Đồ án 1 khoa Điện tử và truyền thông Học viện Hàng Không Việt NamĐề tài: Quạt tản nhiệt Ứng dụng mạch cảm biến nhiệt độ.Sinh viên thực hiện: Nguyễn Kỳ AnhGiáo viên hướng dẫn: TS. Nguyễn Thanh Dũng
MỤC LỤC PHẦN I: TỔNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý cho ̣n đề tài: 1.2 Mu ̣c tiêu nghiên cứu: 1.3 Đố i tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cứu: 1.3.1 Đố i tượng nghiên cứu: 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Kế t cấ u của đề tài CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Mô ̣t số nghiên cứu liên quan đế n đề tài 2.2 Các khái niê ̣m lý thuyế t liên quan đế n vấ n đề nghiên cứu: 2.1.1 Laptop sử dụng xử lý AMD: 2.1.2 Notebooks với xử lý Intel: 2.1.3 Máy để bàn với xử lý AMD: 2.1.4 Máy để bàn với xử lý Intel: 2.3 Các linh kiê ̣n sử du ̣ng đề tài 2.3.1 Điê ̣n trở, biế n trở 2.3.2 Diode Zener 2.3.3 Diode 4148 2.3.4 IC LM 358 2.3.5 Transitor 10 2.3.6 Relay 11 PHẦN II NỘI DUNG VÀ KẾT QUẢ 13 CHƯƠNG 3: NỘI DUNG 13 3.1 Sơ đồ khố i nguyên lý hoạt động mạch: 13 3.1.1 Sơ đồ khố i toàn mạch: 13 3.1.2 Nguyên lý hoạt động của mạch 13 3.2 Sơ đồ nguyên lý 17 3.3 Lựa cho ̣n linh kiê ̣n và thực hiê ̣n ma ̣ch project board 18 3.3.1 Lựa chọn linh kiê ̣n: 18 3.3.2 Mua linh kiê ̣n và thực hiê ̣n mạch project board 19 CHƯƠNG 4: THI CÔNG VÀ KẾT QUẢ 20 4.1 Thực hiê ̣n ma ̣ch project board: 20 4.2 Ma ̣ch chức tương tự 23 4.3 Thi công ma ̣ch 24 4.3.1 Vẽ layout, in layout: 24 4.3.2 Ủ i mạch lên mặt đồ ng 25 4.3.3 Khoan mạch và hàn linh kiê ̣n 25 4.4 Ma ̣ch hoàn thiê ̣n thực tế 26 4.5 Kiể m tra và nhâ ̣n xét 27 1.Ưu điể m 29 2.Nhược điể m 29 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI 30 ̣ CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .30 5.1 Kế t luâ ̣n 30 5.2 Kiế n nghi 30 ̣ TÀ I LIỆU THAM KHẢO 31 LỜI CẢM ƠN 32 LỜI NÓI ĐẦU Từ xa xưa, người đã trở thành loài vâ ̣t tồ n ta ̣i đứng đầ u của Trái Đấ t bởi sự vâ ̣n du ̣ng tự nhiên vào đời số ng hàng ngày, mô ̣t số đó chiń h là sử du ̣ng ngo ̣n lửa Lửa nói riêng hay nhiê ̣t đô ̣ nói chung đã góp phầ n không thể thiế u sự phát triể n các nề n văn hóa cả xưa và Ngay từ những nề n văn minh mới phát triể n người đã có thể vâ ̣n du ̣ng những du ̣ng cu ̣ thô sơ hoă ̣c những vâ ̣t có tự nhiên để điề u khiể n nhiê ̣t đô ̣ phù hơ ̣p với cuô ̣c số ng của bản thân Sau này dưới sự phát triể n của khoa ho ̣c, công nghê ̣ người điề u khiể n nhiê ̣t đô ̣ với những thiế t bi ̣ tinh vi và mang la ̣i hiê ̣u quả cao rấ t nhiề u Con người, đô ̣ng vâ ̣t, thực vâ ̣t cầ n nhiê ̣t đô ̣ thích hơ ̣p cho sự phát triể n của bản thân vd: Trứng cầ n nhiê ̣t đô ̣ để nở, cố i cầ n nhiêṭ đô ̣ thích hơ ̣p để số ng… Vì có thể điề u chỉnh nhiê ̣t đô ̣ đế n mô ̣t mức thích hơ ̣p, người giữ đươ ̣c vi ̣ trí đỉnh của ̣ sinh thái Trái Đấ t cũng tồ n ta ̣i ở nhiề u nơi Trái Đấ t Con người và sinh vâ ̣t số ng cầ n nhiê ̣t đô ̣ phù hơ ̣p để tồ n ta ̣i và phát triể n, vâ ̣y có phải cả các vâ ̣t “chế t” cũng cầ n có nhiêṭ đô ̣ để tồ n ta ̣i? Mô ̣t ví du ̣ điể n hiǹ h đó là sắ t thép, nế u nhiêṭ đô ̣ quá cao chúng sẽ bi ̣ nung chảy… Máy móc thiế t bi ̣đươ ̣c ta ̣o bởi nhũng vâ ̣t liê ̣u ấ y cũng chiụ ảnh hưởng từ nhiê ̣t đô ̣ Vì vâ ̣y phải cầ n thiế t có mô ̣t vâ ̣t có thể giữ cho các thiế t bi ̣ hoa ̣t đô ̣ng dưới mô ̣t nhiêṭ đo ̣ hoàn hảo cho chúng hoa ̣t đô ̣ng? Trong đề tài này, vấ n đề giảm nhiêṭ đô ̣ của các thiế t bi ̣ điê ̣n tử sẽ đươ ̣c giải quyế t Các thiế t bi ̣khi hoa ̣t đô ̣ng mô ̣t thời gian nhấ t đinh ̣ sẽ bi ̣nóng lên quá trình biế n đổ i điêṇ thành nhiêṭ của điêṇ trở ma ̣ch Nhiề u linh kiêṇ bi ̣ ảnh hưởng bởi nhiêṭ đô ̣ dẫn tới mức hoa ̣t đô ̣ng của chúng không thể đa ̣t tố i đa, ảnh hưởng tới suấ t hoa ̣t đô ̣ng của thiế t bi.̣ Trong đề tài này, chúng ta sẽ ứng du ̣ng ma ̣ch điề u khiể n nhiêṭ đô ̣ để giải quyế vấ n đề này Ma ̣ch điề u khiể n nhiêṭ đô ̣ đươ ̣c sử du ̣ng mô ̣t cách rông raĩ cuô ̣c số ng hàng ngày của người như: điề u hòa nhiê ̣t đô ̣, ma ̣ch báo cháy … Ta ̣i chúng ta sẽ nghiên cứu về mô ̣t ứng du ̣ng khá phổ biế n của ma ̣ch điề u khiể n nhiê ̣t đô ̣ đó là qua ̣t tản nhiê ̣t ̣ng PHẦN I: TỞNG QUAN VỀ ĐỒ ÁN Chương 1: Giới thiêụ 1.1 Lý cho ̣n đề tài: Trong cuô ̣c số ng hiêṇ ta ̣i với sự phát triể n của công nghiêp̣ 4.0, máy móc đươ ̣c ứng du ̣ng sinh hoa ̣t hàng ngày mô ̣t cách rô ̣ng raĩ vì vâ ̣y các thiế t bi ̣ bổ trơ ̣ tính hoă ̣c hỗ trơ ̣ chúng quá trình hoa ̣t đô ̣ng cũng phát triể n Các thiế t bi ̣ tản nhiêṭ hay điể n hình là qua ̣t tản nhiêṭ là mô ̣t thiế t bi ̣ cầ n thiế t nhiề u máy móc hiê ̣n ta ̣i Quá trình hoa ̣t đô ̣ng của các thiế t bi ̣ điêṇ sẽ sinh nhiêṭ nế u thời gian hoa ̣t đô ̣ng dài lươ ̣ng thiế t bi ̣ sẽ càng trở nên nóng đế n mô ̣t mức đô ̣ giới ̣n nhiêṭ đô ̣ này sẽ ảnh hưởng trực tiế p đế n suấ t của thiế t bi ̣ vì vâ ̣y chúng ta cầ n có bô ̣ phân giảm nhiê ̣t đô ̣ cho các thiế t bi ̣ này Ngày có nhiề u bô ̣ phâ ̣n tản nhiêṭ với suấ t cao nhiên thiế t bi đơn giản nhấ t và tố n ít chi phí nhấ t là qua ̣t tản nhiêt.̣ ̣ 1.2 Mục tiêu nghiên cứu: Nghiên cứu về mức nhiêṭ đô ̣ phù hơ ̣p cho từng bô ̣ phâ ̣n của máy móc (máy tính) để tìm nhiêṭ đô ̣ thích hơ ̣p cho đô ̣ng cơ, từ đó tìm mức nhiêṭ đô ̣ thích hơ ̣p cho qua ̣t tản nhiê ̣t Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ Khi nhiêṭ đô ̣ đa ̣t đế n mức đô ̣ yêu cầ u sẽ bâ ̣t relay cho phép qua ̣t tản nhiêṭ hoa ̣t đô ̣ng, nhiêṭ đô ̣ giảm xuố ng dưới mức này sẽ tự ngắ t relay làm qua ̣t đóng tiế t kiê ̣m điê ̣n tiêu hao Mu ̣c tiêu của thiế t bi:̣ giảm nhiêṭ đô ̣ của đô ̣ng tránh viê ̣c quá tải nhiêṭ đô ̣ ảnh hưởng đế n quá trình làm viê ̣c hoă ̣c tuổ i tho ̣ của đô ̣ng cơ, nhiên không để cho thiế t bi ̣ luôn hoa ̣t đô ̣ng tránh tiêu hao lươ ̣ng mô ̣t cách không cầ n thiế t Nhiêṭ đô ̣ ảnh hưởng đế n diode và ứng du ̣ng của hiêṇ tươ ̣ng này 1.3 Đối tươ ̣ng và pha ̣m vi nghiên cứu: 1.3.1 Đới tượng nghiên cứu: • Nhiêṭ đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng thích hơ ̣p cho các thiế t bi ̣(máy tính) • Phương pháp điề u khiể n nhiêṭ đô ̣ cho các thiế t bi.̣ • Ngun lý hoa ̣t ̣ng của ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ 1.3.2 Phạm vi nghiên cứu: • Mức ̣ hoa ̣t ̣ng của mô ̣t số loa ̣i máy tính phổ biế n thi ̣trường • Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng và cách thức vâ ̣n du ̣ng ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ vào qua ̣t tản nhiê ̣t 1.4 Phương pháp nghiên cứu - Nghiên cứu qua các môn ho ̣c đa ̣i ho ̣c Linh kiêṇ điêṇ tử, ma ̣ch điêṇ tử… - Tìm hiể u về kiế n thức thực tế thông qua ma ̣ng Internet - Tự tìm hiể u quá trình ho ̣c tâ ̣p thí nghiê ̣m và sử du ̣ng các thiế t bi ̣ điêṇ tử 1.5 Kết cấ u của đề tài Với qua ̣t tản nhiê ̣t (ứng du ̣ng ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣) báo cáo đươ ̣c thực hiê ̣n qua các chương sau: Sơ lươ ̣c về đề tài, đưa mu ̣c tiêu, đố i tươ ̣ng Chương Giới thiệu và phương pháp nghiên cứu liên quan đế n đề tài Chương Chương Chương Chương Cơ sở lý thuyết Nội dung Thi công kết Kết kiến nghị Tìm hiể u mô ̣t số nghiên cứu liên quan đế n đề tài Đưa khái niệm lý thuyết linh kiện sử dụng mạch Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng, sơ đồ khố i và sơ đồ nguyên lý Tiế n hành mô phỏng ma ̣ch bằ ng phầ n mề m proteus và thi công ma ̣ch thực tế Đưa ưu điể m, khuyế t điể m từ kế t quả thi công ma ̣ch và hướng phát triể n của đề tài Chương 2: Cơ sở lý thuyết 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đế n đề tài Trong cuô ̣c số ng hiêṇ ta ̣i rấ t nhiề u ứng du ̣ng của ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ cuô ̣c số ng sinh hoa ̣t cũng sản xuấ t ví du ̣ máy ấ p trứng, ma ̣ch cảnh báo cháy, hay mô ̣t số thiế t bi ̣ tự đô ̣ng tắ t đủ nhiê ̣t đô ̣…vì ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ vâ ̣y nên cũng có nhiề u cách để thực hiêṇ mô ̣t ma ̣ch cảm biế n nhiê ̣t đô ̣ Với đề tài qua ̣t tản nhiê ̣t này, chúng ta sẽ nghiên cứu về ma ̣ch cảm biế n nhiê ̣t đô ̣ đơn giản với hướng xây dựng LM358 thường mở 2.2 Các khái niêm ̣ lý thuyế t liên quan đế n vấ n đề nghiên cứu: Với đề tài qua ̣t tản nhiêṭ (ứng du ̣ng ma ̣ch cảm biế n nhiê ̣t đô ̣), đó hướng đế n viê ̣c ta ̣o qua ̣t tản nhiêṭ cho máy tính, cầ n phải tìm hiể u về nhiêṭ đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh ̣ của máy tính từ đó đưa khoảng hoa ̣t đô ̣ng của ma ̣ch 2.1.1 Laptop sử dụng xử lý AMD: Nhiệt độ tối đa xử lý AMD quy định phần tử số có thứ tự (Ordering Part Number – OPN) OPN số thứ tính từ bên phải qua daỹ số đươ ̣c in nhañ bô ̣ vi xử lý Nếu đó là ký tự V nhiệt độ tối đa 85 ̣ C, còn T giới ̣n nhiê ̣t ̣ 90 ̣ C, cịn S giới ̣n nhiêṭ ̣ ở mức 95 ̣ C Để cho máy tính hoạt động tốt bạn nên sử dụng mức nhiệt độ tối đa kể Lời khuyên chuyên gia ở mức nhiêṭ đô ̣ 60-70 đô ̣ C 2.1.2 Notebooks với xử lý Intel: CPU Intel có mức giới ̣n nhiệt độ thấp chút đỉnh so với AMD Mức giới ̣n nhiệt độ tối đa thường ở mức 75-85 đô ̣ C Tuy nhiên, để hoạt động tốt nên chỉ mức nhiệt độ 50-60 đô ̣ C Lưu ý: với laptop, nế u nhiê ̣t độ của máy quá cao có thể làm ảnh hưởng đế n tuổ i thọ pin của máy 2.1.3 Máy để bàn với xử lý AMD: Máy để bàn có thuận lợi nhiều so với notebooks laptop tản nhiệt tốt có nhiều cách tản nhiệt Nhiệt độ tối đa CPU AMD định phần tử số có thứ tự (OPN) Nếu chữ V nhiệt độ tối đa 85 ̣ C, T 90 ̣ C, cịn S ở mức 95 ̣ C Lời khuyên chuyên gia 5065 đô ̣ C 2.1.4 Máy để bàn với xử lý Intel: Cũng vói laptop, máy để bàn sử du ̣ng cpu của Intel nhiệt độ thấp AMD Nhiệt độ tối đa thường 75-85 đô ̣ C Tuy nhiên, để hoạt động tốt nên nhiệt độ 45-55 đô ̣ C Qua quá trin ̀ h nghiên cứu nhâ ̣n thấ y viê ̣c sử du ̣ng qua ̣t tản nhiêṭ để giữ nhiêṭ đô ̣ phù hơ ̣p cho máy tính là điề u cầ n thiế t để cho máy có thể hoa ̣t đô ̣ng tố t và đô ̣ bề n cao Từ những thông tin có thể nhâ ̣n thấ y nên giữ nhiêṇ đô ̣ CPU máy tính dưới 80°C để đa ̣t đc hiê ̣u quả tố t nhấ t 2.3 Các linh kiêṇ sử du ̣ng đề tài 2.3.1 Điện trở, biế n trở Điện trở linh kiện điện tử thụ động gồm tiếp điểm kết nối, thường dùng để hạn chế cường độ dòng điện chạy mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt linh kiện điện tử chủ động transistor, tiếp điểm cuối đường truyền điện có nhiều ứng dụng khác Ngoài điêṇ trở thông thường còn có điêṇ trở công suấ t, nhiên đề tài này chúng ta không sử du ̣ng nên không đề câ ̣p mảng này Hình 2.1: Điê ̣n trở thực tế Hình 2.2: Kí hiê ̣u điê ̣n trở mạch Điện trở loại linh kiện phổ biến mạng lưới điện, mạch điện tử, Điện trở thực tế cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ có nhiều hình dạng khác nhau, ngồi điện trở cịn tích hợp vi mạch IC Hình 2.3: Bảng màu giá tri ̣ điê ̣n trở và cách đo ̣c Trong thực tế, để đọc giá trị điện trở ngồi việc nhà sản xuất in trị số lên linh kiện người ta cịn dùng qui ước chung để đọc trị số điện trở tham số cần thiết khác Giá trị tính thành đơn vị Ohm (sau viết lại thành ky lô hay mêga cho tiện) Biế n trở là linh kiêṇ tương tự điêṇ trở giá tri ̣ có thể thay đổ i tùy ý người sử du ̣ng Hình 2.4: Biế n trở thực tế Biế n trở là linh kiêṇ đươ ̣c sử dung rô ̣ng raĩ để điề u chỉnh điêṇ trở ta ̣i mô ̣t nhánh thường dùng để điề u chỉnh cường đô ̣ tiń hiê ̣u dể thấ y các ma ̣ch loa Trong đề tài này biế n trở có tác du ̣ng điề u chỉnh dòng tín hiêụ vào opamp qua đó điề u chỉnh nhiê ̣t đô ̣ hoa ̣t đô ̣ng của ma ̣ch 2.3.2 Diode Zener Hình 2.5 : Đường đặc tuyế n diode Zener và kí hiê ̣u mạch vẽ Với đặc tuyến Vôn ampe ta thấy phân cực thuận diode zener hoạt động diode thông thường Khi đặt điện áp ngược lên diode zener điện áp lớn điện áp VZ cho phép dịng điện ngược qua, đồng thời ghim lại hiệu điện ổn định Vz hai đầu Nhờ tác du ̣ng vâ ̣y diode Zener thường đươ ̣c sử du ̣ng để cố đinh ̣ áp ta ̣i mô ̣t đoa ̣n ma ̣ch, đó diode Zener còn đươ ̣c go ̣i là diode ổ n áp Hình 2.6 : Hình ảnh diode Zener thực tế 2.3.3 Diode 4148 Diode 1N4148 diode tiếp điểm hoạt động với tần số cao dòng nhỏ, thường xuất nhiều mạch có tần số đóng ngắt cao Diode 4148 có thơng sớ : • Tần số đóng cắt tối đa : 4ns • Điện áp max :100 V • Dịng max : 450mA Hình 2.7: Diode 4148 Trong ma ̣ch cảm biế n nhiê ̣t đô ̣, diode 4148 đươ ̣c sử du ̣ng với chức mô ̣t linh kiê ̣n cảm ứng nhiê ̣t đô ̣ Diode ngoài chức thường đươ ̣c sử du ̣ng để chin ̉ h lưu thì ứng du ̣ng về nhiêṭ đô ̣ của diode đươ ̣c ít người sử du ̣ng Ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ có thể thay nhiê ̣t trở để làm cảm biế n nhiêt.̣ Sự thay đổ i về nhiê ̣t của nhiêṭ trở là mô ̣t hàm loga nên sự điề u chin̉ h nhiêṭ đô ̣ khó So với diode cứ 1°C điê ̣n áp Uak giảm 2,3 mV Sự thay đổ i nhiê ̣t đô ̣ ảnh hưởng trực tiế p đế n lớp bán dẫn 2.3.4 IC LM 358 IC LM358 kh́ch đại thuật tốn kép cơng suất thấp, khuếch đại có ưu điểm so với khuếch đại thuật toán chuẩn ứng dụng dùng nguồn đơn IC LM358 hoạt động nguồn điện áp thấp 3V cao lên tới 32V Có cơng suất cực máng thấp, nhiên có độ lợi cao 100dB Cấu tạo bên gồm kh́ch đại thuật tốn, tương thích với nhiều loại mạch logic khác ▪ Nếu điê ̣n áp V+ V− điêṇ áp ngõ bằ ng điêṇ áp đă ̣t vào chân (0V) không có điêṇ áp vào chân B của transitor Q2 đóng nên không có dòng điêṇ qua cuô ̣n dây của relay, relay đóng, không có nguồ n cấ p cho tải dẫn đế n qua ̣t không hoa ̣t đô ̣ng 3.3 Lựa cho ̣n linh kiêṇ và thư ̣c hiêṇ ma ̣ch project board 3.3.1 Lựa chọn linh kiê ̣n: • Cho ̣n ng̀ n pin 9V: Trên thực tế nguồ n điêṇ 12V phổ biế n cho các ma ̣ch điêṇ tư nhiêṇ cầ n có thêm adapter để giảm áp từ điêṇ áp gia đin ̀ h(AC 220V) xuố ng dòng điêṇ DC 12V đó chúng ta cầ n có điạ điể m có ổ điê ̣n mới có thể cho ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng Vì vâ ̣y để đảm bảo tiń h đô ̣ng của ma ̣ch ta thay nguồ n điêṇ 12V thành nguồ n điêṇ 9V Có thể sử du ̣ng pin sa ̣c 12V nhiên thi ̣ trường giá tri ̣ pin sạc 12V lớn rấ t nhiề u so với giá tri ̣ thi công ma ̣ch nên không phù hơ ̣p với ma ̣ch • Cho ̣n relay 9V: Vì ma ̣ch hoa ̣t ̣ng với ng̀ n 9v • Cho ̣n diode Zener 2V: Cầ n lựa cho ̣n mô ̣t diode Zener có điêṇ áp cho khoảng điề u chin̉ h của biế n trở có thể chin̉ h từ 0-0,7V Trên thi ̣ trường diode Zener nhỏ nhấ t có thể tìm thấ y là Zener 2V • Lư ̣a cho ̣n diode 4148: Diode th ̣c loa ̣i Si hoă ̣c Ge, có thể chiụ dòng thấ p, áp thấ p • Lư ̣a cho ̣n IC LM358: Cho ̣n IC có Opamp so sánh, IC LM358 có thể hoa ̣t đô ̣ng dưới điêṇ áp thấ p 3-32V với ng̀ n đơn • Lựa cho ̣n transitor c1815: Loa ̣i transitor NPN có thể chiụ đươ ̣c điêṇ áp 9V DC và dòng điêṇ I= 9/160= 56 mA(160 là điêṇ trở của cuô ̣n dây relay) • Lư ̣a cho ̣n Qua ̣t tản nhiêṭ 5V: Sử du ̣ng nguồ n 9v để cấ p cho tải vì vâ ̣y với các loa ̣i qua ̣t tản nhiêṭ hiêṇ qua ̣t 5V có thể hoa ̣t đô ̣ng dưới nguồ n 9V Thực nghiê ̣m cho thấ y qua ̣t 5V có thể hoa ̣t đô ̣ng dưới nguồ n pin 9V DC mà không cầ n linh kiê ̣n bảo vê ̣ • Lư ̣a cho ̣n biế n trở 10k • Domino chân • Lư ̣a cho ̣n điêṇ trở: Lựa cho ̣n các giá tri ̣điêṇ trở phù hơ ̣p cho linh kiêṇ chúng bảo vê ̣ hoa ̣t đô ̣ng dưới điề u kiêṇ phù hơ ̣p Qua quá trình tin ́ h toán có thể cho ̣n đươ ̣c các giá tri ̣điêṇ trở: R2: 2200 Ω R3: 39 k Ω R1: 10 k Ω 18 3.3.2 Mua linh kiê ̣n và thực hiê ̣n ma ̣ch project board Mua linh kiê ̣n Hình 3.7: Linh kiê ̣n cầ n thiế t 19 Chương 4: Thi công kết 4.1 Thư ̣c hiêṇ ma ̣ch project board: Lắ p ma ̣ch (thay thế qua ̣t bằ ng led báo để dễ quan sát): Hình 4.1: Mạch cảm biế n nhiê ̣t project board • Cấ p ng̀ n cho ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ sau đó điề u chỉnh biế n trở đế n mô ̣t mức nhấ t đinh ̣ (khi điêṇ áp cấ p vào V+ lớn 0,7V) relay mở, đèn led sáng chứng tỏ ma ̣ch opamp so sánh hoa ̣t đô ̣ng bình thường (Hình 4.2) Hình 4.2: Xoay biế n trở kiể m tra mạch hoạt động nhiê ̣t độ phòng 20 • Vă ̣n biế n trở cho relay đóng Đưa nguồ n nhiê ̣t vào diode Zener, relay mở nhiêṭ ̣ tăng lên (Hình 4.3) Hình 4.3: Mạch dưới tác dụng nhiê ̣t • Vă ̣n thêm biế n trở (tăng đinh ̣ mức điề u kiê ̣n hoa ̣t đô ̣ng), đó relay cầ n nhiêṭ ̣ cao để mở (Hình 4.4) Hình 4.4: Tăng biế n trở, nhiê ̣t độ hoạt động của relay tăng 21 ➢ Nhận xét sau thử mạch bằ ng project board: • Ma ̣ch đã hoa ̣t đô ̣ng theo nguyên lý đươ ̣c nêu ta ̣i phầ n lý thuyế t nhiên vẫn tồ n ta ̣i nhươ ̣c điể m: mức hoa ̣t đô ̣ng của nhiê ̣t đô ̣ rấ t khó điề u chin̉ h (vă ̣n nút điề u chỉnh biế n trở rấ t nhỏ cho mỗi nhiêṭ ̣ thay đở i) • Lý của vấ n đề phát sinh: Biế n trở thông thường có khả điề u chỉnh điêṇ trở, nhiên mức đô ̣ điề u chỉnh là rấ t lớn với mỗi lầ n xoay, đề tài này, điê ̣n áp của diode có thể thay đổ i khoảng 2,3mV/°C, vì vâ ̣y biế n trở cầ n phải đáp ứng đươ ̣c mô ̣t mức đô ̣ thay đổ i thâ ̣t nhỏ để có thể dễ dàng sử du ̣ng thay vì biế n trở thơng thường • Biêṇ pháp khắ c phu ̣c: Thay biế n trở thơng thường thành biế n trở vi chỉnh Hình 4.5: Mạch hoàn thiê ̣n hoạt động project board ➢ Nhận xét: Ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh ̣ theo nguyên lý đề Ma ̣ch có đô ̣ trễ cao (do nhiêṭ đô ̣ của diode giảm châ ̣m, dẫn đế n viêc̣ relay đóng châ ̣m) 22 4.2 Mạch chức tương tư ̣ Bên ca ̣nh phương pháp sử du ̣ng diode làm cảm biế n nhiêṭ đô ̣, người ta còn sử du ̣ng nhiê ̣t trở, nghich ̣ nhiê ̣t trở để ta ̣o ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ Khi đó sơ đồ nguyên lý của ma ̣ch sẽ thay đở i sau: Hình 4.6: Sơ đờ nguyên lý mạch chức tương đương Nguyên lý hoa ̣t đô ̣ng của ma ̣ch: theo quy tắ c chia dòng chia áp ta có công thức: 𝑉𝑎𝑏 𝑅2 𝑉𝑎𝑐 𝑅3 = 𝑅𝑉1+𝑅2 (1) ; 𝑉𝑎𝑑 = 𝑅4+𝑅3(2) 𝑉𝑎𝑑 • Cho ̣n R2 = R3 = R Đem (1) chia cho (2) ta đươ ̣c: ▪ 𝑉𝑎𝑏 𝑉𝑎𝑐 𝑅4+𝑅 = 𝑅𝑉1+𝑅 ▪ Vbd =Vad – Vab; Vcd =Vac – Vac • Ta thấ y: ▪ Nế u R4 > RV1 → Vab > Vac → Vbd < Vcd → V+ < V- → opamp xuấ t điê ̣n áp chân tức điêṇ áp bằ ng 0v → transitor off→ nên relay đóng ▪ Nế u R4 V- → opamp xuấ t điêṇ áp chân tưc điê ̣n áp lớn 0v → transitor on → relay mở 23 Cắ m thử ma ̣ch project board và cha ̣y thử: Hình 4.7: Mạch chức tương đương ➢ Nhâ ̣n xét: Ma ̣ch đã hoa ̣t đô ̣ng với nguyên lý nêu trên, đô ̣ trễ tương tự ma ̣ch sử du ̣ng diode Ma ̣ch điề u chỉnh mức hoa ̣t đô ̣ng khó so với ma ̣ch ban đầ u nhiên số lươ ̣ng linh kiêṇ cầ n sử du ̣ng la ̣i it́ 4.3 Thi công ma ̣ch 4.3.1 Vẽ layout, in layout: Hình 4.8: Mạch layout và in giấ y 24 4.3.2 Ủ i ma ̣ch lên mă ̣t đờ ng Hình 4.9: Ủi mạch lên mặt đờ ng Hình 4.10: Mạch đờ ng sau ngâm 4.3.3 Khoan ma ̣ch và hàn linh kiê ̣n Hình 4.11: Mặt sau mạch hoàn thiê ̣n 25 4.4 Ma ̣ch hoàn thiêṇ thư ̣c tế Hình 4.12: Mạch hoàn thiê ̣n thự 26 4.5 Kiể m tra và nhâ ̣n xét Hình 4.13: Kiể m tra mạch ➢ Ma ̣ch đã hoa ̣t đô ̣ng theo đúng nguyên lý đã nêu 27 A Kế t quả so với mu ̣c tiêu đề • Mu ̣c tiêu đề ra: Ma ̣ch có thể hoa ̣t đô ̣ng khoảng nhiê ̣t ̣ từ 40-80°C • Bảng kế t quả thử nhiê ̣t đô ̣ làm viê ̣c của ma ̣ch: STT Mức hoa ̣t đô ̣ng của ma ̣ch 39,6°C 44,8°C 51,1°C 55,7°C 60,9°C 64,7°C 71,7°C 82,9°C Hoa ̣t đô ̣ng/Không hoa ̣t đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t Đô ̣ng Hoa ̣t đô ̣ng (bắ t đầ u khơng ở n đinh) ̣ Hình 4.14: Một số hình ảnh mạch hoạt động ở nhiề u mức nhiê ̣t 28 B Ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng dưới trường hơ ̣p đă ̣c biêṭ Ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng bên ca ̣nh mô ̣t nguồ n từ (ví du ̣: qua ̣t): Relay bi ̣ ảnh hưởng dẫn đế n ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng không ổ n đinh ̣ (relay bâ ̣t tắ t liên tu ̣c) Kéo dài dây dẫn diode 4148 để tránh nhiê ̣t đô ̣ ảnh hưởng tới bô ̣ điề u khiể n ma ̣ch: Ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng kém hoă ̣c không hoa ̣t đô ̣ng điêṇ trở dây dẫn Sử du ̣ng chung mô ̣t cu ̣c pin để cấ p nguồ n cho cả bô ̣ điề u khiể n và đầ u relay: Ma ̣ch vẫn hoa ̣t đô ̣ng nhiên relay xuấ t hiêṇ tiế ng rè sự su ̣t áp đă ̣t vào đầ u relay C Nhâ ̣n xét Ưu điểm - Ma ̣ch đã hoa ̣t đô ̣ng đúng với nguyên lý đề và mức nhiêṭ yêu cầ u - Đảm bảo tin ́ h đô ̣ng của ma ̣ch sử du ̣ng (không cầ n có ổ điêṇ để cung cấ p lươ ̣ng) - Ma ̣ch hoa ̣t đô ̣ng ổ n đinh ̣ khoảng nhiê ̣t đô ̣ yêu cầ u - Ma ̣ch có thể hoa ̣t đô ̣ng dưới nguồ n điêṇ thấ p Nhược điểm - Ma ̣ch còn hoa ̣t đô ̣ng chưa đươ ̣c ổ n đinh ̣ (relay có dấ u hiê ̣u đóng bâ ̣t) nhiê ̣t đô ̣ lớn 80 nhiêṭ đô ̣ đồ ng thởi ảnh hưởng tới IC LM358 29 PHẦN III: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHI ̣ Chương 5: Kế t luâ ̣n và kiế n nghi ̣ 5.1 Kết luâ ̣n Sau quá trình nghiên cứu đề tài ma ̣ch cảm biế n nhiêṭ đô ̣ sử du ̣ng IC LM358 và diode 4148, đã tìm hiể u đươ ̣c ứng du ̣ng cảm biế n nhiêṭ đô ̣ của diode, ứng du ̣ng so sánh điêṇ áp của opamp, qua đó thực hiê ̣n thành công đề tài nêu trên, nhiên ma ̣ch vẫn còn tồ n ta ̣i nhiề u nhươ ̣c điể m quá triǹ h kiể m tra dưới nhiề u điề u kiê ̣n khác 5.2 Kiế n nghi ̣ • Ma ̣ch có thể đưa vào hoa ̣t đô ̣ng với nguồ n điêṇ áp thấ p cổ ng USB của máy tính (cầ n thay đổ i mô ̣t số giá tri để ̣ có thể hoa ̣t ̣ng) • Cầ n có biêṇ pháp cách ly hoă ̣c giảm nhiêṭ đô ̣ ta ̣i IC LM358 tránh hiê ̣n tươ ̣ng relay đóng ngắ t bấ t ngờ ảnh hưởng tới qua ̣t ví du ̣ sử du ̣ng keo tản nhiê ̣t • Cầ n để ma ̣ch tránh xa các thiế t bi ̣ có từ trường lớn qua ̣t, máy bơm nước… • Trên thực tế cầ n tin ́ h toán để có thể sử du ̣ng mô ̣t nguồ n điêṇ cho cả relay và tải 30 TÀ I LIỆU THAM KHẢO Donald L Schilling & Charles Belove (1998), Electronic Circuits: Discrete and Integrated, McGraw-Hill Lê Tiến Thường (2003), Giáo trình Mạch điện tử 1, NXB ĐH Quốc gia TP.HCM Nguyễn Hữu Phương (1992), Điện tử trung cấp, Sở Giáo Dục & Đào Tạo TP HCM Nexperia , Datasheet 4148, lấy từ https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/MMBD4148.pdf MotorolaInc, LM358, lấy từ https://datasheetspdf.com/pdffile/49913/MotorolaInc/LM358/1 Các bài viế t về “sử du ̣ng diode mô ̣t cảm biế n nhiê ̣t” (use diode as temperature sensor) 31 LỜI CẢM ƠN Sau mô ̣t thời gian học tập, tìm hiể u và nghiên cứu, đã hoàn thành đồ án “Quạt tản nhiê ̣t (ứng dụng mạch cảm biế n nhiê ̣t độ)” Kế t quả thiế t kế đã đươ ̣c lắ p ráp thành ma ̣ch điêṇ và đã đa ̣t đươ ̣c những yêu cầ u đề Để làm điều này, xin gửi lời cảm ơn đến Học viện Hàng không tạo điều kiện cho thực hành nghiên cứu với vấn đề thực tế liên quan đến chuyên ngành học tập Đặc biệt, xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầ y giáo TS.Nguyễn Thanh Dũng, người đã trực tiếp giúp đỡ, quan tâm tận tình hướng dẫn suốt trình thực Những kiế n thức thu đươ ̣c từ giảng dạy thầy đồ án này giúp có thể thực tố t các ma ̣ch điêṇ tử phức ta ̣p Xin chân thành cảm ơn! TP Hồ Chí Minh, tháng 12 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Kỳ Anh 32 ... ̣t: • C1 815 có kiểu chân T092 có nghĩa kiểu chân cắm • C1 815 dịng transistor ngược NPN • • • • Điện áp cực đại: 50V Dòng cực đại: 15 0mA Hệ số khuếch đại ~ 25 -10 0 Khối lượng: 0. 21 g Hình 2 .11 : Sơ... ̣ C 2 .1. 4 Máy để bàn với xử lý Intel: Cũng vói laptop, máy để bàn sử du ̣ng cpu của Intel nhiệt độ thấp AMD Nhiệt độ tối đa thường 75-85 đô ̣ C Tuy nhiên, để hoạt động tốt nên nhiệt độ 45-55... thuật toán chuẩn ứng dụng dùng nguồn đơn IC LM358 hoạt động nguồn điện áp thấp 3V cao lên tới 32V Có cơng suất cực máng thấp, nhiên có độ lợi cao 10 0dB Cấu tạo bên gồm khuếch đại thuật toán, tương