ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC Đề Tài ĐÈN NHÀ VỆ SINH Ngành Kỹ thuật cơ điện tử . Mục tiêu của đề tài : thiết bị chiếu sáng đã từ rất lâu trở thành công cụ rất cần thiết trong nhu cầu sinh hoạt cũng như trong cuộc sống của con người. hiện nay trên thị trường cũng đã có rất nhiêu loại đèn chiếu sáng thông minh, cảm biến hồng ngoại, cảm biến thân nhiệt,tuy nhiên các thiết bị cần nhiều cải thiện để đáp ứng cuộc sống con người trở nên thuận tiện hơn. Đề tài “Đèn nhà vệ sinh” được lắp có thể tự động bật sáng khi có người đi vào nhà vệ sinh và tự động tắt khi rời nhà vệ sinh, giúp cuộc sống con người trở nên thuận tiện hơn, tiết kiệm thời gian hơn, tránh tình trạng quên tắt đèn gây lãng phí .

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ TP HỒ CHÍ MINH

BÁO CÁO

ĐỒ ÁN MÔN HỌC

Đề Tài: ĐÈN NHÀ VỆ SINH

Ngành: Kỹ thuật cơ điện tử

Giảng viên hướng dẫn : Võ Thị Bích Ngọc Sinh viên thực hiện : Lê Minh Tấn

TP Hồ Chí Minh, năm 2020.

LỜI CẢM ƠN

Lời đầu tin em xin chân thành cảm ơn tất quý Thầy/Cô của trường Đại học CôngNghệ TP Hồ Chí Minh, cũng như quý Thầy/Cô trong Viện Kỹ thuật HUTECH đã giảngdạy, truyền đạt những kiến thức hữu ích cũng như kinh nghiệm quý báu cho em trong thờigian qua

Em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới cô Võ Thị Bích Ngọc người đã tậntình hướng dẫn em hoàn thành đồ án môn học này

Xin cảm ơn tất cả các bạn, các anh/chị đã tận tình giúp đỡ và quan tâm tới em trongsuốt quá trình thực hiện thành đồ án môn học này

Vì lần đầu làm đồ án, kiến thức chuyên môn còn hạn chế và bản thân còn thiếu kinhnghiệm thực tiễn nên nội dung của báo cáo sẽ không tránh khỏi những thiếu sót

Với ước mong học hỏi, em rất mong nhận được sự góp ý, hướng dẫn, chỉ bảo thêmcủa quý Thầy/Cô giáo để em rút kinh nghiệm cho những đồ án tiếp theo được tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Thành phố Hồ Chí Minh, ngày tháng năm 2020

Sinh viên thực hiện

LÊ MINH TÁN

Sơ đồ mạch in

Mô hình thực tế 3.4 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ

CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN

Mạch hoạt động ra sao

Ưu Khuyết điểm của mạch

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Bố cục đồ án như sau:

Chương 1: Tổng quan

- Lý do chọn đề tài: Trong sự phát triển của đất nước hiện nay, điện tử đang dần chiếm ưu thế về số lượng lớn, các ứng dụng của nó trên nhiều thiết bị điện tử dân dụng, trong nhiều lĩnh vực như đo lường, điều khiển,cảm biến nhờ vào các ưu điểm của nó, có thể nói, điện tử đang dần trở thành người bạn song hành và khôngthể thiếu đối với cuộc sống và sự phát triển của con người Các thiết bị điện tử thông minh cũng đã được áp dụng nhiều tại nơi công cộng Hiện nay, hầu hết các công trình vệ sinh chưa lắp đặt hệ thống đèn thông minh, do đó cần nhiều thao táccủa con người Ngoài ra, những chức năng về tiết kiệm năng lượng cũng chưa được áp dụng rộng rãi trong các nhà vệ sinh Đề tài được áp dụng đối với nhà vệ sinh quy mô hộ gia đình Do kiến thức còn hạn hẹp và thời gian nghiên cứu thực hiện không nhiều nên đề tài của em còn nhiều sai sót và hạn chế Mặc dù đã phần nào thiết kế và tính toán chi tiết các mạch, các thông số nhưng đôi khi còn mang tính lý thuyết, chưa thực tế Em mong sự đóng góp và sửa chữa để đề tài này mang tính khả thi hơn

- Mục tiêu của đề tài : thiết bị chiếu sáng đã từ rất lâu trở thành công cụ rất cần thiết trong nhu cầu sinh hoạt cũng như trong cuộc sống của con người hiện nay trên thị trường cũng đã có rất nhiêu loại đèn chiếu sáng thông minh, cảm biến hồng ngoại, cảm biến thân nhiệt,tuy nhiên các thiết bị cần nhiều cải thiện để đáp ứng cuộc sống con người trở nên thuận tiện hơn Đề tài “Đèn nhà vệ sinh” được lắp có thể tự động bật sáng khi có người đi vào nhà vệ sinh và tự động tắt khi rời nhà vệ sinh, giúp cuộc sống con người trở nên thuận tiện hơn, tiết kiệm thời gian hơn, tránh tình trạng quên tắt đèn gây lãng phí

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Các linh kiện dùng trong mạch thiết kế :

1 Cảm biến tiệm cận quang:

o Bộ thu ánh sáng : Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng, nó được gọi là phototransistor (tranzito quang)

o Mạch xử lý tín hiệu điện : Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh sáng Mạch điện tử sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu ON / OFF được khuếch đại Tín hiệu ngõ ra thường dùng nhất là NPN, PNP,…

2 Điện trở:

Điện trở là sự cản trở dòng điện của một vật dẫn điện, nếu một vật dẫn điện tốt thì điện trở nhỏ, vật dẫn điện kém thì điện trở lớn, vật cách điện thì điện trở là vô cùng lớn

Trong thiết bị điện tử điện trở là một linh kiện quan trọng, chúng được làm từ hợp chất cacbon và kim loại tuỳ theo tỷ lệ pha trộn mà người ta tạo ra được các loại điện trở có trị số khác nhau

Đơn vị của điện trở

· Đơn vị điện trở là Ω (Ohm) , KΩ , MΩ

· 1KΩ = 1000 Ω

· 1MΩ = 1000 K Ω = 1000.000 Ω

o Bảng vòng màu điện trở:

Tính giá trị điện trở

 Đối với điện trở 4 vạch màu:

• Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vạch màu thứ ba: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

• Vạch màu thứ 4: Chỉ giá trị sai số của điện trở

 Đối với điện trở 5 vạch màu:

• Vạch màu thứ nhất: Chỉ giá trị hàng trăm trong giá trị điện trở

• Vạch màu thứ hai: Chỉ giá trị hàng chục trong giá trị điện trở

• Vạch màu thứ ba: Chỉ giá trị hàng đơn vị trong giá trị điện trở

• Vạch màu thứ 4: Chỉ hệ số nhân với giá trị số mũ của 10 dùng nhân với giá trị điện trở

• Vạch màu thứ 5: Chỉ giá trị sai số của điện trở

3 Tụ(capacitor):

o Tụ điện là một linh kiện điện tử thụ động cấu tạo bởi hai bản cực đặt song song được ngăn cách bởi lớp điện môi Khi có chênh lệch điện thế tại hai bề mặt, tại các bề mặt

sẽ xuất hiện điện tích cùng điện lượng nhưng trái dấu Tụ điện có tính chất cách điện

1 chiều nhưng cho dòng điện xoay chiều đi qua nhờ nguyên lý phóng nạp Chúng được sử dụng trong các mạch điện tử: mạch lọc nguồn, lọc nhiễu, mạch truyền tín hiệu xoay chiều, mạch tạo dao động vv…

o Ký hiệu: Tụ điện có ký hiệu là C viết tắt của Capacitior

o Đơn vị của tụ điện: là Fara (F), Trong đó : 1 Fara: 1F = 10-6MicroFara = 10-9 Nano Fara = 10-12 Pico Fara

4 IC 7805:

o L7805 (Bộ ổn áp 5V): L7805 là ổn áp cơ bản, là bộ ổn áp dương có 3 chân với mức ổn định điện áp đầu ra 5V Bộ ổn áp cố định này đưa ra sự tự điều chỉnh cục bộ, giới hạn dòng điện bên trong, điều khiển ngắt nhiệt, và bảo vệ một phạm vi an toàn cho dự án của bạn Bộ ổn áp loại này có thể cung cấp một dòng điện tối đa là 1.5A

+ 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 ko được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V)

+ Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra Khi 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 555theo 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 bỡi tầng logic của chân 3 Khi 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): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC hoạt động Không có chân này coi như IC chết Nó được cấp điện áp từ 2V >18V (Tùy từng loại 555 thấp nhất là con NE7555)

+ Điều chế được độ rộng xung (PWM)

+ Điều chế vị trí xung (PPM) (Hay dùng trong thu phát hồng ngoại)

7 Transistor(C1815):

Transitor C1815 có thể được sử dụng trong các giai đoạn khuếch đại âm thanh, khuếch đại âm thanh nhỏ (nếu được sử dụng để lái loa nhỏ), tiền khuếch đại và cả trong các giai đoạn tiền khuếch đại Nó cũng có thể được sử dụng chuyển đổi trong các mạch điện tử để điều khiển tải dưới 150mA, ví dụ để điều khiển rơle, bóng bán dẫn công suất cao khác, đèn LED công suất thấp và các bộ phận khác của mạch điện

tử, v.v Nó cũng có thể được sử dụng để tạo ra cặp darlington

Tính năng / thông số kỹ thuật:

 Loại gói: TO-92

 Loại bóng bán dẫn: NPN

 Bộ IC dòng điện tối đa (I C ): 150mA

 Điện áp cực đại Collector-Emitter (V CE ): 50V

 Điện áp cực đại Collector-Base (V CB ): 60V

 Điện áp cực đại cực phát (VEBO): 5V

 Max Collector Dissestion (Pc): 400 miliWatt

 Tần số chuyển đổi tối đa (fT): 80 MHz

 Mức tăng dòng DC tối thiểu và tối đa (h FE ): 70 – 700

 Lưu trữ tối đa và nhiệt độ hoạt động phải là: -55 đến +150 C

Các ứng dụng:

 Mạch cảm biến

 Bộ tiền khuếch đại âm thanh

 Giai đoạn khuếch đại âm thanh

 Chuyển đổi tải dưới 150mA

 Mạch RF

8 Transistor(A1015)

 Transistor a1015 là linh kiện điện tử transistor lưỡng cực loại p-n-p A1015 được sản xuất trong vỏ nhựa TO-92

 Cách xác định chân của a1015 là:

 Khi nhìn vào mặt phẳng 3 chân hướng xuống dưới thì theo thứ tự từ trái qua phải là cực phát, cực thu, cực gốc

 Đặc điểm của a1015

9 Relay

 Rơ-le là một công tắc (khóa K) Nhưng khác với công tắc ở một chỗ cơ bản,

rơ-le được kích hoạt bằng điện thay vì dùng tay người Chính vì lẽ đó, rơ-rơ-le đượcdùng làm công tắc điện tử

 Trên thị trường chúng ta có 2 loại module rơ-le: module rơ-le đóng ở mức thấp (nối cực âm vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng), module rơ-le đóng ở mức cao (nối cực dương vào chân tín hiệu rơ-le sẽ đóng) Nếu sơ sánh giữa 2 module rơ-le

có cùng thông số kỹ thuật thì hầu hết mọi kinh kiện của nó đều giống nhau, chỉ khác nhau ở chỗ cái transistor của mỗi module Chính vì cái transistor này nên mớisinh ra 2 loại module rơ-le này đấy (có 2 loại transistor là NPN – kích ở mức cao,

 Cặp tiếp điểm ( NO và NC ) : đóng ngắt tín hiệu các thiết bị điện và được ngăn cách với cuộn dây

 Thông số kỹ thuật:

 Điện áp điều khiển: 12V

 Dòng điện cực đại: 10A

 Thời gian tác động: 10ms

 Thời gian nhả hãm: 5ms

 Nhiệt độ hoạt động: -45oC ~ 75oC

 Relay 5 chân SRD-12VDC là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản

Nó gồm 2 phần chính là cuộn hút và các tiếp điểm

 Thông số kỹ thuật

• Điện áp ngược : 75V

• Thời gian phục hồi : 4ns

• Dòng điện thuận : 300mA

• Công suất tiêu tán : 500mW

• Nhiệt độ hoạt động : -65 ~ 175 độ C

Do tính chất dẫn điện một chiều nên Diode thường được sử dụng trong các mạch chỉnh lưu nguồn xoay chiều thành một chiều, các

mạch tách sóng, mạch gim áp phân cực cho transistor hoạt động Trong mạch chỉnh lưu Diode cóthể được tích hợp thành Diode cầu

 Cấu tạo của Diode ZenerDòng điốt này có hai lớp bán dẫn P – N ghép với nhau, Diode Zener được ứng dụng trong chế độ phân cực ngược Khi phân cực thuận Diode zener như

diode thường nhưng khi phân cực ngược Diode zener sẽ gim lại một mức điện áp cố định bằng giá trị ghi trên diode

Chương 3: thiết kế và thi công mạch

3.1 Sơ đồ khối và giải thích chức năng các khối:

KHỐI CẢM BIẾN

KHỐI DAO ĐỘNG

KHỐI CHỐT

KHỐI ĐÓNG NGẮT

có thể phân biệt được ánh sáng từ cảm biến và ánh sáng từ nguồn khác bên ngoài như : ánh sáng tự nhiên (ban ngày), bóng đèn,…

o Bộ thu ánh sáng : Có nhiệm vụ tiếp nhận ánh sáng từ bộ phát sáng, nó được gọi là phototransistor (tranzito quang)

o Mạch xử lý tín hiệu điện : Khi tiếp nhận tín hiệu từ bộ thu ánh sáng Mạch điện tử sẽ chuyển tín hiệu tỉ lệ (analogue) từ tranzito quang thành tín hiệu

ON / OFF được khuếch đại Tín hiệu ngõ ra thường dùng nhất là NPN, PNP,

…

 KHỐI DAO ĐỘNG:

Nhận tính hiệu của cảm biến tiệm cận quang , xử lý tính hiệu thông qua ic

555 tạo ra 1 xung , ic 4013 nhận xung từ ic555 kích hoạt chân ra lên mức cao/thấp để đóng/mở relay

 KHỐI CHỐT:

tác dụng của IC4013 là đảo trạng thái, khi IC555 tạo ra 1 xung đầu tiên thì IC4013 sẽ cho ra mức cao( mức 1), khi IC 555 tạo ra 1 xung thứ 2 thì IC4013 sẽ đảo trang thái của xung trước đó( mức 0).

 Trình bày nguyên lý họat động của mạch:

 khi có người đi qua trong tầm quét của tiệm cận quang, tiệm cận quang sẽ cung cấp tính hiệu cho ic555 bắt đầu đếm, timer đếm bằng cách nạp điện qua tụ C3(100uf), thời gian đếm phụ thuộc vào điều chỉnh biến trở RV3 (100k), khi tụ C3(100uf) nạpđược 2/3 VCC thì ic 555 sẽ kích hoạt chân Q lên mức cao, tạo ra 1 xung Khi nhận được 1 xung từ ic555, ic4013 sẽ kích chân ra Q lên mức cao, transistor C1815 dẫn điện, relay đóng lại, cấp nguồn cho đèn sáng

3.3Sơ đồ mạch thi công, mạch in

3.4 Tính toán thiết kế:

Biến trở chỉnh thời gian trễ:

T=1.1((R9+VR3).C3)Tmin= 1.1((1000.0,0001)= 100 msTmax= 1.1((1000+ 100000).0,0001)= 11,11 s

Chương 4: Kết luận và định hướng phát triển

Sau một thời gian tính toán, thi công và sửa chữa thì cuối cùng mạch

đã hoạt động ổn định, nhưng bên cạnh đó vẫn còn nhiều thiếu sót nên mạch vẫn chưa hoàn hảo cho lắm,

Như là:

-mạch chỉ sử dụng cho nhà vệ sinh chỉ có 1 người đi vào

- mạch chưa có vỏ hộp bảo vệ, gây mất an toàn về điện và mất thẩm mỹ…

Đối với nền kinh tế đất nước ngày càng đi lên, con người ngày càng phát triển thì việc đòi hỏi sử dụng các thiết bị thông minh để thuận lợi trong cuộc sống đang được quan tâm và nghiên cứu rất nhiều Nhiều nơi đã có hệ thống nhà vệ sinh tự động bật tắt đèn khi có người đi vào từ rất lâu, nhưng đại đa số đều được thiết kế cảm biến nhận biết qua chuển động của con người, nếu con người lọt vào vùngnhận biết của cảm biến nhưng lại đứng yên, không chuyển động thì sau 1 thời gian được setup sẵn thì đèn sẽ tự tắt

Tuy sản phẩm chưa hoàn hảo và chưa trở thành 1 sản phẩm hoàn chỉnh để được phục vụ con người, nhưng em tin rằng mình sẽ cố gắn

và hoàn thiện sản phẩm trong thời gian sớm nhất

Tài liệu tham khảo:

1 Ths Nguyễn Thị Ngọc Anh và Ths Võ Thị Bích Ngọc - Kỹ thuậtđiện tử - ấn bản 2018

2 https://datasetsearch.research.google.com/

3 ve-sinh.html