Nghiên cứu và chế tạo thiết bị tự động báo cháy

1.Lí do chọn đề tài.Trong thời kì phát triển như hiện nay thì khoa học và công nghệ chiếm một vị trí qua trọng trong việc điều chỉnh sự phát triển của các ngành khác. Sự phát triển của khoa học công nghệ, đặc biệt là cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất và lần thứ hai đã mở đường cho sự hình thành và phát triển nhanh chóng của thị trường trên thế giới. Nếu như cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ nhất chủ yếu dựa vào máy hơi nước, sắt và than chì thì cuộc cách mạng công nghiệp lần thứ hai chủ yếu dựa vào máy chạy bằng nhiên liệu và năng lượng nguyên tử. Qua hai cuộc cách mạng đã làm thay đổi to lớn trên nhiều lĩnh vực của đời sống kinh tế chính trị và xã hội của loài người như: về tự động hóa, về năng lượng,về vật liệu mới, về điện tử và tin học. Đặc biệt là lĩnh vực tự động hóa, điện tử tin học phát triển hết sức mạnh mẽ.Về lĩnh vực điện tử tin học: là lĩnh vực thu hút nhiều người quan tâm, tốc độ phát triển của nó ngày càng nhanh và mạnh.Về lĩnh vực tự động hóa: ngày nay sử dụng càng nhiều máy móc công nghiệp, công cụ điều khiển bằng số, rôbốt thay thế lao động chân tay.Sự phát triển của khoa học công nghệ diễn ra trên toàn cầu và nó cũng tác động mạnh mẽ đến Việt Nam – một nước nghèo và kinh tế đang phát triển. Chính vì vậy đã làm thay đổi căn bản tình hình kinh tế của Việt Nam cả về chất lượng và số lượng. Từ đó nước ta cũng chú trọng về phát triển về giáo dục hơn. Với quan niệm “Giáo dục là quốc sách hàng đầu” và hướng tới cải cách giáo dục năm 2015 căn bản và toàn diện để phát triển toàn diện cho thế hệ trẻ tương lai.Để đáp ứng yêu cầu ngày càng cao của xã hội, ngành giáo dục nói chung và khoa sư phạm kĩ thuật của trường đại học sư phạm Hà Nội nói riêng, khoa đã cung cấp cho sinh viên những kiến thức kĩ thuật cơ bản vừa hiên đại vừa phù hợp với tình hình giáo dục hiện nay. Bộ môn điện tử tin học đã mang lại cho sinh viên những kiến thức khoa học chung như: khái niệm, nguyên lí, biến đổi tín hiệu, các linh kiện điện tử mạch khuếch đại và ứng dụng của nó trong đời sống,….là những kiến thức trừu tượng, khó hiểu. Khuếch đại và ứng dụng của nó trong thực tế rất nhiều. Khuếch đại có thể dùng tranzito hoặc vi mạch thuật toán. Ngày nay khuếch đại dùng thuật toán được ứng dụng nhiều trong các lĩnh vực của đời sống hàng ngày. Chính vì ứng dụng rộng rãi của khuếch đại thuật toán mà tôi chọn đề tài: “Nghiên cứu và chế tạo thiết bị tự động báo cháy”.Nội dung thiết bị thực hiện đề tài bám sát nội dung đã học trong phần lí thuyết về khuếch đại thuật toán và ứng dụng của nó trong thực tế (thuộc môn kĩ thuật tương tự) cùng với các linh kiện có sẵn trên khoa và trên thị trường.Thực hiện đề tài này cho em những hiểu biết về ứng dụng của khuếch đại thuật toán trong thực tế. Hơn nữa nạn cháy là một thảm hỏa đối với con người, xã hội và môi trường, có thể gây thiệt hại lớn về tài sản của nhà nước, tập thể và cá nhân. Những năm gần đây khi đất nước bước vào thời kì đổi mới, cùng với sự phát triển của kinh tế, khoa học và công nghệ nạn cháy không giảm đi mà lại xuất hiện những vụ cháy lớn gây thiệt hại rất nghiêm trọng như: vụ cháy lớn Đồng Xuân (tháng 72004) gây thiệt hại 141 tỷ đồng,… Chỉ tính riêng năm 2013 cả nước xảy ra gần 2.600 vụ cháy nổ, làm chết 124 người và bị thương 349 người tăng 10% so với năm 2012. Trong đó có những vụ cháy gây thiệt hại nghiêm trọng về người và của như: Rạng sáng ngày 15092013 một vụ cháy lớn đã xảy ra tại TTTM Hải Dương thiêu rụi gần như 3 tầng với các gian hàng của 536 tiểu thương. Đám lửa nhỏ xuất phát từ gian hàng kinh doanh vải sau đó lan rộng và bùng phát dữ dội tính tổng thiệt hại khoảng 400 tỷ đồng là hàng hóa của dân, thiệt hại về cơ sở vật chất cũng lên tới trên 100 tỷ đồng. Sáng ngày 1612, tại khu chợ nhà xanh, phố Phan Văn Trường, phường Dịch Vọng Hậu, quận Cầu Giấy, Hà Nội ngọn lửa hung hãn đã thiêu rụi hơn 30 ki ốt chứa đầy hàng hóa của các tiểu thương. Quá đau buồn khi tài sản chỉ còn lại là đống tro tàn, nhiều tiểu thương đã ngất xỉu ngay tại hiện trường.Từ những lí do trên, việc thực hiện đề tài này là hoàn toàn cần thiết và phù hợp với tình hình hiện nay.

MỤC LỤC Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp LỜI CẢM ƠN Trên thực tế thành công mà không gắn liền với hỗ trợ, giúp đỡ dù hay nhiều, dù trực tiếp hay gián tiếp người khác Trong suốt thời gian làm khóa luận em nhận nhiều quan tâm giúp đỡ quý thầy cô, gia đình bạn bè Với lòng biết ơn sâu sắc nhất, em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến quý thầy cô khoa sư phạm kĩ thuật, thầy cô tổ môn điện tử - tin học tạo điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành đề tài Em xin gửi lời cảm ơn sâu sắc bảo hướng dẫn tận tình thầy giáo – Th.s Chu Kiến Thiết để em hoàn thành tốt khóa luận Hà Nội, tháng – 2014 SV: Nguyễn Thị Huế Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài Trong thời kì phát triển khoa học công nghệ chiếm vị trí qua trọng việc điều chỉnh phát triển ngành khác Sự phát triển khoa học công nghệ, đặc biệt cách mạng công nghiệp lần thứ lần thứ hai mở đường cho hình thành phát triển nhanh chóng thị trường giới Nếu cách mạng công nghiệp lần thứ chủ yếu dựa vào máy nước, sắt than chì cách mạng công nghiệp lần thứ hai chủ yếu dựa vào máy chạy nhiên liệu lượng nguyên tử Qua hai cách mạng làm thay đổi to lớn nhiều lĩnh vực đời sống kinh tế trị xã hội loài người như: tự động hóa, lượng, vật liệu mới, điện tử tin học Đặc biệt  lĩnh vực tự động hóa, điện tử tin học phát triển mạnh mẽ Về lĩnh vực điện tử tin học: lĩnh vực thu hút nhiều người quan tâm, tốc độ  phát triển ngày nhanh mạnh Về lĩnh vực tự động hóa: ngày sử dụng nhiều máy móc công nghiệp, công cụ điều khiển số, rôbốt thay lao động chân tay Sự phát triển khoa học công nghệ diễn toàn cầu tác động mạnh mẽ đến Việt Nam – nước nghèo kinh tế phát triển Chính làm thay đổi tình hình kinh tế Việt Nam chất lượng số lượng Từ nước ta trọng phát triển giáo dục Với quan niệm “Giáo dục quốc sách hàng đầu” hướng tới cải cách giáo dục năm 2015 toàn diện để phát triển toàn diện cho hệ trẻ tương lai Để đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội, ngành giáo dục nói chung khoa sư phạm kĩ thuật trường đại học sư phạm Hà Nội nói riêng, khoa cung cấp cho sinh viên kiến thức kĩ thuật vừa hiên đại vừa phù hợp với tình hình giáo dục Bộ môn điện tử - tin học mang lại cho sinh viên kiến thức khoa học chung như: khái niệm, nguyên lí, biến đổi tín hiệu, linh kiện điện tử mạch khuếch đại ứng dụng đời Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp sống,….là kiến thức trừu tượng, khó hiểu Khuếch đại ứng dụng thực tế nhiều Khuếch đại dùng tranzito vi mạch thuật toán Ngày khuếch đại dùng thuật toán ứng dụng nhiều lĩnh vực đời sống hàng ngày Chính ứng dụng rộng rãi khuếch đại thuật toán mà chọn đề tài: “Nghiên cứu chế tạo thiết bị tự động báo cháy” Nội dung thiết bị thực đề tài bám sát nội dung học phần lí thuyết khuếch đại thuật toán ứng dụng thực tế (thuộc môn kĩ thuật tương tự) với linh kiện có sẵn khoa thị trường Thực đề tài cho em hiểu biết ứng dụng khuếch đại thuật toán thực tế Hơn nạn cháy thảm hỏa người, xã hội môi trường, gây thiệt hại lớn tài sản nhà nước, tập thể cá nhân Những năm gần đất nước bước vào thời kì đổi mới, với phát triển kinh tế, khoa học công nghệ nạn cháy không giảm mà lại xuất vụ cháy lớn gây thiệt hại nghiêm trọng như: vụ cháy lớn Đồng Xuân (tháng 7/2004) gây thiệt hại 141 tỷ đồng,… Chỉ tính riêng năm 2013 nước xảy gần 2.600 vụ cháy nổ, làm chết 124 người bị thương 349 người tăng 10% so với năm 2012 Trong có vụ cháy gây thiệt hại nghiêm trọng người như: - Rạng sáng ngày 15/09/2013 vụ cháy lớn xảy TTTM Hải Dương thiêu rụi gần tầng với gian hàng 536 tiểu thương Đám lửa nhỏ xuất phát từ gian hàng kinh doanh vải sau lan rộng bùng phát dội tính tổng thiệt hại khoảng 400 tỷ đồng hàng hóa dân, thiệt hại sở vật chất lên tới 100 tỷ đồng - Sáng ngày 16/12, khu chợ nhà xanh, phố Phan Văn Trường, phường Dịch Vọng Hậu, quận Cầu Giấy, Hà Nội lửa hãn thiêu rụi 30 ki ốt chứa đầy hàng hóa tiểu thương Quá đau buồn tài sản lại đống tro tàn, nhiều tiểu thương ngất xỉu trường Từ lí trên, việc thực đề tài hoàn toàn cần thiết phù hợp với tình hình Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp 2.Mục đích nghiên cứu Hệ thống hóa kiến thức cấu trúc, đặc điểm tính chất, thông số kỹ thuật chủ yếu khuếch đại thuật toán Nghiên cứu ứng dụng chủ yếu khuếch đại thuật toán, từ tiến hành xây dựng, thiết kế mạch ứng dụng đời sống công nghiệp Nghiên cứu sensor đặc biệt sensor nhiệt để chọn phần tử đơn giản làm thay đổi trạng thái mạch điện tử 3.Nhiệm vụ nghiên cứu Tìm hiểu vấn đề lí thuyết cấu trúc, đặc điểm tính chất thông số kĩ thuật chủ yếu khuếch đại thuật toán Tìm hiểu chung sensor sensor nhiệt Xây dựng sơ đồ nguyên lí, sơ tính toán phần tử hoàn thiện sản phẩm ứng dụng chế tạo thiết bị tự động báo cháy => Nhiệm vụ đề tài thiết kế thiết bị tự động báo cháy nhiệt độ vượt qua ngưỡng cho phép đảm bảo độ xác tương đối cao 4.Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Nghiên cứu cấu trúc khuếch đại thuật toán µA – 741, đặc điểm tính chất thông dụng thông số kĩ thuật chủ yếu khuếch đại thuật toán Tổng hợp ứng dụng khuếch đại thuật toán sử dụng rộng rãi thị trường từ chọn ứng dụng để thiết kế, chế tạo Nghiên cứu nhiệt điện trở Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu đặc điểm, tính chất thông dụng thông dụng thông số chủ yếu, ứng dụng khuếch đại thuật toán sử dụng rộng rãi thị trường, nghiên cứu ứng dụng OA- 741 mạch tự động báo cháy 5.Phương pháp nghiên cứu, chế tạo Nhóm phương pháp nghiên cứu lý thuyết để tổng hợp phân tích tài liệu có liên quan từ xây dựng sở lí luận cho đề tài Nhóm phương pháp thực nghiệm khảo sát ứng dụng khuếch đại thuật toán mạch báo cháy Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Phương pháp sử dụng công thức toán học để tính toán phần tử mạch, xử lí số liệu đo thông qua thực nghiệm nhằm rút kết luận xác vấn đề nghiên cứu 6.Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu kết luận khóa luận gồm ba chương: Chương 1: Khái quát cảm biến (sensor) Chương 2: Khái quát chung thuật toán Chương 3: Thiết kế chế tạo thiết bị tự động báo cháy CHƯƠNG 1: KHÁI QUÁT CHUNG VỀCẢM BIẾN 1.1.Khái niệm Cảm biến (sensor) thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lí đại lượng tính chất điện cần đo thành đại lượng đo xử lí Các đại lượng đo thường tính chất điện như: nhiệt độ, áp suất suất, trọng lượng,… Tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện như: điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng chứa đựng thông tin cho phép xác định đại lượng Đặc trưng (S) hàm đại lượng cần đo (M) S=F(M) S: đại lượng đầu phản ứng cảm biến Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp M: đại lượng đầu vào hay kích thích (có nguồn gốc đại lượng cần đo) 1.2.Các thông số cảm biến 1.2.1 Độ nhạy.(α) α= (1.1) ∆Y: Gia số đại lượng đầu ∆X: Gia số đại lượng đầu vào Trong thực tế có độ nhạy tương đối 1.2.2 Sai số Sự phụ thuộc đại lượng Y vào đại lượng đầu vào X gọi đặc tính cảm biến Sự khác đặc tính vào thực với đặc tính chuẩn (đặc tính tính toán hay đặc tính lí luận) đánh giá sai số Có hai loại sai số: -Sai số tuyệt đối -Sai số tương đối Các nguyên nhân dẫn tới sai số thực tế người ta đưa tiêu chuẩn điều kiện kĩ thuật để hạn chế mức ảnh hưởng phạm vi cho phép Sai số giá trị định mức yếu tố bên gọi sai số Nếu yếu tố bên vượt khỏi giới hạn định mức xuất sai số phụ Để giảm sai số phụ ta giảm độ nhạy cảm biến 1.2.3 Các yêu cầu cảm biến Muốn có độ nhạy cao, sai số nhỏ cảm biến cần có tính chất sau: -Có dải thay đổi đại lượng vào cần thiết -Thích ứng thuận tiện với sơ đồ đo lường, kiểm tra -Ảnh hưởng đến đại lượng đầu vào -Có quán tính nhỏ Hiện có nhiều loại cảm biến, chúng làm việc theo nguyên lí khác kết cấu cảm biến đa dạng phong phú 1.3.Phân loại cảm biến • Cảm biến phân loại theo đặc trưng sau đây: Theo nguyên lí chuyển đổi đáp ứng kích thích Hiện tượng Vật lí Chuyển đổi đáp ứng kích thích • • Nhiệt điện ; Quang điện Quang từ ; Quang đàn hồi; Điện từ;…… Nguyễn Thị Huế K60A • • • Khóa luận tốt nghiệp Hóa học • • Biến đổi hóa học ; Biến đổi điện hóa;…… Sinh học • • Biến đổi sinh hóa; Biến đổi thể sống;…… Theo dạng kích thích Âm • • Điện • • Từ Quang Cơ • Nhiệt Bức xạ • • • • • Biên pha, phân cực Phổ, tốc độ truyền song Điện tích, dòng điện Điện thế, điện áp ,điện trường,… Từ trường, từ thông, cường độ điện trường,… Hệ số phát xạ, khúc xạ, hệ số hấp thụ,… Vận tốc, gia tốc Mômen, lực, áp suất Mômen, lực, áp suất,… Nhiêt độ, nhiệt dung, …… Năng lượng, cường độ,… Theo phạm vi sử dụng Khả tải Tốc độ đáp ứng Độ ổn định Tuổi thọ Điều kiện lựa chọn Kích thước, trọng lượng Theo tính cảm biến Độ nhạy Độ xác Độ phân giải Độ chọn lọc Độ tuyến tính Công suất tiêu thụ Dải tần Độ trễ 1.4.Đường cong chuẩn cảm biến Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Đường cong chuẩn cảm biến đường cong biểu diễn phụ thuộc vào đại lượng điện (S) đầu cảm biến vào giá trị đại lượng đo (M) đầu vào Đường cong biểu thể biểu diễn biểu thức đại số dạng S = F (M) đồ thị sau đây: s s m a) b) m Hình 1.1: Đường cong chuẩn cảm biến •  Dạng đường cong chuẩn Dựa vào đường cong chuẩn cảm biến, ta xác định giá trị chuẩn Mi  chưa biết M thông qua giá trị đo Si S Để dễ sử dụng, người ta thường chế tạo cảm biến có phụ thuộc tuyến tính đại lượng đầu đầu vào, phương trình S = F(M) có dạng S = AM+B với A, B hệ số, đường cong chuẩn đường thẳng 1.5.Một số loại cảm biến 1.5.1.Cảm biến quang a, Khái niệm Cảm biến quang linh kiện điện quang tạo thành Khi có ánh sáng thích hợp chiếu vào bề mặt cảm biến quang chúng thay đổi tính chất Tín hiệu quang biến đổi thành tín hiệu điện nhờ tượng xạ điện tử cực catốt có lượng ánh sáng chiếu vào b, Phân loại Hiện có nhiều loại cảm biến quang như: • Cảm biến quang thu phát Nguyễn Thị Huế K60A • • Khóa luận tốt nghiệp Cảm biến quang phát xạ gương Cảm biến quang khuếch tán c, Công dụng vai trò cảm biến quang Công dụng chủ yếu cảm biến quang dùng để hát nhiều dạng vật thể khác nhau, từ việc phát chai nhựa băng truyền kiểm tra xem tay rôbốt gắp linh kiện ô tô để lắp đặt hay chưa Cảm biến quang có vai trò quan trọng lĩnh vực công nghiệp tự động hóa Nếu cảm biến quang khó mà có tự động hóa giống làm việc mà không nhìn 1.5.2 Cảm biến tiệm cận a, Khái niệm Cảm biến tiện cận bao gồm tất loại cảm biến phát vật thể mà không cần tiếp xúc công tắc hành trình mà dựa mối quan hệ vật lí cảm biến vật thể cần phát Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu chuyển xuất vật thể thành tín hiệu điện b, Phân loại Cảm biến tiệm cận có nhiều loai như: • • • Cảm biến tiện cận loại điện dung Cảm biến tiệm cận loại dẹp Cảm biến tiệm cận loại khoảng cách phát độ dài c, Công dụng Phát vật không cần tiếp xúc, không cần tác động lên vật Trong thức tế có nhiều loại cảm biến như: cảm biến tiệm cận, cảm biến quang,… đề tài em nghiên cứu chế tạo thiết bị tự động báo cháy nên việc xác định nhiệt độ quan trọng Chính mà đề tài em tìm hiểu cảm biến nhiệt 1.6.Cảm biến nhiệt 1.6.1.Khái niệm chung Nhiệt độ số đo cường độ chuyển động hỗn độn phần tử cấu tạo nên vật thể Nhiệt độ đại lượng vật lí có đặc trưng quán tính 10 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp chọn phần tử báo động thiết bị lắp ghép sẵn thị trường, sẵn sang hoạt động cấp nguồn xoay chiều Phần tử báo động phải hoạt động lúc xảy hỏa hoạn Trong phần thực nghiệm ta chọn phần tử báo động với thông số sau: công suất tiêu thụ 10W, điện áp xoay chiều 220V, từ ta tính dòng tiêu thụ cỡ 0,045A Chọn phần tử tác động (dùng để đóng mở phần tử báo động): việc lựa chọn phải phù hợp với phần tử động công suất, dòng tiêu thụ Có nhiều phương án lựa chọn, song đề tài đưa hai cách bản: Cách 1: Dùng triắc Triắc gồm ba cực: MT1, MT2 dùng làm annốt katốt, cực G điều khiển, MT1 điểm chuẩn để phân biệt cực tính điện MT G Triắc mở (MT2 cực dương, G dương) (MT1 dương, G âm) Để hạn chế chiều mở triắc ta dùng diode D1 ( mở cực G có điện áp dương) Hình 3.7: Sơ đồ khối chấp hành dùng triắc Hoạt động mạch đơn giản cần tác động phần điện áp dương ( khoảng 0,6V)và cực G cử triắc mạch báo động làm việc Triắc làm việc với phụ tải công suất lớn (vài chục ampe) Như không cần thiết trường hợp ta dùng phụ tải công suất nhỏ, dòng tiêu thụ nhỏ 44 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Có điều cần quan tâm ta thực nghiệm mạch mát triắc mát OA phải trùng Nhìn sơ đồ hình 3.7 ta thấy mát triắc mát nguồn xoay chiều, nghĩa mát OA có 0V có 220V, điều thực nguy hiểm với người chưa quen làm thực hành Vì lựa chọn cách thực nghiệm theo mạch Ta xem cách hai có ưu điểm không Cách 2: dùng khóa điện tử (tranzito rơle) Thực tế cần tranzito đóng vai trò khoa điện tử áp dụng với phần tử làm việc chế độ chiều Trong trường hợp ta cần đóng mở phụ tải xoay chiều nên phải dùng kết hợp với rơle Đặc điểm rơle cuộn dây tiếp điểm mối liên hệ điện (sử dụng hai nguồn hoàn toàn khác nhau), có mối liên hệ từ Như khóa điện tử mà ta chọn thỏa mãn yêu cầu đặt hoàn toàn đảm bảo an toàn thực nghiệm Hình 3.8: Sơ đồ khối chấp hành Công suất dòng tiêu thụ phần tử tác động quy định việc lựa chọn rơle tranzito Rơle tranzito chọn sau: 45 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp + Chọn rơle loại OMRON – MY2N có thông số sau: 5A 240 VAC; 50mA 12VDC Dòng làm việc cuộn dây sơ cấp gần 50mA, dòng qua độ lớn hơn, yêu cầu chọn loại tranzito cho phù hợp với rơle + Chọn tranzito T1 (loại C2383) thông số kĩ thuật thông số kĩ thuật sau: Icmax 1A, điện áp chịu đựng 160V, hệ số khuếch đại từ 60 – 320, I B = – 20mA Hoạt động mạch tương tự cần tranzito mở rơle đóng tiếp điểm, phần tử báo động làm việc Việc lựa chọn phần tử tác động vừa dơn giản vừa an toàn thực nghiệm Chọn điện trở hạn chế (Rhc): vào điện áp dòng IB ( để tranzito bão hòa ta chọn dòng bazơ khoảng 1mA) tranzito T Rhc tính toán sau: Rhc = = = 8.98 (K�) Chọn phần tử R= 10 k� 3.4 Lắp ráp điều chỉnh Từ phân tích ta đưa đò nguyên lí hoàn chỉnh mạch tụ động báo cháy làm sở để tiến hành thực nghiệm Để tiến hành thành công mạch điện tử trước hết ta tiến hành thử nghiệm bảng mạch thử a, Sơ đồ lắp ráp thiết bị báo cháy Việc thiết kế sơ đồ lắp ráp cho mạch quan trọng Từ việc lựa chọn linh kiện để tiến hành lắp ráp theo sơ đồ để thu kết thực nghiệm, từ đánh giá linh kiện so sánh với kết lí thuyết 46 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.9: Sơ đồ nguyên lí thiết bị báo cháy Trong đó: R1 = R2= 4.7K ; Rn = 10K; R3= 3,3K; R4 = 100K Dựa vào sơ đồ nguyên lí ta có bảng vật tư linh kiện cần thiết để lắp ráp: Bảng 3.1 Bảng vật tư linh kiện STT Tên vật tư linh kiện Số lượng IC741 IC7812, IC7912 01/loại Tranzito C2383 Biến áp nguồn 220V/15V – 0V – 15V Diode 1N4007 Rơle 240VAC/ 12VDC Tụ 1000µF/ 25V; 100µF/16V 02/loại Điên trở 100K Điện trở 4,7K 10 Điên trở 3,3 K 11 Nhiệt điện trở 12 Phần tử báo động 220V/10W b, Các bước thực hành: Bước 1: Lựa chọn linh kiện kiểm tra nguội linh kiện đồng hồ vạn 47 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Bước 2: lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lí Bước 3: kiểm tra sơ đồ lắp ráp Bước 4: dùng đồng hồ vạn đo điện áp điểm quan trọng như: Ecc, Ur, Uvd, Uvk, UBE Bước 5: thay đổi phần tử mạch (các giá trị điện trở), khảo sát tín hiệu để điều khiển mạch báo động làm việc tốt (thực nghiệm cho thấy mạch hoàn toàn trạng thái bão hòa dương làm việc ổn định ta cho phép phần tử báo động hoạt động mạch vừa chuyển trạng thái c, kết thực nghiệm  Sự phụ thuộc nhiệt điện trở vào nhiệt độ Bảng 3.2: Sự phụ thuộc nhiệt điện trở vào nhiệt độ Nhiệt 20 25 30 35 52 độ( C) Điên trở 12 10 6,5 3,3 (K�) Từ kết ta vẽ đồ thị thể phụ thuộc nhiệt điện trở vào nhiệt độ t0C 52 35 30 48 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp 25 20 3,3 6,5 10 12 R (K�) Hình 3.10: Sự phụ thuộc nhiệt điện trở vào nhiệt độ Từ bảng 3.2 hình 3.9 ta thấy giá trị điên trở nhiệt điện trở phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ môi trường  Kết mạch trạng thái bình thường Hình 3.11: Sơ đồ mạch trạng thái bình thường (250C) Kết đo sau: Bảng 3.3: Ảnh hưởng nhiệt độ với điện áp cực OA Nhiệt độ (0C) 20 25 30 35 40 45 49 Uvđ (V) Uvk(V) Ur (V) UBE (V) 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 5.7 3.75 3.95 4.08 4.47 5.00 6.66 -10,28 -10.28 -10.28 -10.28 -10.28 -10.28 0 0 0 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Từ kết thực nghiệm ta thấy: điều kiện bình thường nhiệt độ từ 20 đến 450C điện áp OA trạng thái bão hòa âm, diode cấm, tranzito cấm, rơle không tác động phần tử báo động không hoạt động  Kết mạch làm việc Bảng 3.3: Kết thực nghiệm mạch điều kiện nhiệt độ khác Nhiệt độ phòng thí nghiệm (0C) Nhiệt độ cháy Uvđ (V) Uvk (V) Ur (V) UBE (V) Thời gian tác động mạch 20 >520C 6.05 7.5 10.28 0.65 80s 25 >520C 6.05 7.5 10.28 0.65 60s 30 >520C 6.05 7.5 18.28 0.65 40s 35 >520C 6.05 7.5 10.28 0.65 30s 45 >520C 6.05 7.5 10,28 0.65 10s Qua bảng kết thu ta thấy nhiệt độ tăng lên đột ngột (>52 0C), OA đủ điều kiện để lật trạng thái từ bão hòa âm sang dương, D mở, T1 mở, rơle hoạt động, phần tử báo động làm việc Mạch trạng thái tích cực Thời gian lật trạng thái mạch phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: nhiệt độ môi trường làm việc thực nghiệm, nhiệt lượng cung cấp để đốt nóng nhiệt điện trở, khoảng cách từ đám cháy đến tới vị trí nhiệt điện trở,….tuy nhiên phần thực nghiệm mang tính toán thời gian thẩm định cháy thiết bị nguồn nhiệt tác động trực tiếp lên nhiệt điện trở Mặc dù đảm bảo yêu cầu đặt thiết kế thời gian tác động thiết bị phụ thuộc vào lượng nhiệt cung cấp nhiều hay mạch báo động mà báo động khoảng 20s - 100s 50 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Hình 3.12: Sơ đồ lắp mạch làm việc d, Nhận xét Dựa vào kết thực nghiệm ta thấy: Mạch hoạt động giống lí thuyết Trong nhiệt độ môi trường, cố xảy kể nhiệt độ môi trường tăng cao hiệu ứng nhà kính, tích nhiệt máy móc làm việc nhiệt độ nhỏ 520C tranzito đảm bảo khóa an toàn tin cậy, phần tử báo động chưa làm việc Trong điều kiện bất thường nhiệt độ môi trường tăng cao lớn 520C, mạch bắt đầu hoạt động yêu cầu thiết kế 3.5 Tiến trình lắp ráp sản phẩm Sau tiến hành thí nghiệm Board thu kết quả, xử lí tính toán ta bắt đầu tiến hành lắp ráp mạch điện tử bảng mạch để hoàn thiện sản phẩm Các bước tiến hành theo trình tự:  Lắp ráp: Bước 1: Vẽ sơ đồ nguyên lí mạch điện tử Bước 2: Vẽ sơ đồ lắp ráp mạch điện tử Bước 3: Vẽ sơ đồ dây Bước 4: lập lưu đồ lắp ráp mạch điện tử: phân tích sơ đồ mạch thành ba nhóm (nhóm nguồn, nhóm điều khiển, nhóm báo động), nhóm số ling kiện liên kết với 51 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Bước 5: Tiến hành thao tác lắp ráp mạch điện tử, tiến hành lắp ráp, điều tra, điều chỉnh cho đạt yêu cầu tiến trình lắp ráp phải theo nhóm linh kiện sau: Trước hết lắp mạch nguồn Ecc = ±12V + Biến áp nguồn: bố trí vị trí biến áp nguồn cho phù hợp Thông thường ta đật biến áp nguồn bên mạch đặt vị trí thuận lợi để lấy nguồn 15V – 0V – 15V + Phần tử nắn lọc: đặt hai cặp diode song song với bên trái mạch làm nhiệm vụ nắn nguồn xoay chiều biến áp cung cấp Hai tụ lọc nguồn đặt thẳng vị trí hai cặp diode ý khoảng cách mối hàn để linh kiện không bị chập + Ổn áp 7812 7912: đặt gần sát mép mạch để thuận tiện cho việc hàn nối linh kiện Chú ý mối hàn chắc, bền linh kiện qua trọng đảm bảo cung cấp nguồn cho OA hoạt động ổn định xác + Hai tụ C3 – C4: linh kiện cuối để tạo nên nguồn ±12V Saul hi lắp ráp toàn linh kiện khối nguồn cần kiểm tra điện áp ra, điện áp không đảm bảo cần xem lại linh kiện mối hàn Lắp OA – 741: nhóm linh kiện OA lắp bên phải phần nguồn Khi lắp ráp lưu ý cách bố trí linh kiện cho phù hợp, để đảm bảo cho OA làm việc xác ta không trực tiếp hàn chân mà thông qua đế cắm IC Các chân đế cắm tương đối gần có nhiều linh kiện nối tới IC, phải hàn cận thận Lắp phần tác động bên mạch, ý phần tử rơle nối vào hai nguồn khác nhau, phần tử báo động đặt phía để dễ quan sát có cố xảy  Đóng hộp: Lựa chọn vật liệu vỏ đảm bảo tốt lắp ráp mạch thử nghiệm cho mạch chạy Mô tả hộp: Hộp có dạng hình hộp chữ nhật bên đặt biến áp nguồn mạch Mặt trước bố trí đèn báo, mặt trái bối trí công tắc nguồn, 52 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp phía đặt phần tử báo động dễ quan sát có cố xảy Mặt trái với phần tử ngạy cảm nhiệt điện trở có nhiệm vụ thu thập thông tin thay đổi nhiệt độ chuyển tới OA Như phần tử báo động đặt bên hộp đảm bảo vai trò sensor nhiệt Kiểm nghiệm  Tổng kiểm tra sản phẩm, thử nghiệm, đo thông số kĩ thuật (nhiệt độ làm việc bình thường, nguồn cung cấp , thời gian thẩm định chạy), chạy thử Một số nhận xét chung: Tiến trình thiết kế lắp ráp mạch điện tử đảm bảo tính khoa học lôgic, đáp ứng yêu cầu thực tiễn Sản phẩm thu thỏa mãn thông số ban đầu ý tưởng thiết kế  Một số thuận lợi khó khăn thực đề tài: • Thuận lợi: tiến hành thực nghiệm với trang thiết bị vật tư linh kiện tương đối đầy đủ, dễ sử dụng, dễ tìm kiếm thay Với điều kiện ta tiến hành thí nghiệm điều • kiện khác Khó khăn hạn chế: Thực nghiệm điều kiện đám cháy mang tính chất giả định nhiệt lửa đặt trực tiếp vào Thermistor dẫn đến hạn chế sản phẩm không tính khoảng cách nhận tín hiệu báo động ( tính phạm vi thiết bị tự động báo cháy cho phòng) Tận dụng linh kiện có sẵn thuận lợi lớn nhiều chất lượng linh kiện không thu mong muốn ảnh hưởng nhiều đến chất lượng sản phẩm Nhiệt điện trở ví dụ điển hình độ nhạy chưa đáp ứng yêu cầu độ xác tuyệt đối sản phẩm báo động Chưa tích hợp với sản phẩm công nghệ cao 53 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Phần kết luận Sau thời gian thực đề tài, giúp đỡ thầy cô bạn bè đặc biệt hướng dẫn nhiệt tình thầy giáo Chu Kiến Thiết em hoàn thành khóa luận thời gian quy định Đề tài tiến hành sở vận dụng kiến thức học vào thực tế Khuếch đại thuật toán ứng dụng thật đa dạng, phong phú Để thiết kế chế tạo thiết bị ứng dụng ứng dụng khuếch đại thuật toán yêu cầu phải hệ thống hóa kiến thức cách đầy đủ ứng dụng nó, từ nảy sinh ý tưởng thiết kế mạch điện tử dùng làm thiết bị tự động báo cháy 54 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Sản phẩm thu với ưu điểm bật nó: báo động xác nhiệt độ bất thường giới hạn cho quy định, làm việc đảm bảo an toàn tin cậy, đảm bảo chất lượng, mẫu mã, giá thành Đề tài mang lại cho em hiểu biết sâu sắc kiến thức khuếch đại thuật toán, tạo điều kiện để em phát triển nghiệp vụ chuyên môn, tiếp cận thực hành thiết kế ché tạo sản phẩm tương tự dựa vào ứng dụng khuếch đại thuật toán Bước đầu biết tiếp cận với phương pháp nghiên cứu: từ thu thập thông tin, đọc sách, tìm hiểu nhũng kiến thức liên quan, nghiên cứu thực tế đến đề xuất, thiết kế chế tạo sản phẩm hoàn chỉnh Vì thời gian có trình độ có hạn nên khóa luận em tránh khỏi thiếu sót Rất mong góp ý thầy cô bạn để khóa luận hoàn thiện Hướng phát triển đề tài:  Đề tài hoàn thành sản phẩm thực chức báo nhiệt có lẽ hoàn thiện tổng hợp thêm chức báo khói nhiệt khói hai yếu tố đáng quan tâm vụ cháy Làm điều đòi hỏi phải có thời gian quan trọng trang thiết bị đầu tư phục vụ cho việc thực  nghiệm ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng sản phẩm Ngoài thiết bị báo cháy tự động kết nối với trung tâm điều khiển tạo thành hệ thống báo cháy Hệ thống điều khiển từ xa không cần người có mặt trực tiếp để điều khiển cho hệ thống hoạt động 55 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp PHỤ LỤC: GIỚI THIỆU SẢN PHẨM THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO CHÁY 56 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp Có chức báo động nhiệt độ cao mức bình thường (>520C) Nguồn 220V – 50Hz, đầu cảm ứng nhiệt điện trở, thời gian thẩm định cháy 80s, nhận tín hiệu sensor từ (bên trái), báo động hệ thống tín hiệu (phía trên) KT: 25cm×20cm×25cm Tài liệu tham khảo 1) Kỹ thuật điện tử, Đỗ Xuân Thụ (2000), NXBGD 2) Mạch tương tự, Nguyễn Tấn Phước (2003), NXB Minh 57 Thành Phố Hồ Chí Nguyễn Thị Huế K60A 3) Thực Khóa luận tốt nghiệp hành kỹ thuật điện tử, Lê Thế Quang, Trịnh Văn Đích, Nguyễn Danh Diệp, Lê Hùng, Ngô Văn Hoan, Đặng Văn Nghĩa (2004), NXB Đại học sư phạm 4) Giáo trình cảm biến, Phạm Công Ngô, Nguyễn Đức Chiến (2005), NXB Khoa học kĩ thuật 5) Tài liệu cảm biến nhiệt độ trang mạng tai lieu.vn 58 [...]... NPN) và Q22 loại ( PNP) với ngõ là điểm ở giữa (chân 6) Q 17 để bảo vệ quá tải cho Q14 Hai tranzito Q12 và Q13 là nguồn dòng chung cho khối giữa và khối cuối Q10 và Q11 là mạch gương dòng điện để điều hòa hai nguồn dòng của khối đầu và hai khối sau CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ CHẾ TẠO THIẾT BỊ TỰ ĐỘNG BÁO CHÁY 3.1 Ý tưởng thiết kế Có thể nói chưa có ai từng thống kê một cách đầy đủ những thiệt hại về người và. .. khiển và bảo vệ,…Như vậy là phạm vi sử dụng của bộ khuếch đại thuật toán là khá phổ biến trong mọi lĩnh vực Khuếch đại thuật toán có đặc điểm: tác dụng của nó không phụ thuộc vào kết cấu bên trong của mạch mà chỉ phụ thuộc vào các linh kiện mắc ở ngoài Vì vậy mà bộ khuếch đại thuật toán có thể kết hợp với một số phần tử khác để tạo thành những thiết bị có ứng dụng đặc biệt Thiết bị tự động báo cháy. .. thuật toán có vai trò như thế nào trong thiết bị tự động báo cháy Sau đây sẽ là tổng hợp một số mạch ứng dụng của bộ khuếch đại thật toán  Các bộ khuếch đại một chiều và xoay chiều Các bộ khuếch đại thuật toán có hệ số khuếch đại điện áp cao và liên hệ trực tiếp cho phép sử dụng trong nhiều lĩnh vực ở dòng điện một chiều và dòng điện xoay chiều Vì đầu vào là đầu vào vi sai nên bộ khuếch đại có thể thực... mới hình thành và báo động cho mọi người biết Và sự cảm nhận đó do một phần tử nhạy cảm với nhiệt độ cảm nhận, chuyển đổi thông tin về nhiệt độ 35 Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp thành thông tin có ích (dưới dạng dòng hoặc áp) báo cho con người Tất cả những phần tử trên sẽ hợp lại thành thiết bị tự động khi nhiệt độ vượt qua ngưỡng bình thường cho phép Trước tình hình đó dựa vào những kiến... được học em hoàn toàn có khả năng thiết kế một thiết bị tự động báo cháy Với linh kiện có sẵn trên khoa và trên thi trường (dễ kiếm, dễ tìm, giá thành hợp lí,….) cùng khối lượng kiến thức đã tích lũy trong suốt thời gian học tập ở khoa sư phạm kĩ thuật, trường đại học sư phạm Hà Nội thì việc thiết kế một mạch điện tử trên là hoàn toàn thực hiện được Ở đây thông tin cần thiết về nhiệt độ sẽ do bộ phận... máy phát trộn âm, các thiết bị báo động do nhiệt và do ánh sáng, hệ thống báo động bằng các tiếp điểm  Điều khiển rơle Các bộ khuếch đại thuật toán có thể sử dụng nhiều trong ứng dụng để điều khiến rơle có độ chính xác cao, các điều khiển trong đó rơle được sử dụng để tác động các mạch ngoài qua các tiếp điểm của nó Trong các ứng dụng này các bộ khuếch đại thuật toán có thể hoạt động một mặt như bộ... thể sử dụng nhiều nhạc cụ và khí cụ bảo vệ, cụ thể là: các bộ dao động có hệ thống mã hóa, máy nhịp,các hệ thống âm thanh chống lụt và chống cháy Trong các ứng dụng của này khuếch đại thuật toán có thể cung cấp trực tiếp đầu ra vài milioat hoặc nhiều oát nếu ta thêm một tầng côn suất Bao gồm các mạch sau: mạch dao động tích thoát cơ sở, các bộ dao động MORSE thực tế, các thiết bị tín hiệu hóa ở cửa,... nghiệp và phần tử nhạy cảm có thể được bạc bằng một lớp bảo vệ hoặc để trần Các vật liệu thường được sử dụng có điện trở suất cao cho phép chế tạo những điện trở có giá trị thích hợp với môi trường vật chất nhỏ và kích thước tối thiểu (cỡ mm) Kích thước nhỏ cho phép đo nhiệt độ tại từng thời điểm, đồng thời do tốc độ nhỏ nên tốc độ hồi đáp lớn Để ổn định một nhiệt điện trở phụ thuộc vào việc chế tạo nó và. .. phí khổng lồ cho cơ sở vật chất và đào tạo con người trong lĩnh vực phòng cháy chữa cháy Tuy nhiên sự cố gắng của con người cùng các phương tiện chữa cháy hiện đại cũng trở nên vô vọng trước biển lửa Nếu như có sự can thiệp của con người khi ngọn lửa mới bắt đầu thì mọi việc trở nên đơn giản hơn và hậu quả sẽ không đáng lo ngại Vấn đề đặt ra ở đây là phải có một thiết bị nhận thông tin sớm nhất khi... áp vào và điện áp ra Nó là đặc tuyến quan trọng nhất của bộ khuếch đại thuật toán, gồm hai đường song song tương ứng với các đầu vào đảo và đầu vào không đảo Mỗi đường cong gồm một đoạn nằm ngang và một đoạn dốc Đoạn nằm ngang tương ứng với tranzito ở trang thái bão hòa hoặc cất dòng Trên những đoạn thẳng đó khi thay đổi điện áp tín hiệu đặt vào, điện áp ra của bộ khuếch đại thuật toán không đổi và ... mạch, xử lí số liệu đo thông qua thực nghiệm nhằm rút kết luận xác vấn đề nghiên cứu 6.Cấu trúc khóa luận Ngoài phần mở đầu kết luận khóa luận gồm ba chương: Chương 1: Khái quát cảm biến (sensor)... để em hoàn thành tốt khóa luận Hà Nội, tháng – 2014 SV: Nguyễn Thị Huế Nguyễn Thị Huế K60A Khóa luận tốt nghiệp PHẦN MỞ ĐẦU 1.Lí chọn đề tài Trong thời kì phát triển khoa học công nghệ chiếm vị... lai Để đáp ứng yêu cầu ngày cao xã hội, ngành giáo dục nói chung khoa sư phạm kĩ thuật trường đại học sư phạm Hà Nội nói riêng, khoa cung cấp cho sinh viên kiến thức kĩ thuật vừa hiên đại vừa