt – tia hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại nhận biết có mặt nguồn nhiệt thơng qua tia hồng ngoại tự động cấp nguồn điện báo động cho thiết bị đèn chiếu sáng Cảm biến hồng ngoại có nhạy hay khơng dựa vào nhiệt độ môi trường Nhiệt độ môi trường thấp cảm biến hồng ngoại có độ nhạy cao *) Ứng dụng cảm biến hồng ngoại: - Cảm biến hồng ngoại thiết bị có nhiều tính bật như: bật tắt đèn tự động, báo trộm, mở cửa tự động… - Cảm biến hồng ngoại giúp bật tắt đèn tự động: Với chức bật đèn tự động có người bước vào cảm biến hồng ngoại tự động đèn sáng lên Và người di chuyển đến đâu đèn sáng đến Vì mà khơng gian lắp đặt thiết bị cảm biến hồng ngoại vị trí hành lang dùng bật đèn chiếu sáng lối nhà vệ sinh giúp cho khơng gian chiếu sáng ln - Cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm: So với thiết bị chống trộm khác việc sử dụng thiết bị cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm tốt nhất, bảo vệ gia đình Bởi đêm đến có trộm bước vào nhà hay qua sân vườn, ban công nhà bạn, ngang qua mắt cảm ứng mà trộm khơng xác định vị trí lắp đặt cảm biến thiết bị hú cịi lúc chủ nhà biết có trộm để đề phịng có biện pháp xử lý kịp thời - Cảm biến hồng ngoại giúp mở cửa tự động: Hiện có nhiều thiết bị cảm biến hồng ngoại lắp đặt kèm theo chế độ mở cửa tự động giúp cho người dùng tiện lợi linh hoạt sử dụng lắp đặt thiết bị ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ c) Transistor NPN Định nghĩa: Các transistor nguyên liệu loại p đặt hai vật liệu loại n gọi transistor NPN Transistor NPN khuếch đại tín hiệu yếu vào sở tạo tín hiệu khuếch đại mạnh đầu thu Trong bóng bán dẫn NPN, hướng chuyển động electron từ vùng phát đến vùng thu dịng điện cấu thành bóng bán dẫn Loại bóng bán dẫn chủ yếu sử dụng mạch hạt mang điện đa số chúng electron có độ linh động cao so với lỗ trống Hình 1.4: Ngun lí hoạt động trans is tor NPN *) Cấu tạo Transistor NPN: Transistor NPN có hai điốt kết nối trở lại Các diode phía bên trái gọi diode phát sở điốt phía bên trái gọi diode collector -base Những tên đưa theo tên thiết bị đầu cuối Hình 1.5: Cấu tạo trans is tor NPN Transistor NPN có ba thiết bị đầu cuối, phát, thu sở Phần bóng bán dẫn NPN pha tạp nhẹ, yếu tố quan trọng hoạt động bóng bán dẫn Bộ phát pha tạp vừa phải, thu pha tạp nặng *) Sơ đồ mạch bóng bán dẫn NPN Sơ đồ mạch bóng bán dẫn NPN hiển thị hình Bộ thu mạch sở kết nối theo xu hướng ngược phát mạch sở kết nối theo ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ xu hướng thuận Bộ thu kết nối với nguồn cung cấp tích cực sở nguồn cung cấp âm để kiểm soát trạng thái BẬT / TẮT bóng bán dẫn Hình 1.6: Sơ đồ mạch bán dẫn NPN *) Nguyên tắc hoạt động Transistor NPN: Sơ đồ mạch bóng bán dẫn NPN hiển thị hình Xu hướng chuyển tiếp áp dụng đường giao sở phát phân cực ngược áp dụng đường giao sở thu Điện áp phân cực thuận VEB nhỏ so với điện áp phân cực ngược VCB Hình 1.7: Sơ đồ mạch bóng bán dẫn NPN  Bộ phát bóng bán dẫn NPN bị pha tạp nặng Khi phân cực thuận áp dụng phát, hạt mang điện đa số di chuyển phía gốc Điều làm cho phát E Các electron nhập vào vật liệu loại P kết hợp với lỗ trống  Cơ sở bóng bán dẫn NPN pha tạp nhẹ Do có vài electron kết hợp lại cấu thành sở tơi B Dịng sở vào khu vực thu Điện phân cực ngược vùng collector áp dụng lực hấp dẫn cao lên ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ electron chạm tới điểm tiếp giáp collector Do thu hút thu thập điện tử thu  Toàn dịng phát nhập vào sở Vì vậy, nói dịng phát tổng thu dòng sở  Trong hướng dẫn trước, thấy Transitor Bipolar BJT tiêu chuẩn, có hai dạng Loại NPN ( Negative- Positive- N egative)và PNP (PositiveNegative- Positive)  Cấu hình bóng bán dẫn sử dụng phổ biến Transitor NPN Chúng học mối nối bóng bán dẫn lưỡng cực bị sai lệch theo ba cách khác – Cơ sở chung, Bộ phát chung Bộ thu chung  Trong hướng dẫn bóng bán dẫn lưỡng cực, xem xét kỹ cấu hình Bộ phát chung chung Emitter sử dụng Transitor NPN lưỡng cực với ví dụ việc chế tạo bóng bán dẫn NPN với đặc tính dịng điện bóng bán dẫn đưa d) Diode 1N4007 1N4007 diode đa sử dụng rộng rãi Nó thường dùng làm chỉnh lưu phần nguồn điện thiết bị điện tử để chuyển đổi điện áp AC thành DC với tụ lọc khác Nó diode dịng 1N400x, có diode tương tự khác từ 1N4001 đến 1N4007 khác biệt chúng điện áp ngược lặp lại tối đa Nó sử dụng ứng dụng chung cần diode Diode 1N4007 chế tạo để làm việc với điện áp cao dễ dàng xử lý điện áp 1000V Với dòng điện trung bình 1000mA hay 1A, cơng suất tiêu thụ 3W, kích thước nhỏ giá rẻ diode lý tưởng cho nhiều ứng dụng khác *) Tính / thơng số kỹ thuật  Loại gói: DO-45 SMDiphio  Loại diode: diode ứng dụng chung chỉnh lưu silicon  Điện áp ngược lặp lại tối đa là: 1000 V  Dịng Fwd trung bình: 1000mA  Dịng Fwd tối đa không lặp lại: 30A  Công suất tiêu thụ tối đa là: 3W  Nhiệt độ lưu trữ hoạt động phải là: -55 đến +175 độ C  Sơ đồ chân cực âm dương diode 1N4007 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 1.8: Sơ đồ chân cực âm dương diode 1N4007  Thay tương đương 1N4007 Nếu bạn làm việc 400V bạn sử dụng 1N4004, 600V sử dụng 1N4005, 800V sử dụng 1N4006, loại hồn tồn giống giá trị khác 1N4007 Nhưng bạn làm việc 800V 1000V bạn sử dụng diode HER208, HER158, FR207, FR107 làm tương đương Nếu bạn làm việc 1000V, bạn sử dụng EM520, EM513 1N5399 để thay  Diode 1N4007 dùng làm 1N4007 sử dụng nhiều loại mạch Nó thường d ùng để chỉnh lưu sử dụng mạch cần chặn điện áp, chặn xung điện áp, … Nó sử dụng mạch logic kỹ thuật số  Các ứng dụng  Nguồn điện  Bộ sạc pin  Bộ nhân đôi điện áp  Adapter  Chỉnh lưu  Bảo vệ linh kiện  Chặn điện áp đến không cần thiết  Cách chạy lâu dài an tồn mạch Để có thời gian chạy tối đa diode, bạn nên giữ mức thấp 30V đến 40V so với giá trị điện áp ngược lặp lại tối đa giá trị khác Luôn nối ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ cực, không chạy 1A tải Không vận hành lưu trữ nhiệt độ -55 độ C +175 độ C e) IC Khuếch đại thuật toán  Các IC khuếch đại thuật tốn có nhiều ứng dụng thiết bị điện tử từ dân dụng, công nghiệp…  IC khuếch đại thuật tốn thơng dụng có giá bán rẻ Các thiết kế đại thiết kế chặt chẽ trước đây, số thiết kế cho phép mạch điện chịu đựng tình trạng ngắn mạch đầu mà không làm hư hỏng  Trong IC 741 xuất sớm, góp công lớn việc phát triển ứng dụng IC thuật tốn Hình 1.9: Sơ đồ chân IC 741 Chức chân IC  Chân 1: Chân chỉnh không  Chân 2: Ngõ vào đảo  Chân 3: Ngõ vào không đảo  Chân 4: VEE chân nối đến đầu âm nguồn kép  Chân 5: Không dùng  Chân 6: Tín hiệu  Chân 7: Nguồn dương  Chân 8: Không dùng  Mặc dù thiết kế khác sản phẩm nhà chế tạo, tất IC khuếch đại thuật tốn có chung cấu trúc bên bao gồm tầng:  Mạch khuếch đại vi sai: Tầng khuếch đại đầu vào — tạo độ khuếch đại tạp âm thấp, tổng trở vào cao, thường có đầu vi sai 10 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  Mạch khuếch đại điện áp: Tầng khuếch đại điện áp, tạo hệ số khuếch đại điện áp lớn, độ suy giảm tần số đơn cực, thường có ngõ đơn  Mạch khuếch đại đầu ra: Tầng khuếch đại đầu ra, tạo khả tải dòng lớn, tổng trở đầu thấp, có giới hạn dịng bảo vệ ngắn mạch f) Relay Relay công tắc điện từ vận hành dịng điện tương đối nhỏ bật tắt dòng điện lớn nhiều Trái tim relay nam châm điện (một cuộn dây trở thành nam châm tạm thời dòng điện chạy qua nó) Bạn nghĩ relay loại địn bẩy điện: Khi bật dịng điện nhỏ bật (“địn bẩy”) thiết bị khác sử dụng dòng điện lớn nhiều Tại hữu ích? Như tên cho thấy, nhiều cảm biến thiết bị điện tử nhạy cảm tạo dòng điện nhỏ Nhưng thường cần chúng để điều khiển máy lớn sử dụng dòng điện lớn Relay thu hẹp khoảng cách, tạo điều kiện cho dòng điện nhỏ kích hoạt dịng điện lớn Điều có nghĩa relay hoạt động cơng tắc (bật tắt) khuếch đại (chuyển đổi dòng điện nhỏ thành dòng lớn hơn)  Nguyên lý hoạt động relay: Khi dòng điện chạy qua mạch thứ (1), kích hoạt nam châm điện (màu nâu) Tạo từ trường (màu xanh) thu hút tiếp điểm (màu đỏ) kích hoạt mạch thứ hai (2) Khi tắt nguồn, lò xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai lần Đây ví dụ rơ le “thường mở” (NO) Các tiếp điểm mạch thứ hai không kết nối theo mặc định bật dòng điện chạy qua nam châm Các rơ le khác “thường đóng” (NC) Các tiếp điểm kết nối để dòng điện chạy qua chúng theo mặc định) tắt nam châm kích hoạt, kéo đẩy tiếp điểm xa Thông thường rơle mở phổ biến Bên hình ảnh động khác cho thấy cách relay liên kết hai mạch với Ở phía bên trái, có mạch đầu vào cung cấp cơng tắc loại cảm biến Khi mạch kích hoạt, cung cấp dịng điện cho nam châm điện kéo công tắc kim loại đóng lại kích hoạt mạch đầu thứ hai (ở phía bên phải) Dịng điện tương đối nhỏ mạch đầu vào kích hoạt dịng điện lớn mạch đầu 11 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ Hình 1.10: Cách relay liên kết hai mạch với  Relay hoạt động nào? - Thứ nhất: Mạch đầu vào (vòng màu xanh) bị tắt khơng có dịng điện chạy qua (có thể cảm biến đóng cơng tắc) bật Mạch đầu (vòng lặp màu đỏ) bị tắt - Thứ hai: Khi dòng điện nhỏ chạy mạch đầu vào Nó kích hoạt nam châm điện (được hiển thị dạng cuộn dây màu xanh đậm) Và tạo từ trường xung quanh - Thứ ba: Nam châm điện lượng kéo kim loại mạch đầu phía nó, đóng cơng tắc cho phép dịng điện lớn nhiều chạy qua mạch đầu - Thứ tư: Mạch đầu vận hành thiết bị có dịng điện cao đènhoặc động điện g) Máy bơm chiều Khái niệm máy bơm điện chiều: Máy bơm điện chiềusử dụng máy điện chiều Máy điện chiều dùng giao thông vận tải, công nghiệp, hóa chất, hàn nhiều đồ điện gia dụng… để làm máy phát điện hay động điện máy bơm nước +) Máy điện chiều máy có cấu tạo phức tạp hai phần tĩnh (stato) phần quay (roto) có dây quấn liên hệ với qua chổi than cổ góp điện nên khó sử dụng, bảo dưỡng khó sửa chữa lại có nhiều ưu điểm sau: +) Máy phát điện chiều giúp cung cấp dòng điện trực tiếp cho công nghiệp điện phân, đúc điện, mạ điện, nạp ắc quy hay dùng cho hệ thống tự động khống chế chiều… +) Máy bơm nước loại chiều có motor điện dùng nên dễ điều chỉnh tốc độ phạm vi rộng, phẳng liên tục, momen khởi động cao 12 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ +) Nói cấu tạo động điện bơm nước chiều máy phát điện chiều hồn tồn giống Hai dịng máy dùng động kéo cho roto quay, máy phát điện chiều để thắp đèn chạy máy Ngược lại, cấp điện vào máy bơm điện roto quay để kéo máy công tác +) Máy điện chiều sử dụng để làm động điện máy bơm nước giữ nguyên chiều dòng điện chạy dây quấn tên cực từ máy phát điện động máy quay ngược chiều với chiều quay làm máy phát điện +) Động điện có phần bao gồm phần đứng n (stator) phần chuyển động (rotor) ln quấn nhiều vịng dây dẫn hay có nam châm vĩnh cửu Khi cuộn dây roto stato nối với nguồn điện, xung quanh máy tồn từ trường, tương tác từ trường rotor stator tạo chuyển động quay roto quanh trục hay momen Máy bơm điện chiều động DC: Máy bơm điện chiều sử dụng động DC động điện cung cấp dòng điện trực tiếp, chẳng hạn từ nguồn pin từ nguồn DC Tốc độ động DC kiểm sốt cách thay đổi điện áp Ngược lại, động AC cung cấp dòng điện xoay chiều (AC) xác định điện áp tần số Chính mà động cung cấp AC yêu cầu thay đổi tần số để thay đổi tốc độ; việc liên quan đến kiểm soát tốc độ phức tạp tốn Điều khiến cho động DC phù hợp với thiết bị từ hệ thống 12VDC ô tô, động băng tải Cả hai yêu cầu kiểm soát tốc độ tốt cho phạm vi tốc độ tốc độ định mức Nguyên tắc hoạt động máy bơm điện chiều: Phần lớn động điện hoạt động theo nguyên lý điện từ, số loại động hoạt động dựa nguyên lý khác lực tĩnh điện hiệu ứng điện áp sử dụng Nguyên lý mà động điện từ dựa vào có lực học cuộn dây có dịng điện chạy qua nằm từ trường Lực xác định theo mơ tả định luật lực Lorentz, vng góc với cuộn dây với từ trường 13 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG RỬA TAY TỰ ĐỘNG 2.1 Phân tích mơ mạch 2.1.1 Sơ đồ ngun lí Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lí máy rửa tay tự động  Nguyên lí hoạt động - Khi “Tin hieu” đưa vào mức 0V (hay cơng tắc đóng xuống ) Q1 đóng (khơng dẫn) Do khơng có dịng IBE >> Role không làm việc - Khi “Tin hieu” đưa vào mức 5V (hay cơng tắc đóng lên dương nguồn) qua R3 hạn dịng, phân áp qua R4 làm cho Q1 mở (dẫn) thông lúc ta có dịng Ice dịng điện chạy qua cuộn dây >> Q1 >> Mát => tạo vịng điện khép kín Role đóng tiếp điểm thường mở >> điều khiển cho bóng đèn đóng tắt - Diot D1 mạch có tác dụng chống lại dòng điện cảm ứng cuộn sinh làm hỏng transistor - Mục đích R3 tạo dòng vào cực B trans tới ngưỡng bão hòa để trans hoạt động khóa có điều kiện *) Chú thích:Cơng tắc cực bóng đèn sơ đồ thay cho cảm biến máy bơm thực tế 14 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ 2.2 Thiết kế chế tạo mạch Hình 2.2: Cắm chạy thử board mạch 15 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Kết luận Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài hướng dẫn thầy giáo Đặng Quang Đồng, chúng em hoàn thành đồ án thiết kế “Hệ thống rửa tay tự động” kiểm tra hoạt động đạt yêu cầu đề tài giao Chúng em đạt kết sau: chế tạo thành công mạch điều khiển, sản phẩm có tính ổn định, tổ chức teamwork hiệu Qua đề tài chúng em hiểu áp dụng kiến thức học vào thực tế chế tạo sản phẩm Hiểu trình thiết kế chế tạo nguyên lý hoạt động hệ mạch đơn giản, từ giúp chúng em có thêm kiến thức để thực thiết kế mạch phức tạp tương lai  Ưu điểm đề tài  Hệ thống rủa tay tự dộng có mạch đơn giản dễ điều khiển, gọn nhẹ, hoạt động ổn định, dễ lắp đặt sửa chữa  Tính tự động hóa cao: khả nhận diện bơm nước hoàn toàn tự động dựa tác động từ người, phù hợp với yêu cầu đặt hệ thống vệ sinh tiết kiệm tài nguyên  Chi phí đầu tư thấp mà đảm bảo tiêu chí an tồn vệ sinh yếu tố kỹ thuật tiết kiệm khoản không nhỏ cho ngân sách sở hạ tầng  Nhược điểm đề tài  Mạch điều khiển hệ thống  Chưa phổ biến, hạn chế  Sản phẩm mang tính nghiên cứu nên chưa sử dụng rộng rãi thực tế  Do điều kiện thời gian nên sản phẩm chưa hoàn hảo Hướng phát triển  Mạch cảm biến rửa tay thường dùng làm vịi bồn rửa tay tiện lợi an tồn vệ sinh  Đề tài ứng dụng đời sống sinh hoạt sản xuất gia đình hay khách sạn, nhà tắm 16 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ  Có thể phát tiển đề tài với quy mô lớn lớn để ứng dụng nhiều môi trường khác nhà rửa xe, tắm rửa chăn nuôi nông nghiệp, sát khuẩn, …  Là sở nghiên cứu đề tài có yêu cầu tương tự 17 ĐỒ ÁN CHUYÊN NGÀNH I KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ TÀI LIỆU THAM KHẢO Internet Sách linh kiện điện tử 18