Đồ án tốt nghiệp hệ thống cảnh báo hoả hoạn và khí độc nguy hiểm

Các số liệu ban đầu: ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,… Ba mạch Arduino nano, hai module cảm biến lửa, hai module cảm biến khói MQ-2, hai module cảm biến chất lượng k

TRƯỜNG ĐH SPKT TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐIỆN-ĐIỆN TỬ

BỘ MÔN ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM ĐỘC LẬP - TỰ DO - HẠNH PHÚC

Chuyên ngành: Điện tử Công nghiệp Mã ngành: 41

I TÊN ĐỀ TÀI:

HỆ THỐNG CẢNH BÁO HỎA HOẠN VÀ KHÍ ĐỘC NGUY HIỂM

II NHIỆM VỤ

1 Các số liệu ban đầu:

(ghi những thông số, tập tài liệu tín hiệu, hình ảnh,…)

Ba mạch Arduino nano, hai module cảm biến lửa, hai module cảm biến khói MQ-2, hai module cảm biến chất lượng không khí MQ-135, hai cảm biến nhiệt

độ LM35, một module Sim900a và ba module thu phát sóng cao tầng nRF24l-01

2 Nội dung thực hiện:

(ghi những nội dung chính cần thực hiện như trong phần tổng quan)

Thiết kế, xây dựng hệ thông cảnh báo hỏa hoạn và khi độc nguy hiểm gồm hai tram xử lý và một trung tâm xử lý Trạm sử lý có chức năng đo và kiểm tra các thông sô môi trường và gửi các thông số này cho trung tâm xử lý Trung tâm

xử lý sẽ hiển thị các thông số nhận được lên giao diện giám sát và gửi những cảnh báo nếu có sự cố hỏa hoạn hoặc khí độc xảy ra

III NGÀY GIAO NHIỆM VỤ: 06/04/2018

IV NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ: 07/07/2018

V HỌ VÀ TÊN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN: GV HÀ A THỒI

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN BM ĐIỆN TỬ CÔNG NGHIỆP – Y SINH

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

LỜI CAM ĐOAN

Nhóm sinh viên - Trần Ngọc Lợi và Mai Thị Hòe cam đoan đây là công trình nghiên cứu của bản thân nhóm sinh viên dưới sự hướng dẫn của Giảng viên Hà A Thồi Kết quả công bố trong khóa luận tốt nghiệp là trung thực và không sao chép hoàn toàn từ bất kỳ công trình nào khác

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành đề tài nghiên cứu này, lời đầu tiên cho phép nhóm sinh viên

được gửi lời cảm ơn chân thành đến toàn thể quý thầy cô Trường Đại Học Sư

Phạm Kỹ Thuật TP.HCM nói chung và các thầy cô trong Khoa Điện – Điện

Tử nói riêng, những người đã tận tình hướng dẫn, trang bị cho nhóm sinh viên

những kiến thức nền tảng và kiến thức chuyên ngành quan trọng, giúp nhóm nhóm sinh viên có được cơ sở lý thuyết vững vàng và đã luôn tạo điều kiện giúp

đỡ tốt nhất cho nhóm sinh viên trong quá trình học tập và nghiên cứu

Đặc biệt, nhóm sinh viên xin chân thành cảm ơn thầy Hà A Thồi đã tận tình

giúp đỡ, đưa ra những định hướng nghiên cứu cũng như hướng giải quyết một số vấn đề để nhóm sinh viên có thể thực hiện tốt đề tài Trong thời gian làm việc với thầy, nhóm sinh viên đã không ngừng tiếp thu thêm nhiều kiến thức được chỉ dạy

từ thầy, luôn thể hiện một thái độ nghiên cứu nghiêm túc, hiệu quả và đây cũng

là điều rất cần thiết trong quá trình học tập và làm việc sau này đối với nhóm sinh viên

Mặc dù đã cố gắng hết sức, xong do điều kiện thời gian và kinh nghiệm thực

tế của nhóm nghiên cứu còn ít, cho nên đề tài không thể tránh khỏi thiếu sót Vì vậy, nhóm sinh viên rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến của quý thầy, cô giáo

Xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên thực hiện

Trần Ngọc Lợi Mai Thị Hòe

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP i

LỊCH TRÌNH THỰC HIỆN ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP iii

LỜI CAM ĐOAN iv

LỜI CẢM ƠN v

MỤC LỤC vi

DANH MỤC HÌNH xi

DANH MỤC BẢNG xiv

TÓM TẮT xv

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU 1

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2

1.4 GIỚI HẠN 2

1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI 3

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 5

2.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 5

2.1.1 Khái niệm 5

2.1.2 Phân loại cảm biến nhiệt 5

2.1.3 Chi tiết các loại cảm biến nhiệt 5

2.1.3.1 Cặp nhiệt điện (Thermocouples) 5

2.1.3.2 Nhiệt điện trở (RTD) 7

2.1.3.3 Nhiệt kế (Thermistor) 9

2.1.3.4 Nhiệt kế bức xạ (còn gọi là hỏa kế- pyrometer) 12

2.2 CẢM BIẾN LỬA 13

2.2.1 Khái niệm Lửa 13

2.2.2 Cảm biến lửa 13

2.2 CẢM BIẾN KHÓI 15

2.3.1 Khái niệm Khói 15

2.3.2 Cảm biến khói và phân loại 15

2.3.2.1 Đầu dò khói ION hóa 16

2.3.2.2 Đầu dò khói quang điện 17

2.4 CẢM BIẾN KHÍ CO2 17

2.4.1 Khí CO2 17

2.4.2 Cảm biến khí CO2 và phân loại 18

2.5 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 PHA 21

2.5.1 Cấu tạo của Động cơ điện 1 pha 21

2.5.1.1 Phần tĩnh 21

2.5.1.2 Phần quay 22

2.5.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 pha 22

2.6 BỘ THU PHÁT SÓNG CAO TẦN (RF) 23

2.6.1 Sóng cao tần ( RF ) 23

2.6.2 Bộ thu phát sóng cao tần (RF) 25

2.7 ARDUINO 26

2.7.1 Phần cứng 27

2.7.2 Phần mềm 28

2.7.3 Các loại Arduino 29

2.7.3.1 Arduino uno R3 29

2.7.3.2 Arduino nano 30

2.7.3.3 Arduino MEGA2560 R3 31

2.8 CHUẨN TRUYỀN DỮ LIỆU NỐI TIẾP UART 33

2.8.1 Quá trình truyền dữ liệu UART 34

2.8.2 Thông số chuẩn truyền UART 35

Chương 3: TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG 37

3.1 GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH HỆ THỐNG 37

3.2 TÍNH TOÁN VÀ THIẾT KẾ CHI TIẾT HỆ THỐNG 37

3.2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 37

3.2.2 Tính toán và thiết kế mạch 39

3.2.2.1 Thiết kế khối phát hiện khói 39

3.2.2.2 Thiết kế khối phát hiện lửa 41

3.2.2.3 Thiết kế khối đo nhiệt độ 44

3.2.2.4 Thiết kế khối phát hiện khí độc 47

3.2.2.5 Thiết kế khối phát sóng cao tần (RF) 49

3.2.2.6 Thiết kế khối thu sóng cao tần 53

3.2.2.7 Thiết kế khối báo động 53

3.2.2.8 Thiết kế khối xử lý 56

3.2.2.9 Thiết kế khối giao tiếp với máy tính 57

3.2.2.10 Thiết kế Trạm xử lý 59

3.2.2.11 Thiết kế Trung tâm xử lý 61

3.2.2.12 Thiết kế khối nguồn 62

3.2.2.12.1 Trạm xử lý 62

3.2.2.12.2 Trung tâm xử lý 63

Chương 4: THI CÔNG HỆ THỐNG 63

4.1 GIỚI THIỆU 63

4.2 THI CÔNG HỆ THỐNG 63

4.2.1 Trạm xử lý 63

4.2.1.1 Thi công phần cứng trạm xử lý 63

4.2.1.2 Lắp ráp và kiểm tra bo mạch trạm xử lý 65

4.2.2 Trung tâm xử lý 66

4.2.2.1 Thi công bo mạch trung tâm xử lý 66

4.2.2.2 Lắp ráp và kiểm tra bo mạch trung tâm xử lý 68

4.3 ĐÓNG GÓI VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH 69

4.4 LẬP TRÌNH HỆ THỐNG 70

4.4.1 Trạm xử lý 70

4.4.1.1 Lưu đồ giải thuật 70

4.4.1.2 Lưu đồ chương trình con phân tích dữ liệu 72

4.4.1.3 Lưu đồ chương trình con hàm khởi tạo 73

4.4.2 Trung tâm xử lý 73

4.4.2.1 Lưu đồ giải thuật 73

4.4.2.2 Lưu đồ chương trình con phân tích dữ liệu nhận được 76

4.4.3 Giao diện giám sát 77

4.4.4 Phần mềm lập trình cho vi điều khiển 79

4.5 VIẾT TÀI LIỆU HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG, THAO TÁC 84

4.5.1 Viết tài liệu hướng dẫn sử dụng 84

4.5.2 Quy trình thao tác 86

Chương 5: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 87

5.1 PHẦN CỨNG 87

5.1.1 Trạm xử lý 87

5.1.2 Trung tâm xử lý 88

5.2 GIAO DIỆN PHẦN MỀM 88

5.3 HOẠT ĐỘNG THỰC TẾ 89

Chương 6: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 91

6.1 KẾT LUẬN 91

6.1.1 Ưu điểm 91

6.1.2 Khuyết điểm 91

6.2 HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI 91

TÀI LIỆU THAM KHẢO 93

PHỤ LỤC 94

DANH MỤC HÌNH

HÌNH 2 1: CẶP NHIỆT ĐIỆN (THERMOCOUPLES) 6

HÌNH 2 2: CẤU TẠO CỦA THERMOCOUPLES 6

HÌNH 2 3: ĐỒ THỊ QUAN HỆ ĐIỆN ÁP - NHIỆT ĐỘ CỦA MỘT SỐ CẶP NHIỆT ĐỘ PHỔ BIẾN 7

HÌNH 2 4: NHIỆT ĐIỆN TRỞ (RTD) 8

HÌNH 2 5: CẤU TẠO CỦA NHIỆT ĐIỆN TRỞ RTD 8

HÌNH 2 6: ĐỒ THỊ THỂ HIỆN QUAN HỆ ĐIỆN TRỞ - NHIỆT ĐỘ CỦA CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LOẠI RTD 9

HÌNH 2 7: THERMISTORS 9

HÌNH 2 8: QUAN HỆ ĐIỆN TRỞ - NHIỆT ĐỘ CỦA CẢM BIẾN LOẠI THERMISTOR 10

HÌNH 2 9: CẤU TẠO BÁN DẪN 11

HÌNH 2 10: CẢM BIẾN LM35 11

HÌNH 2 11: ĐỒ THỊ QUAN HỆ ĐIỆN ÁP - NHIỆT ĐỘ CỦA BIẾN TRỞ BÁN DẪN LM35 11

HÌNH 2 12: NHIỆT KẾ BỨC XẠ 12

HÌNH 2 13: CẢM BIẾN LỬA QRA2 14

HÌNH 2 14: CẢM BIẾN LỬA QRI2B2 14

HÌNH 2 15: CẢM BIẾN LỬA 5 KÊNH 14

HÌNH 2 16: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CƠ BẢN CỦA CẢM BIẾN LỬA 15

HÌNH 2 17: SƠ ĐỒ MẠCH TỔNG QUÁT CỦA MỘT CẢM BIẾN LỬA CƠ BẢN 15

HÌNH 2 18: CẢM BIẾN KHÓI 16

HÌNH 2 19: CẤU TẠO CƠ BẢN CỦA ĐẦU BÁO KHÓI DẠNG ION HOÁ 16

HÌNH 2 20: CẤU TẠO CỦA ĐẦU BÁO KHÓI DẠNG QUANG ĐIỆN 17

HÌNH 2 21: CẢM BIẾN KHÍ CO2 MH-Z19 18

HÌNH 2 22: CẢM BIẾN KHÍ CO2 MG811 19

HÌNH 2 23: CẢM BIẾN KHÍ CO2 MG511- E360 20

HÌNH 2 24: CẤU TẠO MOTOR ĐIỆN 1 PHA 21

HÌNH 2 25: SƠ ĐỒ MẠCH TẠO SÓNG CAO TẦN ĐƠN GIẢN 25

HÌNH 2 26: SƠ ĐỒ KHỐI MẠCH THU SÓNG ĐƠN GIẢN 26

HÌNH 2 27: ARDUINO UNO R3 30

HÌNH 2 28: ARDUINO NANO 31

HÌNH 2 29: ARDUINO MEGA2560 R3 32

HÌNH 2 30: CẤU TRÚC CƠ BẢN CỦA 1 FRAME DỮ LIỆU 34

HÌNH 3 1: SƠ ĐỒ KHỐI HỆ THỐNG CẢNH BÁO CHÁY VÀ KHÍ ĐỘC NGUY HIỂM 38

HÌNH 3 2: MODULE CẢM BIẾN MQ-2 40

HÌNH 3 3: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA MODULE MQ-2 40

HÌNH 3 4: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI PHÁT HIỆN KHÓI 41

HÌNH 3 5: CẢM BIẾN LỬA FC13 41

HÌNH 3 6: CẢM BIẾN BÁO LỬA RFD-3FT-I REZONTECH 42

HÌNH 3 7: CẢM BIẾN LỬA 42

HÌNH 3 8: MẠCH NGUYÊN LÝ CỦA MODULE FLAME SENSOR 43

HÌNH 3 9: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI PHÁT HIỆN LỬA 43

HÌNH 3 10: MODULE CẢM BIẾN DHT11 44

HÌNH 3 11: CẢM BIẾN ĐO NHIỆT ĐỘ DS18B20 44

HÌNH 3 12: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ LM35 45

HÌNH 3 13: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ FAHERNHEIT SỬ DỤNG NGUỒN ĐƠN 45

HÌNH 3 14: CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ FAHERNHEIT SỬ DỤNG NGUỒN ĐÔI 46

HÌNH 3 15: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI ĐO NHIỆT ĐỘ 46

HÌNH 3 16: MODULE CẢM BIẾN KIỂM TRA CHẤT LƯỢNG KHÔNG KHI MQ-135 47

HÌNH 3 17: SƠ ĐỒ CHÂN CỦA MODULE CẢM BIẾN MQ 135 47

HÌNH 3 18: MẠCH NGUYÊN LÝ CỦA CẢM BIẾN MQ-135 48

HÌNH 3 19: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI PHÁT HIỆN KHÍ ĐỘC 48

HÌNH 3 20: MODULE ZIBEE CORE2530 49

HÌNH 3 21: MODULE LORA SX1278 49

HÌNH 3 22: SƠ ĐỒ KHỐI CỦA MODULE NRF-24L01 50

HÌNH 3 23: SƠ ĐỒ PHẦN CỨNG CỦA MODULE NRF-24L01 50

HÌNH 3 24: SƠ ĐỒ KẾT NỐI NRF-24L01 VỚI VI ĐIỀU KHIỂN 51

HÌNH 3 25: HÌNH ẢNH THỰC TẾ CỦA MODULE NRF-24L01 51

HÌNH 3 26: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ CỦA MODULE NRF-24L01 52

HÌNH 3 27: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI PHÁT SÓNG CAO TẦN 52

HÌNH 3 28: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI THU SÓNG CAO TẦN 53

HÌNH 3 29: CÒI BÁO ĐỘNG 54

HÌNH 3 30: MODULE SIM900A 54

HÌNH 3 31: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI BÁO ĐỘNG 55

HÌNH 3 32: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI XỬ LÝ 57

HÌNH 3 33: MẠCH CHUYỂN USB UART CP2102 58

HÌNH 3 34: DÂY CÁP NẠP ARDUINO NANO 58

HÌNH 3 35: KIT ARDUINO NANO – CH340 TRONG THỰC TẾ 59

HÌNH 3 36: VỊ TRÍ CÁC CHÂN TRÊN MẠCH ARDUINO NANO 60

HÌNH 3 37: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ TRẠM XỬ LÝ 61

HÌNH 3 38: SƠ ĐỒ NGUYÊN LÝ KHỐI TRUNG TÂM 62

HÌNH 3 39: MODULE LM2596 63

HÌNH 3 40: ADAPTER 12V-1A 63

HÌNH 4 1: SƠ ĐỒ ĐI DÂY TRẠM XỬ LÝ 63

HÌNH 4 2: MẠCH IN TRẠM XỬ LÝ 63

HÌNH 4 3: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ MẠCH TRẠM XỬ LÝ 64

HÌNH 4 4: HÌNH ẢNH MẠCH TRẠM XỬ LÝ TRONG THỰC TẾ 64

HÌNH 4 5: SƠ ĐỒ ĐI DÂY TRUNG TÂM XỬ LÝ 66

HÌNH 4 6: MẠCH IN TRUNG TÂM XỬ LÝ 66

HÌNH 4 7: SƠ ĐỒ BỐ TRÍ LINH KIỆN CỦA TRUNG TÂM XỬ LÝ 67

HÌNH 4 8: HÌNH ẢNH MẠCH TRUNG TÂM XỬ LÝ TRÊN THỰC TẾ 67

HÌNH 4 9: SƠ ĐỒ KIẾN TRÚC CỦA HỆ THỐNG 69

HÌNH 4 10: HÌNH ẢNH HỆ THỐNG SAU KHI HOÀN THIỆN 70

HÌNH 4 11: LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CHÍNH CỦA TRẠM XỬ LÝ 71

HÌNH 4 12: LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CON SO SÁNH 72

HÌNH 4 13: LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CON HÀM KHỞI TẠO 73

HÌNH 4 14: LƯU ĐỒ THUẬT TOÁN CHƯƠNG TRÌNH TRUNG TÂM XỬ LÝ 74

HÌNH 4 15: LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CON HÀM KHỞI TẠO 75

HÌNH 4 16: LƯU ĐỒ CHƯƠNG TRÌNH CON PHÂN TÍCH DỮ LIỆU NHẬN ĐƯỢC 76

HÌNH 4 17: LƯU ĐỒ GIAO DIỆN GIÁM SÁT 78

HÌNH 4 18: : FILE EXCEL LƯU TRỮ DỮ LIỆU NHẬN ĐƯỢC 79

HÌNH 4 19: QUY TRÌNH LÀM VIỆC CỦA ARDUINO 80

HÌNH 4 20: : GIAO DIỆN LẬP TRÌNH ARDUINO 80

HÌNH 4 21: GIAO DIỆN MENU ARDUINO IDE 80

HÌNH 4 22: GIAO DIỆN FILE MENU ARDUINO IDE 81

HÌNH 4 23: GIAO DIỆN EXAMPLES MENU ARDUINO IDE 81

HÌNH 4 24 GIAO DIỆN SKETCH MENU ARDUINO IDE 82

HÌNH 4 25: GIAO DIỆN EDIT MENU ARDUINO IDE 82

HÌNH 4 26: GIAO DIỆN TOOL MENU ARDUINO IDE 83

HÌNH 4 27: BOARD ARDUINO SỬ DỤNG 83

HÌNH 4 28: HIỂN THỊ BOARD VÀ SERIAL PORT ĐÃ KẾT NỐI 84

HÌNH 4 29: ARDUINO TOOLBAR 84

HÌNH 4 30: QUY TRÌNH THAO TÁC HỆ THỐNG CẢNH BÁO HOẢN HOẠN VÀ KHÍ ĐỘC NGUY HIỂM 86

HÌNH 5 1: TRẠM XỬ LÝ 87

HÌNH 5 2: TRUNG TÂM XỬ LÝ 88

HÌNH 5 3: MÀN HÌNH GIAO DIỆN GIÁM SÁT CỦA HỆ THỐNG 89

HÌNH 5 4: HÌNH ẢNH LÀM VIỆC CỦA MÀN HÌNH GIÁM SÁT 89

HÌNH 5 5: SỰ CỐ QUÁ NHIỆT Ở TRẠM 2 90

DANH MỤC BẢNG

BẢNG 2 1: THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA CẢM BIẾN KHÍ GAS NDIR 18

BẢNG 2 2: BẢNG PHÂN LOẠI CÁC SÓNG CAO TẦN (RF) 23

BẢNG 2 3: BẢNG SO SÁNH CÁC LOẠI ARDUINO 33

BẢNG 4 1: DANH SÁCH LINH KIỆN SỬ DỤNG TRÊN BO MẠCH TRẠM XỬ LÝ 65

BẢNG 4 2: DANH SÁCH LINH KIỆN SỬ DỤNG TRÊN BO MẠCH TRUNG TÂM XỬ LÝ 68

TÓM TẮT

Sau các sự cố hỏa hoạn trong thời gian gần đây điển hình là sự cố ở chung cư Catina với thiệt hại vô cùng lớn về người và tài sản, thì vấn đề cảnh báo hỏa hoạn, đảm bảo an toàn tính mạng con người là vấn đề đang dành được sự quan tâm rất lớn

Đã có nhiều đề tài về vấn đề tài này, nhưng có lẽ những hệ thống đã có chưa

đủ đáp ứng được yêu cầu này Ở đề tài này nhóm sinh viên, đưa ra một giải pháp mới, một hệ thống cảnh báo hỏa hoạn với nhiều trạm xử lý và một trung tâm xử

lý cho phép điều khiển và giám sát hệ thống Với việc cơ động của trạm xử lý sẽ giúp cho việc phát hiện hỏa hoạn nhanh chóng và chính xác hơn Cùng với việc phát hiện hỏa hoạn thì hệ thống còn được trang bị thêm các thiết bị phát hiện khí độc nguy hại, nhằm đảm bảo tốt nhất cho sự an toàn của con người

Ở đề tài này, như đã trình bày, hệ thống sẽ bao gồm nhiều trạm xử lý cơ động

và một trung tâm xử lý Các trạm xử lý sẽ gửi tín hiệu, các thông số môi trường

về cho trung tâm xử lý, các thông số này sẽ được giám sát tại trung tâm Nếu sự

cố xảy ra các trạm sẽ ngay lập tức gửi báo động về trung tâm và trung tâm sẽ phát tín hiệu báo động chung, song song với đó các trạm sẽ xử lý sự cố một cách độc lập không qua trung tâm nhằm đảm báo tính tức thời Các trạm và trung tâm

sẽ giao tiếp không dây với nhau thông qua sóng cao tần để đảm bảo sự giao tiếp được duy trì khi có sự cố xảy ra

Chương 1: TỔNG QUAN

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Ngày nay, cùng với những hiểm hoạ có thể xảy ra với con người thì hoả hoạn cũng là một trong những mối nguy hiểm mà con người cần đề phòng nhất Hậu quả mà nó gây ra cho chúng ta là rất lớn và khó có thể lường được Do đó vấn đề đặt ra ở đây là chúng ta cần cảnh giác cao về phòng cháy chữa cháy Chúng ta cần trang bị đầy đủ những phương tiện phòng cháy chữa cháy để kịp thời xử lý khi có xự cố xảy ra Bên cạnh đó là một hệ thống phát hiện và báo động kịp thời cũng rất quan trọng Chỉ có những hệ thống báo cháy, chữa cháy được thiết kế đúng đắn, đầy đủ chức năng, ổn định và đạt tiêu chuẩn mới có thể đảm bảo cho cao ốc, nhà xưởng, căn hộ của mình một cách chắc chắn khỏi những rủi ro do hoả hoạn gây ra

Vì vậy, “Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm” được thiết

kế dựa trên việc sử dụng hệ thống vi điều khiển cho việc điều khiển và giám sát những trạng thái nhiệt độ, khí độc để phát hiện, phòng chống, cảnh báo và hạn chế những thiệt hại về tài sản và tính mạng con người

1.2 MỤC TIÊU

“Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm” sẽ phát hiện được

các dấu hiệu của sự cháy nổ, khí nguy hiểm và vị trí của nó sau đó cảnh báo cho chúng ta kịp thời phòng tránh và đưa ra các phương án xử lý hiệu quả nhất Đề tài sử dụng vi điều khiển làm bộ xử lý trung tâm, các cảm biến nhiệt độ, cảm biến phát hiện khí độc giám sát trực tiếp, phát hiện ra dấu hiệu của hỏa hoạn và khí độc Cùng một số thiết bị đầu ra như âm thanh (chuông, còi), bằng tín hiệu phát sáng (đèn), Module SIM nhận tín hiệu từ trung tâm sẽ gửi tin nhắn thông báo đến người quản lý để kịp thời thông báo cho mọi người trong trường hợp có sự cố hỏa hoạn hoặc khí độc xảy ra

1.3 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

Ở đề tài “Hệ thống cảnh báo hỏa hoạn và khí độc nguy hiểm” Nhóm

sinh viên tiến hành thực hiện nghiên cứu các nội dung như sau:

 NỘI DUNG 1: Tìm hiểu các mô hình cảnh báo hiện có, những hạn chế của

nó Từ đó lựa chọn giải pháp cho hệ thống

 NỘI DUNG 2: Thiết kế sơ đồ khối, lựa chọn linh kiện phù hợp cho hệ thống

 NỘI DUNG 3: Nghiên cứu phương pháp truyền nhận dữ liệu thông qua sóng cao tần

 NỘI DUNG 4: Nghiên cứu vi điều khiển Atmega328 và board mở rộng Arduino Nano

 NỘI DUNG 5: Nguyên cứu IDE – môi trường lập trình cho Arduino

1.4 GIỚI HẠN

- Sử dụng vi điều khiển làm trung tâm điều khiển

- Thiết bị đầu vào: nhận thông tin nơi xảy ra sự cháy và truyền tín hiệu đến trung tâm báo cháy

+ Cảm biến khói giám sát trực tiếp phát hiện ra dấu hiệu khói

+ Cảm biến chất lượng không khí giám sát trực tiếp phát hiện ra dấu hiệu của khí độc nguy hiểm

+ Cảm biến nhiệt kiểm tra nhiệt độ của môi trường trong phạm vi được bảo

vệ, khi nhiệt độ của môi trường không thoả mãn những quy định thiết lập ban đầu, thì nó sẽ phát tín hiệu báo động gửi về trung tâm xử lý

+ Cảm biến lửa phát hiện tia cực tím phát ra từ ngọn lửa

- Thiết bị đầu ra: Nhận tín hiệu từ trung tâm báo cháy truyền đến

+ Chuông báo cháy: Được lắp đặt tại trung tâm xử lý, có chức năng phát tín hiệu báo động bằng âm thanh trong trường hợp có sự cố xảy ra, nhằm thông báo cho những người xung quanh biết để có phương án xử lý, di

tản kịp thời

+ Đèn: tượng trưng cho các trạm xử lý, có chức năng báo động và giúp

người giám sát có thể xác định được vị trí xảy ra sự cố

+ Module Sim được dùng để gửi tín hiệu thông báo bằng tin nhắn đến

người quản lý nhằm đảm bảo tính khẩn cấp

+ Các biện pháp phòng chống được lắp sẵn gồm các đầu phun tự động, các

quạt thông gió

1.5 BỐ CỤC ĐỀ TÀI

Trong bài báo cáo này nhóm nghiên cứu đã cố gắng trình bày một cách thật logic để người đọc có thể dễ dàng nắm rõ được kiến thức, phương thức cũng như cách thức hoạt động của hệ thống Bố cục của bài báo cáo được nhóm chia làm 6 chương như sau:

Chương 1: Giới thiệu tổng quan về đề tài, mục tiêu nghiên cứu, phạm vi và

bố cục của đề tài

Chương 2: Cơ sở lý thuyết Chương này tập trung vào những lý thuyết liên

quan đến đề tài bao gồm kiến thức về các linh kiện, thiết bị được sử dụng trong

hệ thống như các cảm biến, thiết bị ngoại vi, mạch điều khiển, cũng như phần mềm và ngôn ngữ lập trình liên quan đến đề tài

Chương 3: Thiết kế và xây dựng hệ thống Chương này sẽ đi trình bày một

cách chi tiết về mô hình của hệ thống bao gồm sơ đồ khối và nguyên lý hoạt động của hệ thống Tiếp đến là sẽ đi thiết kế hệ thống, nên chọn module nào để đạt hiệu quả cao nhất cũng như sơ đồ kết nối giữa các module

Chương 4: Thi công hệ thống Dựa trên thiết kế hệ thống, tiến hành thi công

phần cứng và phần mềm cho hệ thống Từ đó đưa ra quy trình vận hành của hệ thống

Chương 5: Kiểm tra và đánh giá kết quả thực hiện được Chương này sẽ

trình bày kết quả thực hiện được đồng thời đưa ra những nhật xét và đánh giá với

lý thuyết đã trình bày ở Chương 2

Chương 6: Kết luận và hướng phát triển của đề tài Chương này tóm lược lại

những điều đã làm được và những hạn chế đồng thời đưa là những đánh giá cho

hệ thống để từ đó có thể đưa ra những giải pháp cũng như hướng phát triển mới cho đề tài.

Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

2.1 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ

2.1.1 Khái niệm

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng cảm nhận sự biến đổi của các đại lượng vật lý không có tính chất điện (nhiệt độ, áp suất, lưu lượng…) cần đo thành các đại lượng (thường mang tính chất điện) có thể đo và xử lý được

Nhiệt độ là đại lượng vật lý đặc trưng cho trạng thái nhiệt của vật chất ảnh hưởng rất lớn đến nhiều tính chất của vật, việc đo nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong sản xuất công nghiệp và nhiều lĩnh vực khác

Cảm biến nhiệt độ là thiết bị dùng để cảm nhận sự biến đổi về nhiệt độ của đại lượng cần đo

2.1.2 Phân loại cảm biến nhiệt

Cảm biến nhiệt độ được chia thành hai loại:

 Cảm biến không tiếp xúc

- Nhiệt kế hồng ngoại: đo nhiệt độ bằng cách nhận năng lượng hồng ngoại được phát ra từ vật

2.1.3 Chi tiết các loại cảm biến nhiệt

2.1.3.1 Cặp nhiệt điện (Thermocouples)

Thermocouples là một loại cảm biến nhiệt độ, hoạt động dựa trên hiệu ứng Seebeck, được sử dụng nhiều trong công nghiệp, thí nghiệm phục vụ cho việc đo lường

Hình 2 1: Cặp nhiệt điện (Thermocouples)

- Cấu tạo: Gồm 2 chất liệu kim loại khác nhau, hàn dính một đầu

- Nguyên lý: Nhiệt độ thay đổi cho ra sức điện động thay đổi (mV)

- Ưu điểm: Bền, đo nhiệt độ cao

- Khuyết điểm: Nhiều yếu tố ảnh hưởng làm sai số Độ nhạy không cao

- Thường dùng: Lò nhiệt, môi trường khắt nghiệt, đo nhiệt nhớt máy nén…

- Tầm đo: -250 ~ 1800oC

Khi lắp đặt sử dụng loại Cặp nhiệt điện cần chú ý tới những điểm sau đây:

- Dây nối từ đầu đo đến bộ điều khiển càng ngắn càng tốt (vì tín hiệu truyền đi dưới dạng điện áp mV nên nếu dây dài sẽ dẫn đến sai số nhiều)

- Thực hiện việc cài đặt giá trị bù nhiệt (Offset) để bù lại tổn thất mất mát trên đường dây Giá trị bù nhiệt lớn hay nhỏ tùy thuộc vào độ dài, chất liệu dây và môi trường lắp đặt

- Không để các đầu dây nối của Cặp nhiệt điện tiếp xúc với môi trường cần đo

- Đấu nối đúng chiều âm, dương cho Cặp nhiệt điện

Hình 2 2: Cấu tạo của thermocouples.

2.1.3.2 Nhiệt điện trở (RTD)

Nhiệt điện trở (Resistance Temperature Detector) là một loại thiết bị được sử dụng để đo nhiệt độ Nhiệt điện trở thông thường bao gồm một miếng kim loại rất nhỏ mà điện trở của nó thay đổi theo một quy luật được biết trước khi nhiệt

độ thay đổi Nhiệt điện trở có giá thành và độ chính xác cao hơn so với cặp nhiệt điện Chúng có thể được sử dụng ở hầu hết các vị trí mà cặp nhiệt điện được sử dụng Platinum là kim loại phổ biến nhất được dùng để chế tạo Nhiệt điện trở bởi

vì điện trở của nó thay đổi theo nhiệt độ rất tuyến tính

Hình 2 3: Đồ thị quan hệ điện áp - nhiệt độ của một số cặp nhiệt độ phổ biến.

- Ưu điểm: Độ chính xác cao hơn cặp nhiệt điện, dễ sử dụng hơn, chiều dài dây không hạn chế

- Khuyết điểm: Dải đo bé hơn cặp nhiệt điện, giá thành cao hơn cặp nhiệt điện

- Thường dùng: Trong các nghành công nghiệp chung, công nghiệp môi trường hay gia công vật liệu, hóa chất…

- Tầm đo: -200 – 7000C

Hình 2 5: Cấu tạo của nhiệt điện trở RTD

2.1.3.3 Nhiệt kế (Thermistor)

Nhiệt kế thông thường được sử dụng cho các mục đích chống quá tải Mặc

dù không có độ chính xác cao như một số các giải pháp cảm biến nhiệt độ khác, nhưng thermistors lại có giá thành khá rẻ Chúng không tuyến tính và đòi hỏi phải có một bảng tra cứu sự bù nhiệt nhiệt độ khi sử dụng

Hình 2 7: Thermistors

- Cấu tạo: Làm từ hổn hợp các oxit kim loại: mangan, niken, cobalt…

- Nguyên lý: Thay đổi điện trở khi nhiệt độ thay đổi

- Ưu điểm: Bền, rẻ tiền, dễ chế tạo

- Khuyết điểm: Dải tuyến tính hẹp

Hình 2 6: Đồ thị thể hiện quan hệ điện trở - nhiệt độ của cảm biến nhiệt độ loại RTD

- Thường dùng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện tử

- Tầm đo: -100 °C đến + 150 °C

- Ứng dụng: Làm các chức năng bảo vệ, ép vào cuộn dây động cơ, mạch điện

tử

- Có hai loại thermistor: Hệ số nhiệt dương PTC- điện trở tăng theo nhiệt độ;

Hệ số nhiệt âm NTC – điện trở giảm theo nhiệt độ Thường dùng nhất là loại NTC

- Cấu tạo: Làm từ các loại chất bán dẫn

- Nguyên lý: Sự phân cực của các chất bán dẫn bị ảnh hưởng bởi nhiệt độ

- Ưu điểm: Rẻ tiền, dễ chế tạo, độ nhạy cao, chống nhiễu tốt, mạch xử lý đơn giản

- Khuyết điểm: Không chịu nhiệt độ cao, kém bền

- Thường dùng: Đo nhiệt độ không khí, dùng trong các thiết bị đo, bảo vệ các mạch điện tử

- Các loại cảm biến nhiệt bán dẫn điển hình: diode, transistor, IC (LM35, )

Hình 2 9: Cấu tạo bán dẫn

Hình 2 11: Đồ thị quan hệ điện áp - nhiệt độ của biến trở bán dẫn LM35

Hình 2 10: Cảm biến LM35

Lưu ý khi sử dụng:

- Vì được chế tạo từ các thành phần bán dẫn nên cảm biến nhiệt Bán Dẫn kém bền, không chịu nhiệt độ cao Nếu vượt ngưỡng bảo vệ có thể làm hỏng cảm biến

- Cảm biến bán dẫn mỗi loại chỉ tuyến tính trong một giới hạn nào đó, ngoài dải này cảm biến sẽ mất tác dụng Hết sức quan tâm đến tầm đo của loại cảm biến này để đạt được sự chính xác

- Loại cảm biến này kém chịu đựng trong môi trường khắc nghiệt: Ẩm cao, hóa chất có tính ăn mòn, rung sốc và va chạm mạnh

2.1.3.4 Nhiệt kế bức xạ (còn gọi là hỏa kế- pyrometer)

Hình 2 12: Nhiệt kế bức xạ

- Cấu tạo: Làm từ mạch điện tử, quang học

- Nguyên lý: Đo tính chất bức xạ năng lượng của môi trường mang nhiệt

- Ưu điểm: Dùng trong môi trường khắc nghiệt, không cần tiếp xúc với môi trường đo

- Khuyết điểm: Độ chính xác không cao, đắt tiền

- Thường dùng: Làm các thiết bị đo cho lò nung

- Tầm đo: -54 <1000 °F

Nhiệt kế bức xạ (hỏa kế) là loại thiết bị chuyên dụng dùng để đo nhiệt độ của những môi trường mà các cảm biến thông thường không thể tiếp xúc được (lò nung thép, hóa chất ăn mòn mạnh, khó đặt cảm biến)

Gồm có các loại: Hỏa kế bức xạ, hỏa kế cường độ sáng, hỏa kế màu sắc Chúng hoạt động dựa trên nguyên tắc các vật mang nhiệt sẽ có hiện tượng bức xạ năng lượng Và năng lượng bức xạ sẽ có một bước sóng nhất định Hỏa kế sẽ thu nhận bước sóng này và phân tích để cho ra nhiệt độ của vật cần đo

Lưu ý khi sử dụng: Tùy theo thông số của nhà sản xuất mà hỏa kế có các tầm

đo khác nhau, tuy nhiên đa số hỏa kế đo ở khoảng nhiệt độ cao Và vì đặc điểm không tiếp xúc trực tiếp với vật cần đo nên mức độ chính xác của hỏa kế không cao, chịu nhiều ảnh hưởng của môi trường xung quanh (góc độ đo, rung tay, ánh sáng môi trường)

2.2 CẢM BIẾN LỬA

2.2.1 Khái niệm Lửa

Lửa là quá trình oxy hoá nhanh chóng của vật liệu trong phản ứng cháy, giải phóng nhiệt, ánh sáng và các sản phẩm phản ứng cháy khác

Để tạo ra lửa cần có đủ 3 yếu tố đó là: chất cháy, oxy và nguồn nhiệt Thiếu một trong 3 yếu tố trên hoặc là hàm lượng của 3 yếu tố không đủ thì sẽ không gây ra được sự cháy, không tạo ra lửa

2.2.2 Cảm biến lửa

Mọi vật có nhiệt độ lớn hơn 0°k đều phát ra tia hồng ngoại nhưng tuỳ vào nhiệt độ mà những tia hồng ngoại này chúng có bước sóng khác nhau Ví dụ như hồng ngoại ở remote điều khiển chúng có bước sóng 0,75µm -1,4µm và ở ngọn lửa thường là 760nm -1100nm Vì thế trong cảm biến lửa, nhà sản xuất sẽ sử dụng một led thu hồng ngoại để bắt hồng ngoại từ ngọn lửa phát ra, một dấu hiệu

rõ ràng của sự cháy

Dưới đây là một số loại cảm biến lửa thông dụng:

Hình 2 13: Cảm biến lửa QRA2

Hình 2 14: Cảm biến lửa QRI2B2

Hình 2 15: Cảm biến lửa 5 kênh

Hình 2 16: Sơ đồ nguyên lý cơ bản của cảm biến lửa

Hình 2 17: Sơ đồ mạch tổng quát của một cảm biến lửa cơ bản

2.2 CẢM BIẾN KHÓI

2.3.1 Khái niệm Khói

Khói là tập hợp các khí và các hạt chất lỏng hoặc chất rắn lơ lửng trong không khí sinh ra khi một nguyên liệu bị đốt cháy hoặc chưng khô, kèm theo đó

là một lượng không khí bị cuốn theo và trộn lẫn vào các phần tử đó Thường thì

nó là sản phẩm không mong muốn của sự cháy (trong bếp lò, đèn dầu, nến, lò sưởi), mặt khác nó cũng có tác dụng trừ sâu bọ, truyền tín hiệu, chế biến thức ăn… hoặc sử dụng trong quân sự

2.3.2 Cảm biến khói và phân loại

Đầu dò khói (cảm biến khói) là thiệt bị phát hiện khói Hiện có hai loại đầu

dò khói là đầu dò khói ion hoá và đầu dò khói quang điện

2.3.2.1 Đầu dò khói ION hóa

Với đầu dò khói ion có sử dụng đồng vị phóng xạ là nguồn hạt alpha có tên

là americium 241 để có thể tạo ra ion hoá trong không khí Đầu dò khói ion hoá

có độ nhạy rất cao đối với những đám cháy rực khi có một số phần tử khói chui vào buồng ion hoá lúc này bên trong sẽ phát triển mạnh sự suy giảm dòng điện giữa hai cực và phát đi tín hiệu báo động

Hình 2 19: Cấu tạo cơ bản của đầu báo khói dạng ion hoá

Hình 2 18: Cảm biến khói

2.3.2.2 Đầu dò khói quang điện

Là đầu báo khói quang bao gồm một nguồn sáng nhỏ, một thấu kính hội tụ

và một thiết bị cảm biến quang điện Nhưng thành phần trên đều được đặt vào một vị trí là buồng quang học Cấu tạo và thiết kế của buồng quang học rất khoa học khi mà ánh sáng bên ngoài không lọt vào được nhưng nếu có khói lại đi vào

dễ dàng, lúc này hệ thống bên trong sẽ hoạt động và kích hoạt hệ thống báo động

Ưu điểm của đầu dò khói quang điện là phát hiện các đám cháy âm ỉ, đồng thời lợi thế của đầu báo khói quang hơn đầu báo ion ở chỗ có thể đáp ứng được tất cả các loại cháy và có tuổi thọ cao hơn rất nhiều

Hình 2 20: Cấu tạo của đầu báo khói dạng quang điện

2.4 CẢM BIẾN KHÍ CO2

2.4.1 Khí CO2

Cacbon dioxit (còn có các tên gọi khác là khí than, anhidrit cacbonic hay khí cacbonic) là một hợp chất ở điều kiện bình thường ở dạng khí trong khí quyển trái đất Là một hợp chất hoá học được biết đến rộng rãi, nó thường xuyên được gọi theo công thức hoá học là CO2 Trong dạng rắn nó được gọi là băng khô Cacbon dioxit thu được từ nhiều nguồn khác nhau bao gồm cả khí thoát ra từ núi lửa, sản phẩm cháy của các hợp chất hữu cơ và hoạt động hô hấp của các sinh

vật sống hiếu khí Nó có mặt trong khí quyển trái đất với nồng độ thấp và tác động như một khí gây hiệu ứng nhà kính

2.4.2 Cảm biến khí CO2 và phân loại

Cảm biến khí CO2 hoạt động trên nguyên tắc cảm biến hồng ngoại phân tán (NDIR), sau khi lấy mẫu để phân tích, thì mẫu sẽ được đưa vào vùng cảm nhận CO2 và khuếch đại lên để đưa ra tín hiệu xác định nồng độ của khí

Dưới đây là một số loại cảm biến khí CO2 thường gặp:

Hình 2 21: Cảm biến khí CO2 MH-Z19

Cảm biến khí CO2 MH-Z19 được sử dụng để phát hiện và đo nồng độ khí CO2 trong môi trường, cảm biến sử dụng phương pháp đo non-dispersive infrared (NDIR) nên có độ nhạy và độ chính xác cao Ngoài ra cảm biến còn tích hợp thêm cảm biến nhiệt độ, tín hiệu cảm biến được xuất ra theo cả 2 dạng là Digital (UART) và Analog nên rất dễ đo đạc, giao tiếp và sử dụng

Bảng 2 1: Thông số kỹ thuật của cảm biến khí gas NDIR

Dòng sản phẩm MH-Z19

Đối tượng CO2

Điện áp làm việc 3.6~ 5.5V DC

Dòng điện trung bình <18 mA

Cảm biến khí CO2 MG811 được sử dụng để phát hiện và đo nồng độ khí CO2 trong môi trường, cảm biến sử dụng phương pháp đầu nung nhiệt nên có tuổi thọ nhất định, ngõ ra tín hiệu của cảm biến là dạng analog nên cần có máy

đo chuẩn kết hợp để hiệu chỉnh thông số chính xác

 Thông số kỹ thuật:

 Dải đo khí CO: 0- 10000ppm

 Ngõ ra tín hiệu tương tự và số

 Có led báo mạch hoạt động và led báo nguồn

 Tốc độ hồi đáp và độ nhạy cao, chạy ổn định, tuổi thọ dài

 Thích hợp với các ứng dụng có sử dụng vi điều khiển

 Điện áp hoạt động: 6VDC

 Kích thước: 31 mm X 22mm X 29mm

Cảm biến khí CO2 MG511- E360 đo được chính xác lượng CO2 có trong văn phòng hay khu nhà ở… Cảm biến giúp đọc giá trị vượt mức ngưỡng cho phép hay không đồng thời có thể sử dụng chuông còi báo hiệu Điện áp hoạt động 3.7-5V

Hình 2 23: Cảm biến khí CO2 MG511- E360

2.5 ĐỘNG CƠ ĐIỆN 1 PHA

Động cơ điện một pha là loại động cơ dây quấn (stato) chỉ có một cuộn dây pha, nguồn cấp là một dây pha và một dây trung tính Tuy nhiên nếu chỉ có một cuộn dây pha thì động cơ sẽ không tự động mở máy được vì từ trường 1 pha là từ trường đập mạch Để động cơ một pha có thể mở máy được có nhiều phương pháp khác nhau

2.5.1 Cấu tạo của Động cơ điện 1 pha

Cơ cấu động cơ không đồng bộ tuỳ theo vỏ bọc kín hoặc hở, là do hệ thống làm mát bằng cánh quạt thông gió đặt ở bên trong hay bên ngoài động cơ

Nhìn chung động cơ điện 1 pha có hai phần là phần tĩnh và phần quay

2.5.1.1 Phần tĩnh

Phần tĩnh hay còn gọi là stato gồm hai phần chính là: lõi thép và dây quấn

 Lõi thép

Là bộ phận dẫn từ của máy có hình dạng trụ rỗng, lõi thép được làm bằng các

lá thép kĩ thuật điện dày 0.35mm đến 0.5mm được đập theo hình vành khăn, phía trong có sẻ rãnh để đặt dây quấn và được sơn phủ trước khi khép lại

 Dây quấn

Hình 2 24: Cấu tạo motor điện 1 pha

Dây quấn stato làm bằng dây đồng hoặc dây nhôm đặt trong các rãnh của lõi thép.Ngoài hai bộ phận chính trên còn có các bộ phận phụ bao bọc lõi thép là vỏ máy được làm bằng vỏ nhôm hoặc gang dùng để giữ chặt lõi thép, phía dưới là chân để dùng để bắt chặt bệ máy, hai đầu có hai nắp làm băng vật liệu cùng loại với vỏ máy, trong nắp có ổ đỡ dùng để đở trục roto

2.5.1.2 Phần quay

Phần quay hay còn gọi là roto gồm: lõi thép, dây quấn và trục máy

 Lõi thép

Có dạng hình trụ được làm bằng các lá thép kĩ thuật điện, dập thành hình đĩa

và ép chặt lại, trên có các đường rãnh để đặt các thanh dẫn hoặc dây quấn Lõi thép được ghép chặt với trục quay và trên hai ổ đỡ của stato

 Dây quấn (roto)

Có hai loại là: roto lồng sóc và roto dây quấn

Loại roto dây quấn có dây quấn giống như stato, loại này có ưu điểm là moment quay lớn nhưng kết cấu lại khá phức tạp, giá thành tương đối cao

Loại roto lòng sóc: kết cấu loại này rất khác với dây quấn của stato Nó được chế tạo bằng cách đúc nhôm vào các rãnh của roto, tạo thành các thanh nhôm vào được nối ngắn mạch ở hai đầu và có đúc thêm các cánh quạt để làm mát bên trong khi roto quay

2.5.2 Nguyên lý hoạt động của động cơ điện 1 pha

Muốn cho động cơ làm việc, stato của động cơ phải được cấp dòng điện xoay chiều Dòng điện đi qua dây quấn sẽ tạo ra từ trường quay với tốc độ:

n = 60* f/p (vòng / phút) (2.2) Trong đó: f là tần số của nguồn điện

p là số căp cực của dây quấn stato Trong quá trình quay từ trường sẽ quét qua các thanh dẫn của roto, làm xuất hiện dòng điện cảm ứng Vì dây quấn roto là kín mạch nên sức điện động này tạo

thành dòng điện trong các thanh dẫn roto Các thanh dẫn có dòng điện lại nằm trong từ trường, sẽ tương tác với nhau, tạo ra các lực điện từ đặt vào các thanh dẫn

Tổng hợp các lực này sẽ tạo ra moment quay đối với trục roto Làm cho roto quay theo chiều của từ trường

Khi động cơ làm việc tốc độ quay của roto(n) luôn nhỏ hơn tốc độ quay của

từ trường (n1) Vì thế động cơ này được gọi là động cơ không đồng bộ

Độ sai lệch giữa tốc độ roto và tốc độ từ trường được gọi là hệ số trượt, kí hiệu là S, thông thường hệ số trượt vào khoảng 2% - 10%

2.6 BỘ THU PHÁT SÓNG CAO TẦN (RF)

2.6.1 Sóng cao tần ( RF )

RF (radio frequency) – tần số vô tuyến là một sóng điện từ có dãi tần nằm trong khoảng 3khz đến 300Ghz, tương ứng với tần số của các sóng vô tuyến và các dòng điện xoay chiều mang tín hiệu vô tuyến

Bảng 2 2: Bảng phân loại các sóng cao tần (RF)

Tần số Bước sóng Tên gọi Viết tắt Công dụng

30-300 kHz 10km-1km Tần số thấp LF

Dùng cho dẫn đường dẫn hàng hải và hàng không

và hàng không

3-30 MHz 100m-10m Tần số cao HF

Dùng trong thông tin vô tuyến

2 chiều với mục đích thông tin

ở cự li xa xuyên lục địa, liên lạc hàng hải, hàng không, nghiệp dư, phát thanh quảng bá…

30-300 MHz 10m-1m Tần số rất

cao

VHF Dùng cho vô tuyến di động,

thông tin hàng hải và hàng không, phát thanh FM thương mại (88-108 MHz), truyền hình thương mại (kênh 2 đến

di động mặt đất, di động tế bào, một số hệ thống radar và dẫn đường, hệ thống vi ba và

30-300 GHz 1cm-1mm Tần số cực

kỳ cao

EHF Ít sử dụng trong thông tin vô

tuyến

2.6.2 Bộ thu phát sóng cao tần (RF)

Đầu tiên người ta dùng một mạch dao động cộng hưởng LC, nó được kết nối bởi một cuộn dây và một tụ điện Khi mạch LC bị tác động trong cuộn dây sẽ xuất hiện một từ trường và trong tụ điện sẽ xuất hiện một điện trường Khi vào trạng thái cộng hưởng, từ trường trong cuộn dây sẽ kết hợp với điện trường trong

tụ điện tạo ra một dạng sóng điện từ Lúc này chỉ cần một ăng-ten cho sóng trong mạch LC phát vào không gian, ta có được tia sóng dùng trong diều khiển vô tuyến

Hình 2 25: Sơ đồ mạch tạo sóng cao tần đơn giản

Khi sóng điện từ được phát vào không gian, để thu được tín hiệu từ sóng để

sử dụng ta ần một thiết bị thu sóng Thiết bị thu sóng này gồm các phần cơ bản sau:

- Ăng-ten: Thu sóng từ không gian

- Bộ khuếch đại: Khuếch đại sóng thu được để tiến hành xử lý

- Bộ tách sóng: Tách sóng mang thông tin ra khỏi sóng mang

- Bộ điều chế và giải mã: Khôi phục sóng về trạng thái ban đầu trước khi trước khi truyền đi

Như vậy là thu được sóng mang thông tin ban đầu để sử dụng