Báo cáo thực tập công nhân hệ thống báo động phát hiện rò rỉ khí GAS copy

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐÀ NẴNG KHOA ĐIỆN TỬ VIỄN THƠNG Báo cáo thực tập cơng nhân Đề tài: Hệ thống báo động phát rị rỉ khí GAS GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN : LÊ HỒNG NAM Báo cáo thực tập công nhân CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ CẢNH BÁO RỊ RỈ KHÍ GAS 1.1 Nhiệm vụ mạch: Hệ thống phát cảnh báo rị rỉ khí gas sử dụng hộ gia đình, giảm thiểu nguy từ việc rị rỉ khí gas cháy nổ việc cảnh báo sớm việc rị rỉ khí gas ,và đồng thời cảnh báo qua điện thoại đến người giám sát Ngồi hệ thống cịn có chức đo đạc nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt độ 1.2 Sơ đồ khối nhiệm vụ khối Sơ đồ khối Nhiệm vụ khối 1.2.1 Khối nguồn: cung cấp nguồn cho toàn hệ thống 1.2.2 Khối cảm biến: gồm cảm biến khí GAS cảm biến nhiệt độ Nhiệm vụ chuyển giá trị vật lý cần đo đạc mức điện áp để phù hợp cho việc xử lý khối xử lý trung tâm 1.2.3 Khối xử lý: nhiệm vụ khối chuyển đổi (ADC) mức điện áp đo từ khối cảm biến thành giá trị nhị phân để xử lý Các liệu nhị phân đưa vào vi xử lý trung tâm, so sánh với ngưỡng thiết lập, thực việc xử lý gửi báo động đến khối báo động 1.2.4 Khối báo động: thực nhiệm vụ báo động qua điện thoại chng 1.3 Tính chọn linh kiện 1.3.1 Khối cảm biến dung để đo nồng độ gas khơng khí nhiệt độ mơi trường Nồng độ khí gas khơng khí 0ppm, nồng độ khí gas tối thiểu gây nguy hiểm 500ppm, ta chọn cảm biến gas có mức đo tối thiểu phải 500ppm Vậy ta chọn cảm biến MQ6 có than đo từ 100ppm đến 10000ppm HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Cảm biến MQ6 MQ6 cảm biến sử dụng SnO2, dựa vào thay đổi khả dẫn điện( tức điện trở) SnO2 nồng độ khí gas hay chất dễ cháy khác khơng khí thay đổi Khi nồng độ tăng độ dẫn điện tăng tức điện trở giảm Đặc tính , thông số kỹ thuật cảm biến MQ6 HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Đặc tuyến thay đổi điện trở Rs vối với thay đổi nhiệt độ mơi trường 1.3.2 Cảm biến nhiệt có đặc tuyến nhiệt độ có thang đo mơi trường , tức từ 00C đến 1000C có đáp ứng nhiệt độ-điện áp tuyến tính Ta chọn cảm biến nhiệt độ LM35 phổ biến thị trường Hình dạng sơ đồ chân Thông số kỹ thuật Điện áp cung cấp: Điện áp ra: Dải nhiệt độ đo được: Độ nhạy Đặc tuyến nhiệt độ điện áp HT phát báo động rị rỉ khí GAS -0.2V đến 35V -1V đến 6V từ -50 đến 1500C 10mV/0C Báo cáo thực tập công nhân 1.3.3 Khối xử lý trung tâm khối xử lý trung tâm: KHối ADC chuyển đổi tín hiệu tương tự sang số để cung cấp liệu cho khối xử lý trung tâm Để thuận tiện cho việc thiết kế gia công mạch, ta kết hợp khối thành khối Vậy ta sử dụng vi điều khiển có tích hợp ADC Vậy ta dùng vi điều khiển MSP430G2553 để thực điều Tổng quan vi xử lý msp430: - Hãng sản xuất: Texas Instrument Mixed-signal Microcontroller (mixed-signal tức tích hợp Analog signal Digital signal ) Nó xây dựng lõi CPU 16-bit Đặc tính quan trọng dòng MSP430 tiêu thụ lượng thấp (low power consumption) Họ MSP430 đa dạng chủng loại Từ chip I/O, chức năng, chân cẳng với giá tầm 0.2 $ / Nó lựa chọn cho ứng dụng nhúng (embedded aplications) Thông tin tổng quát MSP430G2553 - Có 20 chân, có 15 chân chân I/O => vừa đủ cho thiết kế hệ thống - Được tích hợp nhiều chức năng: UASRT, SPI, I2C, timer, PWM, đặc biệt kênh 10bit ADC để phục vụ cho thiết kế hệ thống - Tốc độ tối đa 25Mhz, Có tích hợp sẵn dao động nội xác Điện áp hoạt động thấp hoạt động dải điện áp 1.8V đến 5V - Có 16KB flash 512B RAM Sơ đồ chân msp430g2553 HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Sơ đồ khối chức tổng quát : Chức năng: chân MSP430G2553 PORT1: chân 2,3,4,5,6,7,14,15 VDK: chân có nhiều chức khác I/O (8 chân) , phục vụ cho truyền thông nối tiếp ( chân P1.1, P1.2), hay ADC ( chân), chân ngắt (8 chân) PORT2: gồm bit, chân từ 8-> 13 vi điều khiển, bao gồm chức I/O Ngồi cịn chân Reset( mức thấp) chân 16 Chân Test (số 17) phục vụ cho việc lập trình , debug Chân 18,19 chân dao động dao động Chân 1,20 chân nguồn cung cấp nối đất Tổ chức nhớ ghi của MSP430 Các ghi tổng quát HT phát báo động rò rỉ khí GAS Báo cáo thực tập cơng nhân Bao gồm ghi PC, SP, SR… Các ghi liên quan đến xuất nhập PxDIR: chọn Input/ouput cho chân VDK, PxDIR=0 , chân VDK có chức Input PxDIR=1: chân VDK chân OUTPUT PxIN: dùng để đọc liệu từ PORT PORT đc cấu hình input PxOUT: dùng để xuất liệu mong muốn port port cấu hình output PxREN: kích hoạt điện trở kéo lên chân port PxIE, PxIES,PxIFG: dùng để bật ngắt (PxIE) chọn cạnh ngắt (PxIES) (ngắt lên, ngắt xuống) chân tương ứng port Và có ngắt xảy ra, cờ ngắt tương ứng bật lên PxIFG PxSELx: Vì PORT msp430 có nhiều chức khác nên tồn tạo ghi PxSELx để chọn chức tương ứng: Vì P1 có chức chân, nên có ghi P1SEL1 P1SEL2 để chọn chức cho chân HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Các ghi phục vụ cho ADC Msp430g2553 tích hợp sẵn kênh ADC 10BIT port1 Bộ ADC msp430 hoạt động theo chế độ lấy mẫu kênh đơn lấy mẫu nhiều kênh Để phục vụ cho việc điều khiển ADC, có ghi sau ADC10CTL1, ADC10CTL0 : điều khiển việc hoạt động lấy mẫu: ADC10MEM: Thanh ghi điều khiển 16 bit ADC sô số dùng để Giá trị ADC lấy mẫu lưu vào ADC10AE: Chọn chân PORT dùng để thực chức ADC, bit có mức ưu tiên cao cách bit ghi P1SEL 1.3.4 Khối cảnh báo qua điện thoại: Tại khối này, ta điều khiển việc quay số điện thoại Vì ta cần tất 11 ngõ vào điều khiển Để tiết kiệm chân điều khiển, ta sử dụng to 16 IC74hc154 Đồng thời ta dùng opto PC817A IC74HC154: Thông số kỹ thuật Điện áp hoạt động : 3.3 -> 7V Tốc độ hoạt động tối da: Dòng vào tối đa ngõ vào : 1mA Dòng vào tối đa ngõ : 20mA Sơ đồ chân: Các chân từ 0-> 15: 16 ngõ ra, mức tích cực mức thấp HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Chân 12: chân đất Chân 24 Chân nguồn Chân 18-23: đầu vào, chân 20-23 chân BCD ngõ vào, chân 18,19 chân điều khiển xuất liệu Bảng chân trị Hoạt động IC: Các chân ABCD nhận liệu BCD vào, đầu điều khiển G1,G2 mức cao, tất 16 ngõ mức cao Nếu đầu vào G1, G2 mức thấp, liệu BCD tương ứng đưa vào chân ABCD giải mã mà xuất 16 ngõ ra, ngõ có mức tích cực mức thấp Opto PC817A Cấu tạo : HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Thông số kỹ thuật Hoạt động: Mắc sơ đồ trên: điện áp Input =0 , Led ko sáng, nên OPto ko dẫn, điện áp VCC Khi điện áp vào Input = Vcc , Led sáng, Optp dẫn , nên điện áp 0: HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập cơng nhân 1.3.5 Hiển thị hình Text LCD: Text LCD loại hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiển thị dòng chữ số bảng mã ASCII Kích thước Text LCD dùng có kích thước 16x2 có dịng dịng hiển thị tối đa 16 ký tự LCD 16x2 điều khiển chip HD44780U hãng Hitachi Sơ đồ chân mô tả bảng sau Text LCD có chế độ hoạt động 8bit 4bit TRong đồ án ta sử dụng chế độ hoạt động bit mắc theo sơ đồ HT phát báo động rị rỉ khí GAS 10 Báo cáo thực tập công nhân HT phát báo động rị rỉ khí GAS 11 Báo cáo thực tập công nhân CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ PHẦN CỨNG Khối nguồn: Khối nguồn 5v & 12v: GND J12 U1 7812 VOUT 2 VIN Output 12V_DC R3 680 C6 2200u/50v D3 LED C5 104 J11 4148 D1 DIODE DIODE BRIDGE R1 1K C1 104 D4 - VOUT 2 + AC VIN GND U2 7805 C3 104 C2 2200u/50v C4 2200u/50v R4 330 Output 5V_DC D2 LED LED Input AC KHOI NGUON Chọn ngõ biến áp 12Vrms Biến áp 220Vrms12Vrms Cầu diode KBP 206 có VF = 1V, Imax=2A Điện áp sau chỉnh lưu: VP = Vhd√ – VF = 12√ – = 16V Chọn Vrip = 2Vpp Vcc = VP – 0,5Vrip = 16 – 0,5.2 = 15V Hệ số gợn: r= = √ = 3,8% Tụ C1: tụ lọc gợn Chọn điện áp C1 Vpp = 2V HT phát báo động rị rỉ khí GAS 12 Báo cáo thực tập cơng nhân Ta có: VrPP= = 2V Với I0 = 2A, f=100Hz C1 = = = 5000 Chọn tụ C1: C1 = 10000 Diode chống xả ngược, chọn Diode 4148 LED D4 , R1: Báo hiệu nguồn hoạt động (R1 trở hạn dòng cho LED, chọn R1= 1k) Ta có IC LM 7812, IC LM 7812 có dịng lớn 500mA Tụ C3 chọn từ datasheet LM 78xx, C3 = 10000 F Tụ C4 , C6 tụ lọc nhiễu gợn tần số cao Khi C4 = = = 1250 F Chọn C4 = 2200 F Chọn LED: Chọn dong qua LED D3 10mA Ta có: R3 = = 1kΩ Chọn R3 = 1kΩ Chọn dong qua LED D4 10mA Ta có: R4 = = 330Ω Chọn R4 = 330kΩ Nguyên lý hoạt động: Mạch vào chỉnh lưu: -Dùng cầu Diode A chỉnh lưu điện áp xoay chiều lấy từ biến áp Ta lấy áp Vhd = 24V HT phát báo động rò rỉ khí GAS 13 Báo cáo thực tập cơng nhân Mạch ổn áp: -Dùng IC LM 7812, LM 7805 để tạo áp ổn định 12V 5V hạn chế thấp thay đổi tín hiệu theo thay đổi tín hiệu ngõ vào Khối cảm biến: Như trình bày ta sử dụng cảm biến MQ6 cho cảm biến nồng độ GAS cảm biến LM35 cho cảm biến nhiệt độ 2.1 Cảm biến MQ6: Vậy nên ta mắc sơ đồ mạch cho cảm biến MQ6 sau: Tải FULL (35 trang): https://bit.ly/3j9196T Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Ta sử dụng biến trở 20K để hiệu chỉnh giá trị điện áp để thuận tiện cho ADC sau HT phát báo động rị rỉ khí GAS 14 Báo cáo thực tập công nhân 2.2 Cảm biến LM35 Cảm biến LM35 mắc theo sơ đồ mạch sau: Tải FULL (35 trang): https://bit.ly/3j9196T Dự phòng: fb.com/TaiHo123doc.net Opamp LM358 mắc theo kiểu mạch đệm nhằm mục đích nâng cao trở kháng vào cách ly dịng Điện áp đầu LM35 bị can nhiễu điện áp nguồn 5v hay vài nguyên nhân khác, ta mắc mạch lọc thông thấp RC để lọc bỏ thành phần nhiễu cao Các thành phần nhiễu cao có tần số khoảng : Chọn tụ có giá trị 1uF Suy điện trở có giá trị => R = 3.1Khối cảnh báo 3.1.1 Báo cáo mạch gọi thoại  Sơ đồ mạch ngun lí: HT phát báo động rị rỉ khí GAS 15 Báo cáo thực tập cơng nhân 3.1.2 Ngun lí hoạt động mạch: Ic 74hc154 có nhiệm vụ giải mã gửi từ vi điều khiển Đầu tích cực mức thấp đầu mức thấp điện áp từ Vcc -> chân ic 5v đủ để kích sang led thông mạch opto PC817 , hai chân 3,4 opto nối thông làm thông Điểm nút nhấn điện thoại (nút điện thoại nhấn) Như giả sử ta muốn nhấn nút số ,từ vi điều khiển ta gửi mã clear chân enable xuống mức thấp để điều khiển cho ic giải mã hoạt động , ic thực giải mã điều khiển điện áp chân số 6(ứng với opto nối với nút số 5) xuống mức thấp để kích thơng opto HT phát báo động rị rỉ khí GAS 3449224 16 ... hoạt động 8bit 4bit TRong đồ án ta sử dụng chế độ hoạt động bit mắc theo sơ đồ HT phát báo động rò rỉ khí GAS 10 Báo cáo thực tập cơng nhân HT phát báo động rị rỉ khí GAS 11 Báo cáo thực tập công. . .Báo cáo thực tập công nhân CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU HỆ THỐNG PHÁT HIỆN VÀ CẢNH BÁO RỊ RỈ KHÍ GAS 1.1 Nhiệm vụ mạch: Hệ thống phát cảnh báo rị rỉ khí gas sử dụng hộ gia đình,... động nội xác Điện áp hoạt động thấp hoạt động dải điện áp 1.8V đến 5V - Có 16KB flash 512B RAM Sơ đồ chân msp430g2553 HT phát báo động rị rỉ khí GAS Báo cáo thực tập công nhân Sơ đồ khối chức tổng