Đồ án môn học giàn phơi tự động dùng L324

Mạch cảm biến mưa sẽ tự động kéo và thu mái che khi có trời mưa một cách tự động giúp chúng ta có thể yên tâm khi không để ý đến thời tiết bên ngoài.Đồ án môn học giàn phơi tự động dùng L324 để điều khiển và nhận tín hiệu từ cảm biến mưa .

Mục lục

LỜI MỞI ĐẦU 6

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 7

1.1 Lý do chọn đề tài 7

1.2 Mục tiêu đề tài 7

1.3 Tổng quan thiết kế 7

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT 8

2.Tổng quan linh kiện trong mạch 8

2.1 Cảm biến nước mưa 8

2.2 IC LM324 9

2.3 Máy biến áp 11

2.4 Điện trở 15

2.5 Biến trở 18

2.6 Tụ điện 19

2.7 Đi- ốt 22

2.8 IC ổn áp 24

2.8 Transistor 26

2.9 Led. 29

2.10 Công tắc hành trình 31

2.11 Relay 34

CHƯƠNG III : Nguyên lý hoạt động và thiết kế mạch 37

3.1: Sơ đồ khối 37

3.2: Chức năng của từ khối 37

3.3 Sơ đồ nguyên lý 39

3.4 Nguyên lý làm việc 39

3.5: Thi công 39

3.6Thi công mạch in: 40

3.7 Mô hình sản phẩm 42

3.8 ứng dụng của sản phẩm 43

3.9 HƯỚNG PHÁT TRIỂN CỦA ĐỀ TÀI 43

3.10 Ưu điểm 44

3.11 Nhược điểm 44

CHƯƠNG IV: kết luận 45

Tài liệu tham khảo 46

MỤC LỤC HÌN

Hình 1 1 Cảm biến mưa 8

Hình 1 2 hình ảnh của IC lm324 9

Hình 1 3 Bản vẽ của IC lm324 10

Hình 1 4 hình ảnh máy biến áp 12

Hình 1 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha 13

Hình 1 6 công thức tính và hình ảnh điện trở 15

Hình 1 7 Bảng màu quy ước mẫu quốc tế 17

Hình 1 8 hình dạng thực tế và ký hiệu của biến trở 18

Hình 1 9 hình dạng thực tế của chiết áp 19

Hình 1 10 cấu tạo của tụ điện 20

Hình 1 11 Hình dạng thực tế của tụ Film 21

Hình 1 12 hình dạng thực tế của tụ hóa 21

Hình 1 13 Cấu tạo của Diode 23

Hình 1 14 Cấu tạo của Diode 23

Hình 1 15 Đồ thị đặc tuyến Von-Ampe 24

Hình 1 16 Cấu tạo chung của ic ổn áp 78xx 25

Hình 1 17 Nguyên lý ổn áp của ic ổn áp 26

Hình 1 18 Cấu tạo của transistor 27

Hình 1 19 Cách phân cực cho transitor 28

Hình 1 20 Transitor thực tế 29

Hình 1 21 Cấu tạo của bóng led 30

Hình 1 22 bản vẽ công tắc hành trình 32

Hình 1 23 bản cắt của công tắc hành trình 32

Hình 1 24 Bản vẽ công tắc hành trình 33

Hình 1 25 bản vẽ công tắc hành trình 34

Hình 1 26 Bản vẽ công tắc hành trình 34

Hình 1 27 Hình ảnh của relay 35

Hình 2 1 sơ đồ mạch nguồn 38

Hình 2 2 sơ đồ nguyên lý 39

Hình 2 3 hình ảnh bản in 40

Hình 2 4 Hình ảnh sản phẩm đồ án 42

BẢNG KẾ HOẠCH ĐỒ ÁN

hiện

1

Tuần 1 - Sắp xếp công việc cho từng tuần (phân chia

công việc cho từng thành viên)

2 người

- Sau khi đã tìm hiểu đề tài sẽ đưa ra cơ sở lýthuyết chung của đề tài

- Từ đó xây dựng được sơ đồ khối

- Đưa ra nguyên tắc hoạt động của các khối và các linh kiện sẽ sử dụng để thiết kế mạch phù hợp với yêu cầu từng khối

2 người

3 Tuần 4+5

- Thiết kế sơ đồ nguyên lý toàn mạch

- Tính toán thông số rồi tiến hành chạy mô phỏng

Chuẩn hóa nội dung, làm cuốn thuyết minh 2 người

- Chuẩn bị các dụng cụ để bảo vệ đề tài (phim chiếu, bản vẽ )

2 người

- Hoàn tất sản phẩm, kiểm tra lại toàn bộ nội dung

2 người

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN

LỜI MỞI ĐẦU

Ngày nay, khi khoa học công nghệ phát triển mạnh mẽ, việc ứng dụng các thiết bị điện tử vào đời sống cũng ngày càng phổ biến hơn, nhất là với thời đại các hệ thống nhúng đang lên ngôi Từ những ứng dụng đơn như đòng hồ kỹ thuật số , máy chơi nhạc MP3 … Đến những ứng dụng cho xã hội như đèn giao thông , bộ kiểm soát trong nhà máy , cửa tự động … cho đến những ứng dụng mang tính quy mô, tầm cỡ như Robot, phi thuyền không người lái, kiểm soát nhà máy hạt nhân… Với những kiến thức đã được học và tìm hiểu từ trường học và khoa học công nghệ của cuộc sống hiện đại , em cũng có mông muốn góp thêm phần nào vào sự phát triển xã hội bằng cách học hỏi và đưa ra

những sản phẩm có ích cho cuộc sống Em xin giới thiệu một sản phẩm rất thiết thực cho cuộc sống của chúng ta:” Mạch cảm biến mưa” Mạch cảm biến mưa sẽ tự động kéo và thu mái che khi có trời mưa một cách tự động giúp chúng ta có thể yên tâm khi không để ý đến thời tiết

bên ngoài.

Phần trình bày chi tiết về Mạch cảnh báo mưa gồm hai phần Phần thứ nhất làphần giới thiệu chung, mô tả những chuẩn trên mạch và các hướng, phương phápdùng để thiết kế mạch cảnh báo mưa Phần thứ hai là phần quan trọng nhất, phần nàymô tả các hoạt động và nguyên

lý thiết kế mạch cảnh báo mưa.

Chúng em xin trân thành cảm ơn !

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN

1.1 Lý do chọn đề tài

Trong điều kiện thời tiết thất thường như hiện nay, mưa có thể xuấthiện bất kỳ lúc nào và khó thể báo trước được Những người nội trợhay bất ktf người dung nào khác thường không nhận biết được mưakhi họ đang bận làm việc gì đó hoặc trong lúc ngủ Công việc của họrất khó để thực hiện khi không thê nhận biết được khi nào trời bắtđầu chuyển mưa để che chắn các thứ quan trọng Đấy là lý do để emthiết kế mạch cảm biến mưa này

1.2 Mục tiêu đề tài

-Thiết kế mạch cảm biến mưa bằng so sánh điện áp và cơ chế đảo chiều

Động cơ để thu và đẩy mái che

-Mạch cảm biến mưa nhằm giúp cho mọi người yên tâm đi làm xa hay làm

Làm những việc khác mà không cần để ý đến những cơn mưa bất chợt làm

ướt

1.3 Tổng quan thiết kế

- Ta cần thiết kế ba khối chính cho mạch : Khối nguồn, khối so sánhđiện áp, khối công suất

- Mạch cảm biến mưa là một công cụ dễ dàng phát hiện ra mưa Nó

có thể sử dụng như một công tắc chuyển đổi khi hạt mưa rơi vàocảm biến nước

- Để phát hiện mưa, người ta đặt tấm cảm biến nước một góc 30- 45

độ so với mặt đất Điều này làm cho nước mưa chảy qua nó xuốngđất và ngăn ngừa báo động xảy ra do nước lưu lại trên tấm cảm biến

- Sử dụng động cơ một chiều 12v đê cuộn mái che khi có mưa kết hợpvới công tắc hành trình để đảo chiều một cách tự động

CHƯƠNG II : CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.Tổng quan linh kiện trong mạch

2.1 Cảm biến nước mưa

- Cảm biến nước mưa là thành phàn chính trong mạch cảm biến mưa

Nó được làm từ một tấm nhựa Bakalite hoặc nhựa mica, với kích thước5cm x 4cm Ở 2 mặt được in dây dẫn bằng nhôm, được dính chặt bằng keoepoxy Khoảng cách giữa các dây là 1-2mm

-Nếu không có mưa, trở kháng giữa các dây sẽ rất cao và sẽ không có

sự chuyền dẫn giữa các dây trong bộ cảm biến Khi nào có mưa rơi vào tấmcảm biến , nó sẽ ngắn các điểm A và B lại và lúc đó sẽ có sự chuyền dẫngiữa các dây

HÌNH 1 1 CẢM BIẾN MƯA

2.2 IC LM324

HÌNH 1 2 HÌNH ẢNH CỦA IC LM324

 LM324 là một IC công suất thấp bao gồm 4 bộ khuếch đại thuật toán(Op Amp) trong nó.

Ở nhà trường, các bạn học được muốn sử dụng một bộ khuếch đại thuật toán (Op-Amp) thì cần phải có nguồn đôi Tức là phải có nguồn dương và nguồn âm Chẳng hạn như Opamp 741

Tuy nhiên các Opamp trong LM324 được thiết kế đặc biệt để sử dụng với nguồn đơn Tức là bạn chỉ cần Vcc và GND là đủ

Một điều đặc biệt nữa là nguồn cung cấp của LM324 có thể hoạt động độc lập với nguồn tín hiệu Ví dụ nguồn cung cấp của LM324

là 5V nhưng nó có thể làm việc bình thường với nguồn tín hiệu ở ngõ vào V+ và V- là 15V mà ko bị sao cả

Xem trong datasheet chúng ta có thể dễ dàng tìm được sơ đồ nguyên

Vậy điều chúng ta cần quan tâm khi thiết kế mạch với LM324 là

điều gì?

- Thứ nhất đó là điện áp cung cấp: Nguồn cung cấp cho LM324 tầm

từ 5V~32V Tuy nhiên mình khuyên là nên dùng ở 5V thôi Cùnglắm thì 12V chứ đừng chơi cao hơn Điện áp cao thì dễ cháy ấy mà.5V khi mắc ngược nguồn nhanh tay còn cứu kịp chứ 12 mắc nhầm

một cái là tong ngay

- Thứ hai đó là áp tối đa ngõ vào: cũng na ná Vcc áp ngõ vào từ0~32V đối với nguồn đơn và cộng trừ 15V đối với nguồn đôi

LM324 chơi loại nào cũng được

- Thứ ba là công suất của Lm324 loại chân cắm (Dip) khoảng 1W

- Thứ tư là điện áp và dòng ngõ ra điện áp ngõ ra từ 0~Vcc-1,5V.Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu đẩy dòng (dòng Sink) thì dòng đẩy

tối đa đạt được 20mA

Dòng ngõ ra khi mắc theo kiểu hút dòng (dòng Souce) thì dòng hút

tối đa có thể lên đến 40mAHai thông số này cực kỳ quan trọng trong thiết kế với LM324 các

bạn phải đặc biệt chú ý nhé

- Thứ năm là tần số hoạt động của LM324 là 1MHz

- Thứ sáu là độ lợi khuếch đại điện áp DC của LM324 tối đa khoảng

 Mạch cộng tín hiệu, mạch trừ tín hiệu, mạch khuếch đại vi sai

 Điều khiển tự động hóa PID

*Các tính năng của khuếch đại thuật toán:

- Bảo vệ quá áp lối ra

- Tầng khuếch đại vi sai lối vào

- Dòng cung cấp lối vào thấp

- Bù nội

- Dải tín hiệu cùng pha mở rộng tới nguồn âm

Hoạt động với nguồn đơn(3V 32V) hoặc nguồn đối xứng (± 1.5V

được sử dụng quan trọng trong việc truyền tải điện năng đi xa Ngoài ra còn

có các máy biến thế có công suất nhỏ

H ÌNH 1 4 HÌNH ẢNH MÁY BIẾN ÁP

hơn, máy biến áp (ổn áp) dùng để ổn định điện áp trong nhà, hay các cục biến thế, cục xạc, dùng cho các thiết bị hiệu điện thế nhỏ (220V sang 24V, 12V, 8V )

*Cấu tạo

Máy biến áp có cấu tạo rất đơn giản nó gồm những phần sau :

Nó là 1 cuộn dây sơ cấp Đây là cuộn dây đầu vào Điện áp đầu vào được đưa vào cuộn

Hình 1 5 Sơ đồ nguyên lý làm việc của máy biến áp 1 pha

Dây quấn sơ cấp 1 có W1 vòng dây, dây quấn thứ cấp 2 có W2 vòng dây Hai dây quấn được quấn trên lõi thép 3

Từ thông này móc vòng qua cả hai cuộn dây sơ cấp và thứ cấp, cảm ứng nên trong chúng các sức điện động cảm ứng E1 và E2 Nếu máy biến áp không tải (thứ cấp hở mạch) thì điện áp tại hai đầu cuộn thứ cấp bằng sức điện động E2: Đặt vào dây quấn sơ cấp một điện áp xoay chiều hình sin U1, trong cuộn dây sơ cấp có dòng điện xoay chiều I1 Dòng I1 sinh ra trong lõi thép từ thông biến thiên

U20 = E2

Nếu thứ cấp được nối với phụ tải Zt, trong cuộn dây thứ cấp có dòng điện I2, dòng I2 lại sinh ra từ thông thứ cấp chạy trong mạch từ, từ thông này có khuynh hướng chống lại từ thông do dòng sơ cấp tạo nên, làm cho từ thông trong lõi thép (gọi là từ thông chính) giảm biên độ Để giữ cho từ thông chính không đổi, dòng sơ cấp phải tăng lên một lượng khá lớn để từ thông tăng thêm bù vào sự suy giảm do từ thông thứ cấp gây nên Điện áp thứ cấpkhi máy có tải là U2

Như vậy năng lượng điện đã được truyền từ sơ cấp sang thứ cấp

Bỏ qua sụt áp trong máy biến áp ta có:

U1 ≈ E1 và U2 ≈ E2

Trong đó:

m là trị số hiệu dụng của sức điện động sơ cấp;E1 = 4,44fW1

2 là trị số hiệu dụng của sức điện động thứ cấp;E2 = 4,44fW2

U1, U2 là trị số hiệu dụng của điện áp sơ cấp và thứ cấp máy biến áp (V,

f - tần số của điện áp đặt vào cuộn sơ cấp;

W1 và W2 - là số vòng của cuộn dây sơ cấp và thứ cấp;

m - biên độ từ thông chính trong lõi thép.

Từ đó ta có: E1/E2 ≈ U1/U2 = W1/W2 = k

k - gọi là tỉ số biến đổi của máy biến áp (tỉ số biến áp)

Máy biến áp có k > 1 (U1 > U2) gọi là máy biến áp giảm áp

Máy biến áp có k < 1 (U1 < U2) gọi là máy biến áp tăng áp

Nếu bỏ qua tổn hao công suất trong máy biến áp thì S1 = S2,

HÌNH 1 6 CÔNG THỨC TÍNH VÀ HÌNH ẢNH ĐIỆN TRỞ

Trong đó:

U : là hiệu điện thế giữa hai đầu vật dẫn điện, đo bằng vôn (V)

I : là cường độ dòng điện đi qua vật dẫn điện, đo bằng a mpe (A)

R : là điện trở của vật dẫn điện, đo bằng Ohm (Ω)

Ký hiệu:

Ký hiệu của một số điện trở

*Phân loại điên trở

- Phân loại theo cấu tạo có 3 loại cơ bản:

+ Than ép: loại này có công suất < 3W và hoạt động ở tần số thấp

+ Màng than: loại này có công suất > 3W và hoạt động ở tần số cao

+ Dây quấn: loại này có công suất > 5W và hoạt động ở tần số thấp

- Phân loại theo công suất:

+ Công suất nhỏ: có kích thước nhỏ nhất

+ Công suất trung bình: có kích thước lớn hơn

+ Công suất lớn: có kích thước lớn nhất

- Lưu ý:

+ Kích thước càng lớn khả năng tản nhiệt càng nhiều và ngược lại

+ Khi ghép nối hay thay thế điện trở ta chọn loại có cùng công suất

*Trị số điện trở : cho biết mức độ cản trở dòng điện của điện trở

Đơn vị đo là Ôm (Ω)

1 kilo ôm (kΩ) = 10^3 Ω

1 mêga ôm ( MΩ) = 10^6 Ω

*Cách đọc trị số điện trở

HÌNH 1 7 BẢNG MÀU QUY ƯỚC MẪU QUỐC TẾ

*Xác định chất lượng của điện trở

- Để xác định chất lượng của điện trở chúng ta có những phương pháp sau: + Quan sát bằng mắt: kiểm tra xem màu sắc thân điện trở có chỗ nào bị đổimàu hay không, nếu có thì giá trị của điện trở có thể thay đổi trong quá trình làm việc

+ Dùng đồng hồ vạn năng và kết hợp với chỉ số ghi trên thân của điện trở

để xác định chất lượng của điện trở

- Những hư hỏng thường gặp:

+ Đứt: dùng đồng hồ để đo nhưng kim đồng hồ không lên

+ Cháy: do làm việc quá công suất chịu đựng

+ Tăng trị số: thường xảy ra ở các điện trở bột than, do lâu ngày hoạt tính của lớp bột than bị biến chất làm tăng trị số của điện trở

+ Giảm trị số: thường xảy ra ở các loại điện trở dây quấn , do bị chạm một

số vòng dây

2.5 Biến trở

Biến trở: Là điện trở có thể chỉnh để thay đổi giá trị, có ký hiệu là VR

chúng có hình dạng và ký hiệu như sau:

HÌNH 1 8HÌNH DẠNG THỰC TẾ VÀ KÝ HIỆU CỦA BIẾN TRỞ

Chiết áp: Chiết áp cũng tương tự biến trở nhưng có thêm cần chỉnh và

thường bố trí phía trước mặt máy cho người sử dụng điều chỉnh Ví dụ như – Triết áp Volume, triết áp Bass, Treec v.v , triết áp nghĩa là triết ra một phần điện áp từ đầu vào tuỳ theo mức độ chỉnh.

Tụ điện là linh kiện dung để cản trở và phóng nạp khi cần thiết và được đặc trưng bởi dung kháng phụ thuộc vào tần số điện áp.

Ký hiệu trong sơ đồ nguyên lý

*Đơn vị của tụ điện:

Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người

ta thường dùng các đơn vị nhỏ hơn như:

1F=10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

*Cấu tạo:

HÌNH 1 10CẤU TẠO CỦA TỤ ĐIỆNbên trong tụ điện là 2 bản cực kim loại được đặt cách điện với nhau, môi trường giữa 2 bản tụ này được gọi là điện môi (môi trường không dẫn điện) Điện môi có thể là: không khí, giấy, mica, dầu nhờn, nhựa, cao su, gốm, thuỷ tinh Tùy theo lớp cách điện ở giữa hai bản cực là gì thì tụ có tên gọi tương ứng

*Phân loại:

Tụ giấy, Tụ gốm, Tụ mica (Tụ không phân cực ): Các loại tụ này không

phân biệt âm dương và thường có điện dung nhỏ từ 0,47 µF trở xuống, các

tụ này thường được sử dụng trong các mạch điện có tần số cao hoặc mạch lọc nhiễu

HÌNH 1 11 HÌNH DẠNG THỰC TẾ CỦA TỤ FILM

Tụ hoá ( Tụ có phân cực ): Tụ hoá là tụ có phân cực âm dương , tụ hoá có trị số lớn hơn và giá trị từ 0,47µF đến khoảng 4.700 µF , tụ hoá thường được sử dụng trong các mạch có tần số thấp hoặc dùng để lọc nguồn, tụ hoáluôn luôn có hình trụ

HÌNH 1 12 HÌNH DẠNG THỰC TẾ CỦA TỤ HÓA Cách đo tụ điên và xác định chất lượng của tụ

dụng thang đo Ohm của đồng hồ vạn năng chỉ thị kim

- Khi đo tụ 10pF đến 100 pF Chọn thang đo x10

- Khi đo tụ 104 đến 10 uF Chọn thang đo x1K

- Khi đo tụ 102 đến 104 Chọn thang đo x10K

- Khi đo tụ 100pF đến 102 Chọn thang đo x1M

Khi đo tụ < 100pF , Chọn thang đo x10M Đo 2 lần

có đảo chiều que đo:

- Nếu kim vọt lên rồi trả về hết: Khả năng nạp xả của tụ còn tốt

- Nếu kim vọt lên 0Í1 : Tụ bị nối tắt (Bị đánh thủng, bị chạm, chập)

- Nếu kim vọt lên trả về không hết: Tụ bị rò rỉ

- Nếu kim vọt lên trả về lờ đờ: Tụ bị khô.

Nếu kim không lên: Tụ bị đứt

2.7 Đi- ốt

*Khái niệm

Điốt bán dẫn là các linh kiện điện tử thụ động và phi tuyến, cho phép dòng điện đi qua nó theo một chiều mà không theo chiều ngược lại, sử dụng các tính chất của các chất bán dẫn

* Tiếp giáp P - N và Cấu tạo của Diode bán dẫn.

Khi 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 khuyếch 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

HÌNH 1 13 CẤU TẠO CỦA DIODE

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

*Phân loại: