Mạch cảm biến báo cháy báo khói

Nước ta đang trên đà kinh tế xã hội tiếp tục phát triển, tốc độ đô thị hóa nhanh; số lượng các cơ sở, công trình, khu công nghiệp, khu dân cư, chung cư, nhà cao tầng, nhà siêu cao tầng, chợ, trung tâm thương mại và các cơ sở khác ngày càng gia tăng cả về số lượng và quy mô; trong khi đó, hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật chưa đồng bộ; tình trạng ùn tắc giao thông ở các đô thị, biến đổi khí hậu, phong tục tập quán sinh hoạt, sản xuất ở nhiều nơi còn tiềm ẩn nguy cơ cháy, nổ, đã tác động không nhỏ đến tình hình cháy, nổ và công tác PCCC trên cả nước. Những vụ cháy luôn là nỗi ám ảnh đối với mọi người, nó gây thiệt hại về con người và tài sản rất lớn. Để khắc phục điều đó hệ thống cảnh báo cháy nổ ra đời để giảm thiểu điều đó. Tôi đã nghiên cứu về đề tài này mong có thể giúp đẩy lùi những tai nạn thương tâm do cháy nổ. Đề tài còn nhiều thiếu sót mong thầy và các bạn cho ý kiến để có thể hoàn thành tốt hơn. 1 CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG MẠCH 1 Điện trở: Khái niệm: Điện trở hay Resistor là một  linh kiện điện tử thụ động  gồm 2 tiếp điểm kết nối, thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác. Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch điện tử, Điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau, ngoài ra điện trở còn có thể tích hợp trong các vi mạch IC. Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở kháng....tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó. Điện trở là một  linh kiện điện tử thụ động  trong  mạch điện  có biểu tượng:

ỦY BAN NHÂN DÂN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SÀI GÒN KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG

ĐỒ ÁN 1

Đề tài: MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI

GV hướng dẫn: TS Nguyễn Xuân Tiên

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Lê Bảo Trân

Lớp : DDT1171

MSSV: 3117500055

Thành phố Hồ Chí Minh, 2020

Lời mở đầu

Nước ta đang trên đà kinh tế - xã hội tiếp tục phát triển, tốc độ đô thị hóa nhanh; số lượng các cơ sở, công trình, khu công nghiệp, khu dân cư, chung cư, nhà cao tầng, nhà siêu cao tầng, chợ, trung tâm thương mại và các cơ sở khác ngày càng gia tăng cả về số lượng và quy mô; trong khi

đó, hệ thống cơ sở hạ tầng kỹ thuật chưa đồng bộ; tình trạng ùn tắc giao thông ở các đô thị, biến đổi khí hậu, phong tục tập quán sinh hoạt, sản xuất ở nhiều nơi còn tiềm ẩn nguy cơ cháy, nổ, đã tác động không nhỏ đến tình hình cháy, nổ và công tác PCCC trên cả nước

Những vụ cháy luôn là nỗi ám ảnh đối với mọi người, nó gây thiệt hại

về con người và tài sản rất lớn Để khắc phục điều đó hệ thống cảnh báo cháy nổ ra đời để giảm thiểu điều đó Tôi đã nghiên cứu về đề tài này mong có thể giúp đẩy lùi những tai nạn thương tâm do cháy nổ

Đề tài còn nhiều thiếu sót mong thầy và các bạn cho ý kiến để có thể hoàn thành tốt hơn

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU LINH KIỆN

SỬ DỤNG TRONG MẠCH

1 / Điện trở:

a) Khái niệm :

- Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động gồm 2 tiếp điểm

kết nối, thường được dùng để hạn chế cường độ dòng điện chảy trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, dùng để chia điện áp, kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor, tiếp điểm cuối trong đường truyền điện và có trong rất nhiều ứng dụng khác

- Điện trở là loại linh kiện phổ biến trong mạng lưới điện, các mạch

điện tử, Điện trở thực tế có thể được cấu tạo từ nhiều thành phần

riêng rẽ và có nhiều hình dạng khác nhau, ngoài ra điện trở còn có

thể tích hợp trong các vi mạch IC

- Điện trở được phân loại dựa trên khả năng chống chịu, trở

kháng tất cả đều được các nhà sản xuất ký hiệu trên nó

- Điện trở là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện có biểu tượng:

b)

Điện trở trong thiết bị điện tử :

- Trong thực tế, để đọc được giá trị của một điện trở thì ngoài việc nhà sản xuất in trị số của nó lên linh kiện thì người ta còn dùng một qui ước chung để đọc trị số điện trở và các tham số cần thiết khác Giá trị được tính ra thành đơn vị Ohm (sau đó có thể viết lại thành ký lô hay mêga cho tiện

b)

Cách đọc giá trị :

Trong hình

Điện trở ở vị trí bên trái có giá trị được tính như sau:

R = 45 × 102 Ω = 4,5 KΩΩ

Bởi vì vàng tương ứng với 4, xanh lục tương ứng với 5, và đỏ tương ứng với giá trị số mũ 2 Vòng màu cuối cho biết sai số của điện trở có thể trong phạm vi 5% ứng với màu kim loại vàng

 Điện trở ở vị trí giữa có giá trị được tính như sau:

R = 380 × 103 Ω = 380 KΩΩ

Bởi vì cam tương ứng với 3, xám tương ứng với 8, đen tương ứng với 0, và cam tương ứng với giá trị số mũ 3 Vòng cuối cho biết giá trị sai số là 2% ứng với màu đỏ

 Điện trở ở vị trí bên phải có giá trị được tính như sau:

R = 527 × 104 Ω = 5270 KΩΩ

Bởi vì xanh lục tương ứng với 5, đỏ tương ứng với 2, và tím tương ứng với 7, vàng tương ứng với số mũ 4, và nâu tương ứng với sai

số 1% Vòng màu cuối cho biết sự thay đổi giá trị của điện trở theo nhiệt độ là 10 PPM/°C

2/ Biến trở tinh chỉnh 10k:

a)Khái niệm:

- Biến trở là một linh kiện dùng để thay đổi được giá trị điện trở của mình

từ mức min cho tới mức max.Biến trở 10k ở đây có nghĩa là con biến trở

có thể chạy từ 0-10k Ohm

b)Kí hiệu của biến trở:

.

c) Cấu tạo:

- KΩí hiệu biến trở gồm 3 chân: 2 chân hai bên và 1 chân chạy Biến trở 3 chân trong đó:

+ Chân chạy chính là chân giữa, khi xoay biến trở thì giá trị biến trở giữa chân giữa và chân còn lại sẽ thay đổi giá trị điện trở theo

+ Hai chân biên chính là giá trị của điện trở Dù có xoay biến trở thế nào thì 2 chân này cũng giữ nguyên giá trị cố định

4/ Nhiệt trở âm:

a)Khái niệm:

- Là loại điện trở có trở kháng của nó thay đổi một cách rõ rệt dưới tác dụng nhiệt, hơn hẳn so với các loại điện trở thông thường Từ thermistor được kết hợp bởi từ thermal (nhiệt) và resistor (điện trở)

- Điện trở nhiệt được ứng dụng rộng rãi trong kỹ thuật điện tử: làm cảm biến nhiệt, hạn chế các dòng xung kích Nhiệt điện trở khác với nhiệt điện kế

b)Cấu tạo:

- Nhiệt điện trở là một linh kiện gồm 2 tiếp điểm kết nối, được cấu tạo từ

hỗn hợp các bột oxit

- Hỗn hợp này thường được tạo ra bởi hai hoặc ba loại oxit kim loại với oxit kẽm với một tỉ lệ và khối lượng nhất định, sau đó được nén chặt trong một vỏ bọc gốm & vật liệu cách nhiệt Sau cùng là tiến hành nung nóng ở nhiệt độ cao

- Gần như các dây điện trở nhiệt đều sử dụng nichrome 80/20 trong đó 80% là niken & 20% là crom

Đây là một vật liệu vô cùng lý tưởng do độ đề kháng tương đối cao & có khả năng tạo ra một lớp dính của crom oxit nếu chúng được làm nóng ở nhiệt độ cao

5/ Terminal :

a)Khái niệm:

- Terminal là một thiết bị phần cứng giao tiếp điện tử xử lý đầu vào và hiển thị dữ liệu, ứng dụng cung cấp quyền truy cập dựa trên văn bản vào

hệ điều hành, trái ngược với bản chất đồ họa chủ yếu là trải nghiệm người dùng của macOS, bằng cách cung cấp giao diện dòng lệnh cho hệ điều hành khi được sử dụng cùng với vỏ Unix như bash

- Terminal chính là dòng lệnh hoặc bảng điều khiển cho phép chúng tôi hoàn thành và tự động hóa các tác vụ trên máy tính mà không cần sử dụng giao diện người dùng đồ họa Sử dụng thiết bị đầu cuối cho phép chúng tôi gửi các lệnh văn bản đơn giản đến máy tính của mình để thực hiện những việc như điều hướng qua thư mục hoặc sao chép tệp và tạo cơ

sở cho nhiều kỹ năng lập trình và tự động hóa phức tạp hơn

6/ Buzzer:

a)Khái niệm:

- Buzzer là một thiết bị tạo ra tiếng còi hoặc tiếng bíp Có nhiều loại nhưng cơ bản nhất là buzzer áp điện, là một miếng phẳng của vật liệu áp điện với hai điện cực Loại buzzer này đòi hỏi phải có các bộ dao động (hoặc vi điều khiển) để điều khiển nó Nếu bạn sử dụng điện áp một chiều, nó chỉ kêu lách cách

- Chúng được sử dụng ở những vị trí cần phát ra âm thanh nhưng không quan tâm đến việc tái tạo âm thanh trung thực, như lò vi sóng, báo cháy

và đồ chơi điện tử Chúng rẻ và kêu to mà không cần sử dụng nhiều năng lượng Chúng cũng rất mỏng, vì vậy có thể được sử dụng trong các vật phẳng như thiệp chúc mừng

b)Chi tiết:

 Nguồn : 3.5V - 5.5V

 Dòng điện tiêu thụ: <25mA

 Tần số cộng hưởng: 2300Hz ± 500Hz

 Biên độ âm thanh: >80 dB

 Nhiệt độ hoạt động:-20 °C đến +70 °C

 KΩích thước : Đường kính 12mm, cao 9,7mm

7/ LED:

a)Khái niệm:

- LED là viết tắt của từ Light Emitting Diode, có nghĩa là điốt phát quang Là các điốt có khả năng phát ra ánh sáng hay tia hồng ngoại, tử ngoại Cũng giống như điốt, công nghệ led được hình thành dựa trên công nghệ bán dẫn, hoạt động của led giống với nhiều loại bán dẫn khác

- Trong khối đi-ốt bán dẫn, electron chuyển từ trạng thái có mức năng lượng cao xuống trạng thái có mức năng lượng thấp hơn Và sự chênh lệch năng lượng này được phát xạ thành những dạng ánh sáng khác nhau

b)Cấu tạo:

- Gồm 4 bộ phận chính

+ Chip Led: đây là bộ phận quan trọng nhất Bộ phận chip led đóng

vai trò phát sáng và quyết định tới 90% tuổi thọ của đèn

Bên trong mỗi chip led có 1 đi-ot bán dẫn dùng để dẫn điện khi đèn hoạt động, thường sẽ pha thêm tạp chất tiếp giáp P (đầu Anot) và N (KΩatot) Hai đầu này bổ sung cho nhau kéo dài tuổi thọ đèn

+ Led Driver: nguồn là nơi cung cấp điện cho bóng đèn phát sáng Nguồn được nối với dòng điện qua bộ cáp nguồn Led Driver trong thân đèn giữ vai trò điều chỉnh ổn định dòng điện cho phù hợp với hoạt động của chip led Thông thường, một bộ nguồn chất lượng sẽ được thiết kế đạt tiêu chuẩn chống nước và chống bụi > IP65 Hiệu suất hoạt động của nguồn đạt >90%.Có nhiều loại led Driver khác nhau cho từng loại đèn led: nguồn 12V, nguồn 220V, nguồn 26V,…

+ Bộ Tản Nhiệt: bộ phận tản nhiệt được thiết kế nhằm mục đích đưa các tinh thể phát sáng có nhiệt độ cao xuống mức nhiệt thấp hơn

Tản nhiệt chất lượng tốt làm mát hiệu quả đảm bảo cho đèn hoạt động ổn định Đồng thời, góp phần làm tăng tuổi thọ đèn led theo đúng thông số

ghi trên thân đèn.Phần mạch in cần được lắp ráp cẩn thận và sử dụng chất liệu bằng hợp kim nhôm để bộ tản nhiệt phát huy hết công dụng của nó + Thân Vỏ: để đảm bảo đèn led hoạt động tốt nhất thì lớp vỏ bảo vệ đóng vai trò cực kỳ quan trọng Thân vỏ đèn led phải được làm bằng những hợp kim nhôm chuyên dụng Thấu kính cường lực bảo vệ chip led khỏi các tác động từ môi trường bên ngoài Vỏ đèn được thiết kế có độ chống nước cao; đồng thời đảm bảo khả năng tỏa nhiệt nhanh chóng để đèn hoạt động ổn định và bền hơn

8/ Diode:

a)Khái niệm:

- Diode bán dẫn là một loại linh kiện bán dẫn chỉ cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại

- Có nhiều loại diode bán dẫn, như điốt chỉnh lưu thông thường, điốt Zener, LED Chúng đều có nguyên lý cấu tạo chung là một khối bán dẫn loại P ghép với một khối bán dẫn loại N và được nối với 2 chân ra là

anode và cathode

b)

Cấu tạo của Diode bán dẫn.

- KΩhi đã có được hai chất bán dẫn là P và N , nếu ghép hai chất bán dẫn theo một tiếp giáp P - N ta được một Diode, tiếp giáp P -N có đặc điểm : Tại bề mặt tiếp xúc, các điện tử dư thừa trong bán dẫn N khuếch tán sang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => tạo thành một lớp Ion trung hoà về điện => lớp Ion này tạo thành miền cách điện giữa hai chất bán dẫn

- Mối tiếp xúc P - N => Cấu tạo của Diode

Ở hình trên là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

9/ Transistor:

a)Khái niệm:

- Transistor là một loại linh kiện bán dẫn chủ động, thường được sử dụng như một phần tử khuếch đại hoặc một khóa điện tử

- Transistor nằm trong khối đơn vị cơ bản xây dựng nên cấu trúc mạch ở máy tính điện tử và tất cả các thiết bị điện tử hiện đại khác Vì đáp

ứng nhanh và chính xác nên các transistor được sử dụng trong nhiều

ứng dụng tương tự và số, như khuếch đại, đóng cắt, điều chỉnh điện áp,

điều khiển tín hiệu, và tạo dao động Transistor cũng được kết hợp thành mạch tích hợp (IC), có thể tích hợp tới một tỷ transistor trên một diện

tích nhỏ

b)

Cấu tạo của transistor :

- Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N , nếu ghép theo thứ tự PNP ta được Transistor thuận , nếu ghép theo thứ tự NPN ta được Transistor ngược về phương diện cấu tạo

- Transistor tương đương với hai Diode đấu ngược chiều nhau

- Ba lớp bán dẫn được nối ra thành ba cực , lớp giữa gọi là cực gốc ký hiệu là B ( Base ), lớp bán dẫn B rất mỏng và có nồng độ tạp chất thấp

- Hai lớp bán dẫn bên ngoài được nối ra thành cực phát ( Emitter ) viết tắt

là E, và cực thu hay cực góp ( Collector ) viết tắt là C, vùng bán dẫn E

và C có cùng loại bán dẫn (loại N hay P ) nhưng có kích thước và nồng

độ tạp chất khác nhau nên không hoán vị cho nhau được

10/ Tụ điện:

a)Khái niệm:

- Tụ điện là một loại linh kiện điện tử thụ động tạo bởi hai bề mặt dẫn điện được ngăn cách bởi điện môi KΩhi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu

b)

Cấu tạo của tụ điện:

- Cấu tạo của tụ điện gồm hai bản cực đặt song song, ở giữa có một lớp điện gọi là điện môi

- Người ta thường dung giấy, gốm, mica, giấy tẩm hóa chất làm chất điện môi và tụ điện cũng được phân loại theo tên của các chất điện môi này như tụ giấy, tụ gốm, tụ hóa

c)

Tụ điện trong thực tế :

- Tụ điện trong thực tế có rất nhiều loại hình dáng khác nhau với nhiều loại kích thước từ to đến nhỏ Tùy vào mỗi loại điện dung và điệp áp khác nhau nên có những hình dạng khác nhau

11/ 7805:

a)Khái niệm:

- Là loại IC cung cấp điện áp ngõ ra với giá trị ổn định mặc dù trong lúc

đó điện áp ngõ vào IC thay đổi liên tục và thiếu sự ổn định IC 7805 chỉ

là một trong rất nhiều loại IC ổn áp khác nhưng khả năng ổn áp của nó thì không thể xem thường

b)Cấu tạo:

- 7805 được thiết kế bao gồm 3 chân:

+ Chân thứ nhất là để cấp điện áp DC đầu vào

+ Chân thứ 2 là chân để đấu với mass (chân GND)

+ Chân thứ 3 là chân ngõ ra điện áp ổn áp

+ Trong trường hợp này chúng ta đang nói về IC 7805 nên điện áp ngõ ra

là 5V (với điều kiện là điện áp đầu vào lớn hơn 5V) Điện áp hoạt động của IC khuyến cáo nên ở khoảng 1A để IC hoạt động được lâu dài

11/ LM358:

a)Khái niệm:

- Là bộ khuếch đại thuật toán kép công suất thấp, bộ khuếch đại này có

ưu điểm hơn so với bộ khuếch đại thuật toán chuẩn trong các ứng dụng dùng nguồn đơn Chúng có thể hoạt động ở nguồn điện áp thấp từ 3V hoặc cao đến 32V, với dòng tĩnh khoảng 1/5 dòng tĩnh của MC1741 Trong nhiều ứng dụng, dải điện áp lối vào đồng pha gồm cả nguồn âm,

do đó có thể loại trừ sự cần thiết của các thành phần thiên áp bên ngoài trong nhiều ứng dụng Dải điện áp lối ra cũng có thể bao gồm nguồn điện

áp âm

b)Cấu tạo:

- KΩhối 1: đây là tầng khuếch đại vi sai (Differential Amplifier), nhiệm vụ

khuếch đại độ sai lệch tín hiệu giữa hai ngõ vào v+ và v- Nó hội đủ các

ưu điểm của mạch khuếch đại vi sai như: độ miễn nhiễu cao; khuếch đại được tín hiệu biến thiên chậm; tổng trở ngõ vào lớn …

- KΩhối 2: Tầng khuếch đại trung gian, bao gồm nhiều tầng khuếch đại vi sai mắc nối tiếp nhau tạo nên một mạch khuếch đại có hệ số khuếch đại

rất lớn, nhằm tăng độ nhay cho Op-Amps Trong tẩng này còn có tầng dịch mức DC để đặt mức phân cực DC ở ngõ ra

- KΩhối 3: Đây là tầng khuếch đại đệm, tần này nhằm tăng dòng cung cấp

ra tải, giảm tổng trở ngõ ra giúp Op-Amps phối hợp dễ dàng với nhiều dạng tải khác nhau

12/ IC555:

a)Khái niệm:

- Là một loại linh kiện khá là phổ biến bây giờ với việc dễ dàng tạo

được xung vuông và có thể thay đổi tần số tùy thích, với sơ đồ mạch

đơn giản,điều chế được độ rộng xung Nó được ứng dụng hầu hết vào các mạch tạo xung đóng cắt hay là những mạch dao động khác Đây là linh

kiện của hãng CMOS sản xuất Sau đây là bảng thông số của 555 có trên thị trường :

+ Điện áp đầu vào : 2 - 18V ( Tùy từng loại của 555 : LM555, NE555, NE7555 )

+ Dòng điện cung cấp : 6mA - 15mA

+ Điện áp logic ở mức cao : 0.5 - 15V

+ Điện áp logic ở mức thấp : 0.03 - 0.06V

+ Công suất lớn nhất là : 600mW

b)

Chức năng của từng chân :

- IC 555 gồm có 8 chân:

+ Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân

còn gọi là chân chung

sánh và được dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so

áp.Mạch so sánh ở đây dùng các transistor PNP với mức điện áp

chuẩn là 2/3Vcc

+ Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra

logic Trạng thái của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1 1

ở đây là mức cao nó tương ứng với gần bằng VCC nếu

(PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng

mà trong thực tế mức 0 này không được 0V mà nó

trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra KΩhi chân

số 4 nối masse thì ngõ ra ở mức thấp Còn khi chân 4 nối vào mức

áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy theo mức áp trên chân 2 và 6 Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường hay nối chân này lên VCC

+ Chân số 5(CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp

chuẩn trong IC 555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các

điện trở ngoài cho nối GND Chân này có thể không nối cũng

được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối

chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF

đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu và giữ cho điện áp

chuẩn được ổn định

+ Chân số 6(THRESHOLD) : là một trong những chân đầu vào so

sánh điện áp khác và cũng được dùng như 1 chân chốt

+ Chân số 7(DISCHAGER) : có thể xem chân này như 1 khóa

điện tử và chịu điều khiển bởi tầng logic của chân 3 KΩhi chân 3 ở

mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì nó mở ra Chân 7

tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao

động

+ Chân số 8 (VCC): KΩhông cần nói cũng bít đó là chân cung cấp

áp và dòng cho IC hoạt động KΩhông có chân này coi như IC chết

Nó được cấp điện áp từ 2V >18V