THIẾT kế MẠCH bơm nước tự ĐỘNG

MỤC LỤC MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH .3 Chương 1: Giới thiệu tổng quan .4 1.1 Tổng quan mạch 1.2 Mục đích nghiên cứu Chương 2: Sơ đồ thiết kế mạch 2.1 Sơ đồ khối 2.1.1 Khối nguồn .6 2.1.2 Khối logic: .9 2.1.3 Khối khuếch đại 13 2.1.4: Khối chấp hành: 15 2.1.5: Khối cảm biến: .17 2.2 Mạch nguyên lý .18 2.2.1: Sơ đồ nguyên lý 18 2.2.2: Nguyên lý hoạt động mạch 18 Chương 3: Kết đạt 20 3.1 Kết đạt .20 3.2 Những hạn chế tồn ưu điểm 20 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Mạch bơm nước tự động sử dụng phao Hình 1-2: Mạch bơm nước tự động sử dụng cảm biến mực nước Hình 2-1: Sơ đồ khối cho toàn mạch Hình 2-2: Khối nguồn Hình 2-3: Hình dạng thực tế máy biến áp thực tế .6 Hình 2-4: Hình dạng thực tế cầu diode thực tế Hình 2-5: Hình dạng thực tế tụ thực tế .7 Hình 2-6: Hình dạng thực tế điện trở thực tế Hình 2-7: Hình dạng thực tế đèn LED thực tế Hình 2-8: Khối logic Hình 2-9: Hình dạng thực tế bảng chân lý IC 7414 thực tế Hình 2-10: Hình dạng thực tế IC 7408 thực tế Hình 2-11: Kí hiệu bảng trạng thái cổng AND 10 Hình 2-12: Hình dạng thực tế Trigger 4013 thực tế 10 Hình 2-13: Sơ đồ chân IC 4013 .11 Hình 2-14: Hình dạng sơ đồ chân transistor C1815 thực tế 12 Hình 2-15: Sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC LM358 13 Hình 2-16: Sơ đồ chân hình ảnh thực tế biến trở 13 Hình 2-17: Khối công suất .14 Hình 2-18: Hình dạng Relay chân SRD-5VDC thực tế .14 Hình 2-19: Hình dạng sơ đồ chân Diode .15 Hình 2-20: Hình dạng motor thực tế .15 Hình 2-21: Khối cảm biến 16 Hình 2-22: Hình dạng Led thu – pháp thực tế .16 Hình 2-23: Sơ đồ ngun lý tồn mạch 17 Hình 3-1: Mạch bơm nước tự động nhóm .19 Chương 1: Giới thiệu tổng quan 1.1 Tổng quan mạch - Trong thời đại cơng nghiệp hóa đại hóa ngày nay, xu hội nhập điều tất yếu Cuộc sống ngày bận rộn, người ta dành thời gian cho cơng việc gia đình, cơng việc kinh tế - xã hội trọng nhiều hơn, lí xu tự động hóa ngày trở nên sâu rộng Trong xu đó, máy bơm nước tự động ngày trở nên phổ biến Với chức ưu việt tiết kiệm thời gian, sức lao động, nguồn nước nhờ kỹ thuật tiên tiến từ LED thu phát hồng ngoại Qua vài thao tác đơn giản lắp đặt, kết nối nguồn điện, người sử dụng dễ dàng đáp ứng nhu cầuu sinh hoạt thiết yếu mà không cần phải để tâm không tốn nhiều thời gian Khi kết nối với nguồn điện, máy bơm nước tự động thực chức bật tắt máy mà khơng cần thêm tác động người - Ngoài mạch bơm nước tự động chúng em thực có nhiều mạch tương tự như: Hình 1-1: Mạch bơm nước tự động sử dụng phao Hình 1-2: Mạch bơm nước tự động sử dụng cảm biến mực nước 1.2 Mục đích nghiên cứu *Mục tiêu chung -Hệ thống hóa lý thuyết mạch - Thiết kế mạch bơm nước tự động phát triển cải tiến để mạch nhỏ gọn đơn giản, xác tối ưu Thực theo yêu cầu giáo viên hướng dẫn *Mục tiêu cụ thể -Tìm hiểu chức năng, cấu tạo mạch bơm nước tương tự thực tế -Nghiên cứu công dụng, chức linh kiện điện tử -Thiết kế mạch máy bơm nước tự động Chương 2: Sơ đồ thiết kế mạch 2.1 Sơ đồ khối Hình 2-1: Sơ đồ khối cho tồn mạch 2.1.1 Khối nguồn Hình 2-2: Khối nguồn - máy biến áp 12V – 1A Hình 2-3: Hình dạng thực tế máy biến áp thực tế + Các thông số máy biến áp: Điện áp đầu vào: 220V (AC) Điện áp đầu ra: 3V, 4.5V, 6V, 7.5V, 9V, 12V (AC) Dòng đầu ra: 1A + Công dụng máy biến áp biến đổi dịng điện áp (xoay chiều) khơng làm thay đổi tần số - cầu diode: Hình 2-4: Hình dạng thực tế cầu diode thực tế + Cầu diode sử dụng diode để chuyển nguồn từ AC sang nguồn DC - IC ổn áp 7805 + Các thơng số IC LM7805: Đầu 5V xác cố định Điện áp đầu vào tối đa 35V DC Dòng điện tĩnh thấp 8mA + Công dụng IC LM7805: dung để ổn định điện áp dương đầu với điều kiện đầu vào ln lớn 3V - tụ hóa Hình 2-5: Hình dạng thực tế tụ thực tế + Các thông số tụ: 1000uF, 25V + Công dụng tụ: dùng để cản trở phóng nạp cần thiết Đặc trưng dung kháng phụ thuộc vào tần số điẹn áp - điện trở Hình 2-6: Hình dạng thực tế điện trở thực tế + Các thông số điện trở: 1K + Công dụng điện trở: cản trở dòng điện, tạo sụt áp để thực chức theo ý muốn - đèn LED Hình 2-7: Hình dạng thực tế đèn LED thực tế + Các thông số led: màu xanh (2 – 2,8V) + Công dụng led: phát ánh sáng 2.1.2 Khối logic: Hình 2-8: Khối logic - cổng NOT 7414 Hình 2-9: Hình dạng thực tế bảng chân lý IC 7414 thực tế + Các thông số IC 7414:  Dịng điện hoạt động: 2-6V  Cơng suất tiêu thụ: PTOT = 500mW  Nhiệt độ hoạt động: -40 ~ 150°C + Công dụng cổng NOT 7414: Tín hiệu vào với tín hiệu ngược Nếu đầu vào đầu ngược lại - cổng AND 7408: Hình 2-10: Hình dạng thực tế IC 7408 thực tế + Các thông số IC 7408: Điện áp cung cấp: 4.75V ~ 5.25V Dải nhiệt độ hoạt động: ~ 70°C Dòng điện mức cao: IOH = -0.4mA Dòng điện mức thấp: IOL = 8mA Nhiệt độ khơng khí hoạt động miễn phí: 0°C đến +70°C + Công dụng cổng AND 7408: Một cổng AND có đầu vào đầu Mỗi giá trị có giá trị giá trị ban đầu phụ thuộc vào giá trị đầu vào Đầu hai giá trị đầu vào Hình 2-11: Kí hiệu bảng trạng thái cổng AND - Trigger 4013: Hình 2-12: Hình dạng thực tế Trigger 4013 thực tế + Các thông số kỹ thuật trigger 4013 Kiểu chân: 14DIP Điện áp hiệu dụng: 3-8V Nhiệt độ hoạt động: -55 đến 125C Công suất: 500mW Hình 2-13: Sơ đồ chân IC 4013 + Chức Trigger 4013: Lưu giữ trang thái thời điểm thay đổi mức 2.1.3 Khối khuếch đại - transistor C1815 Hình 2-14: Hình dạng sơ đồ chân transistor C1815 thực tế + Các thông số transistor C1815: Loại bán dẫn: NPN Điện áp cực đại: 50V Dòng cực đại: 150mA Hệ số khuếch đại ~ 25 – 100 + Công dụng transistor C1815: sử dụng với vai trị làm khóa điện tử; tự động bật, tắt - Điện trở + Các thông số điện trở: R2, R8 =1K + Công dụng điện trở: cản trở dòng điện, tạo sụt áp để thực chức theo ý muốn - IC so sánh LM358 Hình 2-15: Sơ đồ chân hình ảnh thực tế IC LM358 + Các thơng số IC LM358: Nguồn điện áp thấp 3V cao lên tới 32V Công suất cực thấp, nhiên độ lợi cao 100dB Gồm khuếch đại thuật tốn tương thích với nhiều loại mạch logic khác + Công dụng IC LM358: sử dụng so sánh điện áp chân đầu vào để đưa lết tới đầu chân - biến trở Hình 2-16: Sơ đồ chân hình ảnh thực tế biến trở + Các thông số biến trở: 10K + Công dụng biến trở: dùng để thay đổi giá trị điện trở từ mức mức max - LED + Các thông số led: màu đỏ: 1,4 – 1,8V + Công dụng led: Phát ánh sáng 2.1.4: Khối chấp hành: Hình 2-17: Khối cơng suất - Role Hình 2-18: Hình dạng Relay chân SRD-5VDC thực tế + Các thông số Relay 5v: Điện áp điều khiển: 5V Dòng điện cực đại: 10A Thời gian nhả hãm: 5ms Thời gian tác động: 10ms + Cơng dụng Relay: để đóng cắt mạch điện điều khiển, bảo vệ điều khiển làm việc mạch điện động lực - Diode Hình 2-19: Hình dạng sơ đồ chân Diode + Các thông số diode: Điện áp ngược cực đại: 40V Dịng thuận cực đại: 1A + Cơng dụng diode: ngăn ngược dịng - Motor Hình 2-20: Hình dạng motor thực tế + Các thông số motor: Điện áp điều khiển: – 5V Dòng điện tiêu thụ: 400 – 500mA Tốc độ: 14000 vg/ph + Công dụng motor: bơm nước 2.1.5: Khối cảm biến: Hình 2-21: Khối cảm biến - cặp LED thu – phát Hình 2-22: Hình dạng Led thu – pháp thực tế + Các thông số LED thu – phát: Điên áp: 1.2 – 1.6VDC Dòng điện áp: 10 – 20mA + Công dụng LED thu – phát: cảm biến mực nước - Điện trở + Các thông số điện trở: R1, R4 =2K; R3, R5 =100Ω + Công dụng điện trở: cản trở dòng điện, tạo sụt áp để thực chức theo ý muốn 2.2 Mạch nguyên lý 2.2.1: Sơ đồ nguyên lý Hình 2-23: Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 2.2.2: Nguyên lý hoạt động mạch Mạch có cảm biến đo mực nước để phát mức nước Khi mức nước cao mức nước cho phép hai cảm biến đưa có điện áp cao Khi mức nước thấp mức nước cho phép hai cảm biến đưa có điện áp thấp Khi mức nước trung bình khoảng cảm biến có tín hiệu đưa mức cao tín hiệu đưa khối so sánh dung OP-AMP Sau khối so sánh chúng tín hiệu Logic đầu khối Điện trở LED mắc đầu khối vừa ổn định mức logic báo mức logic xuất Một trigger D hoạt động chế độ triger RS nhận tín hiệu từ khối so sánh để điều khiển role để đóng cắt dịng điện cho máy bơm Khi mức nước mức cho phép ta cần đóng rơ le cấp điện cho máy bơm.Lúc điện áp từ khối so sánh tín hiệu mức 0.Chúng ta cần sử dụng cổng NOT để đảo lại tín hiệu.Cổng AND sau AND tín hiệu với cho mức điện áp kích vào chân Set trigerD Đầu Q trigger có mức điều khiển đóng rơ le Sử dụng cổng AND để có tác dụng mức nước mức cho phép, mà tín hiệu đưa Khi mức nước mức cho phép ta cần ngắt rơ le để ngừng cấp điện cho máy bơm.Lúc điện áp từ khối so sánh tín hiệu mức 1.Chúng ta cần sử dụng cổng AND sau AND tín hiệu với cho mức điện áp kích vào chân Reset trigerD Đầu Q trigger có mức điều khiển ngắt rơ le, ngừng cấp điện Khi mức nước khoảng tín hiệu đưa ứng với cảm biến.Do AND với tín hiệu thu mức nên khơng có tác động đến trigger D trigger D giữ nguyên trạng thái lần tác động gần Cổng Q trigger D kích cho transistor đóng điện cho động cơ.Rơ le nuôi nguồn điện 12V.Tuy nhiên không quan trọng điện áp phải ổn định nên điện áp lấy trực tiếp từ nguồn chỉnh lưu vị trí có tụ lọc Chương 3: Kết đạt 3.1 Kết đạt Hình 3-1: Mạch bơm nước tự động nhóm 3.2 Những hạn chế cịn tồn ưu điểm - Trong trình thực đồ án gặp nhiều khó khăn thực tế phát sinh thiết kế chế tạo mạch nên mạch chúng em đạt độ xác chưa cao Vì lắp bo mạch dây dẫn không gắn kết chặt chẽ bị nhiễu tín hiệu Suốt trình làm đồ án chúng em rèn luyện khả làm việc theo nhóm, đồng quen dần với cách làm việc độc lập, biết cách tổ chức công việc xếp thời gian cách hợp lý, rèn luyện kỹ cần thiết cho chuyên ngành  ... thêm tác động người - Ngoài mạch bơm nước tự động chúng em thực có nhiều mạch tương tự như: Hình 1-1: Mạch bơm nước tự động sử dụng phao Hình 1-2: Mạch bơm nước tự động sử dụng cảm biến mực nước. ..DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1-1: Mạch bơm nước tự động sử dụng phao Hình 1-2: Mạch bơm nước tự động sử dụng cảm biến mực nước Hình 2-1: Sơ đồ khối cho tồn mạch Hình 2-2: Khối... thuyết mạch - Thiết kế mạch bơm nước tự động phát triển cải tiến để mạch nhỏ gọn đơn giản, xác tối ưu Thực theo yêu cầu giáo viên hướng dẫn *Mục tiêu cụ thể -Tìm hiểu chức năng, cấu tạo mạch bơm nước