Các thiết bị chính không thể thiếu của máy lạnh tủ lạnh, điều hoà không khí làmáy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và thiết bị điều chỉnh gas van tiết lưuhoặc ống mao.. Nếu hệ
Lý do chọn đồ án
Nền công nghiệp sản xuất mạch điện tử đang phát triển nhanh chóng, với sự gia tăng nhanh chóng của các thiết bị điện tử thông minh Các công ty sản xuất mạch điện tử đang tìm cách cải tiến quy trình sản xuất và tăng cường khả năng sản xuất để đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng của thị trường Trong nền công nghiệp sản xuất điều hòa cũng vậy, các công ty sản xuất điều hòa đang ngày một cải tiến công nghệ để đưa ra những sản phẩm tốt nhất của mình Những chiếc điều hòa được sản xuất ra không chỉ đáp ứng được những nhu cầu cơ bản về làm mát và lọc không khí mà còn phải đảm bảo yêu cầu về an toàn kỹ thuật Chính vì thế trong những chiếc điều hòa luôn có rất nhiều mạch điều khiển
Xuất phát từ những lý do trên em xin nhận đề tài “Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm thiết kế mạch Fritzing để láp ráp và khảo sát mạch điều khiển động cơ một chiều’’.
Mục tiêu của đồ án
Đề tài: “Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm thiết kế mạch Fritzing để láp ráp và khảo sát mạch điều khiển động cơ một chiều’’ được thực hiện nhằm mục đích:
Nghiên cứu và tìm hiểu phần mềm thiết kế mạch Fritzing
Tìm hiểu và láp ráp mạch điều khiển độ cơ một chiều
Mô phỏng và láp ráp mạch điều khiển động cơ một chiều trên ứng dụng Fritzing
Từ những vấn đề trên em đã được định hướng lựa chọn đề tài “ Nghiên cứu, ứng dụng phần mềm thiết kế mạch Fritzing để láp ráp và khảo sát mạch điều khiển động cơ một chiều ’’ Nội dung của đề tài gồm:
Chương I : Tổng quan về đề tài
Chương II : Phần mềm lắp ráp khảo sát mạch
Chương III : Ứng dụng phần mềm Fritzing để láp ráp khảo sát mach điều khiển động cơ một chiều
Nhận thấy đây là một đề tài nghiên cứu có tính thực tiễn cao Vì vậy em xin nhận đề tài này làm đề tài để tìm hiểu và nghiên cứu Trong quá trình thực hiện đề tài này dù gặp không ít những khó khăn nhưng được sự hướng dẫn, chỉ bảo tận tình của cô
Th.s Nguyễn Thị Nhung cùng các thầy cô trong khoa và các bạn học em đã từng bước hoàn thiện đề tài của mình.
Mặc dù đã đi sâu tìm hiểu nhưng do trình độ nhận thức và kinh nghiệm thức tế của bản thân còn nhiều hạn chế, những ý kiến đề xuất chủ yếu dựa vào lý thuyết được học nên đề tài của em không tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong tiếp tục nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo để em bổ sung và hoàn thiện hơn nữa cho bài của mình.
Em xin chân thành cảm ơn !
Hưng Yên, ngày… Tháng… Năm….
TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI
Giới thiệu chung về điều hoà không khí
Máy điều hòa không khí (hay còn gọi là máy lạnh) là thiết bị được sử dụng nhằm để điều chỉnh nhiệt độ, độ ẩm và chất lượng không khí trong các hộ gia đình hoặc các diện tích phòng vừa và nhỏ như: phòng ngủ, phòng khách, văn phòng làm việc, Thiết bị này hoạt động bằng cách hút không khí vào bên trong, xử lý loại bỏ hơi nước và những tạp chất bụi bẩn, sau đó thổi ra không khí đã được làm mát (hoặc làm ấm) thông qua một hệ thống ống gió để đi đến được các vị trí khác nhau trong không gian Điều hòa không khí giúp tạo ra một môi trường thoải mái cho con người và vật nuôi, đặc biệt trong những ngày nắng nóng, oi bức (mùa hè) hoặc những ngày giá rét (mùa đông).
Các thiết bị chính không thể thiếu của máy lạnh ( tủ lạnh, điều hoà không khí) là máy nén, thiết bị ngưng tụ, thiết bị bay hơi và thiết bị điều chỉnh gas ( van tiết lưu hoặc ống mao) Các thiết bị phụ tuỳ theo hệ thống có thể có hoặc không Sau đây là cấu tạo và chức năng của 4 thiết bị chính.
Hình 1.1 Điều hoà không khí
Hình 1.2 Sơ đồ khối thực tế trên điều hòa không khí
Các thiết bị cơ bản
Máy nén làm nhiệm vụ hút hơi môi chất lạnh từ cuối dàn bay hơi nén lên áp suất cao đẩy vào dàn ngưng tụ Đối với hệ thống lạnh, máy nén như trái tim ở cơ thể sống.
Máy nén có vai trò hút - đẩy môi chất lạnh giúp môi chất lạnh tuần hoàn trong hệ thống lạnh.
Máy nén giúp tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa một bên là thiết bị bay hơi ( áp suất thấp, nhiệt độ thấp ) và một bên là thiết bị ngưng tụ ( áp suất cao, nhiệt độ cao).
Trong hệ thống lạnh, máy nén được đặt sau thiết bị bay hơi và trước thiết bị ngưng tụ để hút môi chất lạnh có áp suất thấp, nhiệt độ thấp về từ thiết bị bay hơi và đẩy hơi môi chất lạnh lên áp suất cao, nhiệt độ cao vào thiết bị ngưng tụ.
Nếu hệ thống lạnh có bổ sung thêm bình tách lỏng thì máy nén sẽ được đặt sau bình tách lỏng và trước thiết bị ngưng tụ để nhằm loại bỏ lỏng môi chất lạnh còn sót lại ở cuối thiết bị bay hơi, không cho lỏng môi chất lạnh hút về máy (để tránh va đập thuỷ lực làm vỡ máy nén).
Hình 1.3 Máy nén và cấu tạo của máy nén
1: Thân máy nén 8: Nắp trong xilanh
2: Xi lanh 9: Nắp ngoài xilanh
6: Van đẩy 13: Ống dịch vụ
Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để hoá lỏng hơi môi chất có áp suất cao và nhiệt độ cao sau quá trình nén nhờ thải nhiệt cho môi trường làm mát là nước hoặc không khí.
Thiết bị ngưng tụ là thiệt bị trao đổi nhiệt giữa một bên là môi chất lạnh có áp suất cao nhiệt độ cao và một bên là môi trường làm mát như không khi hoặc nước Nếu môi chất lạnh trao đổi nhiệt với không khí thì thiết bị ngưng tụ gọi là dàn ngưng tụ, nếu môi chất lạnh trao đổi nhiệt với nước thì thiết bị ngưng tụ gọi là bình ngưng tụ
Vì vậy bản chất của thiết bị ngưng tụ là hệ thống đường ống kim loại hầu hết được gắn thêm cánh tản nhiệt ( để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt ) và chuyển hoá trạng thái từ hơi ( hơi quá nhiệt ) ở đầu thiết bị thành lỏng ( lỏng sôi hoặc lỏng chưa sôi ) ở cuối thiết bị Nếu là bình ngưng tụ thì hệ thống đường ống môi chất lạnh được đặt trong bình kín có nước mát đi qua.
Thiết bị ngưng tụ được lắp sau máy nén và trước thiết bị tiết lưu của hệ thống lạnh Nếu hệ thống có thêm phin lọc thì thiết bị ngưng tụ được đặt sau máy nén và trước phin lọc để phin lọc giúp lọc sạch cặn bẩn và hơi H2O trong dòng môi chất lạnh trước khi môi chất lạnh đi vào thiết bị tiết lưu nhằm tránh gây tắc bẩn và tắc ẩm ở trước và sau tiết lưu.
Hình 1.4 Thiết bị ngưng tụ 1.2.3 Thiết bị tiết lưu
Thiết bị tiết lưu (gồm thiết bị tiết lưu cơ khí và thiết bị tiết lưu điện tử) dùng để điều chỉnh hợp lý lượng môi chất lạnh phun vào dàn bay hơi, đảm bảo chế độ làm việc yêu cầu của máy lạnh và máy điều hoà không khí Có nhiều loại tiết lưu như thiết bị tiết lưu cơ khí (van tiết lưu tay, van tiết lưu nhiệt cân bằng trong, van tiết lưu nhiệt cân bằng ngoài ống mao, ống tiết lưu, van phao cao áp, hạ áp ) tiết lưu nhiệt điện, tiết lưu điện tử Sau đây sẽ giới thiệu một số thiết bị tiết lưu thông dụng.
Thiết bị tiết lưu có vai trò điều tiết lưu lượng môi chất lạnh đi từ thiết bị ngưng tụ sang thiết bị bay hơi, giúp môi chất lạnh luân chuyển qua đó để tuần hoàn trong hệ thống.
Thiết bị tiết lưu góp phần tạo ra sự chênh lệch áp suất môi chất lạnh giữa một bên là môi chất lạnh có áp suất cao nhiệt độ cao ở thiết bị ngưng tụ và một bên là môi chất lạnh áp suất thấp, nhiệt độ thấp ở thiết bị bay hơi.
Thiết bị tiết lưu được lắp sau thiết bị ngưng tụ và trước thiết bị bay hơi.
Nếu hệ thống lạnh có thêm thiết bị phụ là phin lọc ( ở tủ lạnh ) thì thiết bị tiết lưu đặt sau phin lọc và trước thiết bị bay hơi ( để phin lọc giúp lọc sạch cặn bẩn và hơi H2O từ thiết bị ngưng tụ về trước khi môi chất lạnh đi vào thiết bị tiết lưu.
Hình 1.5 Thiết bị tiết lưu
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt dùng để thu nhiệt các sản phẩm cần làm lạnh nhờ môi chất lạnh ở trong thiết bị.
Thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt giữa một bên là môi chất lạnh có áp suất thấp, nhiệt độ thấp với một bên là môi trường cần làm lạnh như không khí, nước.
Vì bản chất của thiết bị bay hơi là hệ thống đường ống bằng kim loại hầu hết được gắn thêm những cánh tản nhiệt (để tăng cường khả năng trao đổi nhiệt) giúp môi chất lạnh đi qua được dễ dàng để nhận nhiệt và chuyển hoá trạng thái từ lỏng ( hơi bão hoà ẩm) ở đầu thiết bị thành hơi bão hoà khô hoặc hơi quá nhiệt ở cuối thiết bị.
Thiết bị bay hơi được lắp trước máy nén ( nếu có bình tách lỏng thì đặt trước bình tách lỏng) và sau thiết bị tiết lưu.
Hình 1.6 Thiết bị bay hơi
Nguyên lý hoạt động của điều hoà không khí
Hình 1.7 Sơ đồ nguyên lý điều hoà không khí cục bộ 1 chiều
3 - 10 Quạt dàn lạnh ( để tuần hoàn gió và tăng cường trao đổi nhiệt cho dàn bay hơi) và quạt dàn nóng ( để giải nhiệt cho dàn ngưng tụ)
5 - 11 Đường ống môi chất lạnh của dàn lạnh và dàn nóng
6 - Không khí mát ra khỏi dàn lạnh
7 - Đường hơi môi chất lạnh hút về máy nén (hơi bão hoà khô hoặc hơi quá nhiệt)
9 - Đường hơi môi chất lạnh ra khỏi máy nén (hơi bão hoà khô hoặc hơi quá nhiệt)
13 - Không khí nóng ra khỏi dàn ngưng tụ
Môi chất lạnh có áp suất thấp, nhiệt độ thấp ( ở trạng thái hơi quá nhiệt hoặc hơi bão hoà khô) được máy nén (8) hút từ cuối dàn bay hơi (7) về.
Môi chất lạnh trước khi về máy nén có áp suất thấp P0 và nhiệt độ thấp ( xấp xỉ nhiệt độ không khí trong phòng điều hoà )
Tại máy nén (8), môi chất lạnh thực hiện quá trình nén đoạn nhiệt lên áp suất cao, nhiệt độ cao (nhiệt độ cao nhất trong hệ thống) để đẩy qua đầu đẩy (9) vào dàn ngưng tụ (11).
Môi chất lạnh ở trạng thái hơi quá nhiệt đi vào thiết bị ngưng tụ (11) có áp suất cao, nhiệt độ cao ( cao hơn nhiệt độ của không khí môi trường xung quanh).
Vì vậy theo định luật nhiệt động 2, hơi môi chất lạnh nhiệt độ cao được không khí môi trường xung quanh giải nhiệt, làm mát cho môi chất bằng phương pháp đối lưu cưỡng bức nhờ quạt (10), giúp môi chất lạnh nhả nhiệt, ngưng tụ đẳng áp.
Về trạng thái lỏng sôi hoặc lỏng chưa sôi Lỏng môi chất lạnh ở cuối dàn ngưng tụ (11) đi sang van tiết lưu (2) để thực hiện quá trình dãn nở đẳng entanpy giảm áp suất bay hơi P0 và giảm nhiệt độ xuống nhiệt độ bay hơi T0 (lạnh nhất trong hệ thống).
Môi chất lạnh sau khi dãn nở đẳng entanpy tại thiết bị tiết lưu (2) là môi chất lạnh ở trạng thái ở trạng thái hơi bão hoà ẩm có áp suất thấp và nhiệt độ thấp được phun vào dàn bay hơi (5) dưới dạng tia.
Môi chất lạnh đi vào dàn bay hơi (5) có áp suất thấp và nhiệt độ thấp nhất trong hệ thống, thấp hơn nhiệt độ của không khí trong phòng nên môi chất lạnh nhận nhiệt của không khí trong phòng nên môi chất lạnh nhận nhiệt của không khí trong phòng hút về để sôi và bay hơi đẳng áp ( theo định luật nhiệt động 2).
Tại dàn bay hơi (5), môi chất lạnh nhận nhiệt của không khí trong phòng nhờ phương pháp đối lưu cưỡng bức thông qua quạt (3) để sôi, bay hơi đẳng áp.
Cuối dàn lạnh, môi chất lạnh sôi, bay hơi trở thành hơi bão hoà khô hoặc hơi quá nhiệt ở cuối dàn (7) rồi được máy nén (8) hút về.
Môi chất lạnh cứ thế tuần hoàn khép kín chu trình.
Đặc điểm, chức năng bo mạch điều hòa không khí
Mạch điện tử là mạch điện bao gồm các linh kiện điện tử riêng lẻ như điện trở,bóng bán dẫn, tụ điện, cuộn cảm, diode, vi mạch,… được nối bằng các dây dẫn hoặc vệt dẫn để dẫn dòng điện Sự liên kết của các bộ phận và dây dẫn cho phép bạn thực hiện các thao tác từ đơn giản đến phức tạp.
Hình 1.8 Bo mạch điều hoà không khí
Hình 1.9 Mạch điều khiển điều hòa không khí Funiki
1.4.1 Đặc điểm của của bo mạch điều hòa
Bo mạch điều hòa không khí, hay còn gọi là bảng mạch điều khiển, là một trong những thành phần quan trọng nhất của hệ thống điều hòa Dưới đây là các đặc điểm chính của bo mạch điều hòa không khí:
- Chức năng điều khiển: Bo mạch điều khiển quản lý toàn bộ hoạt động của máy điều hòa, bao gồm các chức năng như bật/tắt, điều chỉnh nhiệt độ, quạt gió, chế độ làm lạnh/sưởi, và nhiều tính năng khác.
- Cảm biến và đầu vào: Bo mạch kết nối với nhiều cảm biến khác nhau để theo dõi nhiệt độ, độ ẩm, áp suất, và lưu lượng không khí Dữ liệu từ các cảm biến này giúp bo mạch điều chỉnh hoạt động của hệ thống điều hòa sao cho hiệu quả nhất.
- Điện tử công suất: Bo mạch có các thành phần điện tử công suất để điều khiển máy nén, quạt, và các bộ phận khác Điều này bao gồm các mạch điều khiển động cơ và các linh kiện như relay, triac, hoặc transistor.
- Bảo vệ và an toàn: Bo mạch điều khiển thường tích hợp các chức năng bảo vệ để ngăn ngừa hư hỏng do quá tải, quá nhiệt, hay lỗi điện áp Điều này đảm bảo độ bền và an toàn của hệ thống.
- Giao tiếp và điều khiển từ xa: Nhiều bo mạch hiện đại hỗ trợ giao tiếp với các thiết bị điều khiển từ xa hoặc hệ thống nhà thông minh thông qua các giao thức như Wi-Fi, Bluetooth, hoặc Zigbee Điều này cho phép người dùng điều khiển điều hòa từ xa thông qua điện thoại hoặc các thiết bị thông minh khác.
- Chế độ tiết kiệm năng lượng: Các bo mạch tiên tiến thường có các thuật toán điều khiển giúp tối ưu hóa hiệu suất và tiết kiệm năng lượng, chẳng hạn như chế độ Eco hoặc tự động điều chỉnh công suất.
- Chẩn đoán lỗi: Nhiều bo mạch được trang bị khả năng tự chẩn đoán lỗi, hiển thị mã lỗi khi có sự cố xảy ra Điều này giúp việc bảo trì và sửa chữa trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn.
- Khả năng lập trình: Một số bo mạch cho phép kỹ thuật viên hoặc người dùng lập trình các thông số hoạt động theo nhu cầu cụ thể, như thời gian hoạt động, nhiệt độ mục tiêu, hay lịch làm việc.
Những đặc điểm này giúp bo mạch điều hòa không khí trở thành "bộ não" của hệ thống, đảm bảo nó hoạt động hiệu quả, an toàn và tiện lợi cho người sử dụng.
1.4.2 Chức năng của bo mạch điều hòa
Bo mạch điều hoà không khí (AC PCB - Printed Circuit Board) là bộ phận quan trọng trong hệ thống điều hòa không khí, đảm nhiệm nhiều chức năng điều khiển và quản lý hoạt động của toàn bộ thiết bị Dưới đây là một số chức năng chính của bo mạch điều hoà không khí:
- Điều khiển quạt gió: Bo mạch điều khiển tốc độ và chế độ hoạt động của quạt gió, giúp điều chỉnh lượng không khí lạnh hoặc ấm được phân phối vào phòng.
- Quản lý máy nén (compressor): Bo mạch kiểm soát việc bật/tắt và hoạt động của máy nén, điều chỉnh công suất làm lạnh/làm ấm theo yêu cầu.
- Điều khiển van tiết lưu: Quản lý van tiết lưu để điều chỉnh lưu lượng môi chất lạnh qua dàn lạnh, giúp tối ưu hóa hiệu quả làm lạnh.
- Điều khiển hệ thống cảm biến: Bo mạch kết nối và xử lý dữ liệu từ các cảm biến nhiệt độ, độ ẩm, và áp suất để điều chỉnh hoạt động của điều hòa cho phù hợp.
- Quản lý chế độ hoạt động: Chuyển đổi giữa các chế độ làm lạnh, sưởi ấm, hút ẩm, thông gió, tùy thuộc vào cài đặt của người dùng.
- Bảo vệ hệ thống: Bo mạch giám sát các yếu tố như dòng điện, áp suất, và nhiệt độ để bảo vệ hệ thống khỏi các tình huống nguy hiểm như quá tải, quá nhiệt, hoặc rò rỉ môi chất lạnh.
- Điều khiển từ xa: Nhận tín hiệu từ remote điều khiển từ xa, cho phép người dùng điều chỉnh các thiết lập của điều hòa một cách thuận tiện.
PHẦN MỀM LÁP RÁP , KHẢO SÁT MẠCH
Phần mềm lắp ráp khảo sát mạch thường được thiết kế để hỗ trợ việc lắp ráp và kiểm tra mạch điện tử Chúng thường bao gồm các tính năng như mô phỏng mạch, kiểm tra kết nối, và phát hiện lỗi để giúp kỹ sư và kỹ thuật viên đảm bảo chất lượng và hiệu suất của mạch trước khi chúng được triển khai hoặc sản xuất hàng loạt. Trong đó phải kể đến một vài phần mềm như: KiCad, Eagle, Fritzing, OrCAD, Altium Desgner, Nhưng nổi bật nhất trong đó là phần mềm Fritzing, số điểm nổi bật của phần mềm fritzing có thể kể đến như cung cấp một giao diện dễ sử dụng và thân thiện cho người dùng, cho phép họ vẽ sơ đồ mạch, lắp ráp các linh kiện điện tử, và mô phỏng hoạt động của mạch trước khi thực sự lắp ráp Fritzing đi kèm với một thư viện linh kiện điện tử phong phú và cho phép người dùng tạo ra hướng dẫn lắp ráp chi tiết Điều này làm cho nó trở thành một công cụ hữu ích cho các nhà thiết kế mạch điện tử cũng như người mới bắt đầu quan tâm đến lĩnh vực này.
- Giao diện thân thiện với người mới bắt đầu và các công cụ thiết kế dễ sử dụng
- Thư viện linh kiện phong phú
- Cung cấp chế độ xem mạch trên breadboard, sơ đồ nguyên lý và PCB cho quy trình thiết kế toàn diện.
-Tính năng chia sẻ dự án và hợp tác
-Tính chất mã nguồn mở với cộng đồng hoạt động tích cực.
- Thiếu tính năng nâng cao so với phần mềm chuyên nghiệp
-Khả năng mô hình hóa 3D hạn chế
-Độ dốc học cao hơn đối với các dự án phức tạp
-Có thể gặp vấn đề ổn định đôi khi.
- Thiết kế và phát triển mạch
- Phân tích và mô phỏng
- Nghiên cứu và phát triển
- Kiểm tra và xác thực
Frizing là một phần mềm mã nguồn mở cho phép người dùng thiết kế, ghi chú và chia sẻ các mạch điện tử Phần mềm Fritzing cung cấp một giao diện trực quan và dễ sử dụng cho người mới bắt đầu, giúp đơn giản hóa quá trình tạo dự án điện tử, từ sơ đồ breadboard đơn giản đến thiết kế mạch in PCB phức tạp Phần mềm kết hợp chức năng sơ đồ nguyên lý Schematic Capture, Breadboard và mạch in PCB vào một công cụ tích hợp duy nhất, là lựa chọn lý tưởng cho người dùng với các trình độ khác nhau. Đây là phần mềm vẽ mạch điện tử cho mục đích chuyên nghiệp hoặc giáo dục. Bất kỳ ai học điện tử đều có thể sử dụng và hưởng lợi từ công cụ này, chẳng hạn như kỹ sư, người yêu thích điện tử và giáo viên.
Phần mềm Fritzing có một số tùy chọn và tính năng có sẵn Nó cho phép bạn phát triển một bảng mạch thử ảo, sử dụng chế độ đi đường mạch in ở chế độ tự động hoặc chế độ thủ công, và tạo sơ đồ mạch Trong quá trình thiết kế, bạn có thể thêm ghi chú, có thể chia sẻ với người dùng khác Phần mềm cho phép người thiết kế sử dụng nhiều linh kiện khác nhau Người dùng có thể truy cập vào thư viện dự án trực tuyến để phục vụ cho công việc thiết kế.
Breadboard – Hiển thị giao diện của board mạch thử nghiệm, để bạn có thể vẽ theo cách bạn muốn các linh kiện kết nối trên board mạch thực tế.
Schematic – Sử dụng ký hiệu để biểu thị các đường kết nối và linh kiện được sử dụng.
Các tính năng khác của phần mềm Fritzing
Chế độ xem breadboard: Phần mềm cung cấp một breadboard ảo cho phép người dùng đặt và kết nối các linh kiện điện tử để mô phỏng thiết kế mạch điện tử. Tính năng này cho phép người dùng nhanh chóng kiểm tra ý tưởng trước khi chuyển sang giai đoạn thiết kế PCB.
Trình vẽ sơ đồ nguyên lý: Phần mềm cung cấp một trình biên tập sơ đồ nguyên lý mạnh mẽ cho phép người dùng tạo sơ đồ mạch bằng cách sử dụng một thư viện lớn các linh kiện Tính năng này cho phép tạo tài liệu mạch chính xác và có tổ chức.
Thiết kế mạch in PCB: Ứng dụng cho phép người dùng chuyển đổi thiết kế trên breadboard thành mạch in PCB chuyên nghiệp Nó cung cấp các tính năng như định tuyến tự động, đổ đồng và kiểm tra quy tắc thiết kế để đảm bảo tính toàn vẹn của bản thiết kế cuối cùng.
Thư viện linh kiện: Phân mềm cung cấp một thư viện linh kiện điện tử phong phú, từ các loại điện trở và tụ điện đến vi điều khiển và cảm biến Thư viện được cập nhật thường xuyên, cho phép người dùng tạo ra linh kiện của riêng mình và chia sẽ với cộng đồng.
Chia sẻ dự án: Cung cấp một nền tảng cho người dùng chia sẻ các dự án của mình với cộng đồng Tính năng này khuyến khích sự hợp tác, cho phép người khác học từ các thiết kế hiện có và thúc đẩy sáng tạo.
Phần mềm Fritzing có một giao diện người dùng đơn giản và trực quan, được thiết kế phù hợp cho cả người mới bắt đầu và người dùng có kinh nghiệm Không gian làm việc chính được chia thành 4 phần: Breadboard, Schematic, PCB và Code. Người dùng có thể dễ dàng chuyển đổi giữa các chế độ xem này và quan sát các thay đổi theo thời gian thực Thanh công cụ cho phép truy cập nhanh đến các công cụ được sử dụng thường xuyên, trong khi thanh bên phải cho phép truy cập vào thư viện linh kiện và thông tin dự án.
Mạch in PCB (Printed Circuit Board) – Cho phép bạn xem trước cách các linh kiện được phân bố trên mạch in PCB Qua chế độ hiển thị này, bạn chọn vị trí và chỉnh sửa kết nối cho các linh kiện
Ngoài ra, phần mềm còn hỗ trợ chứa code dùng cho sơ đồ mạch (nếu có lập trình).
2.3.2 Cài đặt phần mềm Đầu tiên ta tìm trên trình duyệt tải phần mềm fritzing miễn phí
Sau đó ta chọn phiên bản phù hợp sau đó tải về
Sau khi ta tải về xong ta giải nén các file đã tải về và ứng dụng hiện nên màn hình
Muốn mở phần mềm ta nháy đúp chuột vào biểu tượng phần mềm Fritzing
Sau khi mở xong tao thấy được giao diện của phần mềm
Chọn File > New để tạo một dự án mới hoặc có thể ấn tổ hợp phím Ctrl + N
2.3.3.3 Lấy linh kiện từ thư viện
Chọn linh kiện: Trong panel bên phải, chọn linh kiện cần thiết từ thư viện Bạn có thể tìm kiếm các linh kiện bằng cách gõ tên linh kiện vào ô tìm kiếm.
Kéo và thả các linh kiện vào bảng breadboard.
Sắp xếp các linh kiện trên breadboard sao cho dễ dàng quan sát và kết nối.
Click vào một chân của linh kiện và kéo dây nối đến chân của linh kiện khác.Fritzing sẽ tự động định dạng màu sắc dây nối, nhưng bạn có thể click chuột phải vào dây để thay đổi màu sắc và tên của dây.
2.3.3.5.Hiệu chỉnh mạch và cấp nguồn chạy mạch
Kiểm tra cách kết nối linh kiện: Kéo dây từ các chân linh kiện để kết nối chúng trên breadboard, kiểm tra cách kết nối đảm bảo rằng tất cả cách kết nối đều chính xác và không có đường dẫn nào bị ngắt hoặc sai vị trí.
Cấp nguồn cho mạch: Ta thêm nguồn điện trong phần thư viện linh kiện, tìm kiếm các nguồn điện như pin, adapter hoặc nguồn từ USB Kéo thả nguồn điênh vào khu vực làm việc của bạn Kết nối các chân nguồn điện với các điểm cần cấp điện trên mạch, đảm bảo các kết nối chính xác để tránh việc cấp nguồn sai cách có thể làm hỏng linh kiện.
Chạy và mô phỏng mạch: Fritzing chủ yếu được dùng để thiết kế mạch, nhưng bạn có thể sử dụng các công cụ mô phỏng khác để kiểm tra mạch trước khi thực hiện trên thực tế.
ỨNG DỤNG PHẦN MỀM FRITZING ĐỂ LẮP RÁP KHẢO SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
SÁT MẠCH ĐIỀU KHIỂN ĐỘNG CƠ MỘT CHIỀU
3.1.1 Tạo file, đặt tên File
Chọn File > New để tạo một dự án mới hoặc có thể ấn tổ hợp phím Ctrl + N
Chọn File > Save để lưu và đặt tên File hoặc có thể ấn tổ hợp phím Ctrl + S
Chuyển đổi từ tiếng anh về tiếng việt để thuận tiện trong quá trình làm việc
3.1.2 Các linh kiện có trong mạch điều khiển động cơ
3.1.2.1 Điện trở ( Resistor ) Điện trở là linh kiện điện tử thụ động đặc trưng cho khả năng cản trở dòng điện,thường được sử dụng để hạn dòng và phân áp cho mạch điện tử.
Cấu tạo Điện trở có cấu tạo gồm hai phần: vỏ và chất bên trong Vỏ điện trở làm bằng nhựa, gốm… có tác dụng cách nhiệt với bên ngoài Chất bên trong là các chất có điện trở suất cao, dẫn điện tốt được liên kết với nhau.
Hình 3.1 Hình dạng thực tế một số điện trở
Theo chuẩn châu Âu ( EU ) Theo chuẩn Mỹ ( US ) Đơn vị của điện trở: Ohm ( Ω )
Bội số của Ω gồm: KΩ ( kilo ohm ), MΩ ( mega ohm ), GΩ ( giga ohm ) Trong đó:
Phân loại theo công suất:
- Điện trở thường: thường là các điện trở có công suất nhỏ từ 0,125W ÷ 0,5W.
- Điện trở công suất trung bình: là các điện trở có công suất lớn hơn (từ 1W,
- Điện trở công suất lớn là các điện trở có công suất từ 10W trở lên (điện trở nhiệt, điện trở sứ… Điện trở được chia thành 3 loại:
- Điện trở: là các loại điện trở có công suất trung bình và nhỏ hay là các điện trở chỉ cho phép dòng điện đi qua
- Điện trở công suất: là các điện trở dùng trong các mạch điện tử có dòng điện lớn đi qua hay nói cách khác, các điện trở này khi mạch hoạt động sẽ tạo ra một lượng nhiệt năng khá lớn Chính vì thế, chúng được cấu tạo nên từ các vật liệu chịu nhiệt.
- Điện trở hồi tiếp: là một loại điện trở có khả năng thay đổi giá trị điện trở của nó dựa trên tín hiệu điện áp hoặc dòng điện đầu vào Điện trở hồi tiếp thường được sử dụng trong các mạch điện tử để điều chỉnh tần số, độ nhạy và độ lớn của tín hiệu Các loại điện trở hồi tiếp phổ biến bao gồm điện trở biến, điện trở biến trở và điện trở biến áp.
Người ta dùng các mã màu để quy định giá trị điện trở theo bảng sau:
Màu Trị số Cấp số nhân Sai số Đen 0 10 0
Bảng 3.1 Bảng quy định mã màu cho giá trị điện trở
* Cách đọc điện trở theo mã màu như sau:
+ Vòng màu thứ nhất chỉ: trị số thứ nhất.
+ Vòng màu thứ hai chỉ: trị số thứ hai.
+ Vòng màu thứ (n - 1) chỉ: số lũy thừa của 10 (số số 0)
+ Vòng màu n chỉ: sai số.
Vòng màu sai số là vòng màu có khoảng cách đến vòng màu cấp số nhân thường lớn hơn và thông thường là các màu: vàng kim, bạc kim, nâu, đỏ… Đơn vị tính là .
Hình 3.2 Cách đọc giá trị điện trở theo vòng màu
Diode được chế tạo gồm hai chất bán dẫn loại P và N ghép công nghệ với nhau. Ở giữa là miền cách điện Tại chất bán dẫn P lấy ra một điện cực, gọi là cực Anode (ký hiệu là A), ở chất bán dẫn loại N lấy ra một điện cực, gọi là cực Cathode (ký hiệu là K).
Hình 3.3: Cấu tạo của Diode
Hình 3.4 Ký hiệu của diode bán dẫn
Hình 3.5: Hình dạng của diode bán dẫn
Ký hiệu và hình dáng thực tế của diode chỉnh lưu:
Hình 3.6: Ký hiệu và hình dáng thực tế
Diode chỉnh lưu dùng để chuyển đổi tín hiệu xoay chiều thành tín hiệu một chiều dô đó thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn
3.1.2.3.1 Cấu tạo, ký hiệu, phân loại
Gồm 2 chất bán dẫn P và N ghép xen kẽ với nhau tạo ra 3 vùng bán dẫn Vùng bán dẫn có nồng độ tạp chất cao nhất, lấy ra một điện cực được gọi là cực Emiter (E) hay cực phát Vùng bán dẫn có nồng độ tạp chất nhỏ nhất, lấy ra một điện cực gọi là cực Base (B) hay cực gốc Vùng bán dẫn có nồng độ tạp chất trung bình, lấy ra một điện cực gọi là cực Colector (C) hay cực góp Tùy theo cách sắp xếp các chất bán dẫn P và N mà ta có 2 loại Transistor khác nhau là PNP và NPN.
Kí hiệu và hình dạng thực tế:
Transistor công suất nhỏ Transistor công suất lớn
Hình 3.8: Ký hiệu và hình dạng thực tế của một số transistor
- Phân cực thuận ( UE > UB > UC )
Hình 3.9: Nguyên lý làm việc của transistor loại NPN khi phân cực thuận
Khi cấp nguồn E1 và E2 vào ba cực của transistor (như hình vẽ) Nguồn E 2 > E 1 thì bán dẫn P và N của cực B và E giống như một diode được phân cực thuận nên dẫn điện, điện tử từ vùng bán dẫn N của cực E sẽ sang vùng bán dẫn P của cực B để tái hợp với lỗ trống Khi đó vùng bán dẫn P của cực B nhận thêm điện tử nên có điện tích âm Cực B nối vào nguồn điện áp dương của nguồn E1 nên sẽ hút một số điện tử trong vùng bán dẫn P xuống tạo thành dòng điện IB Cực C nối vào điện áp dương E2 cao hơn nên hút hầu hết điện tử trong vùng bán dẫn P sang vùng bán dẫn
N của cực C tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào nguồn điện áp âm nên khi bán dẫn N bị mất điện tử sẽ hút điện tử từ nguồn âm lên thế chỗ tạo thành dòng IE, số lượng các điện tử bị hút từ cực E đều chạy sang cực B và cực C nên dòng điện IB, IC đều chạy vào cực E, ta có
- Phân cực thuận ( UE > UB > UC )
Hình 3.10: Nguyên lý làm việc của transistor loại PNP khi phân cực thuận
Khi cấp nguồn E1 và E2 và ba cực của transistor (như hình vẽ) thì bán dẫn P và N của cực B và E giống như một diode được phân cực thuận nên dẫn điện, điện tử từ vùng bán dẫn N của cực B sẽ sang vùng bán dẫn P của cực E để tái hợp với điện tử. Khi đó vùng bán dẫn P của cực B mất electron nên có điện tích dương Cực B nối vào nguồn điện áp âm của nguồn E1 nên sẽ hút một số điện tử từ nguồn lên bù vào số điện tử đã mất tạo thành dòng điện IB Cực C nối và điện áp âm E2 cao hơn nên bị cực B hút các eclectron từ nguồn lên tạo thành dòng điện IC Cực E nối vào nguồn điện áp dương nên hút eclectron từ cực B sang tái hợp với lỗ trống tạo thành dòng
IE, số lượng các một điện tử bị hút từ cực B và cực C đều chạy sang cực E nên dòng điện IB, IC đều lấy ra từ cực E, ta có IE = IB + IC.
Nút nhấn hay còn gọi là nút ấn dùng để đóng ngắt từ xa các thiết bị điện, các loại máy móc hay một số quá trình trong điều khiển.
Nút nhấn thường được thiết kế trên bảng điều khiển,tủ điện, hay trên hộp nút nhấn… Khi thao tác với nút nhấn phải dứt khoát để mở hoặc đóng mạch điện. a b
Hình a: Ký hiệu nút ấn Hình b:Hình ảnh thực tế
Hình 3.11.Nút ấn điện tử
3.1.3.Lấy linh kiện từ thư viện Đầu tiên ta lấy hai con điện trở từ thư viện ra breadboard
Sau đó chỉnh công suất của hai con trở một con là 1 kΩ và một con là 100 Ω trong bảng Inspector
Tiếp tục ta lấy tiếp một nút ấn thường mở ở thư viện ra breadboard
Rồi ta lấy tiếp hai con Trasistor-NPN ở thư viện ra breadboard
Ta lấy tiếp con Transistor-PNP từ thư viện ra breadboard
Ta lai tiếp tục lấy hai con Diode ở thư viện ra breadboard
Ta lại lấy tiếp hai con điện trở từ thư viện ra breadboard
Sau đó chỉnh công suất của hai con trở một con là 1 kΩ và một con là 100 Ω tại bảng Inspector
Ta lấy tiếp một nút ấn thường mở ở thư viện ra breadboard
Rồi ta lấy tiếp hai con Trasistor-NPN ở thư viện ra breadboard
Ta lấy tiếp con Trasistor-PNP ở thư viện ra breadboard
Ta lai lấy hai con Diode ở thư viện ra breadboard
Sau khi đã lấy hết linh kiện ra breadboard ta bắt đầu nối dây :
Khi nối dây ta nối dây sao cho dây chỉ đi đường ngang và dọc,không để các dây đè nên nhau và làm sao khi nối xong ta thấy dễ nhìn nhất Đây là mach sau khi nối dây xong
3.2.Mô phỏng mạch dao động trên Fritzing
Sơ đồ nguyên lý mạch dao động
Mạch dao động trên breadboard
Sau một khoảng thời gian thực hiện đồ án công nghệ em đã đạt được một số kết quả cụ thể như sau:
- Biết về cách hoạt động của các linh kiện sử dụng.
- Hiểu thêm về hệ thống nguồn điều hòa không khí
- Biết thêm về phần mềm mô phỏng mạch Fritzing
- Biết về cách lắp ráp một mạch điiều khiển động cơ, bao gồm các thành phần như nguồn điện, diode chỉnh lưu, tụ điện lọc và IC ổn áp…
Với mong muốn tiếp tục phát triển đề tài hơn nữa và tạo điều kiện thuận lợi cho các sinh viên khóa sau, để thực hiện định hướng tiếp tục phát triển đề tài Rất mong nhà trường hỗ trợ sinh viên hơn nữa trong quá trình thực hiện đề tài.
Các hướng phát triển của đề tài trong thời gian tới:
- Mô phỏng trên các phần mềm mới có nhiều chức năng hơn cùng với việc sắp xếp linh kiện dễ dàng hơn
- Tìm hiểu thêm về các mạch điều khiển động cơ khác nhau
- Tiếp tục tìm hiểu, nghiên cứu về nguyên lý hoạt động, cách vận hành của các hệ thống điều hoà không khí tiên tiến, mới nhất.
