Mạch cảm biến khói, đặt ở nơi công cộng có người hút thuốc trong phòng thì chuông reo Thế giới ngày càng phát triển, khoa học kĩ thuật càng trở lên tân tiến với những phát minh hiện đại và tiện ích hơn giúp đỡ cho con người. Các vật dụng điện tử tiện dụng với sự chính xác cao , tốc độ nhanh, gọn nhẹ, thân tiện với con người… là những yếu tố rất cần thiết để góp phần cho hoạt động của con người ngày càng hiệu quả. Điện tử đã giúp con người tự hiện những nhiệm vụ này.
ĐỀ TÀI THIẾT KẾ MẠCH ĐIỆN TỬ TƯƠNG TỰ Nhiệm vụ thiết kế - Mạch cảm biến khói, đặt nơi cơng cộng có người hút thuốc phịng chng reo Trình tự thiết kế a) Xây dựng nguyên tắc thiết kế, từ lập sơ đồ khối b) c) Nêu chức khối, mạch điện tử thực chức đó,nêu ngun lí sở, nguyên lý hoạt động, dạng tín hiệu vào ưu nhược điểm Xây dựng sơ đồ ngun lí tồn mạch, sơ đồ mô phỏng, tesk thử mạch phần mềm d) Tính tốn sơ đồ ngun lý: Chọn linh kiện, chức năng, thông số e) Kết thu có hình vẽ cụ thể f) Đánh giá ưu nhược điểm mạch thiết kế Báo cáo thiết kế Quyển báo cáo khoảng 30 trang gồm có: a) Tên thành viên, nhóm trưởng b) Đề tài có tên chữ ký giáo viên hướng dẫn c) Nhiệm vụ thành viên nhóm Trang d) e) Phần thiết kế Tổng kết công việc đánh giá rút kinh nghiệm cho đề tài lần sau a) b) c) Một số tài liệu sửa dụng Kỹ thuật mạch điện tử Pham Minh Hà Nhà xuất khoa học kỹ thuật 1997 Sổ tay linh kiện điện tử cho người thiết kế Nhà xuất thống kê 1996 Kỹ thuật mạch bán dẫn Tổng cục bưu điện Nhà xuất thông tin Họ tên giảng viên hướng dẫn: Ký tên Trang Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Mục lục Trang Phần I: Giới Thiệu Về Đề Tài Mạch Cảm Biến khói……………………… Phần II: Giới thiệu số linh kiện điên tử dùng mạch……….3 I: Điện trở………………………………………………………………… II: Tụ điện………………………………………………………………… III: Led……………………………………………………………………… VI: IC ổn áp V: Transistor VI: IC LM393 10 VII: Cảm biến MQ2 .11 VIII: Diode 1N4007 .12 IX: Loa TMB-12A05 .15 X: Biến trở VR 501-500R 3296W 17 Phần III: Thiết kế cụ thể cho đề tài 18 Trang I : Sơ đồ thiết kế hệ thống 18 II: Thiết kế mạch qui trình kế hệ thống đề tài 19 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự 1: Sơ đồ nguyên lí mạch in 19 2: Nguyên lí hoạt dộng khối 22 Phần IV: Phương hướng phát triển đề tài .27 Phần V : Đánh giá 28 Phần VI: Kết luận .29 Trang Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Phần I: Giới thiệu đề tài mạch cảm biến khói đặt nơi cơng cộng Có người hút thuốc phịng chng reo Xây dựng ý tưởng mục đích thiết kế đề tài Thế giới ngày phát triển, khoa học kĩ thuật trở lên tân tiến với phát minh đại tiện ích giúp đỡ cho người Các vật dụng điện tử tiện dụng với xác cao , tốc độ nhanh, gọn nhẹ, thân tiện với người… yếu tố cần thiết để góp phần cho hoạt động người ngày hiệu Điện tử giúp người tự nhiệm vụ Điện tử đáp ứng nhu cầu khác ngành, lĩnh vực với đặc thù riêng, hết nhu cầu thiết yếu người ngày Một ứng dụng quan trọng ngành công nghệ điện tử mạch cảm biến với linh kiện tích hợp cao Mạch cảm biến ứng dụng nhiều Trang công nghiệp lĩnh vực khác sống với nhứng thiết bị điều khiển từ xa tinh vi đạt suất, kinh tế cao Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Xuất phát từ ứng đụng đó, chúng em thiết kế mạch ứng dụng nhỏ mạch cảm biến khói.vì thời gian, tài liệu trình độ cịn hạn chế nên việc thực đồ án cịn nhiều thiếu sót Kính mong nhận dẫn góp ý tận tình q thầy bạn Phần II: Giới thiệu số linh kiện điện tử dùng mạch I Điện trở (R) 1, Khái niệm - Điện trở linh kiện có tính cản trở dịng điên vật dẫn điện có số chức khác tùy vào vịn trí điện trở mạch, có vật dẫn điện tố điện trở nhỏ ngược lại cách điện có điện trở cực lớn - Điện trở dây dẫn phụ thuộc vào chất liệu tiết diện dẫn tính theo cơng thức: R=PL/S Trong đó: R điện trở Đơn vị Ω P điện trở suất L chiều dài dây dẫn S tiết diện dây dẫn 2, Điện trở trong thực tế mạch điện tử - Hình dáng ký hiệu: Trong thực tế điện trở loại linh kiện điện tử khơng phân cực, linh kiện vơ quan trọng mạch điện tử, chúng làm từ hợp chất cacbon kim loại pha theo tỷ lệ mà tạo điện trở có điện dung khác Hình 2: Hình ảnh minh họa ký hiệu điện trở Trang Đơn vị đo bằng: Ω, KΩ, MΩ Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Trong đó: 1MΩ= 1000KΩ= 1000000Ω *Hướng dẫn đọc trị số điện trở thực tế Đọc theo màu sắc theo quy ước quốc tế: - Giá trị điện trở thường thể qua vạch màu điện trở Mỗi màu thể cho số - Theo quy tắc bên vạch 1,2 xác định giá trị vạch thứ xác định số lũy thừa cho giá trị Vạch cuối nằm tách biệt màu dùng để xác định sai số Trang Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Hình 3: Bảng màu điện trở II Tụ điện ( C ) 1, Khái niệm cấu tạo - Tụ điện linh kiện điện tử mà cực thụ động lưu trữ năngTrang lượng8 điện Hay tích tụ điện tích bề mặt dẫn điện điện trường Hai bề Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự mặt dây dẫn tụ điện ngăn cách điện môi chất khơng dẫn điện như: Giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm ,mica… -Đây linh kiện điện tử thụ động quan trọng thiếu hầu hết cách mạch điện Tụ điện lịnh kiện dùng để cản trở phóng nạp cần thiết đặc trưng dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp: Xc= 2πfC Hình 4: Các loại tụ điện cấu tạo - Tụ điện chia làm hai loại chính: phân cực khơng phân cực Trang Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự - Loại phân cực thường có giá trị lớn loại không phân cực, hai chân loại phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, gắn tụ có phân cực vào mạch điện, gắn ngược chiều âm dương tụ bị hỏng hoạt động sai 2, Đơn vị tụ điện - Đơn vị tụ điện Fara, Fara có trị số lớn thực tế người thường dùng đơn vị nhỏ + P (Pico Fara) Pico= 1/1000.000.000.000 Fara ( viết gọn pF) +N (Nano Fara) 1Nano= 1/1000.000.000 Fara (viết gọn nF) +MicroFara 1Micro= 1/1000.000 Fara (viết gọn 1µF) => 1µF= 1000nF= 1.000.000 pF - Tụ điện kí hiệu C Trang 10 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Khối Nguồn Khối cảm biến Khối so sánh điện áp báo động Hình 19: Sơ đồ khối Trang 29 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự B, Sơ đồ mạch in cho thiết kế - Thiết kế vẽ mạch dựa phần mềm vẽ mạch Proteus Hình 20: Sơ đồ mạch in Hình 21: Sơ đồ mơ mạch 3D C, Sơ đồ mạch mô Trang 30 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự D, Bản để in mạch Trang 31 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Nguyên lý hoạt động khối A Khối nguồn - Ở khối nguồn chúng em sử dụng nguồn cho mạch thiết kế là: + Mạch nguồn ni cho Vi mạch điều khiển với nguồn nuôi 5V-DC + Mạch nguồn nuôi cho hệ thống khối relay 5V-DC Sử dụng IC 7805 ổn áp dùng để ổn định điện áp dương đầu với điều kiện đầu luôn lớn đầu 5V Nguồn cấp Hình 22: Sơ đồ nguyên lý mạch nguồn ổn áp LM 7805 IC LM7805 gồm chân: Vin- chân nguồn đầu vào GND- chân nối đất Chân nguồn ầu ổ định mức điện áp 5V Trang 32 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự B, Khối xử lý Nơi tiếp nhận sử lý thơng tin Bao gồm: - Khối cảm biến MQ2 - Khối so sánh điện áp - Khối báo động Trang 33 Hình 23: Sơ đồ khối xử lý Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự C, Khối cảm biến MQ2 Trang 34 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự MQ2 Hình 24: Sơ đồ khối cảm biến MQ2 Chân 6: điện áp tương tự Nó chạy từ 0,3 4,5V, phụ thuộc vào nồng độ khí gây cháy xung quanh MQ2 Khi có khí tác dụng hóa học bên đện áp đươc dẫn từ chân số chân số sang chân số số đc dẫn tới chân số IC LM393 để so sánh điện áp Trang 35 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự D, Khối so sánh điện áp Hình 25: Sơ đồ khối so sánh điện áp Trang 36 IC LM393 so sánh điện áp hai chân số số Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự + Khi chưa có khói thuốc chưa có điện áp đến chân số điện áp chân số lớn điện áp chân số 2, chân số cho điện áp mức (5V) led khơng sáng + Khi có khói thuốc tác động vào cảm biến chân số có điện áp có so sánh điện áp hai chân LM393 điện áp chân số lớn điện áp chân số chân số có điện áp với mức (0V) đèn sáng vag cịi báo + Biến trở dùng để điều chỉnh độ nhạy cảm biến có so sánh điện áp E, Khối báo động Trang 37 Hình 26: Sơ đồ khối báo động Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Khi có điện áp chân LM393 chạy qua R2 tới Bazơ Transistor A1015 làm cho Transistor hoạt động điện áp tới chân Bazơ 0V Transistor đóng có dịng 5V chạy vào chân loa, làm loa hoạt động Khi có dịng lơn 0V Transistor mở loa không hoạt động Phần IV: Phương hướng phát triển đề tài Đề tài cảm biến báo cháy, khói sử đụng cảm biến MQ2 ngày sử đụng nhiều sống sinh hoạt thường ngày hoạt động sản xuất công nghiệp nhiều lĩnh vực khác… Được ứng dụng thiết bị dân dụng như: điều khiển, đèn, tivi, nhiều thiết bị hữu dụng khác… Trong môi trường làm việc nguy hiểm việc cháy nổ luôn thường trực nên việc lắp thiết bị cảm biến khói vơ quan trọng giúp ta phát đám khói để có cách khắc phục sớm đem lại hiểu cao cơng tác phịng cháy chữa cháy nơi công cộng như: bệnh viện, Trang 38 chung cư, siêu thị… Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Thuốc nguyên nhân gây nhiễm mơi trường gây nhiều bệnh cho người hút người hít phải khói thuốc việc lắp cảm biến báo khói thuốc nơi công cộng nhằm ngăn chặn kịp thời người ý thức hút thuốc nơi đơng người cách để bảo vệ sức khỏe cộng đồng Ta kết hợp với vi xử lí tạo mạch điện thông minh như: với cảm biến khác cảm biến nhiệt để hoàn thành mạch cảm biến với nhiều ứng dụng kết nối thêm phần cứng mạch báo động điện thoại để thông tin người hút thuốc đáp cháy nhanh hơn, từ đem lại hiệu cao cho đề tài Phần V: Đánh giá đề tài I Ưu điểm - Mạch đơn giản, dễ thực - Cách linh kiện có sẵn thị trường - Có độ nhạy cao tuyến tính II Nhược điểm Trang 39 - Mạch báo động bị sai vùng bảo vệ bị xâm nhập bụi Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự - Do cảm biến nhạy nên nhiều lúc có báo động khơng cần thiết hoạt động Trang 40 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Phần VI: Kết luận Sau thời gian thực đề tài, với giúp đỡ tận tình giảng viên môn nỗ lực thành viên nhóm trng việc tìm hiểu tài liệu, vẽ thiết kế Với chúng em đề tài đem lại cho chúng em nhiều kiến thức bổ ích kỹ làm việc nhóm cách thành viên nhóm từ nâng tầm hiểu biết thân Qua đề tài chúng em có thêm phần kiến thức cho chuyên ngành học tập mình, từ lý thuyết đến thực hành phải ăn khớp với để tạo đề tài tốt Tuy nhiên chúng em gặp nhiều khó khăn thực đề tài như: vật liệu, dụng cụ thực hành, kinh nghiệm cịn chưa nhiều, kinh tế Vì chưa đạt kết cao ý muốn người thiết kế Do thời gian thực đê tài có hạn lượng kiến thức thành viên tong nhóm cịn có hạn nên đề tài phần nhỏ hệ thống hồn chỉnh Vì vậy, để đề tài thêm phong phú chúng em mong giúp đỡ góp ý q thầy bạn Trang ! 41 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Chúng em xin chân thành cảm ơn ! ĐÁNH GIÁ VÀ NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN Trang 42 Đại Học Mở Hà Nội Thiết kế mạch tương tự Trang 43