đồ án 2 thiết kế chế tạo mạch và thiết bị điện đề tài thiết kế mạch báo khói sử dụng mq2

Thực hiện chức năng chính là điều chỉnh mức độ tín hiệu, bạn chế cường động dòng điện chạy trong mạch, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động, tiếp điểm cuối trong đường.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT HƯNG YÊNKHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ

ĐỒ ÁN 2

Thiết kế, chế tạo mạch và thiết bị điệnTên đề tài: Thiết kế mạch báo khói sử dụng MQ2

Sinh viên thực hiện: Mã SV: 105 Mã SV: 1222

Lớp: 122 Cán bộ hướng dẫn:Nguyễn Khoa Điện – Điện tử

Hưng Yên 2022

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 8

1.1 Tổng quan……… 8

1.2 Mục đích nghiên cứu……….8

1.3 Nội dung nghiên cứu……… 8

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 9

PHIẾU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN

Tên đề tài :Mạch báo khói dùng cảm biến MQ2 Sinh viên thực hiện: Lưu Văn Hùng Phi Ngô Văn Thịnh Lớp: 122201.4

E_mail: hung21521@gmail.com ĐT: 0934517124 Giáo viên hướng dẫn: Nguyễn Văn Thắng

Kế hoạch thực hiện chi tiết:

điện (giá trị linh kiện, loại linh kiện sử dụng,

3 Khảo sát mạch điện của thiết bị trên chương trình mô phỏng (Tina, CircuitMaker,

Electricworkben, Proteurs…) Viết báo cáo kết quả khảo sát.

khảo sát theo từng khối theo các giá trị tính toán Viết thuyết minh báo cáo kết quả sau khi

Viết báo cáo sau khi kiểm tra hiệu chỉnh

LỜI NÓI ĐẦU

Trong nhiều lĩnh vực sản xuất công nghiệp và đời sống hiện nay, các thiết bị đóng vai trò rất quan trọng trong công việc phát triên, ở dâu chúng ta cũng có thể bắt gặp các thiết bị điện tử Vi vậy, các thiết bị điện ngày phát triển và ra đời nhiều hơn, trong đó nhiệt độ của các thiết bị điện từ đó cũng là vấn đề cần thiết để quan tâm Tân nhiệt giúp làm mát cho các thiết bị điện tử khi hoạt động Nhận thức được tầm quan trọng của vẫn để trên nên em tiến hành nghiên cứu và “thiết kế mạch báo khói sử dụng MQ2 ”, với mong muốn giải quyết và lấy vấn đề đó làm đồ án của nhóm em.

Là những sinh viên của khoa Điện – Điện Tử, chúng em muốn được tiếp cận và hiểu sâu hơn nữa bộ môn điện tử công suất, vì vậy đồ án môn học chế tạo sản phẩm là điều kiện tốt giúp chúng em kiểm chứng và củng cố lý thuyết đã được học.Trong đồ án lần này, chúng em đã được thầy giáo NGUYỄN VĂN THẮNG giao đề tài “Thiết kế,lắp ráp MẠCH BÁO KHÓI SỬ DỤNG MQ2 ” Sau thời gian nghiên cứu, chúng em đã chế tạo thành công mạch báo khói sử dụng MQ2 đáp ứng được cơ bản yêu cầu của đề tài.

Trong suốt thời gian thực hiện đề tài, chúng em đã gặp một số vướng mắc về lý thuyết và khó khăn trong việc thi công sản phẩm.Tuy nhiên, chúng em đã nhận được sự giải đáp và hướng dẫn kịp thời của thầy NGUYỄN VĂN THẮNG, sự góp ý kiến của các thầy cô trong khoa và các bạn sinh viên trong lớp Đựơc như vậy chúng em xin chân thành cảm ơn và mong muốn nhận được nhiều hơn nữa sự giúp đỡ, chỉ bảo của các thầy,cô và các bạn trong các đồ án sau này.

Nhóm sinh viên thực hiện: LƯU VĂN HÙNG PHI NGÔ VĂN THỊNH

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI1.1 Tổng quan

Xuất phát từ nhu cầu thực tế đó đã có rất nhiều các giáo sư, tiễn sỹ hay sinh viên … đã tiến hành nghiên cứu về đề tài này Nhằm nghiên cứu và khắc phục tình trạng gây hoả hoạn, cháy nổ ,tránh ảnh hưởng tới kinh tế hay chính là việc ảnh hưởng trực tiếp đến tính mạng của con người Nhận thấy sự nghiêm trọng và cấp thiết về vấn đề trên , nhóm chúng em đã tìm hiểu và nghiên cứu về vấn đề báo khói, để giảm tối đa mối nguy hiểm do cháy nổ gây ra,vì thiệt hại do tai nạn hỏa hoạn gây ra là rất thảm khốc.

1.2 Mục đích nghiên cứu

Đưa ra các giải pháp an toàn khi phát hiện khói trong các tòa nhà, khách sạn, hộ gia trong đó sử dụng thiết bị báo khói đơn giản, dễ dùng, hợp lý tạo ra

không gian an toàn cho người sử dụng và phân tích hệ thống, nguyên lý hoạt động của hệ thống báo khói.

1.3 Ý tưởng nghiên cứu

Nghiên cứu nguyên lý,cách hoạt động, cách lắp đặt của hệ thống cảnh báo khói và làm mô hình hoặc tạo ra sản phẩm đơn giản về hệ thống cảnh báo khói bằng phương pháp sử dụng mạch tương tự.

CHƯƠNG 2:GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONGMẠCH

2.1 Cảm biến MQ2

a) Hình ảnh thực tế và thông số kỹ thuật:

- MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các loại khí có thể gây cháy - Nó được cấu tạo từ chất bán dẫn SnO2 Chất này có độ nhạy cảm thấp với

không khí sạch Nhưng khi trong môi trường có chất gây cháy , độ dẫn của nó thay đổi ngay Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm vào mạch đơn giản để biến đổi từ độ nhạy sang điện áp.

- Khi môi trường sạch điện áp đầu ra cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tang khi nồng độ khí gây cháy xung quanh MQ2 càng cao

- MQ2 hoạt động tốt trong môi trường hóa lỏng LPG, H2 và các chất khí gây cháy khác Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp.

- Thông số kỹ thuật:

b) Sơ lược về cảm biến và nguyên lý hoạt động : - Trong cảm biến có 6 chân - Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout Trong đó:

+ Aout: điện áp ra tương tự Nó chạy từ 0.3 - 4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quanh MQ2

+ Dout: điện áp ra số, giá trị 0,1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng độ khí mà MQ2 đo được.

+ Việc có chân ra số Dout rất tiện cho ta mắc các ứng dụng đơn giản, không cần đến vi điều khiển Khi đó ta chỉ cần chỉnh giá trị biến trở tới giá trị nồng độ ta muốn cảnh báo Khi nồng độ MQ2 đo được thấp hơn mức cho phép thì Dout = 1 Đèn Led tắt Khi nồng độ khí đo được lớn hơn nồng khí cho phép, Dout =0, đèn led sáng.

2.2 Điện trở

a) Hình ảnh và đơn vị của điện trở

- Hình ảnh :

Hình 2.2.a Điện trở

- Đơn vị :

- Ohm (ký hiệu: ) là đơn vị trong hệ của điện trở, được đặt theo tên Ω SI Georg Simon Ohm Một ohm tương đương với vôn ampere/ Các điện trở có nhiều giá trị khác nhau gồm milliohm (1 mΩ = 10 Ω), kilohm (1 kΩ = 10 Ω), và megohm (1 MΩ = 10 Ω).−336

b) Khái niệm và ký hiệu

- Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động có 2 tiếp điểm kết nối Thực hiện chức năng chính là điều chỉnh mức độ tín hiệu, bạn chế cường động dòng điện chạy trong mạch, chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động, tiếp điểm cuối trong đường

Hình 2.2.b Kí hiệu điện trở

c)Cấu tạo

Điện trở được làm từ các vật liệu có điện tr ở suất cao như than, magie, Để biểu thị giá trị của điện trở, người ta sử dụng những vòng màu.

d)Nguyên lý hoạt động

Theo định luật Ohm: điện áp (V) đi qua điện trở tỉ lệ thuận với cường độ dòng điện (I) và tỉ lệ này là một hằng số điện trở (R).

Công thức định luật Ohm: V=I*R

Trở kháng là đại lượng vật lý đặc trưng của điện trở Khi có hiệu điện thế giữa 2 đầu điện trở và dòng điện đi qua

e) Ứng dụng

Điê •n trở là linh kiê •n quan trọng của các thiết bị điê •n tử Chúng có công dụng như sau: Điều chỉnh dòng điện qua tải cho phù hợp.

Tạo một điện áp theo ý muốn từ một điện áp cho trước bằng cách điện trở thành cầu phân áp để có được

Phân cực để bóng bán dẫn hoạt động Tham gia mạch tạo dao động R C

Điều chỉnh cường độ dòng điện khi đi qua các thiết bị điện Tạo ra nhiệt lượng trong các ứng dụng khi cần thiết Khi mắc nối tiếp điê •n trở s– tạo ra sụt áp trên mạch.

2.3.Relay 12v

Relay hay còn gọi là rơ – le là tên gọi theo tiếng Pháp, là một công tắc (khóa K)

dòng điện lớn hơn nhiều Bản chất của relay là một nam châm điện (một cuộn dây trở thành một nam châm tạm thời khi dòng điện chạy qua nó) và hệ thống các tiếp điểm đóng cắt có thiết kế module hóa dễ dàng lắp đặt Bạn có thể nghĩ relay s– như một loại đòn bẩy điện vậy, khi chúng ta kích nó bằng một dòng điện nhỏ thì nó s– bật “đòn bẩy” một thiết bị nào đó đang sử dụng dòng điện lớn hơn nhiều.

Hình ảnh relay 2.3.1.Cấu tạo của relay (rơ – le)

Về cấu trúc cơ bản của relay (rơ – le) s– bao gồm một cuộn dây kim loại đồng hoặc nhôm được quấn quanh một lõi sắt từ Bộ phận này có phần tĩnh được gọi là ách từ (Yoke) và phần động được gọi là phần cứng (Armature) Phần cứng s– được kết nối với một tiếp điểm động, cuộn dây có tác dụng hút thanh tiếp điểm lại để tạo thành trạng thái NO và NC Mạch tiếp điểm (mạch lực) có nhiệm vụ đóng cắt các thiết bị tải với dòng điện nhỏ và được cách ly bởi cuộn hút.

Cấu tạo của relay (rơ – le) 2.3.2.Nguyên lý làm việc của relay (rơ – le)

Các bạn có thể quan sát sơ đồ mô tả bên mình cung cấp bên dưới để tiện cho việc hình dung nhé Khi dòng điện chạy qua mạch thứ nhất (1) thì nó s– kích hoạt nam châm điện (màu nâu) và tạo ra từ trường để thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kích hoạt mạch thứ hai (2) Khi tắt nguồn, một lò xo được lắp trước vào tiếp điểm có nhiệm vụ kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa.

Đây là một ví dụ về rơ le “thường mở” (NO) Các tiếp điểm trong mạch thứ hai không được kết nối theo mặc định và chỉ bật khi dòng điện chạy qua nam châm Các rơ le khác là “thường đóng” (NC) Các tiếp điểm được kết nối để dòng điện chạy qua chúng theo mặc định) và chỉ tắt khi nam châm được kích hoạt, kéo hoặc đẩy các tiếp điểm ra xa nhau Thông thường rơle mở là phổ biến nhất.

Bên dưới là một hình ảnh động khác cho thấy cách một relay liên kết hai mạch với nhau Ở phía bên trái, có một mạch đầu vào được cung cấp bởi một công tắc hoặc một loại cảm biến nào đó Khi mạch này được kích hoạt, nó cung cấp dòng điện cho một nam châm điện kéo công tắc kim loại đóng lại và kích hoạt mạch đầu ra thứ hai (ở phía bên phải) Dòng điện tương đối nhỏ trong mạch đầu vào do đó kích hoạt dòng điện lớn hơn trong mạch đầu ra.

-Thứ nhất: mạch đầu vào (vòng màu xanh) bị tắt và không có dòng điện chạy qua cho đến khi một cái gì đó (có thể là cảm biến hoặc đóng công tắc) bật nó Mạch đầu ra (vòng lặp màu đỏ) cũng bị tắt.

-Thứ hai: khi một dòng điện nhỏ chạy trong mạch đầu vào Nó s– kích hoạt nam châm điện (được hiển thị ở đây dưới dạng một cuộn dây màu xanh đậm) Và tạo ra một từ trường xung quanh nó.

-Thứ ba: nam châm điện năng lượng kéo thanh kim loại trong mạch đầu ra về phía nó, đóng công tắc và cho phép dòng điện lớn hơn nhiều chạy qua mạch đầu ra Thứ tư: mạch đầu ra vận hành một thiết bị có dòng điện cao như đèn hoặc động cơ điện.

2.3.3.Hiệu điện thế và cường độ dòng điện tối đa

-Đây là các thông số thể hiện mức dòng điện cũng như hiệu điện thế tối đa của các thiết bị mà các bạn muốn đóng/ngắt có thể đấu dây với rơ – le Và thường chúng s– in lên trên thiết bị để chúng ta quan sát, đại loại như hình bên dưới nè.

10A – 250VAC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 250VAC

10A – 30VDC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 30VDC

10A – 125VAC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 125VAC

10A – 28VDC: cường độ dòng điện tối đa qua các tiếp điểm của rơ-le là 10A với hiệu điện thế 28VDC

-SRD-05VDC-SL-C: hiệu điện thế kích tối ưu là 5V -Với 3 chân kích

+ : dùng để cấp hiệu điện thế tối ưu – : dùng để nối với cực âm

S : đây là chân tín hiệu, tùy vào loại module le mà nó s– làm nhiệm vụ kích rơ-le:

Nếu bạn đang dùng module rơ-le kích ở mức cao và chân S bạn cấp điện thế dương vào thì module rơ-le của bạn s– được kích, ngược lại thì không.

Tương tự với module rơ-le kích ở mức thấp -Với 3 còn lại

COM: chân nối với 1 chân bất kỳ của đồ dùng điện, nhưng mình khuyên bạn nên mắc vào đây chân lửa (nóng) nếu dùng hiệu điện thế xoay chiều và cực dương nếu là hiệu điện một chiều.

ON hoặc NO: chân này bạn s– nối với chân lửa (nóng) nếu dùng điện xoay chiều và cực dương của nguồn nếu dòng điện một chiều.

OFF hoặc NC: chân này bạn s– nối chân lạnh (trung hòa) nếu dùng điện xoay chiều và cực âm của nguồn nếu dùng điện một chiều.

2.3.4.Ứng dụng module relay (rơ – le) trong thực tế

Relay (rơ – le) trong thực tế

Có thể nói các ứng dụng của relay trong thực tế là rất phổ biến nhất là trong các ứng dụng tự động hóa Chúng thường được sử dụng kèm với các loại cảm biến báo mức như cảm biến nhiệt độ, áp suất, mực nước, độ ẩm,…Relay thường được tích hợp trong các ngõ ra của các loại màn hình hiển thị, công tắc báo mức hay thiết bị chuyển đổi tín hiệu Sử dụng các tín hiệu điện áp nhỏ từ các cảm biến để kích hoạt các thiết bị có điện áp cao hơn.

Ví dụ: chúng ta có một cảm biến đo mức nước dạng báo đầy báo cạn ngõ ra Relay NO/NC được đấu dây với các motor bơm nước Trường hợp mực nước quá cao cảm biến s– kích tín hiệu điện áp thấp và ngắt hoạt động của máy bơm để đảm bảo

nước không bị tràn ra bên ngoài Bên cạnh đó thì chúng ta còn có rất nhiều ứng dụng khác trong công nghiệp nữa mà mình chưa thể kể hết trong bài viết này.

Đơn vị của tụ điện là Fara (F), có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thườngdùngcác đơn vị nhỏ hơn như: 1µF=10 F; 1ηF=10 F; 1pF=10 F -6 -9 -12

a) Khái niệm

Tụ điện là loại linh kiện điện tử thụ động, được tạo bởi 2 bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi, được ứng dụng rộng rãi trong các mạch lọc, mạch dao động và mạch truyền dẫn tín hiệu xoay chiều Đây là linh kiện phổ biến mà chắc chắn ai cũng đã được nghe ở đâu đó Chẳng hạn như môn học vật lý hay cuộc sống hằng ngày.

Kí hiệu: C

b)Cấu tạo và phân loại- Cấu tạo :

Hình 2.3.b Cấu tạo của tụ điện điện thông thường s– có cấu tạo bao gồm:

+) Tụ điện gồm ít nhất hai dây dẫn điện thường ở dạng tấm kim loại Hai bề mặt này

Một tụ

+)Điện môi sử dụng cho tụ điện là các chất không dẫn điện gồm thủy tinh, giấy, giấy tẩm hóa chất, gốm, mica, màng nhựa hoặc không khí Các điện môi này không dẫn điện nhằm tăng khả năng tích trữ năng lượng điện của tụ điện.

Tùy thuộc vào chất liệu cách điện ở giữa bản cực thì tụ điện có tên gọi tương ứng Ví dụ như nếu như lớp cách điện là không khí ta có tụ không khí, là giấy ta có tụ giấy, còn là gốm ta có tụ gốm và nếu là lớp hóa chất thì cho ta tụ hóa.

- Phân loại: có 2 loại

Tụ gốm, Tụ giấy : là tụ không phân cực và có trị số nhỏ hơn 470 nano Fara Tụ Hóa : là tụ có phân cực âm dương và có trị số lớn hơn 0,47 micro Fara

Lưu ý: mắc nối tiếp các tụ điện, nếu là các tụ hoá cần chú ý chiều của tụ điện, cực âm tụ

trước phải nối với cực dương tụ như sơ đồ dưới:

Hình 2.3.c Cách mắc tụ điện Mắc tụ điện song song:

Các tụ điện mắc song song thì có điện dung tương đương bằng tổng điện dung của các tụ cộng lại C = C1 + C2 + C3

d) Sự hoat động của tụ

-Nguyên lý phóng nạp của tụ điện được hiểu là khả năng tích trữ năng lượng điện như một ắc quy nhỏ dưới dạng năng lượng điện trường Nó lưu trữ hiệu quả các electron và phóng ra các điện tích này để tạo ra dòng điện Nhưng nó không có khả năng sinh ra các điện tích electron Đây cũng là điểm khác biệt lớn của tụ điện với ắc qui Nguyên lý nạp xả của tụ điện là tính chất đặc trưng và cũng là điều cơ bản trong nguyên lý làm việc của tụ điện Nhờ tính chất này mà tụ điện có khả năng dẫn điện xoay chiều Nếu điện áp của hai bản mạch không thay đổi đột ngột mà biến thiên theo thời gian mà ta cắm nạp hoặc xả tụ rất dễ gây ra hiện tượng nổ có tia lửa điện do dòng điện tăng vọt Đây là nguyên lý nạp xả của tụ điện khá phổ biến.

Hình 2.3.d Sự hoạt động của tụ điện

d)Ứng dụng

- Khả năng lưu trữ năng lượng điện, lưu trữ điện tích hiệu quả là tác dụng được biết đến nhiều nhất Nó giống công dụng lưu trữ như ắc-qui Tuy nhiên, ưu điểm lớn của tụ điện là lưu trữ mà không làm tiêu hao năng lượng điện.

- Công dụng tụ điện tiếp theo là cho phép điện áp xoay chiều đi qua, giúp tụ điện có thể dẫn điện như một điện trở đa năng Đặc biệt khi tần số điện xoay chiều (điện dung của tụ càng lớn) thì dung kháng càng nhỏ Hỗ trợ đắc lực cho việc điện áp được lưu thông qua tụ điện.