Đồ án máy rót nước tự động

Đồ án 1 trường Đại học SPKT Hưng Yên, ngành kĩ thuật điều khiển và tự động hóa, chỉ thực hiện trên balen, không có mạch in, là file pdf, không có video đi kèm. Ngày nay với sự phát triển của công nghệ điện tử, xuất hiện rất nhiều loại cảm biến, tùy vào cách dùng và mục đích sử dụng mà các loại cảm biến này có thể thực hiện các ứng dụng trong cuộc sống với độ chính xác cao, nhỏ gọn ví dụ như việc chế tạo máy rửa tay tự động, máy bơm nước tự động , bật tắt đèn tự động hay cảnh báo chống trộm ..vv Xuất phát từ nhu cầu ứng dụng chúng em đã thiết kế hệ thống đó là : “Thiết kế máy rót nước tự động”. Trong qua trình nghiên cứu , chế tạo và thuyết minh đồ án do hiểu biết còn hạn hẹp nên không tránh khỏi các sái sót. Vì thế chúng e rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô để chúng em có thể rút kinh nghiệm và để đồ án thành công tốt đẹp. Chúng em xin chân thành cảm ơn

TRUONG DAI HOC SU PHAM KY THUAT HUNG YE

KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ

ĐỎ ÁN MÔN HỌC 1

THIET KE MAY ROT NUOC TU DONG

GVHD: TS Dang Quang Dong SVTH : Hoang Quang Huy

Nguyễn Quang Hưng Bùi Nguyên Hưng Nguyễn Hữu Khải

LỚP: 122201

LỜI NÓI ĐÀU

Ngày nay với sự phát triển của công nghệ điện tử, xuất hiện rất nhiều loại cảm

biến, tùy vào cách dùng và mục đích sử dụng mà các loại cảm biến này có thể thực hiện các ứng dụng trong cuộc song với độ chính xác cao, nhỏ gọn ví dụ như việc chế tạo máy rửa tay tự động, máy bơm nước tự động, bật tắt đèn tự động hay cảnh báo

chống trộm vv

Xuất phát từ nhu cầu ứng dụng chúng em đã thiết kế hệ thống đó là : “Thiết kế

máy rót nước tự động”

Trong qua trình nghiên cứu , chế tạo và thuyết minh đồ án do hiểu biết còn hạn hẹp nên không tránh khỏi các sái sót Vì thế chúng e rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy cô để chúng em có thể rút kinh nghiệm và để đồ án thành công tốt đẹp

Chúng em xIn chân thành cảm ơn!

NHAN XET CUA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ngày Tháng Năm 20 Giáo Viên Hướng Dẫn

MỤC LỤC

\ 10198 0998:0107: 0.0): 001 5

MỤC LỤC VIDIEO 0G 0 9 0909.0909.0000.09004.000094.080096060094068094.908669960566 6

CHƯƠNG 1: TÔNG QUAN VỀ ĐỀ: TÀI Ì 5-<5ss+ssevseevesereseresessserserrsee 7

1.1 Tìm hiểu về máy rót nước tự động .- << << << ssssese se se eessssssee 7 1.2 Các linh kiện và thiết bị điện tử được sử dụng trong máy «- 7

IV) ôn ỐỐốỐốỐốỐốẻốẻốẻốỐốỐềốẦốốẽ 8 1.2.3 Relay .cccccccssssssssccccsscsssssscssssssssccccscsssssssssssssssssccccsssssssssssssssssssssscossssssssssees 9 1.2.4 Cám biến hồng ngoại vật CAM ccscscscscscscsscsssssssssecssesssssssssssesssesesessssssesers 9 1.2.5 May ho 10 1.2.6 — TTanSÏẦOT ccc c9 9.9 999.9600008 00009000094994960006666668886969060666 11 CHƯƠNG 2: THIẾT KÉ MÁY RÓT NƯỚC TỰ ĐỘNG 5-5-55scsesese 13 2.1 Phân tích và mô phóng ImẠCHH 5ó G << 5 5 52999 9 9 988 98999499996995968986999996665968866 13 2.2 Thiết kế và chế tạo rmaạCÌH << << 5555334 959595952 5eseseseseses 14

MỤC LỤC HÌNH ẢNH

Hinh 1 4: Ki higu diode wee cecccccccesssssceeceeessnneeeeeeessesseeeeecessesneeeeeceeeesnaeeeeeessssneeeeseeees 8

Hình I1 5: Hình ảnh thực tẾ của diode c ccccccccccscscsscesesesescscecesescscscscecescscscacecescecaeeeseeeseaeees 8 Hình 1 6: Cam bién Quang c.c.ccccececcscccsscsscscsesscssscsscsescsscscsesscsssesscsssssscssscsessscssesseseenseeees 10

Hình 1 7:Cau tao cam bién Quang oo csececsesescsscecsssesescscevscscsssscsvstsesssesssavsnstssseaeens 10 Hinh 1 8: Ky hiGu tramsistOr 20.0.0 - II

MỤC LỤC VIDEO

Video 2 l: Video mô phÒng 000001111111 1111111 11 11889001 11 và 14

Video 2 2: Vận hành mạch thực tẾ ¿+ te 3+3 E3E2ESEE5EEESEESEEESEESEEEEEEEEEEEeErsrererrres 14 Video 2 3: Vận hành mạch thiết bị thực tẾ ¿+ te S SE SE ESE+ESEESEEEEEESEtEsEEezeererrres 15

CHUONG 1: TONG QUAN VE DE TAI

1.1 Tìm hiểu về máy rót nước tự động

Máy rót nước tự động trên thực tế là một sáng chế tiện lợi giúp ích rat nhéu trong

cuộc sống của con người Mạch không quá phức tạp dễ thực hiện ,linh kiên để làm mạch cũng dễ kiếm giá thành cũng không qua đắt Trong cuộc sống mô hình máy rót nước tự động được áp dụng rất nhiều trong đời sống ví dụ như tại cách địa điểm công cộng như sân bay máy rót nước tự động được sử dụng để giúp mọi người có thể

lây nước để uống một cách tiện lợi hơn lại hạn chế chạm vào các bề mặt dễ tiếp xuc

của nhiều người để đảm bảo an toàn trong phòng dịch như thời điểm hiện nay, ngoài

ra máy rót nước tự động cũng có thể áp dụng thành máy rửa tay tự động cũng để sử dụng ơ các địa điểm công cộng vì nguyên lý hoạt động là tương đồng và trong các nhà máy sản xuất đồ uống trên dây truyền đều sẽ có hệ thống triết, rót nước tự động 1.2 Các linh kiện và thiết bị điện tử được sử dụng trong máy

1.2.1 Điện trỏ(Resistor)

Điện trở hay Resistor là một linh kiện điện tử thụ động trong mạch điện gồm 2 tiếp điểm kết nối , thường dùng để cản trở cường độ dòng điện chảy trong mạch , hiệu

điện thế giữa hai đầu của nó tỉ lệ với cường độ dòng điện qua nó theo định luật ohm:

V=IR

Điện trơ thường Hình I.1:Ký hiệu theo hai tiêu chuẩn US va EU

lí

Hình 1.2:Hình ảnh thực tế của điện trở

—= oe a 4

| |

———

1.2.2Diode

a,Cau tao 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 tánsang vùng bán dẫn P để lấp vào các lỗ trống => Tạo thành một lớp trung hoà về điện => Lớp này tạo thành miền cách điện

giữahai chất bán dẫn

Miền cách điện

Bán dẫn P Bán dẫn N

lon trung hoá

điện tích

Hình I I:Cấu tạo của Diode

Ở hình 1.3 là mối tiếp xúc P - N và cũng chính là cấu tạo của Diode bán dẫn

Kí hiệu và hình dáng của diode:

Hình I1 2: Kí hiệu diode

b, Phân cực thuận cho điode

Khi ta cấp điện áp dương (+) vào Anôt (vùng bán dẫn P) và điện áp âm (-) vào

Katôt (vùng bán dẫn N), khi đó dưới tác dụng tương tác của điện áp miền cách điện thu hẹp lại, khi điện áp chênh lệch giữ hai cực đạt 0,6V (với Diode loại S1) hoặc 0,2V (với Diode loại Ge) thì diện tích miễn cách điện giảm bằng không => Diode bắt đầu

dẫn điện Nếu tiếp tục tăng điện áp nguồn thì dòng qua Diode tăng nhanh nhưng chênh lệch điện áp giữa hai cực của Diode không tăng (vẫn giữ ở mức 0,6V)

Chiêu dòng điện đi qua Diode

+Ð` ——MNII—

c, Phân cực ngược cho diode

Khi phân cực ngược cho Diode tức là cấp nguon (+) vào Katôt (bándẫn N), nguồn (-) vào Anôt (bán dẫn P), dưới sự tương tác của điện áp ngược, miễncách điện càng

rộng ra và ngăn cản dòng điện đi qua mối tiếp giáp, Diode có thể chịu được điện áp ngược rất lớnkhoảng 000V thì diode mới bị đánh thủng

Diode chi bi cháy khi áp phần cực ngựơc tăng > I000V

d, Ứng dụng của diode bán dẫn

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 có thê được tích hợp thành Diode cau

1.2.3 Relay

a, Khai niém

Relay là một công tắc điện từ được vận hành bởi một dòng điện tương đối nhỏ có

thể bật hoặc tắt một đòng điện lớn hơn nhiều

b, Nguyên lý hoạt động của relay

Khi dòng điện chạy qua mạch thứ nhất (1), nó kích hoạt nam châm điện (màu nâu) Tạo ra từ trường (màu xanh) thu hút một tiếp điểm (màu đỏ) và kích hoạt mạch thứ hai (2) Khi tắt nguồn, một lò xo kéo tiếp điểm trở lại vị trí ban đầu, tắt mạch thứ hai một lần nữa

1.2.4 Cảm biến hồng ngoại vat can

a, Khái niệm

Cảm biến quang được sử dụng trên một loạt các ứng dụng công nghiệp và sản xuât Chúng được sử dụng đê cảm nhận sự hiện diện của các vật thê hoặc vật liệu và

9

sau đó bắt đầu một số hành động hoặc đơn giản là đánh dẫu sự hiện diện hoặc văng mặt của chúng Chìa khóa cho hoạt động của họ là họ không yêu cầu tiếp xúc vật lý với mục tiêu hoặc đôi tượng được cảm nhận

Hình I 4: Cảm biến quang

b, Cau tạo

Một cảm biễn quang gồm ba bộ phận chính :đầu phát, vật thé , dau thu

LED

Photo-transistor

Hinh 1 5:Cau tao cam bién quang

c, Ung dụng của cảm biến hồng ngoại vat thé

Cảm biến tiệm cận được sử dụng trên một loạt các ứng dụng công nghiệp và sản

xuất Chúng được sử dụng để cảm nhận

Sự hiện diện của các vật thể hoặc vật liệu và sau đó bắt đầu một số hành động hoặc đơn giản là đánh dấu sự hiện diện hoặc văng mặt của chúng Chìa khóa cho hoạt

động của chúng là chúng không yêu cầu tiếp xúc vật lý với mục tiêu hoặc đối tượng

được cảm nhận

1.2.5 May bom

a, Khai niém

Máy bơm là một loại máy thủy lực, nhận năng lượng từ bên ngoài ( cơ năng, điện năng, thủy năng vv ) và truyền năng lượng cho dòng chất lỏng, nhờ vậy đưa

chất lỏng lên một độ cao nhất định hoặc dịch chuyển chất lỏng theo hệ thống

đường ống

b, Cau tao

Một máy bơm nước có cấu tạo gôm 4 phân chính:

10

- Bánh công tác: được lắp trên trục của bơm để có định với trục tạo nên phần quay gọi

là Roto

- Trục bơm: thường được chế tạo băng thép hợp kim và được lắp với bánh công tác thông qua mối ghép then

- Bộ phận dẫn hướng vào: thuộc thân máy bơm thường

- Bộ phận dẫn hướng ra: được đúc băng gang và có hình dạng tương đối phức tạp

©; Nguyên lí hoạt động

Mỗi loại máy bơm nước có nguyên lý hoạt động khác nhau Nhưng nhìn chung, máy được vận hàng theo nguyên lý chung là hút hết không khí ra khỏi l đường ống (tạo chân không) làm cho áp suất trong đường ống giảm vẻ 0 Lúc đó, áp suất khí quyền đè lên mặt nước, làm cho nước trong ống được đây lên

Khi lượng nước trong phần thân bơm và ống hút đây, lúc này máy hoạt động dựa trên quá trình hút đầy Quá trình này diễn ra với tân suất thường xuyên, giúp tạo ra dòng chảy vận chuyên nước không ngừng

1.2.6 Transitor

a, Khái niệm:

Transistor là một loại linh kiện bán dẫn chủ động thường được sử dụng trong mạch khuyếch đại hay khóa điện tử

b, Cau tạo và nguyên lý hoạt động:

Transistor gồm ba lớp bán dẫn ghép với nhau hình thành hai mối tiếp giáp P-N,

nếu chép 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 đâu

ngược chiều nhau Cấu trúc này được gọi là Bipolar Junction Transitor (BJT) vì dòng

điện chạy trong cấu trúc này bao gồm cả hai loại điện tích âm và dương (Bipolar nghĩa

Ci\www.bachkhoadientu:vn)

5 B4 N| B

P

|

la hai cuc tinh)

rao

E

Hình 1 6: Ky hiéu transistor

11

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 thap.[separator] 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

Lc

aN

ic E be==ee 22 Se lc

£ẻ

`$“

=>

eo

Hinh 1.7: Cau tao transistor Transistor hoạt động được nhờ đặt một điện thế một chiều vào vùng biến (junction) Dién thé này gọi là điện thế kích hoạt Có hai cách thức hoạt động của PNP

và NPN là: phân cực nghịch, phân cực thuận

12

CHUONG 2: THIET KE MAY ROT NUOC TU DONG

2.1 Phân tích và mô phóng mạch

Foes

Hình 2 1: Sơ đồ nguyên lý máy rót nước tự động Nguyên lý hoạt động:

Tại cảm biến sẽ có l led thu và một led phát , led phát sẽ chiếu ra chùm tia hồng

ngoại nếu có vật thể các chùm tia hồng ngoại sẽ va vào vật thê rồi phản về phía led thu Lúc này khi có tín hiệu có được từ led thu cảm biến sẽ xuất ra một tín hiện điện áp từ

chân OUT của cảm biến, tín hiệu này sẽ di chuyển vào chân B của Transitor ÑNPN làm cho Transitor hoạt động lúc đó dòng điện sẽ từ dương nguồn VCC_ đi qua chân của Relay rồi qua chân C xuống chân E của Tran rồi về 0V

Khi đi qua chân của relay sẽ kích làm cuộn hút của relay hoạt động dẫn tới ralay từ trạng thái “mở” sáng trạng thái “đóng” làm cho mạch kín dẫn tới máy bơm hoạt động hút và bơm nước

Khi không có vật thể , cảm biến không xuất ra tín hiệu điện áp -> transitor không

hoạt động -> relay không đóng -> máy bơm không hoạt động

13

»

IMG_1599.MOV

Video 2 1: Video m6 phong 2.2 Thiét ké va ché tao mach

Dựa trên sơ đồ nguyên lý mạch máy rót nước bên trên ta thực hiện lắp ráp mạch ta

có mạch thực tế:

` `

IMG_1499 (1).MOV

Video 2 2: Van hanh mach thuc té

14

Hình 2 3: Hình ảnh thực tế của thiết bị

IMG_1863.MOV

Video 2 3:Vận hành mạch thiết bị thực tế

15

KET LUAN VA HUONG PHAT TRIEN

Kết luận

Qua việc thực hiện đề tài này đã giúp sinh viên củng cố thêm cho bản thân các

kiến thức liên quan đến điện tư như các linh kiện điện tử , chức năng của từng linh

kiện và ứng dụng của các linh kiện trong thực tế

Ngoài ra sinh viên cũng được tìm hiểu học hỏi thêm kiến thức trong quá trình thực tập thông qua sự hướng dẫn của giảng viên hướng dẫn và các nguồn tự tìm hiểu

Đề tài còn giúp tạo nên tảng cho sinh viên trong việc các đồ án sau này

Hướng phát triển của đề tài

Ta thay được máy rót nước tự động là một đề tài không quá khó để có thể thực

hiện vì thế dễ tài này có thể ứng dụng trong cuộc sống khi có thể chế tạo máy và sử dụng trong đời sống

16

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Báo cáo thuyết minh đồ án có sử dụng một số tại liệu tham khảo từ:

=> Từ điển mở Wikipedia và một số thông tin trên mạng khác

=> Các mẫu hướng dẫn báo cáo đồ án từ giảng viên hướng dẫn và

sinh viên khóa trước

17