đề tài thiết kế hệ thống báo khí gas ứng dụng trong chung cư

Ý tưởng này sẽ giúp người dùng phét hiện sớm các rủi ra liên quan đến khí + Đưa ra ý tưởng về thiết bị: Tạo ra một hệ thống báo động gồm một loạt các biểuhiện âm thanh và ánh sáng để cản

MỤC LỤC

Trang bìa 1

Mục lục 2

ỦY BAN NHÂN DÂN THỊ XÃ MỸ HÀO

TRƯỜNG THCS NHÂN HÒA

Năm học 20 22 - 20 23

CUỘC THI KHKT CẤP THỊ XÃ CHO HỌC SINH TRUNG HỌC

ĐỀ TÀI THIẾT KẾ HỆ THỐNG BÁO KHÍ GAS ỨNG

DỤNG TRONG CHUNG CƯ Lĩnh vực: Kĩ thuật điện và cơ khí

NHÓM TÁC GIẢ:

1

2

Mỹ Hào, tháng 11 năm 2022

Phần I Tóm tắt 4

1 Mục đích 4

2 Trình tự thực hiện 4

3 Dữ liệu và kết luận 5

Phần II Giới thiệu và tổng quan về vấn đề nghiên cứu 5

1 Lí do nghiên cứu 5

2 Mục đích nghiên cứu 6

3 Giả thuyết 6

4 Dự kiến kết quả 6

Phần III PP nghiên cứu 6

1.Nhóm nghiên cứu 6

2 Phương pháp nghiên cứu 7

2.1 Nghiên cứu lí thuyết 7

2.2 Nghiên cứu mô hình 7

Phần IV Số liệu và Kết quả NCKH 9

Phần V Thảo luận 9

Phần VI Kết luận 10

Phần VII Tài liệu tham khảo 11

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, con người cùng với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến của thế giới, chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm nổi bật như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ…là những yếu tố rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người đạt hiệu quả ngày càng cao hơn

Điện tử đang trở thành một ngành khoa học đa nhiệm vụ Điện tử đã đáp ứng được những đòi hỏi không ngừng của các ngành, lĩnh vực khác nhau cho đến nhu cầu thiết yếu của con người trong cuộc sống hàng ngày Với những kiến thức đã được học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công nghệ của cuộc sống hiện đại, em cũng có mong muốn góp thêm phần nào vào sự phát triển xã hội bằng cách học hỏi

và đưa ra những sản phẩm có ích cho cuộc sống Em xin giới thiệu một sản phẩm rất thiết thực cho cuộc sống của chúng ta:”Mạch cảm biến khí gas“ Vì thời gian, tài liệu

và trình độ còn hạn chế nên việc thực hiện còn nhiều thiếu sót … Kính mong nhận được sự chỉ dẫn và góp ý tận tình của tất cả quý thầy cô cùng các bạn

Để đề tài được hoàn thành theo đúng thời gian yêu cầu của nhà trường cũng và đạt được kết quả trên không chỉ là sự nỗ lực của bản thân chúng em mà còn có sự giúp

đỡ của gia đình, sự chỉ bảo của thầy cô giáo

LỜI CẢM ƠN

Chúng em là nhóm học sinh nghiên cứu khoa học của trường THCS Nhân Hòa gửi lời cảm ơn sâu sắc tới các cấp lãnh đạo ngành giáo dục đã tổ chức cuộc thi vô cùng thú vị và đầy tính ứng dụng Cuộc thi đã tạo cho chúng em có một sân chơi bổ

ích, lành mạnh, có cơ hội vận dụng kiến thức vào đời sống, giúp chúng em thêm yêu thích khoa học

Chúng em cảm ơn các thầy giáo, cô giáo: Thầy ……… - Hiệu trưởng nhà trường, cô……… – Phó hiệu tưởng nhà trường, cô ……… – giáo viên

bộ môn Các thầy, các cô đã trực tiếp hướng dẫn, gợi mở cho chúng em cách thức áp dụng khoa học vào thực tiễn cuộc sống, đã giúp chúng em về kiến thức, phương pháp nghiên cứu, kĩ năng vận dụng kiến thức đã học, kĩ năng sử dụng các thiết bị, tài liệu phục vụ quá trình nghiên cứu.

Chúng em cảm ơn các thầy cô giáo trong hội đồng sư phạm nhà trường cùng các bạn học sinh trong lớp, trong trường đã tạo mọi điều kiện tốt nhất cho chúng em

có thêm thời gian, kiến thức để hoàn thành dự án này.

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

Phần I: TÓM TẮT

1 Mục đích

Đưa ra các giải pháp an toàn khi sử dụng khí gas trong các tòa nhà, khách sạn, hộ gia đình khi bị rò rỉ trong đó sử dụng thiết bị cảnh báo khí gas đơn giản, dễ dùng, hợp

lý tạo ra không gian an toàn cho người sử dụng và phân tích hệ thống, nguyên lý hoạt động của hệ thống cảnh báo khí gas

2 Trình tự thực hiện

+ Xuất phát từ tình hình cháy nổ hiện nay của các hộ dân, hộ gia đình, căn hộ chung cư ngày càng gia tăng, rò rỉ khí gas cũng là một trong những nguyên nhân chủ yếu dẫn tới những sự cố cháy nổ không mong muốn Do những sự vô ý của chúng ta quên không khóa van gas cẩn thận khi sài xong cũng như không kiểm tra định kì và bảo hành các thiết bị có sử dụng đến gas như bếp gas… dẫn tới rò rỉ khí gas cũng

như cháy nổ Để giải quyết vấn đề này chúng em có một ý tưởng mới – mạch báo khí gas Ý tưởng này sẽ giúp người dùng phét hiện sớm các rủi ra liên quan đến khí

gas

+ Đưa ra ý tưởng về thiết bị: Tạo ra một hệ thống báo động gồm một loạt các biểu

hiện âm thanh và ánh sáng để cảnh báo người dùng về sự hiện diện của khí gas

+ Thực hiện ý tưởng:

- Ban đầu cả nhóm cùng nhau bàn bạc tìm hiểu về sơ đồ, cấu tạo và nguyên lí hoạt động của máy dưới sự trợ giúp của thầy cô

- Nghiên cứu về các cảm biến khí gas có sẵn trên thị trường và xác định loại cảm biến phù hợp cho mạch báo gas

- Dựa trên nghiên cứu và tìm hiểu các thức hoạt động của mạch chúng em đã đưa ra cách thức thiết kế mạch báo khí gas với các cảm biến, vi mạch và các thành phần điện tử khác Xác định được vị trí cần lắp đặt cảm biến trong không gian để đảm bảo tín hiệu nhận vào ổn định tránh bị nhiễu không gây nên các tình huống báo khí giả

- Tìm hiểu các thiết bị cần thiết để tạo ra sản phẩm Phân công sưu tầm các thiết bị đơn giản: dây điện, còi hú, adapter,…

- Mua một số thiết bị: cảm biến khí gas mq2, rơle, …

- Khi đã chuẩn bị xong thì tiến hành gia công và lắp ghép mô hình sản phẩm

+ Kiểm tra sản phẩm: Tiến hành kiểm tra và kiểm soát chất lượng của mạch báo khí

gas để đảm bảo hoạt động chính xác và đánh tin cậy Thử nghiệm mạch trong các

điều kiện thực tế và đảm bảo tính ổn định dễ dàng sử dụng Qua quá trình kiểm tra ở trên thì chúng em thấy mạch ổn định, phản ứng ngay lập tức khi có sự xuất hiện của khí gas phù hợp với điều kiện thực tế

Dữ liệu và kết luận

+ Từ những dữ liệu thu được từ các thử nghiệm và kiểm tra chúng em đưa ra kết luận mạch báo khí gas đã đáp ứng các yêu cầu về hiệu suất phát hiện, độ tiên cậy và thời gian phản ứng Nó có thể coi như là một giải pháp an toàn và hiệu quả để bảo vệ người dùng khỏi các rủi ro liên quan đến khí gas

+ Sản phẩm được thiết kế đựa trên cơ sở các kiến thức khoa học phần dòng điện của môn Vật Lí 9, môn Kĩ thuật điện cùng việc nghiên cứu các sản phẩm còi bảo cháy

có bán trên thị trường, thông tin trên mạng internet

+ Qua thiết kế mô hình “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của

khí gas ” giúp cho chúng em yêu thích sự tìm tòi nghiên cứu khoa học, yêu thích các

môn học liên quan đến kĩ thuật điện như môn Vật lí, Kĩ thuật điện…

PHẦN II GIỚI THIỆU VÀ TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1 Lý do nghiên cứu:

Do nhu cầu sử dụng nguồn năng lượng khí gas ngày một tăng, do đó sự cố xảy ra khi

sử dụng khí gas cũng ngày một nhiều cho nên nhu cầu cấp thiết hiện nay khi sử dụng khí gas hiện nay là làm sao giảm được các sự cố không đáng có của khí gas gây ra

cho người sử dụng Để giải quyết được vấn đề trên chúng ta nên kết sử dụng đồng thời sử dụng khí gas an toàn để hạn chế sự cố khí gas như khóa van khi dùng xong, kiểm tra van, bếp gas định kỳ báo khi có khí gas bị rò rỉ và lắp đặt thiết bị cảnh báo khi có khí gas bị rò rỉ ra môi trường Trong đó việc lắp đặt, sử dụng hệ thống cảnh báo khí gas được ưu tiên, đưa lên hàng đầu trong việc phát hiện ra khí gas bị rò rỉ khi

sử dụng khí gas, với kết cấu đơn giản, thuận tiện giá cả hợp lý độ nhạy với khí gas thì thiết bị cảnh báo khí ga là sự lựa chọn hàng đầu cho người tiêu dùng về các thiết bị lắp đặt, phát hiện rò rỉ khi sử dụng khí gas Nhận thấy sự nghiêm trọng và cấp thiết của việc lắp đặt thiết bị cảnh báo rò rỉ khí gas trong các tòa nhà, khách sạn và hộ gia đình, nhóm chúng em chọn đề tài này nhằm tìm hiểu và nghiên cứu sâu về thiết bị cảnh báo khí gas để thiết kế ra một sản phẩm làm giảm tối đa các sự cố khi sử dụng khí gas gây ra trong các toà nhà,khách sạn, hộ gia đình

2 Mục tiêu nghiên cứu:

Đưa ra các giải pháp an toàn khi sử dụng khí gas trong các tòa nhà, khách sạn, hộ gia đình khi bị rò rỉ trong đó sử dụng thiết bị cảnh báo khí gas đơn giản, dễ dùng, hợp

lý tạo ra không gian an toàn cho người sử dụng và phân tích hệ thống, nguyên lý hoạt động của hệ thống cảnh báo khí gas

3. Đối tượng nghiên cứu:

Hệ thống cảnh báo khí gas trong các tòa nhà, khách sạn, hộ gia đình

4 Phạm vi nghiên cứu:

Được dùng để phục vụ an toàn cho các toàn nhà, khách sạn, hộ gia đình khi có sự

cố khí gas rò rỉ gây nguy hiểm tính mạng cho người sử dụng

5 Giả thuyết:

- Sản phẩm “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của khí gas”

được hoạt động dưa trên nguyên lí cảm biến khí gas của thiết bị cảm biến MQ2 -Hệ thống báo khí gas sử dụng các cảm biến để phát hiện sự có mặt của khí gas Cảm biến sẽ phản ứng với khí gas và tạo ra một tín hiệu điện để báo hiệu sự có mặt của

khí gas Khi có khí gas trung tâm điều khiển để nhận và xử lý tín hiệu từ các cảm biến Trung tâm điều khiển là sự kết hợp của các phần tử mạch điện Nó sẽ kiểm tra tín hiệu từ các cảm biến và kích hoạt các biện pháp bảo vệ phù hợp nếu cần thiết Khi

hệ thống báo khí gas phát hiện sự có mặt của khí gas nguy hiểm, nó sẽ kích hoạt hệ thống cảnh báo bao gồm còi hú và đèn Mục đích của hệ thống cảnh báo là để cảnh báo cho những người trong khu vực đó về sự nguy hiểm và khuyến nghị họ thực hiện các biện pháp an toàn

Dự kiến kết quả

- Thiết kế được mô hình “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của

khí gas” bằng cảm biến khí gas, dễ lắp đặt, sử dụng thuận tiện, thiết bị dễ kiếm, rẻ

tiền, sử dụng cho mọi đối tượng

PHẦN III PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU VÀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1 Nhóm tiến hành:

Gồm … em học sinh lớp … Trường THCS ………

1.Em:

2.Em:

Chúng em đã tiến hành lên kế hoạch, nghiên cứu và hoàn thiện sản phẩm trong khoảng thời gian hơn một tháng, bắt đầu từ / /20 đến / /20

2 Phương pháp nghiên cứu:

2.1 Nghiên cứu lí thuyết:

- Tìm hiểu cấu tạo và nguyên lí hoạt động của “Hệ thống báo khí gas – báo động

khi có sự xuất hiện của khí gas”.

- Nghiên cứu kiến thức về dòng điện một chiều, dòng điện xoay chiều, cách lắp đặt các loại thiết bị trong chương trình Vật lí 9, công nghệ 9…nhằm tổng hợp kiến thức

cơ bản, thiết kế mạch điều khiển cho sản phẩm

- Nghiên cứu thêm tài liệu kĩ thuật điện, tài liệu hướng dẫn nghiên cứu khoa học kĩ thuật dành cho học sinh THCS…

2.2 Nghiên cứu mô hình:

- Tìm hiểu mô hình hoạt động của “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất

hiện của khí gas” trên mạng Internet “123docz.net”.

- Xây dựng sơ đồ nguyên lí và sơ đồ lắp đặt mạch điện của sản phẩm hiện tại

- Từ đó xác định cấu tạo của sản phẩm gồm 5 phần:

1.1 : Nguồn

- Sử dụng cục nguồn Adapter cung cấp nguồn DC 5V cho toàn mạch

1.2: Khối cảm biến khí gas

- 1 module cảm biến khí gas

1.3: Trung tâm điều khiển

Điều khiển mạch lực khi có tín hiệu từ khối cám biến khí gas

1.4: Mạch lực

Phát tín hiệu cảnh báo khi nhận tín hiệu điều khi

-Sơ đồ cấu tạo và Nguyên lí hoạt động :

* Sơ đồ cấu tạo :

* Nguyên lý hoạt động:

- Khi không có khí gas cảm biến xuất tín hiệu mức 1 đi vào chân B của transistor PNP làm cho nó không hoạt động khi đó không có dòng điện để kích mở transistor NPN hoạt động để đóng rơ le khi đó còi không kêu

- Khi có khí gas cảm biến sẽ xuất tín hiệu mức 0 đi vào chân B của transistor PNP làm cho nó hoạt động, chân C và E của transistor PNP được thông khi đó dòng điện

đi từ chân E của transistor PNP sang chân C và đi vào chân B của transistor NPN làm cho nó hoạt động khi đó rơle sẽ được đóng và coi sẽ kêu

- Ngoài ra để điều chỉnh độ trễ của còi bằng cách điều chỉnh biến trở

PHẦN IV: SỐ LIỆU VÀ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

1 Thông số kĩ thuật:

Tên sản phẩm: “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của khí gas”

- Điện thế : 5 V

- Trọng lượng của máy : 1,5 kg

2 Kết quả nghiên cứu:

- Sau thời gian khoảng … ngày, nhóm học sinh trường THCS ……… tạo ra

sản phẩm “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của khí gas” hoạt

động dựa trên nguyên lí dùng cảm biến khí gas để cung cấp tín hiệu cho trung tâm điều khiển từ đó rowle đóng và làm cho còi kêu Sản phẩm dễ lắp đặt, sử dụng thuận tiện, thiết bị dễ kiếm, rẻ tiền, sử dụng được cho mọi đối tượng

- Sau khi hoàn thành, sản phẩm đã được kiểm tra lại hệ thống mạch, đưa vào lắp đặt

và dùng thử máy hoạt động hiệu quả và ổn định

PHẦN V THẢO LUẬN

- Hiện nay trên thị trường đã có rất nhiều loại “mạch báo khí gas”…nhưng các sản phẩm này cần đầu tư tốn kém, giá thành cao chưa thích hợp với nhiều đối tượng như gia đình có thu nhập thấp,…chưa tận dụng được nguồn phế liệu dư thừa trong gia đình và xã hội

- “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của khí gas” do nhóm học

sinh Trường THCS Nhân Hòa tạo ra có ưu điểm:

+ Sản phẩm đơn giản, dễ lắp đặt, dễ sử dụng

+ Mạch điện đơn giản, thiết bị dễ kiếm Đặc biệt tận dụng được nguồn phế liệu bỏ đi trong gia đình, xã hội góp phần tiết kiệm kinh tế, bảo vệ môi trường + Máy hoạt động theo nguyên lí cảm ứng nên độ an toàn cao

+ Đầu tư ban đầu thấp chỉ khoảng 120.000đ đến 150.000đ/ 1 sản phẩm

+ Sản phẩm có thể sử dụng trong mọi gia đình

Hạn chế:

+ Do sản phẩm hoạt động dựa tên nguyên lí cảm biến khí gas nên đầu cảm biến phải đặt vị trí sao cho dễ nhận được khí gas nhất

PHẦN VI KẾT LUẬN

“Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của khí gas” được thiết kế

dựa theo mô hình sử dụng trong thử nghiệm gồm hệ thống nguồn, hệ thống mạch điều khiển, hệ thống cảm biến đã hoạt động đúng như dự kiến và đã được chạy thử liên tục trong nhiều ngày rất ổn định

Việc nghiên cứu sản phẩm “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất

hiện của khí gas” đã cho thấy khả năng vận dụng kiến thức đơn giản đã học trong

chương trình phổ thông giải quyết những hiện tượng thực tiễn xảy ra tại nơi sinh hoạt học tập, biết tận dụng nguồn phế liệu bỏ đi trong gia đình và xã hội, góp phần tiết kiệm kinh tế và bảo vệ môi trường So với các giải pháp khác sử dụng công nghệ

cao, đầu tư lớn thì giải pháp tạo ra “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất

hiện của khí gas” có nhiều ưu điểm như đã nêu trên và dễ triển khai cho các hộ gia

đình

Tuy nhiên, sản phẩm “Hệ thống báo khí gas – báo động khi có sự xuất hiện của

khí gas” còn một số khuyết điểm, chúng em sẽ cố gắng khắc phục bổ sung trong thời

gian tới Trong tương lai, chúng em muốn tạo ra sản phẩm có tính năng hơn, nhỏ gọn

hơn, tận dụng được các nguồn phế liệu dư thừa nhằm góp phần bảo vệ môi trường

Dự kiến tiếp theo chúng em sẽ tiếp tục nghiên cứu để tạo ra thêm tính năng: tự đóng van gas,

Phần VII TÀI LIỆU THAM KHẢO

+ Sách giáo khoa Vật Lí lớp 9, kĩ thuật điện lớp 9, sách kĩ thuật điện kĩ thuật…

+ Nguồn internet: trên trang Wed: lamntn.com; ý tưởng sáng tạo… …

+ Tài liệu hướng dẫn nghiên cứu khoa học kĩ thuật cho học sinh trung học: Trang “truonghocketnoi”…(Công văn, tài liệu hướng dẫn của Bộ giáo dục, Sở giáo dục và đào tạo Hưng Yên, Phòng Giáo dục và Đào tạo Mỹ Hào)./