báo cáo phần i giới thiệu về mạch hệ thống bơm nước tự động 2 cấp sử dụng kỹ thuật số

Nguyên Lý Hoạt Động: Sử dụng các IC logic và cảm biến để tạo ra một mạch điều khiển động cơ bơm tự động.. Cảm Biến Chất Lỏng: Ta có thể sử dụng cảm biến chất lỏng để phát hiện mức nước t

Báo Cáo Phần I Giới thiệu về mạch hệ thống bơm nước tự động 2 cấp sử dụng kỹ thuật số

1 Nguyên Lý Hoạt Động: Sử dụng các IC logic và cảm biến để tạo ra một mạch điều khiển động cơ bơm tự động

a Cảm Biến Chất Lỏng:

Ta có thể sử dụng cảm biến chất lỏng để phát hiện mức nước trong bể hoặc hồ chứa Cảm biến này có thể là loại điện trở dựa trên nguyên lý dẫn điện hoặc có thể

sử dụng nguyên tắc sóng siêu âm hoặc sóng vô tuyến để đo khoảng cách đến mặt nước

Khi mức nước đạt đến một ngưỡng nhất định, cảm biến sẽ phát ra một tín hiệu điện tín hiệu để báo hiệu rằng bơm cần được kích hoạt

Ở đây chúng ta sẽ sử dụng 2 cảm biến mức chất lỏng là cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc XKC-Y25-NPN

Cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc Y25 được sử dụng để gắn lên thành bồn, bình, hồ cá bằng phi kim, giúp xác định mực chất lỏng đạt tới vị trí đặt cảm biến, cảm biến có khả năng xuyên qua các thành phi kim dày, vì không không tiếp xúc với chất lỏng hoặc đặt phía trong bồn nên có độ bền và độ an toàn cao, thường được dùng để xác định mực nước hoặc chất lỏng bất kỳ

Thông số kỹ thuật của Cảm biến mực chất lỏng không tiếp xúc XKC-Y25-NPN

 Cảm biến mực chất lỏng không

tiếp xúc Y25

 Điện áp sử dụng: 5 - 12VDC

 Dòng tiêu thụ: 200mA

 Độ dày thành bồn có thể xuyên

qua: 0~20mm

 Chất liệu bồn chứa có thể cảm

biến được: Phi Kim

 Ngõ ra: PNP cực thu hở (Cần kéo

trở xuống Mass để tạo mức 0V)

 Nhiệt độ hoạt động: -20~100 độ

C

 Độ ẩm hoạt động: 5%~100%

 Kích thước: 29 x 29 x 16mm

Sơ đồ đấu dây

1 Màu nâu: VCC (Cấp nguồn từ 5~12VDC)

2 Màu vàng: OUTPUT SIGNAL, ngõ ra cực thu hở PNP, cần kéo trở 10k xuống GND

3 Màu xanh dương: GND, Chân mass 0VDC

4 Màu Đen: Mode, chân chọn mức tín hiệu kích ngõ ra lúc Active là mức thấp (nếu nối Mode xuống GND) hoặc mức cao (nếu nối Mode với VCC)

b IC Logic:

- IC logic sẽ được sử dụng để xử lý tín hiệu từ cảm biến và điều khiển hoạt động của động cơ bơm Có thể sử dụng một bộ xử lý đơn giản như Arduino hoặc một

bộ vi điều khiển nhúng để thực hiện các chức năng điều khiển và quản lý Tuy nhiên ở đây chúng ta sẽ sử dụng một mạch logic gồm các

- IC logic sẽ nhận tín hiệu từ cảm biến, kiểm tra nếu mức nước đạt đến ngưỡng cần thiết để kích hoạt bơm, và sau đó điều khiển động cơ bơm bằng cách gửi tín hiệu đến mạch điều khiển động cơ

Ở Mạch này chúng ta sẽ sử dụng 3 IC Logic

Thông số kỹ thuật IC số

SN74HC04

 Điện áp hoạt động : 2V –

6V

động : 50mA

 Dòng điện ngõ vào : 20mA

 Dòng điện ngõ ra : 25mA

động : 500mW

 Nhiệt độ hoạt động : -65°C

– 150°C

 Số cổng : 6

 Số chân : 14

 Loại : IC rời

 Mức logic : 0 hoặc 1 Chức năng các chân

 1 – 1A : Ngõ vào kênh A

cổng 1

 2 – 1Y : Ngõ ra cổng 1

 3 – 2A : Ngõ vào kênh A

cổng 2

 4 – 2Y : Ngõ ra cổng 2

 5 – 3A : Ngõ vào kênh A

cổng 3

 6 – 3Y : Ngõ ra cổng 3

 7 – GND : Cấp nguồn 0V.

 8 – 4A : Ngõ vào kênh A

cổng 4

 9 – 4Y : Ngõ ra cổng 4

 10 – 5A : Ngõ vào kênh A

cổng 5

 11 – 5Y : Ngõ ra cổng 5

 12 – 6A : Ngõ vào kênh A

cổng 6

 13 – 6Y : Ngõ ra cổng 6

 14 – VCC : Cấp nguồn

2V-6V

c, IC SN74HC08

Thông số kỹ thuật IC sô SN74HC08

cổng AND

 Điện áp hoạt động : 2V –

6V

 Dòng điện hoạt

động : 75mA

 Dòng điện ngõ vào : 20mA

 Dòng điện ngõ ra : 25mA

 Công suất hoạt động : 500mW

 Nhiệt độ hoạt động : -65°C

– 150°C

 Số cổng : 4

 Số chân : 14

 Loại : IC rời

 Mức logic : 0 hoặc 1 Chức năng các chân

 1 – 1A : Ngõ vào kênh A

cổng 1

 2 – 1B : Ngõ vào kênh B

cổng 1

 3 – 1Y : Ngõ ra cổng 1

 4 – 2A : Ngõ vào kênh A

cổng 2

 5 – 2B : Ngõ vào kênh B

cổng 2

 6 – 2Y : Ngõ ra cổng 2

 7 – GND : Cấp nguồn 0V.

 8 – 3Y : Ngõ ra cổng 3

 9 – 3A : Ngõ vào kênh A

cổng 3

 10 – 3B : Ngõ vào kênh B

cổng 3

 11 – 4Y : Ngõ ra cổng 4

 12 – 4A : Ngõ vào kênh A

cổng 4

 13 – 4B : Ngõ vào kênh B

cổng 4

 14 – VCC : Cấp nguồn 2V-

6V

d, SN74HC32

Thông số kỹ thuật IC số SN74HC32

 Điện áp hoạt động : 2V – 6V

 Dòng điện hoạt động: 50mA

 Dòng điện ngõ vào : 20mA

 Dòng điện ngõ ra : 25mA

 Công suất hoạt động: 500mW

 Nhiệt độ hoạt động:-65°C-150°C

 Số cổng : 4

 Số chân : 14

 Loại : IC rời

 Mức logic : 0 hoặc 1

Chức năng các chân

 1 – 1A : Ngõ vào kênh A

cổng 1

 2 – 1B : Ngõ vào kênh B

cổng 1

 3 – 1Y : Ngõ ra cổng 1

 4 – 2A : Ngõ vào kênh A

cổng 2

 5 – 2B : Ngõ vào kênh B

cổng 2

 6 – 2Y : Ngõ ra cổng 2

 7 – GND : Cấp nguồn 0V.

 8 – 3Y : Ngõ ra cổng 3

 9 – 3A : Ngõ vào kênh A cổng

3

 10 – 3B : Ngõ vào kênh B cổng

3

 11 – 4Y : Ngõ ra cổng 4

 12 – 4A : Ngõ vào kênh A cổng

4

 13 – 4B : Ngõ vào kênh B cổng

4

 14 – VCC : Cấp nguồn 2V-

6V

e, RơLe 5v 10A 5 chân (SRD-05VDC-SL-C)

Thông số kỹ thuật:

 Số lượng tiếp điểm: 2 tiếp điểm, NO/NC

 Điện áp hoạt động định mức: 05VDC

 Dòng tải định mức: 10A/250VAC,

125VAC, 30VDC, 28VDC

 Trở kháng cuộn dây: 400 ohm

 Dòng điện hoạt động: 30mA

f, Diode 1N4007 1A 1000V (DIP)

 Điện áp làm việc: Umax = 1000V

 Dòng điện tối đa: Imax = 10A

 Phân loại: diode chỉnh lưu

g, Module hạ áp DC 3A LM2596S có đèn

THÔNG SỐ KỸ THUẬT

Điện áp đầu vào: 3.2

-35VDC ( Nên sử dụng điện áp đầu vào

< 30V DC )

- Điện áp đầu ra: 1.25 - 30VDC/3A

- Kích thước 41*20*14 mm

- Không có bảo vệ ngắn mạch và cấp

ngược áp

h, C1815 2SC1815 Transistor NPN 0.15A 50V TO-92

Loại: Transistor NPN

Điện áp: 50V

Dòng điện: 0.15A

Kiểu chân: TO-92

Tính Năng Tự Động:

o Khi mức nước đạt đến một ngưỡng cụ thể, mạch sẽ kích hoạt động cơ bơm

để bơm nước

o Khi mức nước giảm xuống dưới mức ngưỡng này, mạch sẽ ngừng kích hoạt động cơ bơm, ngăn không gian chứa nước quá đầy

2 Phương pháp điện tử số sẽ dùng

Bảng chân lý của hệ thống bơm nước Chú thích

B TC

- T: tín hiệu của cảm biến mức thấp: {T =0 cảmbiến hoạt động T =1 cảmbiếntắt

- C: tín hiệu của cảm biến mức cao: {C=0 cảmbiến hoạt động C=1 cảmbiếntắt

- B: tín hiệu của bơm: {B=0 bơm hoạt động B=1 bơm tắt

TH1: Mực nước dưới cảm biến mức cao và cảm biến mức thấp TH2: Mực nước dưới cảm biến mức cao và trên cảm biến mức thấp TH3: Mực nước trên cảm biến mức cao và trên cảm biến mức thấp

⇒Từ đó ta có bảng Karnough

⇒ B=TC +CB

00

10

 Mạch điều khiển :

Chương II: Thiết kế mạch

Thiết kế mạch điện tử cho dự án

1 Sơ qua về Phần mềm mô phỏng

Ở đây chúng ta sử dụng phần mềm Proteus để mô phỏng mạch điện tử nhằm mục đích giúp kiểm tra hoạt động của hệ thống trước khi chế tạo thực tế, giúp phát hiện

và sửa lỗi sớm, tiết kiệm thời gian và chi phí

2 Xây dựng Sơ đồ mạch

Để có thể kết nối được các linh kiện cũng như các chân nối

Cách Thiết kế ( Bảng )

sơ đồ mạch với các linh kiện và kết nối cụ thể

3 Thực hiện Mô phỏng

Sau khi đã vẽ được sơ đồ mạch, ta tiến hành mô phỏng trên phần mềm Proteus

Dưới dây là những hình ảnh mô phỏng

3.5 Kết quả Đo Thực tế

Báo cáo kết quả từ việc thử nghiệm mạch trên thực tế

Sau khi đã xây dựng và chạy thử nghiệm trên Proteus thì ta bắt đầu lắp ráp và dựng mạch thực tế

Bảng mạch thực tế xây dụng và lắp ráp hoàn thiện

+) Đo ktra: Sau khi đã xây dựng được bảng mạch thực tế, ta dùng đồng hồ đo để kiểm tra thông mạch, đo đạc các chân

Dưới đây là những ảnh thực tế đo được trên mạch

Đo kiểm tra điện áp sau mạch hạ áp

≈ 5 V ± 0.3

Vị trí đo: VCC – GND (Sau mạch hạ áp)

Đo kiểm tra điện áp đầu vào ≈ 12V ± 0.5

Vị trí đo:

VCC – GND (Sau nguồn đầu vào)

Đo kiểm tra điện áp đầu ra tín hiệu cảm biến mức thấp ≈ 5 V ± 0.2

Vị trí đo: Dây tín hiệu – GND

Đo kiểm tra điện áp đầu ra tín hiệu cảm biến mức cao ≈ 5 V ± 0.2

Vị trí đo: Dây tín hiệu – GND

Đo kiểm tra điện áp nguồn vào bơm sau rơle ≈ 12V ± 0.5

Vị trí đo: Dây VCC(12V) – GND

Chương III: Tổng Kết

Hệ thống bơm nước tự động 2 mức dùng kỹ thuật số và cảm biến mức là giải pháp hiệu quả và tiết kiệm cho việc điều khiển hoạt động bơm nước Hệ thống này có nhiều ưu điểm vượt trội so với hệ thống truyền thống sử dụng phao cơ, bao gồm: Hoạt động chính xác và tin cậy hơn Dễ dàng cài đặt và điều chỉnh Tiết kiệm điện năng Có thể kết nối với hệ thống giám sát từ xa Hoạt động bền bỉ, ít hỏng hóc An toàn và thân thiện với môi trường Hệ thống này có thể được ứng dụng trong nhiều lĩnh vực khác nhau như:

Hệ thống cấp nước sinh hoạt cho gia đình, văn phòng, nhà hàng, khách sạn,

Hệ thống tưới tiêu cho cây trồng.Hệ thống bơm nước cho bể bơi

Hệ thống bơm nước thải

Hệ thống tự động hóa trong các nhà máy, xí nghiệp

Ngoài ra, hệ thống có thể được mở rộng và tích hợp thêm các chức năng khác như: Ghi chép lịch sử hoạt động của hệ thống Có thể sử dụng phần mềm thông minh để kết hợp điều khiển hệ thống từ xa thông qua internet hoặc điện thoại thông minh Với những ưu điểm và tính linh hoạt cao, hệ thống bơm nước tự động 2 mức dùng

kỹ thuật số và cảm biến mức sẽ trở thành cơ sở cho những giải pháp phổ biến về việc điều khiển hoạt động bơm nước trong tương lai

 Liệt kê tất cả các tài liệu và nguồn thông tin mà bạn đã tham khảo khi viết bài báo cáo