đồ án 2 thiết kế chế tạo mạch và thiết bị điện đề tài thiết kế mạch báo khói sử dụng mq2

Thực hiện chức năng chính là điều chỉnh mức độ tín hiệu, bạn chế cường động dòng điện chạy trong mạch, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động, tiếp điểm cuối trong đường.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 2Thiết kế, chế tạo mạch và thiết bị điện Tên đề tài: Thiết kế mạch báo khói sử dụng MQ2

Sinh viên thực hiện: Mã SV: 105

Mã SV: 1222

Lớp: 122

Cán bộ hướng dẫn:Nguyễn Khoa Điện – Điện tử

Hưng Yên 2022

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 8

1.1 Tổng quan……… 8

1.2 Mục đích nghiên cứu……….8

1.3 Nội dung nghiên cứu……… 8

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 9

2.1 Cảm biến MQ2 9

2.2.Điện trở 11

2.3.Relay 12v 13

2.4.Tụ điện 19

2.5.Diode 22

2.6.IC LM7805 23

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ MẠCH, KẾT QUẢ 24

3.1.Sơ đồ khối 24

3.2.Sơ đồ nguyên lý 25

3.3.Nguyên lý làm việc 29

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 30

PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

(tối đa10)

1 Năng lực chung (Ý thức thực hiện và khả năng làm việc nhóm)

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

2 Năng lực chuyên môn( Kiến thức lý thuyết, khả năng thực hành)

………

………

……… ……

………

………

………

………

Điểm kết luận: ………… Hưng yên, ngày … tháng … năm 20…

KẾ HOẠCH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Tên đề tài :Mạch báo khói dùng cảm biến MQ2

Sinh viên thực hiện: Lưu Văn Hùng Phi

Ngô Văn Thịnh

Lớp: 122201.4

E_mail: hung21521@gmail.com ĐT: 0934517124

Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thắng

Kế hoạch thực hiện chi tiết:

1 Tìm hiểu

Các sản phẩm đã được

ứng dụng trong thực tế

Phân tích yêu cầu của đề

tài

Thu thập các thông tin

có liên quan

Các kiến thức cần có để

phục vụ nghiên cứu đề

tài

Thiết kế sơ đồ khối

1 Phòng học - Phân công nhóm

trưởng

- Cả nhóm cùng tham gia tìm hiểu và thảo luận nhóm

- Lập kế hoạch thực hiện

điện (giá trị linh kiện,

loại linh kiện sử dụng,

3 Khảo sát mạch điện của

thiết bị trên chương

trình mô phỏng (Tina,

CircuitMaker,

Electricworkben,

Proteurs…) Viết báo

cáo kết quả khảo sát

Lắp ráp trên mạch bo

test (Breadboard) và

2 Phòng học Theo phân chia mỗi

người phụ trách mộtmạch để khảo sát

khảo sát theo từng khối

theo các giá trị tính toán

Viết thuyết minh báo

cáo kết quả sau khi

Viết báo cáo sau khi

kiểm tra hiệu chỉnh

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và đời sống hiện nay, các thiết bị đóngvai trò rất quan trọng trong công việc phát triên, ở dâu chúng ta cũng có thể bắt gặpcác thiết bị điện tử Vi vậy, các thiết bị điện ngày phát triển và ra đời nhiều hơn,trong đó nhiệt độ của các thiết bị điện từ đó cũng là vấn đề cần thiết để quan tâm.Tân nhiệt giúp làm mát cho các thiết bị điện tử khi hoạt động Nhận thức được tầmquan trọng của vẫn để trên nên em tiến hành nghiên cứu và “thiết kế mạch báokhói sử dụng MQ2 ”, với mong muốn giải quyết và lấy vấn đề đó làm đồ án củanhóm em

Là những sinh viên của khoa Điện – Điện Tử, chúng em muốn được tiếp cận vàhiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất, vì vậy đồ án môn học chế tạo sảnphẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng và củng cố lý thuyết đã đượchọc.Trong đồ án lần này, chúng em đã được thầy giáo NGUYỄN VĂN THẮNGgiao đề tài “Thiết kế,lắp ráp MẠCH BÁO KHÓI SỬ DỤNG MQ2 ” Sau thời giannghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công mạch báo khói sử dụng MQ2 đáp ứngđược cơ bản yêu cầu của đề tài

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lýthuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã nhậnđược sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy NGUYỄN VĂN THẮNG, sự góp

ý kiến của các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên trong lớp Đựơc như vậychúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp

đỡ, chỉ bảo của các thầy,cô và các bạn trong các đồ án sau này

Nhóm sinh viên thực hiện:LƯU VĂN HÙNG PHINGÔ VĂN THỊNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI

1.1 Tổng quan

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó đã có rất nhiều các giáo sư, tiễn sỹ hay sinhviên … đã tiến hành nghiên cứu về đề tài này Nhằm nghiên cứu và khắcphục tình trạng gây hoả hoạn, cháy nổ ,tránh ảnh hưởng tới kinh tế hay chính

là việc ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng của con người.Nhận thấy sự nghiêm trọng và cấp thiết về vấn đề trên , nhóm chúng em đãtìm hiểu và nghiên cứu về vấn đề báo khói, để giảm tối đa mối nguy hiểm docháy nổ gây ra,vì thiệt hại do tai nạn hỏa hoạn gây ra là rất thảm khốc

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đưa ra các giải pháp an toàn khi phát hiện khói trong các tòa nhà, khách sạn,

hộ gia trong đó sử dụng thiết bị báo khói đơn giản, dễ dùng, hợp lý tạo ra

không gian an toàn cho người sử dụng và phân tích hệ thống, nguyên lýhoạt động của hệ thống báo khói.

1.3 Ý tưởng nghiên cứu

Nghiên cứu nguyên lý,cách hoạt động, cách lắp đặt của hệ thống cảnh báokhói và làm mô hình hoặc tạo ra sản phẩm đơn giản về hệ thống cảnh báokhói bằng phương pháp sử dụng mạch tương tự

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG

MẠCH 2.1 Cảm biến MQ2

a) Hình ảnh thực tế và thông số kỹ thuật:

- MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các loại khí có thể gây cháy

- Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy cảm thấp vớikhông khí sạch Nhưng khi trong môi trường có chất gây cháy , độ dẫn của

nó thay đổi ngay Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn giản

để biến đổi từ độ nhạy sang điện áp

- Khi môi trường sạch điện áp đầu ra cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra

càng tang khi nồng độ khí gây cháyxung quanh MQ2 càng cao

- MQ2 hoạt động tốt trong môi trường hóalỏng LPG, H2 và các chất khí gây cháykhác Nó được sử dụng rộng rãi trongcông nghiệp và dân dụng do mạch đơngiản và chi phí thấp

- Thông số kỹ thuật:

b) Sơ lược về cảm biến và nguyên lý hoạt động :

- Trong cảm biến có 6 chân

: + Chân 1,3 là A+ Chân 2,5 là B+ Chân 4,6 là C

- Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout Trong đó:

+ Aout: điện áp ra tương tự Nó chạy từ 0.3 - 4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quanh MQ2

+ Dout: điện áp ra số, giá trị 0,1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng

độ khí mà MQ2 đo được

+ Việc có chân ra số Dout rất tiện cho ta mắc các ứng dụng đơn giản, khôngcần đến vi điều khiển Khi đó ta chỉ cần chỉnh giá trị biến trở tới giá trị nồng độ tamuốn cảnh báo Khi nồng độ MQ2 đo được thấp hơn mức cho phép thì Dout = 1.Đèn Led tắt Khi nồng độ khí đo được lớn hơn nồng khí cho phép, Dout =0, đènled sáng

2.2 Điện trở

a) Hình ảnh và đơn vị của điện trở

- Hình ảnh :

b) Khái niệm và ký hiệu

- Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động có 2 tiếp điểm kết nối Thực hiện chứcnăng chính là điều chỉnh mức độ tín hiệu, bạn chế cường động dòng điện chạy trongmạch, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động, tiếp điểm cuối trong đườngtruyền điện

- Hiểu một cách đơn giản đây là một linh kiện điện tử được dùng để giảm dòng điệntrong mạch

- Ký hiệu điện trở là R, đơn vị đo của điện trở là ôm, ký hiệu ôm là Ω

Hình 2.2.b Kí hiệu điện trở

c)Cấu tạo

Điện trở được làm từ các vật liệu có điện tr ở suất cao như than, magie,

Để biểu thị giá trị của điện trở, người ta sử dụng những vòng màu

d)Nguyên lý hoạt động

Theo định luật Ohm: điện áp (V) đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện(I) và tỉ lệ này là một hằng số điện trở (R)

Công thức định luật Ohm: V=I*R

Trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng của điện trở Khi có hiệu điện thế giữa 2 đầuđiện trở và dòng điện đi qua

Tham gia mạch tạo dao động R C

Điều chỉnh cường độ dòng điện khi đi qua các thiết bị điện

Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng khi cần thiết

Khi mắc nối tiếp điê •n trở s– tạo ra sụt áp trên mạch

2.3.Relay 12v

Relay hay còn gọi là rơ – le là tên gọi theo tiếng Pháp, là một công tắc (khóa K)

dòng điện lớn hơn nhiều Bản chất của relay là một nam châm điện (một cuộn dâytrở thành một nam châm tạm thời khi dòng điện chạy qua nó) và hệ thống các tiếpđiểm đóng cắt có thiết kế module hóa dễ dàng lắp đặt Bạn có thể nghĩ relay s– nhưmột loại đòn bẩy điện vậy, khi chúng ta kích nó bằng một dòng điện nhỏ thì nó s–bật “đòn bẩy” một thiết bị nào đó đang sử dụng dòng điện lớn hơn nhiều.

Hình ảnh relay2.3.1.Cấu tạo của relay (rơ – le)

Về cấu trúc cơ bản của relay (rơ – le) s– bao gồm một cuộn dây kim loại đồng hoặcnhôm được quấn quanh một lõi sắt từ Bộ phận này có phần tĩnh được gọi là ách từ(Yoke) và phần động được gọi là phần cứng (Armature) Phần cứng s– được kết nốivới một tiếp điểm động, cuộn dây có tác dụng hút thanh tiếp điểm lại để tạo thànhtrạng thái NO và NC Mạch tiếp điểm (mạch lực) có nhiệm vụ đóng cắt các thiết bịtải với dòng điện nhỏ và được cách ly bởi cuộn hút

Cấu tạo của relay (rơ – le)2.3.2.Nguyên lý làm việc của relay (rơ – le)

Các bạn có thể quan sát sơ đồ mô tả bên mình cung cấp bên dưới để tiện cho việchình dung nhé Khi dòng điện chạy qua mạch thứ nhất (1) thì nó s– kích hoạt namchâm điện (màu nâu) và tạo ra từ trường để thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kíchhoạt mạch thứ hai (2) Khi tắt nguồn, một lò xo được lắp trước vào tiếp điểm cónhiệm vụ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa

Đây là một ví dụ về rơ le “thường mở” (NO) Các tiếp điểm trong mạch thứ haikhông được kết nối theo mặc định và chỉ bật khi dòng điện chạy qua nam châm.Các rơ le khác là “thường đóng” (NC) Các tiếp điểm được kết nối để dòng điệnchạy qua chúng theo mặc định) và chỉ tắt khi nam châm được kích hoạt, kéo hoặcđẩy các tiếp điểm ra xa nhau Thông thường rơle mở là phổ biến nhất.

Bên dưới là một hình ảnh động khác cho thấy cách một relay liên kết hai mạch vớinhau Ở phía bên trái, có một mạch đầu vào được cung cấp bởi một công tắc hoặcmột loại cảm biến nào đó Khi mạch này được kích hoạt, nó cung cấp dòng điệncho một nam châm điện kéo công tắc kim loại đóng lại và kích hoạt mạch đầu rathứ hai (ở phía bên phải) Dòng điện tương đối nhỏ trong mạch đầu vào do đó kíchhoạt dòng điện lớn hơn trong mạch đầu ra

-Thứ nhất: mạch đầu vào (vòng màu xanh) bị tắt và không có dòng điện chạy quacho đến khi một cái gì đó (có thể là cảm biến hoặc đóng công tắc) bật nó Mạchđầu ra (vòng lặp màu đỏ) cũng bị tắt

-Thứ hai: khi một dòng điện nhỏ chạy trong mạch đầu vào Nó s– kích hoạt namchâm điện (được hiển thị ở đây dưới dạng một cuộn dây màu xanh đậm) Và tạo ramột từ trường xung quanh nó

-Thứ ba: nam châm điện năng lượng kéo thanh kim loại trong mạch đầu ra về phía

nó, đóng công tắc và cho phép dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua mạch đầu ra.Thứ tư: mạch đầu ra vận hành một thiết bị có dòng điện cao như đèn hoặc động cơđiện

2.3.3.Hiệu điện thế và cường độ dòng điện tối đa

-Đây là các thông số thể hiện mức dòng điện cũng như hiệu điện thế tối đa của cácthiết bị mà các bạn muốn đóng/ngắt có thể đấu dây với rơ – le Và thường chúng s–

in lên trên thiết bị để chúng ta quan sát, đại loại như hình bên dưới nè

10A – 250VAC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 250VAC

10A – 30VDC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10Avới hiệu điện thế 30VDC

10A – 125VAC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 125VAC

10A – 28VDC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10Avới hiệu điện thế 28VDC

-SRD-05VDC-SL-C: hiệu điện thế kích tối ưu là 5V

-Với 3 chân kích

+ : dùng để cấp hiệu điện thế tối ưu

– : dùng để nối với cực âm

S : đây là chân tín hiệu, tùy vào loại module le mà nó s– làm nhiệm vụ kích le:

rơ-Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn cấp điện thế dươngvào thì module rơ-le của bạn s– được kích, ngược lại thì không

Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp.

-Với 3 còn lại

COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình khuyên bạn nênmắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu

là hiệu điện một chiều

ON hoặc NO: chân này bạn s– nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều

và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều

OFF hoặc NC: chân này bạn s– nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều

và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều

2.3.4.Ứng dụng module relay (rơ – le) trong thực tế

Relay (rơ – le) trong thực tế

Có thể nói các ứng dụng của relay trong thực tế là rất phổ biến nhất là trong cácứng dụng tự động hóa Chúng thường được sử dụng kèm với các loại cảm biến báomức như cảm biến nhiệt độ, áp suất, mực nước, độ ẩm,…Relay thường được tíchhợp trong các ngõ ra của các loại màn hình hiển thị, công tắc báo mức hay thiết bịchuyển đổi tín hiệu Sử dụng các tín hiệu điện áp nhỏ từ các cảm biến để kích hoạtcác thiết bị có điện áp cao hơn

Ví dụ: chúng ta có một cảm biến đo mức nước dạng báo đầy báo cạn ngõ ra RelayNO/NC được đấu dây với các motor bơm nước Trường hợp mực nước quá caocảm biến s– kích tín hiệu điện áp thấp và ngắt hoạt động của máy bơm để đảm bảo

nước không bị tràn ra bên ngoài Bên cạnh đó thì chúng ta còn có rất nhiều ứngdụng khác trong công nghiệp nữa mà mình chưa thể kể hết trong bài viết này.

Đơn vị của tụ điện là Fara (F), có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thườngdùngcác

đơn vị nhỏ hơn như: 1µF=10 F; 1ηF=10 F; 1pF=10 F -6 -9 -12

a) Khái niệm

Tụ điện là loại linh kiện điện tử thụ động, được tạo bởi 2 bề mặt dẫn điện được ngăncách bởi điện môi, được ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc, mạch dao động và mạchtruyền dẫn tín hiệu xoay chiều Đây là linh kiện phổ biến mà chắc chắn ai cũng đã đượcnghe ở đâu đó Chẳng hạn như môn học vật lý hay cuộc sống hằng ngày

Một tụ

+)Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩmhóa chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí Các điện môi này không dẫn điện nhằmtăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện

Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi tương ứng Ví dụnhư nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, còn làgốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa

- Phân loại: có 2 loại

Tụ gốm, Tụ giấy : là tụ không phân cực và có trị số nhỏ hơn 470 nano Fara

Tụ Hóa : là tụ có phân cực âm dương và có trị số lớn hơn 0,47 micro Fara

Lưu ý: mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ

trước phải nối với cực dương tụ như sơ đồ dưới:

Hình 2.3.c Cách mắc tụ điệnMắc tụ điện song song:

Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụcộng lại C = C1 + C2 + C3

d) Sự hoat động của tụ

-Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện nhưmột ắc quy nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường Nó lưu trữ hiệu quả các electron vàphóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện Nhưng nó không có khả năng sinh ra cácđiện tích electron Đây cũng là điểm khác biệt lớn của tụ điện với ắc qui Nguyên lý nạp

xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của

tụ điện Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều Nếu điện áp củahai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả

tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt Đây là nguyên lý nạp

xả của tụ điện khá phổ biến

Hình 2.3.d Sự hoạt động của tụ điện

d)Ứng dụng

- Khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả là tác dụng được biếtđến nhiều nhất Nó giống công dụng lưu trữ như ắc-qui Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụđiện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện

- Công dụng tụ điện tiếp theo là cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện cóthể dẫn điện như một điện trở đa năng Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của

tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thôngqua tụ điện