Đồ Án Nghiên Cứu, Thiết Kế Bộ Ngắt Dòng Dò

LỜI NÓI ĐẦU
Điện giật là nguy cơ gây thương tổn chết người xếp ở mức cao. Ở Việt Nam hàng
năm có 450 -500 vụ tai nạn do điện giật làm chết 350 - 400 người, bị thương hàng trăm
người, đó là một con số đáng lo ngại. Những thương tổn và tử vong này luôn có thể
phòng tránh được. Tuy nhiên hầu hết các lĩnh vực người sử dụng thiết bị điện không
lắp đặt các thiết bị an toàn điện, bảo vệ chống rò điện, không nối đất các thiết bị điện
theo yêu cầu của các nhà chế tạo. Gần đây nhất là sự việc hàng loạt các máy ATM gây
giật điện, thậm chí dẫn đến tử vong làm xôn xao dư luận, và hoang mang cho người sử
dụng về mức độ an toàn của các thiết bị điện công cộng.
Trong lĩnh vực y tế, môi trường ẩm ướt do nước, dịch, máu luôn tiềm ẩn nguy
cơ giật điện cho những người sử dụng thiết bị điện. Điều này càng nguy hiểm hơn với
các bệnh nhân trước những nguy cơ giật vĩ mô và giật vi mô.
Việc nghiên cứu, thiết kế, chế tạo và ứng dụng các thiết bị đảm bảo an toàn điện
là rất cần thiết. Chế tạo thành công bộ ngắt dòng dò thông minh với những ưu điểm
như phát hiện dòng dò cỡ nhỏ từ 0.5mA, tính năng cảnh báo thông minh, tự động ngắt
mạch khi dòng dò vượt ngưỡng 5mA là một sản phẩn an toàn điện hiệu quả và dễ sử
dụng trong thực tế.
Trong quá trình thực hiện, luận văn đã nhận được nhiều sự giúp đỡ cũng như sự
động viên khích lệ của gia đình, bạn bè và đặc biệt là sự hướng dẫn tận tình của PGS
TS. Nguyễn Văn Khang . Tôi xin gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo hướng dẫn cùng
những người đã giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn. Tôi hy vọng thầy, cô và bạn bè sẽ tiếp
tục giúp đỡ tôi hoàn thiện tốt hơn luận văn này trong tương lai.




MỤC LỤC
LỜI NÓI ĐẦU . . 3
MỤC LỤC . . 5
DANH SÁCH CÁC HÌNH VẼ . 7
DANH SÁCH CÁC BẢNG . . 9
DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT .
CHƯƠNG 1
MỞ ĐẦU . . 11
1.1.Giới thiệu . . 11
1.2 Tinh hình an tòan điện trong thực tế . .12
1.3 Nội dung luận văn
CHƯƠNG 2. NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT AN TOÀN ĐIỆN . . 14
2.1 Tác động dòng điện lên cơ thể người và các yếu tố liên quan . .14
2.1.1 Nguy cơ giật điện khi tiếp xúc với vật mang điện . 14
2.1.2 Tác hại của dòng điện đối với cơ thể con người . .19
2.1.2.1 Ngưỡng cảm nhận . 19
2.1.2.2 Dòng thả lỏng . .20
2.1.2.3 Chứng tê liệt hệ hô hấp, đau và mệt mỏi . .20
2.1.2.4 Hiện tượng rung tâm thất . .20
2.1.2.5 Cơn co tim duy trì . 21
2.1.2.6 Bỏng và tổn thương thực thể . .21
2.1.2.7 Tác hại của dòng điện với một số cơ quan, tổ chức trên cơ thể người .21
2.1.3 Những yếu tố liên quan đến mức độ tác động của dòng điện lên cơ thể. 23
2.2 Các phương pháp hạn chế nguy cơ giật điện . .25
2.2.1 An toàn trong hệ thống cung cấp điện . .26
2.2.1.1 Hệ thống khuếch đại điện tim đạo trình chân phải . 26
2.2.1.2 Hệ thống tiếp đất đẳng thế . .26
2.2.1.3 Hệ thống phân phối điện cách ly . .28
2.2.1.4 Bộ GFCI (Ground -Fault Circuit Interrupter ) . 28
2.2.2 An toàn trong thiết kế thiết bị . . 29
2.3 Cơ sở bộ ngắt dòng dò khi nối đất gặp sự cố . . 33
2.3.1 Cơ sở cảm ứng điện từ, áp dụng đo cường độ dòng điện . . 33
2.3.1.1 Các định luật, hiện tượng cảm ứng điện từ . 33
2.3.1.2 Áp dụng chế tạo cảm biến dòng điện dò . .35
CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CÁC KHỐI CHỨC NĂNG
3.1. Giới thiệu một số linh kiện dùng trong thiết kế . . 38
3.1.1 Cảm biến dòng điện dò . 37
3.1.2. Vi điều khiển AVR ATmega 16 38
3.1.3. IC khuếch đại thuật toán TL084 50
3.2 Yêu cầu của sản phẩm cần đạt được . . 53
3.3 Sơ đồ khối chức năng và sự phối hợp hoạt động giữa các khối . . 54
3.3.1 Sơ đồ khối chức năng . . 54
3.3.2. Nguyên lý hoạt động 55
3.4. Thiết kế sơ đồ nguyên lý của bộ ngắt dòng dò . 55
3.4.1. Thiết kế phần cứng . 55
3.4.2. Mạch nguyên lý cảm biến dòng và khuếch đại vi sai . 56
3.4.3. Sơ đồ nguyên lý khối chỉnh lưu và lọc thông thấp . .58
3.4.4. Sơ đồ nguyên lý bộ điều khiển trung tâm và khối chấp hành. .58
3.4.5. Sơ đồ nguyên lý khối nguồn 59
3.4.6. Sơ đồ nguyên lý của bộ ngắt dòng dò . 60
3.5. Thiết kế phần mềm nhúng điều khiển . 60
3.7. Thiết kế kiểu dáng sản phẩm 67
Kết quả đạt được 69
Kết luận 71
Tài liệu tham khảo .72





̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃āā̃̃̃̃̃āā̃̃̃̃̃āā̃̃̃̃̃āā̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃ăā́̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃̃