BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC KỸ THUẬT CHO HỌC SINH: “Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu, áp dụng cho máy lọc nước gia đình”. (Đạt giải NHÌ cấp tỉnh)
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.88 MB, 16 trang )
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
MỤC LỤC
A. PHẦN CHUNG..............................................................................................1
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
II. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
III. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.
1
2
3
III.1. Mục tiêu chung.....................................................................................3
III.2. Mục tiêu cụ thể.....................................................................................3
IV. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
3
3
V.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thuyết........................................3
VI. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU.
4
VI.1. Tìm hiểu máy lọc nước RO sử dụng cho hộ gia định............................4
VI.1.1. Sơ đồ hoạt động của máy lọc nước RO..........................................5
VI.1.2. Sơ đồ điện máy lọc nước................................................................6
VI.2. Nghiên cứu mạch hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu,
áp dụng cho máy lọc nước gia đình..............................................................6
VI.2.1. Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình.............................................6
VI.2.2. Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình có gắn Hệ thống điều khiển
nước tự động tắt theo yêu cầu, áp dụng cho máy lọc nước gia đình.........7
VI.2.4. Sử dụng cảm biến mức nước..........................................................8
VI.2.6. Mạch hạ áp 24V sang 12V một chiều...........................................11
B. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SẢM PHẨM......14
I. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
II. NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SẢM PHẨM.
14
15
C. KẾT LUẬN KHOA HỌC............................................................................16
D. TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................16
A. PHẦN CHUNG
I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI
Trong xã hội hiện nay, vấn đề ô nhiễm mơi trường chính là vấn đề nóng hổi
và nhức nhối trên tồn thế giới. Ơ nhiễm mơi trường tác động trực tiếp tới đời
sống và sức khỏe con người.
Môi trường bị biến đổi như hiện nay nguyên nhân chính là do các hoạt động
sinh hoạt và sản xuất của con người. Xã hội ngày càng tiến bộ, đời sống con
người ngày một nâng cao thì con người lại sử dụng một cách bừa bãi các nguồn
tài nguyên mà chẳng nghĩ tới hậu quả sau này.
1
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Việc ô nhiễm môi trường cũng diễn ra ở Việt Nam, có những biểu hiện rõ
rệt như: Khơng khí ở các thành phố, các trung tâm xí nghiệp ngày càng ơ nhiễm;
thiếu nguồn đất và đặc biệt là vấn đề về nước sạch cho người dân. Ở Việt Nam
có tới 20% dân số chưa được tiếp cận với nước sạch và 30% người dân chưa
nhận thức được tầm quan trọng của nước sạch.Thực trạng khan hiếm nước sạch
cũng như ý thức bảo vệ nguồn tài nguyên nước của người dân Việt Nam chưa
cao.
Nguồn nước ô nhiễm, không đảm bảo chất lượng là nguyên nhân hàng đầu
dẫn đến các vấn đề sức khỏe nghiêm trọng như ung thư, bệnh đường tiêu hóa,
xương khớp, lão hóa da, … Để có nguồn nước sạch phục vụ sinh hoạt hàng
ngày, hiện nay hầu hết các hộ gia đình đều sử dụng máy lọc nước công nghệ lọc
RO. Máy lọc nước RO chính là giải pháp hồn hảo, cung cấp nguồn nước sạch
khuẩn, giàu khống chất, an tồn, tiện lợi, phù hợp uống trực tiếp và sử dụng
trong nấu nướng hàng ngày tại gia đình.
Máy lọc nước thường được sử dụng
nhiều khi các bà nội trợ vào bếp. Và một
vấn đề thường xảy ra đó là khi đang lấy
nước từ máy lọc nước, do tốc độ nước chảy
rất chậm nên họ thường để máy chạy như
vậy còn tranh thủ làm việc khác của quá
trình nấu nướng. Do bận rộn nấu nướng họ
quên mất việc tắt máy lọc nước và tình
trạng tràn nước thường xảy ra. Vấn đề này,
thứ nhất là gây lãng phí nguồn nước sạch,
tăng chi phí sinh hoạt. Theo cơ chế hoạt
động của máy lọc nước thì chỉ có khoảng
25% đến 50% nước được lọc tinh khiết còn
50% đến 75% nước bị thải ra ngồi. Thử
hình dung, nếu một lần nấu nướng bạn để
tràn ra ngồi hết 1(lít) nước lọc thì sẽ có
khoảng 2(lít) đến 3(lít) nước bị thải ra
ngồi, như vậy bạn đã lãng phí hết gần 4(lít) nước. Nếu 100 người (hay 1000
người) cũng quên như bạn thì lượng nước bị lãng phí là rất lớn. Thứ hai là cảm
giác bực bội khi phải mất thời gian để lau dọn vũng nước ấy, tâm lý bực bội chắc
chắn sẽ ảnh hưởng không nhỏ đến chất lượng sản phẩm của các bà nội trợ.
Vậy làm thế nào để ta có thể lấy được đúng lượng nước ta cần từ các máy
lọc nước mà không cần đứng canh từng phút và khơng gây lãng phí nguồn nước?
Để giải quyết vấn đề trên đội chúng em đã lựa chọn nghiên cứu đề tài “Hệ
thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu, áp dụng cho máy lọc nước gia
đình”.
II. Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI.
Nếu đề tài được nghiên cứu và chế tạo thành công sẽ góp phần bảo vệ
nguồn nước sạch, tiết kiệm được chi phí hóa đơn tiền điện, tiền nước và kéo dài
2
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
tuổi thọ cho máy lọc nước. Đồng thời tiết kiệm điện năng, nhiệt năng sử dụng
cho máy bơm và vận hành xử lý nước. Sản phẩm có thể được áp dụng rộng rãi ở
các máy lọc nước hộ gia đình.
III. MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU.
III.1. Mục tiêu chung.
Nghiên cứu chế tạo hệ thống mạch điện tử có khả năng điều khiển tự động
tắt nước theo yêu cầu của người dùng.
Nghiên cứu chế tạo mạch điện đơn giản, có kích thước nhỏ gọn, dễ sử dụng,
dễ lắp đặt trong các máy lọc nước của tất cả các hãng.
III.2. Mục tiêu cụ thể.
Hệ thống phải có chức năng khi người dùng mở van khóa nước để lấy nước
và xác định mức nước cần lấy ở vật dụng đựng nước (xoong, nồi, âm đun nước,
ca đựng nước... : Gọi chung là bình hứng nước). Khi nước trong bình đạt ngang
mức cần lấy thì hệ thống sẽ tự động điều khiển khóa nước lại (khơng cho nước
chảy vào bình nữa), đồng thời còi sẽ kêu để báo hiệu cho người dùng biết nước
đã đủ theo u cầu.
Khi phát hiện khơng có nước hoặc mực nước trong bình hứng đang thấp
hơn yêu cầu thì hệ thống sẽ tự động điều khiểu mở nước trở lại, cịi khơng kêu
nữa và người dùng có thể mở van khóa nước để lấy nước bình thường.
IV. GIỚI HẠN PHẠM VI NGHIÊN CỨU.
- Đề tài được nghiên cứu trong phạm vi kiến thức của học sinh ở cấp trung
học phổ thông .
V. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU.
V.1. Phương pháp phân tích và tổng hợp lý thút.
Thơng qua sách tham khảo và hệ thống Intener, đội đã tìm hiểu, nghiên cứu
về các loại linh kiện điện tử và các loại mạch điện tử có liên quan đến đề tài.
Nghiên cứu về các loại cảm biến mức nước tiếp xúc và khơng tiếp xúc.
Nghiên cứu các van nước khóa tự động bằng điện thường đóng và thường
mở.
Nghiên cứu, tìm hiểu về mạch chuyển đổi nguồn điện 1 chiều 24v sang 12v.
Nghiên cứu cấu tạo và nguyên tắc hoạt động của máy lọc nước hộ gia đình.
V.2. Phương pháp thực nghiệm, bao gồm:
V.2.1. Thực nghiệm thăm dò, tìm hiểu các nghiên
cứu có liên quan đến đề tài.
Thơng qua hệ thống internet chúng tơi đã tìm
hiểu một số sản phẩm có liên quan đến đề tài như:
3
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Máy lọc nước Sunhouse 9 lõi SHR8669B
Hãng sản xuấtSunhouseXuất xứĐài LoanBảo hành24 thángCông nghệ
lọcROTổng lõi lọc9 lõi lọcCách sử dụngLắp trực tiếp vào nguồn nước sinh
hoạtCông suất lọc (lít/giờ)10-15L/ giờThể tích bình chứa (L)10L. Giá bán
4.800.000đ.
Máy lọc nước Sanaky SNK-108NS.
Hệ thống 9 cấp lọc cho nguồn nước tinh khiết, đảm bảo sức khỏe người sử
dụng.
Trang bị đèn báo, công tắc áp thấp báo
hiệu khi áp lực nước đầu vào yếu.
Bộ hẹn giờ xả sục màng RO nâng cao
chất lượng nước và kéo dài tuổi thọ màng lọc
đến 3 năm. Van điều tiết nước thải kết hợp với
xả màng RO.
Màng lọc RO Toray Nhật Bản có khả
năng lọc sạch, loại bỏ hoàn toàn các tạp chất
gây hại có trong nước như Chì, Asen,
Mangan,…
Vỏ tủ inox khơng nhiễm từ, tăng khả năng chống oxy hóa, giữ độ sáng
bóng của vỏ theo thời gian. Giá bán 6.200.0000đ. …
Qua tìm hiểu, hiện tại trên thị trường vẫn chưa có sản phẩm nào có chức
năng giống với sản phẩm của đề tài mà nhóm đang nghiên cứu.
V.2.2. Thực nghiệm định lượng.
Nhóm đã tiến hành nghiên cứu cấu tạo của máy lọc nước hộ gia đình. Xác
định vị trí đặt hệ thống điều khiển nước tự động tắt trong máy lọc nước.
Tiến hành vẽ sơ đồ nguyên lý hoạt động của mạch.
Lắp ráp phần cứng trên bo mạch thử nghiệm.
Xây dựng mô hình sản phẩm, lắp ráp mạch, chạy thử nghiệm sản phẩm trên
mơ hình.
VI. NỢI DUNG NGHIÊN CỨU.
VI.1. Tìm hiểu máy lọc nước RO sử dụng cho hộ gia định.
Máy lọc nước RO là công nghệ lọc thẩm thấu ngược tiên tiến nhất hiện nay.
Đặc điểm của cơng nghệ RO chính là sử dụng màng lọc siêu thẩm thấu ngược
RO. Dựa vào sự chênh lệch áp suất giữa đầu vào và đầu ra, cơng nghệ RO
(Reverse Osmosis) là q trình đẩy nước qua các lõi lọc, theo các cấp độ từ thơ
đến tinh. Trong q trình dịng chảy qua các màng lọc trong các lõi lọc, nước sẽ
được loại bỏ hoàn toàn cặn bẩn, ion kim loại nặng, vi sinh vật, vi khuẩn… Nước
đã qua hệ thống lọc này đều trở nên tinh khiết, uống có vị ngon, ngọt.
4
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
VI.1.1. Sơ đồ hoạt động của máy lọc nước RO.
Sơ đồ hoạt động của máy lọc nước RO (Nguồn: i.ytimg.com)
Nước nguồn được đi vào máy qua bộ khóa. Nước sẽ vào cột lọc số 1, lõi lọc
của cột này có cấu tạo từ sợi thơ PP, các khe hở có kích thước 5 Micromet, giúp
ngăn chặn tạp chất > 5 Micromet đi qua.
Tiếp theo nước đã được lọc qua cột 1 sẽ được hút sang cột 2. Lõi lọc cột 2
có chứa than hoạt tính giúp loại bỏ ion kim loại nặng, tạp chất hữu cơ, chất tẩy,
thuốc trừ sâu, và các chất độc hại khác. Lõi lọc này có chứa Cation - chất khử độ
cứng của nước nhằm bảo vệ màng R.O và làm nước có vị ngọt tự nhiên.
Khi nước được hút sang cột lọc số 3. Lõi lọc tại đây được cấu tạo bởi sợi PP
có khe hở 1 micron sẽ giúp thanh lọc nốt những tạp chất có kích thước > 1
micron.
Sau khi qua 3 cột lọc nước sẽ được đẩy sang màng lọc RO. Màng lọc này
được sản xuất tại Mỹ hoạt động theo cơ chế thẩm thấu ngược, chịu được áp lực
cao và có khe hở cực nhỏ 0.0001 Micron. Tại đây, 2 phần nước được tách chia
gồm nước tinh khiết sẽ được đi qua màng RO còn lại sẽ được dẫn qua van thải
và thải ra ngoài. Bộ phận này có cơng dụng loại bỏ hồn tồn các chất rắn, khí
hịa tan trong nước, các ion kim loại, vi sinh vật, vi khuẩn, các chất hữu cơ làm
cho nước trở lên hoàn toàn tinh khiết, đây là bộ phận quan trọng nhất của cả hệ
thống và cũng là phụ kiện quan trọng của máy lọc nước.
Cuối cùng sau khi qua màng lọc RO nước sẽ được dẫn tới lõi lọc Cacbon
CL T33. Lõi lọc chứa thành phần Cacbon này sẽ diệt khuẩn, loại bỏ màu, làm
mềm và cân bằng độ PH trong nước.
5
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
VI.1.2. Sơ đồ điện máy lọc nước.
Nhìn chung các máy lọc nước sẽ có sơ đồ điện tương tự nhau, hình ảnh
dưới đây sẽ là sơ đồ mạch điện của máy lọc nước RO. Hệ thống điện sẽ giúp
máy lọc nước RO hoạt động 1 cách tự động, tạo lưu lượng và áp suất đủ lớn để
đưa nước đi qua các lõi lọc.
Sơ đồ điện máy lọc nước RO (Nguồn: blogspot.com)
Cấu tạo của sơ đồ điện máy lọc nước:
• Bơm để hút nước từ nguồn lên hệ thống.
•
Biến áp 24V DC cấp nguồn cho máy bơm và các van.
•
Van điện từ 24V DC để bật mở hệ thống.
•
Van cao áp 24V DC để đẩy nước vào bộ lọc nước RO.
•
Van áp thấp 24V DC để hỗ trợ tạo áp suất đẩy nước trong hệ thống.
VI.2. Nghiên cứu mạch hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu
Đường nước ra
cầu, áp dụng cho máy lọc nước gia đình.
Vật
để sử dụng
VI.2.1. Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình.
chứa
nước
Van khóa
bằng tay
Đường nước vào
Các lõi lọc
nước
6
Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Nguyên tắc hoạt động: Khi mở van khóa nước bằng tay, dưới áp lực của
nước máy nước sẽ chảy qua các lõi lọc (nước được lọc sạch), chảy qua van khóa
bằng tay và ra ngồi để sử dụng.
VI.2.2. Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình có gắn Hệ thống
điều khiển
Cảm biến
nước tự động tắt theo yêu cầu,Đường
áp dụng
cho máy lọc nước gia mức
đình.nước
nước ra
để sử dụng
Vật
chứa
nước
Van khóa
bằng tay
Đường nước vào
Các lõi lọc
nước
Cịi chíp
Van điện từ
thường mở
Bo mạch
điều khiển
Sơ đồ khối Máy lọc nước hộ gia đình có gắn hệ thống điều khiển
nước tự động tắt theo yêu cầu, áp dụng cho máy lọc nước gia đình.
7
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu được đặt ở đoạn nước
chảy ra từ sau các lõi lọc đến van khóa bằng tay. Với thiết kế này thì hệ thống
điều khiển nước tự động tắt sẽ không can thiệp vào hoạt động lọc nước của máy
lọc. Cơ chế lọc nước của máy vẫn được thực hiện hoàn toàn theo thiết kế của
nhà sản xuất.
Van điện từ sử dụng trong hệ thống là loại van điện từ thường mở. Khi chưa
cấp điện cho van thì van ln ở trạng thái mở. Khi cấp điện cho van thì van sẽ
khóa lại.
* Ngun tắc hoạt động:
Người dùng đặt cảm biến mức nước áp sát vào thành ngoài của vật dụng
chứa nước ở độ cao ngang vơi lượng nước mình muốn lấy.
Ban đầu khi vật dụng chứa nước chưa có nước (hoặc có nước nhưng vẫn
cịn ít chưa đủ theo yêu cầu), cảm biến mức nước sẽ báo về tín hiệu mức thấp, bo
mạch điều khiển sẽ không tác động đến van điện từ, van điện từ sẽ ở trạng thái
mở. Lúc này, khi mở van khóa nước bằng tay, dưới áp lực của nước máy nước sẽ
chảy qua các lõi lọc (nước được lọc sạch), chảy qua van điện từ, chảy qua van
khóa bằng tay và ra ngoài để sử dụng.
Khi nước trong vật dụng chứa nước đã ngang với mức nước muốn lấy
(ngang với vị trí đặt cảm biến mức nước) thì cảm biến mức nước sẽ báo về tín
hiệu mức cao, bo mạch điều khiển sẽ điều khiển khóa van điện từ lại, nước sẽ
khơng chảy ra ngồi nữa đồng thời cịi chíp sẽ kêu báo hiệu cho người dùng biết
là nước đã đầy theo ý muốn. Người dùng sẽ khóa van nước bằng tay lại, lấy
lượng nước của mình để sử dụng. Lúc này trạng thái của mạch sẽ trở về như ban
đầu, van điện từ sẽ ở trạng thái thường mở, cịi chíp khơng kêu nữa.
VI.2.4. Sử dụng cảm biến mức nước.
Trên thị trường hiện nay có rất nhiều loại cảm biến phát hiện mức nước do
các hãng khác nhau sản xuất. Xét về cơ chế phát hiện mức nước được phân
thành hai loại: Cảm biến phát hiện mức nước tiếp xúc và không tiếp xúc.
Cảm biến phát hiện mức nước tiếp xúc trên thị trường hiện nay có như Cảm
Biến Phát Hiện Nước Tiếp Xúc PHN-IR03-NPN, cảm biến mức nước bằng phao
MH83I.
8
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Đặc điểm của những cảm biến mức nước loại này là cảm biến phải chạm
trực tiếp vào nước mới phát hiện có nước. Cơ chế này hơi bất tiện và với tiêu chí
của đề tài thì cơ chế này không hợp vệ sinh (bỏ vào, lấy ra như vậy chất lượng
nước sẽ không đảm bảo). Do vậy trong đề tài chúng em không sử dụng loại cảm
biến này.
Cảm biến phát hiện mức nước không tiếp xúc là loại cảm biến không cần
chạm trực tiếp vào nước, chỉ cần áp sát cảm biến ở thành bình, khi nước trong
bình đạt ở mức thấp hơn vị trí đặt cảm biến thì cảm biến khơng phát hiện ra
nước, nhưng khi nước đạt ngang mức vị trí đặt cảm biến thì cảm biếm sẽ báo có
nước. Cơ chế hoạt động này thuận tiên, cảm biến không cần tiếp xúc trực tiếp
vào nước nên đảm bảo vệ sinh do vậy trong đề tài chúng em lựa chọn loại cảm
biến không tiếp xúc.
Trong cảm biến không tiếp xúc chia làm hai loại: Cảm biến phát hiện mức
nước không tiếp xúc dạng điện dung và Cảm biến phát hiện mức nước không
tiếp xúc dạng siêu âm.
Cảm biến phát hiện mức nước không tiếp xúc dạng điện dung có độ nhạy
cao (cỡ 0,5s), tuy nhiên chỉ phát hiện được nước đựng trong các bình chứa làm
bằng phi kim như nhựa, thủy tinh...
Cảm biến phát hiện mức nước khơng tiếp xúc dạng siêu âm có độ nhạy thấp
hơn (cỡ 2s), nhưng có thể phát hiện được nước đựng trong các bình chứa làm
bằng cả phi kim và kim loại như nhôm, inoc, nhựa, thủy tinh… Do vậy trong đề
tài chúng em đã chọn loại cảm biến mức nước không tiếp xúc dạng siêu âm.
Thông số kỹ thuật của cảm biến mức nước không tiếp xúc dạng siêu âm.
9
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Điện áp: 12V DC.
Dòng điện: 10mA.
Nhiệt độ làm việc: -250C đến
+85 0C.
Phát hiện nước với độ dầy của
thành bể lên tới 5 mm.
Kích thước:
Đường kính 27mm.
Độ dầy 20mm.
Sơ đồ đấu nối:
- Màu đỏ: Chân dương.
- Màu đen: Chân âm (GND).
- Màu xanh: Chân OUT (Tín hiệu ra)
- Màu trắng: chân MODE.
+ MODE nối với GND thì: Phát hiện có nước OUT mức thấp 0(V), khơng
có nước mức cao (12V).
+ MODE khơng nối với GND thì: Phát hiện có nước OUT ở mức cao
(12V), khơng có nước mức thấp 0(V).
Trong đề tài chúng em thiết kế thì chân MODE không nối với GND.
Để thuận tiện trong việc sử dụng cảm biến chúng em đã thay dây tín hiệu
của cảm biến bằng dây điện dạng lò xo của điện thoại bàn. Với cải tiến này khi
sử dụng cảm biến để đo mức nước sẽ dễ dàng hơn, dây điện gọn gàng hơn.
Để áp sát cảm biến vào thành bình đội chúng em đã sử dụng loại miếng dán
hai mặt siêu dính đa năng Fixate gel pad. Đây là loại miếng dán có thể dính trên
mọi bề mặt được làm bằng các vật liệu khác nhau, chất liệu co giãn, bền bỉ cao,
có thể tái sử dụng bằng cách rửa sạch bụi bẩn dưới vòi nước.
10
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
VI.2.5. Thiết kế giá để cảm biến mức nước.
Cảm biến mức nước là thiết bị nhạy cảm do vậy cần có vị trí đặt phù hợp,
an toàn, dễ sử dụng và đảm bảo thẩm mỹ. Đội đã sử dụng chất liệu inoc làm giá
đỡ, thiết kế hình dạng và kích thước phù hợp với vỏ máy lọc nước gia đình, cụ
thể như sau:
VI.2.6. Mạch hạ áp 24V sang 12V một chiều.
Do nguồn điện sử dụng trong máy lọc nước là nguồn 24V một chiều, trong
khi đó mạch Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu lại sử dụng
nguồn 12V một chiều, do đó phải sử dụng mạch hạ áp 24V sang 12V một chiều.
11
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Trong đề tài chúng
em đã sử dụng mạch
nguồn giảm áp LM2596
ADJ 3A. Đây là mạch
giảm áp DC nhỏ gọn có
khả năng giảm áp từ
30V xuống 1.5V (điều
chỉnh bằng biến trở) mà
vẫn đạt hiệu suất cao
(92%) . Thích hợp cho
các ứng dụng chia
nguồn, hạ áp, cấp cho
các thiết bị như camera,
motor , robot,...
Thông số kỹ thuật của mạch:
Điện áp đầu vào: Từ 3V đến 30V.
Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 30V (điều chỉnh
bằng biến trở).
Dòng đáp ứng tối đa là 3A.
Hiệu suất : 92%.
Công suất : 15W.
VI.2.7. Van điện từ.
Van điện từ hay cịn gọi là solenoid valve là loại van đóng, mở nhờ điều
khiển của cuộn dây điện từ bởi dòng điện 12V DC, 24V DC hoặc 220V AC theo
cơ chế hoạt động On/Off. Van điện từ là một thiết bị thơng dụng, có vai trị quan
trọng khơng thể thiếu trong các hệ thống như ga, dầu, hơi, nước … nên tên gọi
của van điện từ sẽ tương ứng với hệ thống đó, như van điện từ hệ thống khí nén,
van điện từ nước…
12
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Theo chức năng, van điện từ được phân thành hai loại:
- Van điện từ thường đóng: Ngun lý hoạt động, van ln ở chế độ khóa
khi chưa được cấp điện và ở chế độ mở khi có dịng điện đi qua.
- Van điện từ thường mở: Hoạt động ngược lại so với van thường đóng, van
ln ở chế độ mở khi chưa được cấp điện và sẽ khóa khi có dịng điện chạy qua.
Với đặc điểm của đề tài chúng em, nếu sử dụng van điện từ thường đóng thì
cứ mỗi lần mở van khóa nước bằng tay để lấy nước thì van điện từ cũng phải
được cấp điện để van ở chế độ mở. Thời gian lấy nước nhiều do vậy van điện từ
cũng phải hoạt động nhiều hơn, sẽ làm giảm tuổi thọ của van điện từ. Nếu sử
dụng van điện từ thường mở thì ngược lại, van điện từ chỉ hoạt động khi gặp sự
cố nước vượt quá mức nước cần lấy, thời gian xảy ra những sự cố này sẽ ít hơn
nên tuổi thọ của van sẽ lâu hơn. Do vậy, trong đề tài chúng em đã lựa chọn loại
van điện từ thường mở G2TPVDTS0012, đây là sản phẩm được nhập khẩu từ
Mỹ, hoạt động ổn định, ít nóng, độ bền cao.
Thơng số kỹ thuật của van điện từ
thường mở G2TPVDTS0012:
Đường kính ngồi vịng ngồi:
15,8 MM
Đường kính lỗ trong: 10,8 MM
Đường kính đầu vào: 15,8 MM
Đường kính đầu ra: 10,8 MM
Chiều dài: 107mm
Đường kính: 40mm
Điện áp: 12V DC
Dịng điện: 0,95 A
Cơng suất: 12 W
Trọng lượng: 211 g
VI.4. Thực nghiệm.
13
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu được đặt ở đoạn nước
chảy ra từ sau các lõi lọc đến van khóa bằng tay. Với thiết kế này thì hệ thống
điều khiển nước tự động tắt sẽ không can thiệp vào hoạt động lọc nước của các
lõi lọc. Cơ chế lọc nước của máy vẫn được thực hiện hoàn toàn theo thiết kế của
nhà sản xuất. Do đó trong mơ hình thực nghiệm đội đã sử dụng máy lọc nước
RO, đã tháo hết các lõi lọc, chỉ để lại biến áp 24V, ống dẫn và van khóa nước
bằng tay. Đội tiến hành lắp ráp hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo u
cầu trên mơ hình này. Trong q trình dự thi do khơng có nước máy để sử dụng,
do đó đội đã lắp thêm một máy bơm nước 12V DC để tạo áp suất như nước máy
hàng ngày, sử dụng công tắc điện để điều khiển mở nước và khóa nước. Cơng
tắc điện này đóng vai trị giống van khóa nước bằng tay (Bình thường nếu có
nước máy thì chỉ cần mở khóa bằng tay dưới áp lực của nước máy nước sẽ tự
chảy ra, ở đây do khơng có nước máy nên sẽ bật công tắc để bơm hoạt động bơm
nước ra).
B. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SẢM PHẨM.
I. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU.
1. Vẽ được sơ đồ nguyên lý mạch Hệ thống điều khiển nước tự động tắt
theo yêu cầu áp dụng cho máy lọc nước hộ gia đình.
14
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
2. Lựa chọn được loại cảm biến mức nước, van điện từ phù hợp với yêu cầu
của đề tài, thiết kế giá để cảm biến hợp lý, thuận tiện trong việc lấy cảm biến, có
tính thẩm mỹ.
3. Thiết kế Bo mạch điều khiển nhỏ gọn, có hộp đựng bằng nhựa đảm cách
điện với môi trường xung quanh.
4. Thiết kế vị trí Bỏ bo mạch điều khiểu và van điện từ hợp lý, không ảnh
hưởng đến việc lắp các lõi lọc.
5. Kết quả thực nghiệm.
Đội đã tiến hành xây dựng mơ hình máy lọc nước theo đúng điều kiện
của cuộc thi, lắp mạnh Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu và tiến
hành chạy thực nghiệm.
Kết quả thực nghiệm cho thấy: Cảm biến hoạt động tốt, bám tốt vào thành
bình; van điện từ đóng mở dứt khốt, chỉ hơi nóng; bo mạch điều khiển hoạt
động ổn định. Mọi bộ phận của hệ thống đề hoạt động theo đúng mục tiêu đặt ra
ban đầu của đề tài.
II. NHỮNG ƯU ĐIỂM CỦA SẢM PHẨM.
1. Đây là tính năng hồn tồn mới của máy lọc nước mà trên thị trường hiện
nay chưa có sản phẩm nào có tính năng tương tự. Với hệ thống điều khiển nước
tự động tắt theo yêu cầu này tình trạng tràn nước sẽ khơng cịn xảy ra nữa, góp
phần giảm chi phí tiền điện nước hàng tháng, chống lãng phí nguồn nước góp
phần bảo vệ mơi trường.
2. Mạch được thết kế nhỏ gọn, có tính thẩm mỹ, hoạt động ổn định, sử dụng
nguồn điện một chiều nên rất an toàn đối với người sử dụng.
3. Cảm biến có thể phát hiện nước trong bình chứa với độ dày của thành
bình lên tới 5 mm.
15
ĐINH NGỌC TRAI - 0912777259
4. Mạch tận dụng được nguồn điện 24V DC của máy lọc nước, các linh kiện
đơn giản, dễ kiếm, có thể tận dụng ở các đồ điện tử hỏng nên giá thành rẻ
(khoảng 300.000 đồng).
C. KẾT LUẬN KHOA HỌC.
Có thể chế tạo được “Hệ thống điều khiển nước tự động tắt theo yêu cầu, áp
dụng cho máy lọc nước gia đình” sử dụng các linh kiện điện tử và kiến thức về
mạch điện tử đã được học ở cấp trung học đáp ứng được các tiêu chí đặt ra.
D. TÀI LIỆU THAM KHẢO.
1. Sách cơng nghệ lớp 12, nhà xuất bản Giáo dục.
2. web: www.dientuvietnam.vn; .
3. Giáo trình Linh kiện điện tử và ứng dụng, tác giả TS Nguyễn Viết
Nguyên, nhà xuất bản giáo dục tháng 11/2004.
16
