Đồ Án Thiết kế bộ thí nghiệm cảm biến

LỜI NÓI ĐẦU


Ngành công nghiệp điện tử là một trong những ngành công nghiệp phát triển hàng đầu trên thế giới. Sự ra đời của hàng loạt các thiết bị cảm biến với tính năng ngày càng đa dạng và tinh vi hơn đã chứng tỏ điều này. Xu hướng phát triển của công nghiệp điện tử là mở rộng chức năng sản phẩm và nâng cao khả năng ứng dụng thực tế. Chính vì vậy mà các thiết bị cảm biến hiện nay được sử dụng nhiều trong các lĩnh vực như giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô, . , trong hệ thống sản xuất tự động như Robot, dây chuyền tự động.

Sự phát triển của khoa học kỹ thuật đồng nghĩa với sự phát triển của ngành công nghiệp tự động hoá.Giải phóng sức lao động của con người trong những dây chuyền công nghiệp. Điều đó, các thiết bị cảm biến dần dần đóng vai trò quan trọng trong đời sống của chúng ta. Chính vì vậy, môn học cảm biến đã được đưa vào giảng dạy tại các trường kỹ thuật. Với mục đích giúp các bạn sinh viên làm quen với các thiết bị cảm biền, biết ứng dụng chúng trong đời sống hàng ngày cũng như trong các dây truyền công nghiệp.

Do đó, việc tìm hiểu về cảm biến trở thành một yêu cầu quan trọng đối với sinh viên theo học chuyên ngành điện- điện tử nói riêng và những người làm kỹ thuật nói chung. Không thuần túy là những bài giảng lý thuyết, việc nghiên cứu ứng dụng của cảm biến sẽ thực sự hiệu quả thông qua các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.

Vì vậy khi chúng em có điều kiện làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo mô hình thí nghiệm cảm biến” với mong muốn đưa vào ứng dụng trong giảng dạy thực hành môn cảm biến.


PHẦN MỞ ĐẦU

1.1 Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài.

Khi khoa học- kỹ thuật ngày càng phát triển, tìm hiểu cụ thể sự tự động hoá trong các dây chuyền sản xuất công nghiệp, một dạng phản hồi nhanh chóng tín hiệu trạng thái của những thiết bị vận hành các hệ thống điều khiển tự động

Trong những năm gần đây, kỹ thuật cảm biến thể hiện vai trò quan trọng trong kỹ thuật ,công nghiệp, đặc biệt là trong thực tiễn. Nhờ các tiến bộ của khoa học và công nghệ trong lĩnh vực vật liệu, thiết bị điện tử và tin học, các IC trong vi điều khiển được tối ưu hóa về chức năng và kích thước.Phạm vi ứng dụng ngày càng được mở rộng. Chúng có mặt trong các hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm năng lượng, chống ô nhiễm môi trường .Chúng cũng được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô.

Do đó, việc tìm hiểu về các mạch ứng dụng của cảm biến trở thành một yêu cầu quan trọng đối với sinh viên theo học chuyên ngành điện- điện tử nói riêng và những người làm kỹ thuật nói chung. Không thuần túy là những bài giảng lý thuyết, việc nghiên cứu ứng dụng của cảm biến sẽ thực sự hiệu quả thông qua các đồ án môn học, đồ án tốt nghiệp.

Vì vậy khi chúng em có điều kiện làm đồ án tốt nghiệp, chúng em đã quyết định thực hiện đề tài: “Nghiên cứu, chế tạo mô hình thí nghiệm cảm biến” với mong muốn đưa vào ứng dụng trong giảng dạy thực hành môn cảm biến.

1.2. Mục đích của đề tài.

- Nghiên cứu thông số kỹ thuật, nguyên lý hoạt động, phạm vi ứng dụng của từng loại cảm biến.

- Xây dựng modul thí nghiệm cảm biến

- Xây dưng một số mô hình những ứng dụng của cảm biến trong thực tế.

1.3.Nội dung của đề tài, các vấn đề cần giải quyết.

Nghiên cứu, chế tạo mô hình thí nghiệm cảm biến:

ã Sự cảm nhận, phát hiện phản hồi tín hiệu ở đầu ra của cảm biến khi có sự tác động của các yếu tố đầu vào.

ã Đưa ra được các dạng đặc tuyến của cảm biến

ã Đưa ra một số mô hình ứng dụng nhỏ của cảm biến trong thực tế.

1.4.Đối tượng và phạm vi đề tài

Đối tượng: Mô hình thí nghiệm cảm biến

Khách thể: Sinhviên chuyên ngành Điện-Điện Tử.

1.5.Phương pháp nghiên cứu.

- Đọc các tài liệu tham khảo để hiểu thêm, kỹ hơn về các module thí nghiệm.

- Nghiên cứu, khảo sát từng loại cảm biến thực tế xây dựng mô hình ứng dụng.

- Thực hiện lắp giáp và tiến hành test cảm biến trên mô hình thí nghiệm.

1.6.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn

Chưa có mô hình thí nghiệm cảm biến được xây dựng tại trường để đáp ứng nhu cầu thực hành của các bạn sinh viên Điện Tử. Vì thế nhóm chúng em đã đưa ra mô hình thí nghiệm này với những tính năng vượt trội, tổng hợp các module thực hành mà sinh viên hay gặp, sử dụng cho Sinh viên ngành Điện-Điện tử.

Với mô hình này thì chắc chắn việc thiết kế, phân tích, lập trình các thiết bị cảm biến sẽ không còn là vấn đề khó khăn đối với sinh viên nữa. Hơn nữa, sinh viên sẽ tiết kiệm được thời gian, tiền bạc để có nhiều thời gian học tập hơn


2.3. Mạch test Cảm biến

2.3.1. Sơ đồ mạch test Cảm biến

.

2.3.3. Nguyên lý hoạt động

* Mạch đo và hiển thị nhiệt độ

Thông qua cảm biến nhiệt LM35 đọc nhiệt độ từ môi trường đưa ra tín hiệu điện áp.

LM35 là cảm biến nhiệt độ có thể hoạt động đến . Tương ứng với nhiệt độ thì LM35 cho ra điện áp 0V. Cứ tăng thì điện áp ra tăng 10mV. Tín hiệu điện áp từ LM35 đưa qua bộ khuếch đại sẽ được khuếch đại lên 10 lần.Nghĩa là điện áp sau khi qua bộ khuếch đại tương ứng từ 0 – 10V .Ngoài ra , đầu ra của bộ khuếch đại được so sánh với điện áp +5V với mục đích báo nhiệt độ đã ở mức trên 50°C.

* Bộ tạo nhiệt có rơle tự ngắt

- Điện trở R23 dùng để tránh cho cực B của transistor C1815 không nối trực tiếp với nguồn 5V.

- Biến trở R1 dùng để độ phân cực cho transistor .

- Setpoint nhằm mục đích tạo nhiệt đưa ra điện áp.

- Transistor T1 và T2 mắc đẩy kéo với nhau để nâng dòng ( T1 là transistor có công suất nhỏ , T2 là transistor có công suất lớn.).

- Khi nhiệt độ lớn hơn 90 độ C thì rơle bị tác động , khi đó mạch điện sẽ tự ngắt.