mạch chế tạo máy sấy tay tự động

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊN KHOA: ĐIỆN-ĐIỆN TỬ ĐỒ ÁN MÔN HỌC TÊN ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO MẠCH RỬA TAY TỰ ĐỘNG Giáo viên hướng dẫn : Sinh viên thực : Lớp : Hưng Yên,ngày Nguyễn Văn Thắng 112171.3 tháng năm 2018 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời đại nay, khoa học kỹ thuật phát triển ngày Song hành với thành tựu khoa học cơng nghệ việc ứng dụng thành tựu vào sống điều cần thiết Đặc biệt phát triển ngành kỹ thuật điện tử, tạo hàng loạt thiết bị với độ xác cao, gọn nhẹ việc ứng dụng chúng ngày mở rộng.Ngành tự động hóa ngày trở nên phát triển thiết bị sống thường ngày điều khiển cách tự động,giúp ích cho người dân nhiều.Vậy nên việc tạo hệ thống thiết bị đại đáp ứng nhu cầu người tiêu dùng trở nên cần thiết Xuất phát từ lý kiến thức chúng em có trình học tập nghiên cứu, đặc biệt hướng dẫn thầy …… giao cho chúng em nghiên cứu đề tài: “Thiết kế, chế tạo máy rửa tay tự động” Chúng em nghĩ hội cho chúng em học tập nghiên cứu để trinh phục đỉnh cao khoa học công nghệ Do hạn chế hiểu biết thời gian, nên trình tìm hiểu , nghiên cứu thuyết minh đề tài khơng tránh khỏi sai sót Chúng em mong nhận ý kiến đóng góp thầy bạn bè để đồ án chúng em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! GVHD:…… SV………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN Hưng Yên, ngày… tháng … năm 2018 Giáo viên hướng dẫn GVHD:…… SV………… GVHD:…… SV………… NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN Hưng Yên, ngày… tháng … Năm 2018 Giáo viên phản biện GVHD:…… SV………… GVHD:…… SV………… Mục Lục DANH MỤC HÌNH ẢNH GVHD:…… SV………… CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI MÁY SẤY TAY TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu máy rửa tay tự động -Trong sống thường ngày dễ bắt gặp hình ảnh máy sấy tay hoạt động hồn tồn tự động.Có thể nhìn thống qua hiểu sản xuất, chế tạo để giúp cho việc sấy đôi bàn tay khơ sau lần rửa tay ngày đông giá lạnh hay ngày hè ,nó giúp đơi tay mau khơ không bị ẩm ướt nữa.Chúng ta thấy thống qua nó.Vậy để tìm hiểu sâu nghiên cứu cấu tạo nguyên lí hoạt động nó,các phận vai trò phận hình thành nên máy sấy tay -Một máy sấy tay chế tạo công phu,dựa hoạt động hệ thống cảm biến để điều khiển mạch máy sấy,nhờ phát triển ngày cao ngành kĩ thuật điện điện tử giới dần bước tiến công nghiệp 4.0 thứ dần tự động hóa,do cảm biến quan trọng.Nhờ có hệ thống cảm biến mà tạo máy sấy tay tự hoạt động phục vụ người 1.2 Ưu điểm nhươc điểm máy rửa tay *Ưu điểm -An toàn cho sức khỏe:Theo nghiên cứu cho ta biết tay ướt có khả nhiểm vi khuẩn gấp 1000 lần so với tay khơ,chính tay ướt mối nguy hiểm lây bệnh cho người khác,đặc biệt với trẻ nhỏ khả đề kháng -bên cạnh máy sấy tay giảm thiểu độ ẩm sàn vốn điều kiện cho vi khuẩn sinh sôi phát triển theo thời gian -Tiết kiệm chi phí than thiện với mơi trường,khả làm khô nhanh tiết kiệm thời gian -Nhỏ gọn trang trọng lịch *Nhược điểm -Gây tiếng ồn , tay ẩm ướt vi khuẩn lây lan nhanh -Chi phí ban đầu bỏ cao 1.3 Mục đích đề tài -Mục đích thiết kế chế chế tạo máy sấy tự động giúp sấy khô tay người cách nhanh chóng, tiện lợi, dễ sử dụng -Yêu cầu sấy tự động chạy cách xác, ổn định, dễ lắp đặt, dễ sử dụng, dễ sửa chữa, bền, tiện lợi rẻ tiền 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Dựa phương pháp nghiên cứu phân tích đặc tính chức linh kiện, áp dụng kiến thức học, qua sách vở, tìm kiếm internet với hướng dẫn giáo viên hướng dẫn để hoàn thành tốt máy sấy tự động hoạt động tốt với yêu cầu đề tài - Ý tưởng thực Dựa vào yêu cầu đề tài chúng em sử dụng linh kiện phạm vi kiến thức: transistor, cảm biến thu phát hồng ngoại, zơ le, linh kiện khác 1.5 Kết luận - Thiết kế chế tạo máy sấy tự động đề tài đồ án môn học 2, nghiên cứu thực đồ án môn học giúp sinh viên làm quen dần với việc làm đồ án tốt nghiệp, làm quen với cách tự học, tự nghiên cứu cách làm việc nhóm, giúp sinh viên vận dụng tốt kiến thức học với giáo viên hướng dẫn thực tốt đồ án.Tìm hiểu đề tài mở rộng thêm vốn kiến thức đúc rút kinh nghiệm có ích cho cơng việc sau -Sau trình tìm hiểu khám phá,nhóm chúng em định thiết kế chế tạo mạch máy sấy tay tự động sử dụng cảm biến hồng ngoại để điều khiển mạch.q trình hồn thiện đồ án nhiều sai xót hạn chế mong thầy bạn đóng góp ý kiến để nhóm chúng em hồn thiện đồ án CHƯƠNG II : KIẾN THỨC LIÊN QUAN 2.1.Cấu tạo máy rửa tay Đa phần loại máy sấy tay cao cấp sử dụng công nghệ cảm ứng hồng ngoại cơng nghệ tạo luồng gió áp suất cao rút ngắn thời gian sấy từ đến lần so với loại máy sấy tay thông thường Với nhiều chế độ hoạt động linh hoạt dễ lắp đặt Khi sử dụng loại máy sấy tay cao cấp bạn thực thoải mái nhờ luồng gió thay đổi cách thơng minh Ngồi loại máy thiết kế với kiểu dáng sang trọng đại, thích hợp để tơ thêm vẻ đẹp cho phòng tắm bạn trung tâm thương mại, sân bay, nhà ga Đèn hiển thị chế độ hoạt động máy sấy tay theo màu trạng thái: màu đỏ nóng, xanh lạnh cam tiện nghi Hình 2.1 Mặt sau máy sấy tay Với thiết kế đường cho dây nguồn giúp cho người sử dụng lựa chọn đầu phù hợp cho việc lắp đặt 10 -LM358 khuếch đại thuật toán kép cơng suất thấp, khuếch đại có ưu điểm so với khuếch đại thuật toán chuẩn ứng dụng dùng nguồn đơn Chúng hoạt động nguồn điện áp thấp từ 3V cao đến 32V, với dòng tĩnh khoảng 1/5 dòng tĩnh MC1741 Trong nhiều ứngdụng, dải điện áp lối vào đồng pha gồm nguồn âm, loại trừ cần thiết thành phần thiên áp bên nhiều ứng dụng Dải điệ náp lối bao gồm nguồn điện áp âm -Các đặc trưng IC LM358: Công suất cực máng thấp Có khuyếch đại thuật tốn bên IC, có độ lợi cao Tương thích với nhiều loại dạng mạch logic Các chân lối tương thích với khuếch đại thuật tốn kép phổ biến MC1558 IC LM358 tương ứng với nửa IC LM324 -Các tính khuếch đại thuật tốn: +Bảo vệ q áp lối +Tầng khuếch đại vi sai lối vào +Dòng cung cấp lối vào thấp.- Bù nội +Dải tín hiệu pha mở rộng tới nguồn âm +Hoạt động với nguồn đơn(3V – 32V) nguồn đối xứng (± 1.5V ±16V) -Thông số kĩ thuật -Điện áp: 3-32V với nguồn đơn, 1.5-16V với nguồn đôi -Dải nhiệt độ hoạt động: ~ 70oC -Độ lợi khuếch đại DC 100dB -Điện áp ngõ ra: 0V đến VCC(+)-1.5V 19 + Ứng dụng -Mạch so sánh -Mạch công suất -Mạch điều khiển 2.4.9 Transistor -Cấu tạo : +Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với hình thành hai mối tiếp giáp P-N,nếu ghép theo thứ tự NPN ta transisitor thuận ,nếu ghép theo thứ tự PNP ta transistor ngược,về phương diện cấu tạo transistor tương đương với hai diode đấu ngược Hình 2.15 Transistor +Ba lớp bán dẫn nối thành miền,lớp gọi miền gốc kí hiệu B (Base),lớp bán dẫn B mỏng có nồng độ tạp chất thấp Hai lớp bán dẫn bên nối thành miền phát (Emiter) viết tắt E,và miền góp (Collector) viết tắt C *Nguyên tắc hoạt động Transistor -Xét hoạt động loại NPN 20 Hình 2.16 ký hiệu Transistor NPN +Ta cấp nguồn chiều UCE vào hai cực C E (+) vào C,(-) vào E Cấp nguồn chiều UBE qua công tắc trở hạn dòng vào hai cực B E ,(+) vào B, (-) vào E Khi công tắc mở ,ta thấy hai cực C E cấp điện khơng có dòng điện chạy qua mối C E ( lúc dòng IC =0).Khi cơng tắc đóng ,mối P-N phân cực thuận có dòng điện chạy từ (+) nguồn UBC qua cơng tắc => qua R hạn dòng => qua mối BE cực (-) tạo thành dòng IB.Ngay dòng I xuất => có dòng IC chạy qua mối CE làm óng đèn phát sáng ,và dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Như rõ “ang dòng IC hồn tồn phụ thuộc vào dòng IB phụ thuộc thoe công thức IC = IB Trong IC dòng chạy qua mối CE IB dòng chạy qua mối BE hệ số khuếch đại transistor Giải thích : Khi có điện áp UCE điện tử lỗ trống vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện, xuất dòng IBE lớp bán dẫn P cực B mỏng nồng độ pha tạp thấp, số điện tử tự từ lớp bán dẫn N ( cực E ) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P( cực B ) lớn số lượng lỗ trống nhiều, phần nhỏ số điện tử vào lỗ 21 trống tạo thành dòng IB phần lớn số điện tử bị hút phía cực C tác dụng điện áp UCE => tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor - Xét hoạt động transistor PNP Hình 2.17 Cấu tạo transistor PNP Sự hoạt động Transistor PNP hoàn toàn tương tự Transistor NPN cực tính nguồn điện UCE UBE ngược lại Dòng IC từ E sang C dòng IB từ E sang B 2.4.10 Biến Trở -Biến trở gọi triết áp cấu tạo từ điện trở màng than hay dây quấn có dạng hình cung góc quay 270o Có trục xoay nối với trượt làm than(cho biến trở dây quấn) hay làm băng kim loại có biến trở than , trở ép lên mặt điện trở để tạo kiểu nối tiếp xúc làm thay đổi trị số điện trở xoay cực 22 -Ký hiệu : Biến trở dây quấn loại biến trở tuyến tính có tỉ số điện trở tỉ lệ với góc xoay.Biến trở than có loại biến trở tuyến tính, có loại biến trở trị số thay đổi theo hàm lơgarit Hình 2.19 Biến trở 2.4.11 RƠLE Hình 2.20 Rơ le - Khái niệm: 23 Rơle loại thiết bị điện tự động mà tín hiệu đầu thay đổi nhảy cấp tín hiệu đầu vào đạt giá trị xác định Rơle thiết bị điện dùng để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ điều khiển làm việc mạch điện động lực * Các phận (các khối) role + Cơ cấu tiếp thu ( khối tiếp thu) Có nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đầu vào biến đổi thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian + Cơ cấu trung gian ( khối trung gian) Làm nhiệm vụ tiếp nhận tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu biến đổi thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động + Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành) Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển Ví dụ khối cấu rơle điện từ -Cơ cấu tiếp thu cuộn dây -Cơ cấu trung gian mạch từ nam châm điện -Cơ cấu chấp hành hệ thống tiếp điểm * Phân loại rơle Có nhiều loại rơle với ngun lí chức làm việc khác Do có nhiều cách để phân loại rơle: - Phân loại theo ngun lí làm việc gồm nhóm Rơle điện (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng, ), rơle từ., rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch, rơle số - Phân theo nguyên lí tác động cấu chấp hành + Rơle có tiếp điểm: loại tác động lên mạch cách đóng mở tiếp điểm 24 + Rơle không tiếp điểm (rơle tĩnh): loại tác động cách thay đổi đột ngột tham số cấu chấp hành mắc mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở, - Phân loại theo đặc tính tham số vào bao gồm nhóm sau: Rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle cơng suất, rơle tổng trở, - Phân loại theo cách mắc cấu + Rơle sơ cấp: loại mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ + Rơle thứ cấp: loại mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện - Phân theo giá trị chiều đại lượng vào rơle +Rơle cực đại, Rơle cực tiểu, Rơle cực đại-cực tiểu, Rơle so lệch, Rơle định hướng CHƯƠNG III: TÍNH TỐN , THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MẠCH MÁY 25 SẤY TAY TỰ ĐỘNG 3.1 Sơ đồ khối 3.1.1 Sơ đồ khối Sơ đồ khối Khối Nguồn Khối điều khiển Trình Chiếu 3.1.2 Phân tích sơ đồ khối a,Sơ đồ nguyên lý khối nguồn Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn -Vai trò : cung cấp nguồn điện cho linh kiện mạch hoạt động -Trong khối nguồn ta sử dụng linh kiện : Cầu ốt ,IC ổn áp 7805,tụ điện ,điện trở,led phát quang -Nguyên lí hoạt động: sau điện áp xoay chiều AC qua cầu chỉnh lưu biến đổi thành nguồn điện áp chiều DC,nhờ có IC ổn áp mà mạch có tính ổn định cao, dòng điện qua cầu qua tụ C1,C2 qua IC ổn áp tụ C3,C4 qua điện trở R, đèn led sáng từ cung cấp nguồn cho mạch b,Khối điều khiển 26 Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển -Vai trò: Khi phát vật vào vùng cảm biến,mắt hồng ngoại phát vật cản,tín hiệu truyền tới linh kiện điện áp chân IC LM 358 điện áp lúc chân dương cho transistor tip41 mở.Khi có dòng điện chạy qua rơ le làm mở rơ le dẫn điện ni máy sấy -Ngun lí hoạt động : Khối cảm biến thu phát hồng ngoại đưa tín hiệu khối so sánh để xử lý Chân IC LM358 lấy tín hiệu led thu Khi khơng có vật cản, led thu nhận tín hiệu led phát, điện áp qua led thu đến chân mức cao (VN>VP), sau điện áp qua chân xuống mass Khi có vật chắn led thu led phát, led thu không dẫn, điện áp chân IC LM358 lên mức cao Điện áp chân lớn chân điện áp mức tích cực cao dòng điện qua chân đến chân B transistor, transistor kích mởlàm cuộn hút rơ le có điện role đổi trạng thái chân thường đóng thường mở đóng điện cho máy sấy chạy 27 c, Máy sấy -Sử dụng máy sấy nguồn 220 v 2.Sơ đồ nguyên lí,nguyên lí làm việc 3.2.1.Sơ đồ ngun lí tồn mạch Hình 3.3 Sơ đồ ngun lý tồn mạch 3.1.2.Ngun lí làm việc mạch - Sau điện áp xoay chiều AC qua cầu chỉnh lưu biến đổi thành nguồn điện áp chiều DC,nhờ có IC ổn áp mà mạch có tính ổn định cao, dòng điện qua cầu qua tụ C1,C2 qua IC ổn áp tụ C3,C4 qua điện trở R, đèn led sáng từ cung cấp nguồn cho mạch đưa nguồn điện đến linh kiện để chúng hoạt động Khi mắt cảm biến phát vật cản,khối cảm biến thu phát hồng ngoại đưa tín hiệu khối so sánh để xử lý Chân IC LM358 lấy tín hiệu led thu Khi khơng có vật cản, led thu nhận tín hiệu led phát, điện áp qua led thu đến chân mức cao (VN>VP), sau điện áp qua chân xuống mass Khi có vật chắn led thu led phát, led thu không dẫn, điện áp chân IC LM358 lên mức cao Điện áp chân lớn chân điện áp mức tích cực cao dòng điện qua chân đến chân B transistor, transistor kích mởlàm cuộn hút rơ le có điện role đổi trạng thái chân thường đóng thường mở đóng điện cho máy sấy chạy 28 3.3.Tính tốn lựa chọn linh kiện 3.3.1.Mạch nguồn Điện trở cản dòng cho led R Ω  Chọn R= 1K Ω - Dòng điện chiu I= 0.6ì0.3 = 0.018 A C 10àF cho 1mA dòng điện tải 0.018 A chọn tụ 1000 µF *Lựa chọn linh kiện: cầu điot,1 IC 7805,1 led phát quang,máy biến áp 12V,điện trở,tụ điện 3.3.2.Mạch điều khiển -Transistor: Chọn UBE=0.7 V Hệ số khuếch đại β=100 IB=(Ur-UBE)/RB=(4-0.7)/1000 = 0.0037 A IC=β.IB = 100 0,0037=0,37 A IE= IB+IC=0,3737 A Transistor TIP41C transistor thuộc loại transistor NPN C2383 có Uc cực đại = 100V dòng Ic cực đại = 6A - Điện áp hoạt động 12V Chọn rơ le 5v điôt nối với rơ e -Khối cảm biến so sánh(cần IC LM 358) suất tín hiệu mức thấp cao cho khối cơng suất -Tín hiệu qua trở phân cực cho cực B Trasistor T41 -Khi tín hiệu mức thấp, Trasistor T41 khóa, ngược lại tín hiệu mức cao,Trasistor T41 dẫn 29 -Khi T41 dẫn cấp nguồn cho Rơ le K1 đóng, K1 đóng cấp nguồn cho máy sấy chạy -Đi ốt D2 chống dòng ngược cho rơ le đóng cắt CHƯƠNG IV : KẾT LUẬN 4.1 Kết Quả Sau thời gian tìm hiểu thực đề tài, chúng em hoàn thành đạt kết sau : Chế tạo thành cơng mạch điều khiển Sản phẩm có tính mỹ thuật tính ổn định cao 30 Qua đồ án lần này, với việc thiết kế, chế tạo sản phẩm thực tế, chúng em thu nhiều kinh nghiệm việc tính tốn, chế tạo sản phẩm Qua củng cố thêm kiến thức mà chúng em học tạo hội để tìm hiểu sâu môn học thời gian tới 4.2 Ưu Khuyết Điểm Của Mạch - Ưu điểm: Máy sấy tự động có ưu điểm mạch đơn giản, gọn nhẹ, hoạt dộng ổn định, xác, dễ lắp đặt sữa chữa Mạch có giá trị thiết thực xấy khơ cách nhanh chóng Máy sấy tự động hoạt động với dòng điện chiều nên hao tốn nhiều lượng - Khyết điểm: Bên cạnh ưu điểm mạch tồn số khuyết điểm sau: - Chưa phổ biến 4.3 Hạn Chế - Vì sản phẩm làm mang tính nghiên cứu nên mang tính chưa sử dụng rộng rãi thực tế - Do thời gian điều kiện sinh viên nên sản phẩm chưa hoàn hảo 4.4 Hướng Phát Triển - Đề tài ứng dụng rộng rãi đời sống sinh hoạt sản suất gia đình hay khách sạn, nhà tắm Mạch hoạt động tốt, ổn định hiệu - Nâng cấp công nghệ: mạch đóng ngắt tự động theo nhu cầu đặt trước -Phát triển đề tài với quy mơ lớn để ứng dụng nhà nghỉ, khách sạn 31 - Là sở để nghiên cứu đề tài khác có yêu cầu tương tự - Có thể điều khiển cho nhiều động khác điều hòa, máy sưởi, Em xin chân thành cảm ơn! 32 33 ... ĐỀ TÀI MÁY SẤY TAY TỰ ĐỘNG 1.1 Giới thiệu máy rửa tay tự động -Trong sống thường ngày dễ bắt gặp hình ảnh máy sấy tay hoạt động hồn tồn tự động. Có thể nhìn thống qua hiểu sản xuất, chế tạo để... Mặt đáy máy sấy tay Hình 2.3 Khoảng cách cảm ứng 11 2.2 Một số loại máy sấy tay đời sống Hình 2.4 Máy sấy tay Toto Hình 2.5 Máy sấy tay cata-sd-3002 12 Hình 2.6:Quá trình sử dụng máy sấy -Trên... cấu tạo nguyên lí hoạt động nó,các phận vai trò phận hình thành nên máy sấy tay -Một máy sấy tay chế tạo công phu,dựa hoạt động hệ thống cảm biến để điều khiển mạch máy sấy, nhờ phát triển ngày