chế tạo mạch phun sương sở dụng IC555

Để làm mát không khí vào mùa hè, nhiều gia đình thường sử dụng điều hòa như một giải pháp an toàn và hiệu quả nhất. Tuy vậy, cùng với việc làm mát không khí, điều hòa cũng hút mất một lượng ẩm nhất định khiến cho không khí trong phòng trở nên khô và khó chịu. Không khí khô ngoài gây ra cảm giác khó chịu, vấn đề mất nước còn là nguyên nhân của các chứng bệnh như khô da, rát họng, đau mắt, viêm phế quản... Nên sẽ ảnh hưởng đến sức khỏe của các thành viên trong gia đình, đặc biệt là những gia đình có trẻ nhỏ. Với vấn đề thực tế nêu ra như trên, vận dụng các kiến thức đã học trên giảng đường, đặc biệt là môn điện tử tương tự, nhóm chúng em nghĩ ra ý tưởng thiết kế mạch phun sương tạo ẩm cho không khí với nguyên lý sử dụng dao động loa thạch anh để tạo sương siêu âm.. Mạch phun sương tạo ẩm có tác dụng tạo độ ẩm trong không khí, tăng mức độ mát mẻ, giảm nhiệt nhanh chóng hơn và hạn chế các bệnh liên quan đến đường hô hấp do không khí khô.

MỤC LỤC CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ .1 1.1 Thực trạng .1 1.2 Giải pháp CHƯƠNG KIẾN THỨC BỔ TRỢ 2.1 Tìm hiểu vi mạch tạo xung timer NE555 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động đầu tạo sương siêu âm 2.3 Phương thức thực CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 Thiết kế khối chức 3.2 Ghép nối thiết bị CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN 4.1 Thực nghiệm 4.2 Kết luận DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 2.1 Cấu tạo vi mạch IC555 Hình 2.2 Vật liệu áp điện Hình 2.3 Hình dạng kích thước loa siêu âm Hình 2.4 Biến dạng cấp điện áp trái dấu vào vật liệu áp điện Hình 2.5 Mơ tả hoạt động lòa phun sương Hình 2.6 Phương thức thực mạch phun sương với loa thạch anh Hình 3.1 Khối tạo đầu cố định 5VDC .6 Hình 3.2 Cấu trúc khối tạo xung vuông sử dụng NE555 .6 Hình 3.3 Cấu trúc khối tạo dao động điện áp ngược dấu .7 Hình 3.4 Dạng sóng điện áp đầu cấp cho đầu phun sương Hình 3.5 Sơ đồ mạch phun sương .8 Hình 3.6 Mạch in PCB CHƯƠNG ĐẶT VẤN ĐỀ 1.1 Thực trạng Để làm mát khơng khí vào mùa hè, nhiều gia đình thường sử dụng điều hịa giải pháp an tồn hiệu Tuy vậy, với việc làm mát khơng khí, điều hòa hút lượng ẩm định khiến cho khơng khí phịng trở nên khơ khó chịu Khơng khí khơ ngồi gây cảm giác khó chịu, vấn đề nước cịn ngun nhân chứng bệnh khô da, rát họng, đau mắt, viêm phế quản Nên ảnh hưởng đến sức khỏe thành viên gia đình, đặc biệt gia đình có trẻ nhỏ 1.2 Giải pháp Với vấn đề thực tế nêu trên, vận dụng kiến thức đã học giảng đường, đặc biệt mơn điện tử tương tự, nhóm chúng em nghĩ ý tưởng thiết kế mạch phun sương tạo ẩm cho khơng khí với ngun lý sử dụng dao động loa thạch anh để tạo sương siêu âm Mạch phun sương tạo ẩm có tác dụng tạo độ ẩm khơng khí, tăng mức độ mát mẻ, giảm nhiệt nhanh chóng hạn chế bệnh liên quan đến đường hơ hấp khơng khí khơ CHƯƠNG KIẾN THỨC BỔ TRỢ Để tạo sương siêu âm với loa thạch anh, cần cung cấp cho đầu tạo sương điện áp trái dấu ln phiên theo chu kỳ vật liệu co dãn theo tần số nguồn cấp Trước tiên, chúng em tìm hiểu số kiến thức bổ trợ liên quan 2.1 Tìm hiểu vi mạch tạo xung timer NE555 NE555 vi mạch tạo xung xác thơng dụng Cấu trúc bên vi mạch mơ tả Hình Là loại vi mạch hỗn hợp Analog Digital gồm phân áp điện trở xác nhau, hai mạch so sánh, RS – FlipFlop, khóa transitor, cổng đảo Điện áp cung cấp: Ucc = 4,5 ÷ 16V - Dòng ra: I3 ≤ 200mA - Áp ra: U3L = 0,3V - Tải điện trở: R - Dòng tiêu thụ cỡ 3mA Ucc = 5V 9,6mA Ucc = 15V Hình 2.1 Cấu tạo vi mạch IC555 Hai chế độ làm việc vi mạch timer 555 phát xung vuông (Astable mode) phát xung đơn có kích thích ngồi (Monostable mode) 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động đầu tạo sương siêu âm a Cấu tạo Thường vật liệu áp điện (piezoelelectric) có nhiều hình dạng khác như: hình trịn, hình nhẫn, hình trụ Hình 2.2 Vật liệu áp điện Cấu tạo đầu sương 113kHz sau: Hình 2.3 Hình dạng kích thước loa siêu âm - Hai đầu dây hàn vào cực, lớp vật liệu áp điện Khi ta đặt điện áp lên vật liệu áp điện biến dạng tùy theo mức điện áp ta đặt Hình 2.4 Biến dạng cấp điện áp trái dấu vào vật liệu áp điện b Nguyên lý hoạt động Nếu ta cung cấp cho điện áp trái dấu luân phiên theo chu kỳ vật liệu co dãn theo tần số nguồn cấp Ta hình dung giống màng loa Dao động làm màng phía dao động theo (người ta dùng thêm màng để tăng diện tích tiếp xúc với nước đồng thời ngăn nước rơi xuống bên dưới) Các phân tử nước cố bắt kịp dao động màng quán tính khối lượng riêng nước tương đối lớn Do sóng nước bị trễ pha so với sóng màng dao động, tạo vùng áp suất thấp sóng gọi lỗ trống (xem hình bên dưới) Các lỗ trống chứa nhiều lượng phát nổ gần bề mặt nước tạo đỉnh sóng nhấp nhơ bề mặt, đồng thời đỉnh sóng, giọt nước nhỏ cung cấp lượng từ lỗ trống phát nổ có đủ lượng để khỏi bề mặt nước bắn vào khơng khí dạng sương Kích thước hạt sương nhỏ, cỡ micromet Q trình hoạt động tóm tắt Hình Hình 2.5 Mơ tả hoạt động lòa phun sương Vậy đã rõ nguyên lý hoạt động, từ suy việc cần làm cấp nguồn với tần số 113kHz cho đầu tạo sương 2.3 Phương thức thực Để tạo sương siêu âm với loa thạch anh, ta cần cung cấp cho đầu tạo sương điện áp trái dấu luân phiên theo chu kỳ vật liệu co dãn theo tần số nguồn cấp Vậy ta cần làm dùng IC555 tạo tần số 113kHz đảo dấu điện áp luân phiên cấp cho đầu tạo sương Hình 2.6 Phương thức thực mạch phun sương với loa thạch anh CHƯƠNG THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 3.1 Thiết kế khối chức a Khối tạo nguồn Khối tạo nguồn sử dụng IC LM7805CV dùng để cung cấp cho mạch điều khiển IC ổn áp L7805CV mạch tích hợp sẵn gói TO-220 với điện áp đầu cố định 5V, yêu cầu điện áp đầu vào tối thiếu 7V Thông số kỹ thuật: - Điện áp vào lớn nhất: 20V - Điện áp vào nhỏ nhất: 7V - Kiểu đóng vỏ: TO-220 - Nhiệt độ hoạt động lớn nhất: 85°C - Nhiệt độ hoạt động nhỏ nhất: -20°C - Dòng đầu ra: 1,5A - Điện áp ổn định: 5V Hình 3.7 Khối tạo đầu cố định 5VDC b Khối tạo xung Để tạo xung vuông với độ rộng xung 50%, chúng em mắc khối tạo xung vng sử dụng IC NE555 hình Hình 3.8 Cấu trúc khối tạo xung vng sử dụng NE555 Khi thay đổi điện trở RV1 giá trị tụ C3 bạn thu dao động có tần số theo ý muốn theo cơng thức CT 3.1 CT 3.1 Từ cơng thức ta tạo dao động xung vng có độ rộng xung 50% với tần số tới 200kHz Do yêu cầu đặt tạo dao động với tần số 113kHz, chọn giá trị tụ C3 10nF, theo công thức CT 3.1, tính giá trị điện trở R bằng: c Khối đảo dấu điện áp Hình 3.9 Cấu trúc khối tạo dao động điện áp ngược dấu Khi đóng (cắt) tốc độ nhanh dòng điện qua cuộn dây L2, lượng cuộn dây tích trữ sau phóng xung điện áp cao giá trị điện áp nguồn có khoảng giá trị điện áp âm Hình 3.10 Dạng sóng điện áp đầu cấp cho đầu phun sương Khi đóng cắt với tần số 113kHz, điện áp lớn tạo 105VDC điện áp nhỏ -12,5VDC 3.2 Ghép nối thiết bị Sau tính tốn, xây dựng khối Chúng em tiến hành ghép nối khối lại, tạo thành mạch hồn chỉnh Hình 11 Hình 3.11 Sơ đồ mạch phun sương Hình 3.12 Mạch in PCB CHƯƠNG THỰC NGHIỆM VÀ KẾT LUẬN 4.1 Thực nghiệm Cấp nguồn 12VDC cho mạch, gạt cơng tắc sang vị trí ON, hệ thống hoạt động Hệ thống hoạt động ổn định, cường độ phun sương tốt Tuy nhiên, để đạt hiệu phun sương tốt nên dùng nguồn 19-24VDC 4.2 Kết luận Qua đề tài này, chúng em đã tìm hiểu IC tạo dao động NE555 Biết cách tính tốn, tạo tần số cần thiết Ghép nối linh kiện, thiết bị tạo thành mạch hoàn chỉnh Trên kiến thức mà chúng em đã tích lũy sau trình nghiên cứu đề tài Dù đã cố gắng thiếu kinh nghiệm lý thuyết lẫn thực tế nên tránh khỏi thiếu sót, chúng em mong nhận ý kiến đóng góp từ thầy bạn để hồn thiện thêm vốn kiến thức, kỹ Chúng em xin chân thành cảm ơn! ... âm Mạch phun sương tạo ẩm có tác dụng tạo độ ẩm khơng khí, tăng mức độ mát mẻ, giảm nhiệt nhanh chóng hạn chế bệnh liên quan đến đường hơ hấp khơng khí khơ CHƯƠNG KIẾN THỨC BỔ TRỢ Để tạo sương. .. dụng kiến thức đã học giảng đường, đặc biệt mơn điện tử tương tự, nhóm chúng em nghĩ ý tưởng thiết kế mạch phun sương tạo ẩm cho khơng khí với ngun lý sử dụng dao động loa thạch anh để tạo sương. .. hoạt động lòa phun sương Hình 2.6 Phương thức thực mạch phun sương với loa thạch anh Hình 3.1 Khối tạo đầu cố định 5VDC .6 Hình 3.2 Cấu trúc khối tạo xung vuông sử dụng NE555