CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU 1.1 Lý do chọn đề tài Hiện nay, việc phòng cháy chữa cháy là một vấn đề được quan tâm hàng đầu của nước ta, cũng như các nước khác trên thế giới và nó cũng đã trở thành nghĩa vụ của mỗi công dân. Các phương tiện thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy chữa cháy nằm hạn chế những vụ cháy nổ diễn ra, giảm bớt thiệt hại về người, đồng thời về mặt cơ sở vật chất để giảm mối lo âu của xã hội. Sử dụng con IC7805 và LM358 vừa đáp ứng được nhu cầu thông dụng trên thị trường với giá thành hợp lí, phù hợp với việc nghiên cứu của sinh viên. Vì thế tôi đã thực hiện trong bài báo cáo đề tài:”MẠCH BÁO CHÁY BÁO KHÓI DÙNG CẢM BIẾN LM358 VÀ IC7805”.2 Mục tiêu nghiên cứu Mục tiêu: Thiết kế và thi công mạch đo nồng độ cồn sử dụng IC LM358 và IC7805.
Khi hoạt động, mạch sẽ có 2 thông báo: + Mạch báo cháy khi cảm nhận được nhiệt độ cao do lửa thì nó sẽ biến đổi thành âm thanh đưa ra loa để thông báo. + Mạch báo khói khi cảm nhiệt được khói thông qua IC và nó sẽ biến đổi thành âm thanh đưa ra loa để thông báo.3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Cảm biến LM358 và IC7805 ( cảm biến để dùng trong mạch báo cháy, báo khói ), phần mềm mô phỏng Proteus. Phạm vi nghiên cứu: Đề tài được thực hiện phục vụ cho mục đích học tập tại Khoa điện tử viễn thông hàng không – Học viện Hàng Không Việt Nam.4 Các khái niệm và cơ chế hoạt động 1.1 Khái niệm Vấn đề quan trọng của báo cháy, báo khói là phát hiện kịp thời cảnh báo cho cư dân trong tòa nhà và các tổ chức cứu hỏa. Đây là vai trò quan trọng của hệ thống phát hiện cháy và 14 báo động.2 Cơ chế hoạt động Sử dụng các linh kiện phát quang (led, led hồng ngoại,.) chiếu một tia ánh sáng qua vùng bảo vệ vào một linh kiện phát quang.
Ta sử dụng một linh kiện phát quang chiếu vào một linh kiện thu quang. Khi có cháy, có khói đi qua linh kiện phát quang sẽ che chắn hoặc làm giảm cường độ ánh sáng chiếu vào linh kiện thu được. Khi cường độ giảm xuống một giá trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động.5 Ứng dụng của mạch Báo cháy gia đình là phòng chống hiệu quả nhất cho mỗi gia đình. Các thiết bị có giá rẻ, sẽ giúp bạn ngăn chặn những rủi ro tiềm ẩn cho gia đình.
Có các thiết bị này trong gia đình sẽ giúp gia đình được an tâm. Ngoài chức năng báo cháy chính thì tôi cũng tích hợp thêm thiết bị báo khói để có thể phát hiện ra các tiềm ẩn của lửa,. 15 CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Một số nghiên cứu liên quan đến đề tài: Có rất nhiều cảm biến báo cháy, báo khói: Cảm biến khói ion hóa: là cảm biến sử dụng đồng vị phóng xạ làm ion hóa phân tử khói trong không khí. Giá thành rẻ, phát hiện đám cháy nhanh hơn cảm biến khói quang.
Tuy nhiên, nhược điểm của nó là rất nhạy nên có thể phát động báo cháy bằng cảm biến khói sẽ sai, sử dụng bằng phóng xạ nên không thân thiện với môi trường. Cảm biến khói quang điện: là cảm biến sử dụng chùm ánh sáng và tế bào quang điện ( điot quang) để theo dõi các hạt khói. Cảm biến này ít báo động sai, và không dùng chất phóng xạ nên thân thiện với môi trường. Nhược điểm của nó là khá nhạy cảm với các hạt bụi và côn trùng nên cần phải vệ sinh thường xuyên.
Cảm biến báo cháy báo khói là một ứng dụng khá quan trọng đòi hỏi việc phải sử dụng các linh kiện và thiết bị có độ chính xác cao, nhưng ở đây tôi chỉ dùng linh kiện thông dụng, có giá thành rẻ phù hợp với điều kiện tài chính và phục vụ cho học tập nên độ chính xác còn chưa cao. Do vậy tôi chỉ dừng lại ở việc xây dựng được hệ thống báo cháy báo khói sử dụng trong việc học tập và nghiên cứu nên tính ứng dụng thực tế sẽ không đảm bảo được.2 Các linh kiện sử dụng trong đề tài 2.1 Điện trở - Điện trở là linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác tùy thuộc vào vị trí trong mạch điện. Điện trở được dùng để cản trở dòng điện, là linh kiện cực phổ biến trên các loại mạch. - Cấu tạo: điện trở được cấu tạo từ những vật liệu điện trở suất cao như làm bằng than, magie kim loại Ni-O2, oxit kim loại, dây quấn.
Để biểu thị giá trị điện trở, người ta sử dụng các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở. - Điện trở được dùng trong mạch là 10k, 1k, 470, 330.1: Kí hiệu điện trở Hình 2.2: Các loại điện trở 2.2 Tụ điện - Là linh kiện có khả năng tích điện. Tụ điện cách điện với dòng điện một chiều và cho dòng điện xoay chiều đi qua. - Tụ điện được chia làm 2 loại: Tụ không phân cực và tụ có phân cực.
- Tụ phân cực thường có giá trị lớn hơn tụ không phân cực, trên 2 chân các loại tụ phân cực có phân biệt chân nối âm, nối dương rõ ràng, khi gắn tụ có phân cực vào mạch điện, nếu gắn ngược chiều âm dương, tụ phân cực có thể bị hư và hoạt động sai. Ngoài ra, người ta còn gọi tên tụ điện theo vật liệu làm tụ, ví dụ: tụ gốm, tụ sứ, tụ hóa,. - Tụ điện được sử dụng trong mạch là tụ 100uf/16V, tụ 100nf Hình 2.3: Kí hiệu tụ điện Hình 2.4: Các loại tụ điện 17 2.3 Transistor C1815 (A1015) - Là một bóng bán dẫn được sử dụng rộng rãi, nó được sử dụng trong các dự án thương mại và giáo dục. Nó được thiết kế để khuếch đại tần số âm thanh và OSC tần số cao.
Điện áp cơ sở thu của bóng bán dẫn là 50V do đó nó có thể dễ dàng được sử dụng trong các mạch sử dụng dưới 50V DC. - Cấu tạo bởi 2 lớp tiếp xúc N-P ghép liên tiếp gồm các vùng bán dẫn loại P và N xếp xen kẽ với nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác nhau. Nếu vùng giữa là P ta có transistor NPN. - Transitor khuếch đại thuật toán, có thể coi là C1815 là một công tắc đóng ngắt NPN, khi áp được cấp đủ vào chân B thì transistor dẫn làm cho dòng từ C đỏ xuống chân (VBE > 0,7).
- Dòng thu của bóng bán dẫn là 150mA do đó nó có thể điều khiển bất kỳ tải nào dưới giới hạn 150mA. Công suất tiêu tán của bộ thu và giá trị khuếch đại dòng DC của bóng bán dẫn khá tốt do sử dụng lý tưởng cho mục đích khuếch đại âm thanh và khuếch đại tín hiệu điện tử. - Ngoài ra, nó cũng có thể được sử dụng như một công tắc để điều khiển tải dưới 150mA.5: Sơ đồ chân của C1815 18 - 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.
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 b. 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 2.4 Diode 1N4007 - Diode là một linh kiện chỉ cho phép dòng điện chạy qua nó theo một chiều nhất định, chiều 19 ngược lại thì dòng điện không thể đi qua. - Diode được cấu tạo từ 2 lớp bán dẫn tiếp xúc với nhau.
Diode có 2 cực Anode và Cathode. Nó chỉ cho dòng điện đi theo 1 chiều từ anode sang cathode, nó được dùng như van 1 chiều trong mạch điện. - Diode 1N4007 là một diode chỉnh lưu tiếp giáp PN. Những loại điốt này chỉ cho phép dòng điện chạy theo một hướng duy nhất.
Vì vậy, nó có thể được sử dụng để chuyển đổi nguồn AC thành DC. Điốt 1N4007 tương thích điện với các điốt chỉnh lưu khác và có thể được sử dụng thay cho bất kỳ diode nào thuộc dòng 1N400X. - Diode 1N4007 là một diode silic chỉnh lưu phổ biến 1A thường được sử dụng trong adapter AC cho các thiết bị gia dụng thông thường. Diode 1N4007 chịu được điện áp tối đa lên đến 1000V.
Nếu dòng điện cực đại đi qua diode 1N4007 là 1A hoặc cao hơn thì sẽ gây nóng và cháy diode.5 IC 7805 - Với những mạch điện không đòi hỏi sự ổn định của điện áp quá cao, sử dụng IC ổn áp thường được người thiết kế sử dụng vì mạch điện khá đơn giản. Các loại ổn áp thường dùng là IC 78xx, với xx là điện áp cần ổn định. Ví dụ 7805 là ổn áp 5V.7: IC 7805 - IC 7805 có 3 chân: + Chân 1 là chân IN: chân nguồn đi vào. + Chân 2 là chân GND: chân nối mass.
+ Chân 3 là chân OUT: chân nguồn đầu ra. Ngõ ra OUT luôn ổn định ở 5V dù điện áp từ nguồn thay đổi. Mạch này dùng để bảo vệ những mạch điện áp 5V (các loại IC thường hoạt động ở điện áp này). Nếu nguồn điện có sự cố đột ngột: điện áp tăng cao thì mạch điện vẫn hoạt động ổn định nhờ có IC 7805 vẫn giữ được điện áp ngõ ra OUT 5V không đổi.
Mạch trên lấy nguồn 1 chiều từ một máy với điện áp từ 9V- 12V để đưa vào ngõ IN. Khi kết nối mạch điện, do nhiều nguyên nhân, người dùng dễ nhầm lẫn cực tính của nguồn cung cấp khi đấu vào mạch, tròn trường hợp này rất dễ ảnh hưởng đến các linh kiện trong board mạch.