Mạch báo cháy bằng cảm biến khói

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Thiết kế mạch báo cháy bằng cảm biến khói

Giảng viên hướng dẫn: BÙI HẢI ĐĂNG
Sinh viên thực hiện:

- TRẦN ANH KHOA
- HOÀNG VIỆT VƯƠNG
- VŨ HUY HÙNG

Lớp :

65DCDT22

Khóa :

K65

Hệ

Chính quy

Hà Nội, tháng 4/2016

:

ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ GIAO THÔNG VẬN TẢI

KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN

ĐỒ ÁN MÔN HỌC
Đề tài: Thiết kế mạch báo cháy bằng cảm biến khói

Giảng viên hướng dẫn: BÙI HẢI ĐĂNG
Sinh viên thực hiện:

- TRẦN ANH KHOA
- HOÀNG VIỆT VƯƠNG
- VŨ HUY HÙNG

Lớp :

65DCDT22

Khóa :

K65

Hệ

Chính quy

:

Hà Nội, tháng 4/2016

Mục lục
Chương 1: Mở đầu.
1.1.
1.2.

Trang

Giới thiệu chung..............................................................................1
Nhiệm vụ đồ án môn học................................................................1

Chương 2: Cơ sở lý thuyết.
2.1.

Đưa ra các chức năng của hệ thống...............................................2

2.2.

Phân tích bài toán...........................................................................2

2.3.

Chức năng từng khối. Mạch điện tử thực hiện chức năng đó.....3
2.3.1. Khối nguồn ổn áp......................................................................3
2.3.2. Khối cảm biến............................................................................4
2.3.3. Khối khuếch đại thuật toán......................................................4
2.3.4. Khối báo động...........................................................................5

2.4.

Các linh kiện được sử dụng............................................................5

Chương 3: Thực hiện đề tài.
3.1.

Sơ đồ nguyên lý toàn mạch.............................................................15

3.2.

Tính toán sơ đồ nguyên lý..............................................................15

3.3.

Thi công mạch.................................................................................17

3.4.

Board mạch đã điều chỉnh hoạt động............................................17

3.5.

Kinh nghiệm lắp ráp sửa chữa.......................................................18

Chương 4: Kết luận – Kiến nghị.
4.1. Tự đánh giá kết quả công việc........................................................19
4.2. Những thành công và nhược điểm so với mục tiêu ban đầu.........19
4.3. Tổng kết công việc............................................................................19


Danh mục hình vẽ

Trang
Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch báo cháy bằng cảm biến khói..........................................3
Hình 2.2 Cấu tạo của họ IC ổn áp 78xx, 79xx.............................................................4
Hình 2.3 Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý IC KA7805........................................5
Hình 2.4 Hình ảnh thực tế Adapter 9V........................................................................6
Hình 2.5 Hình ảnh thực tế IC MQ135.........................................................................6
Hình 2.6 Sơ đồ thiết kế IC NE555...............................................................................9
Hình 2.7 Cấu tạo LED..................................................................................................10
Hình 2.8 Hình ảnh thực tế loa......................................................................................10
Hình 2.9 Hình ảnh thực tế và kí hiệu biến trở.............................................................11
Hình 2.10 Ký hiệu của điện trở....................................................................................11
Hình 2.11 Hình ảnh thực tế của điện trở......................................................................11
Hình 2.12 Hình ảnh và cách đọc trị số điện trở...........................................................12
Hình 2.13 Hình ảnh thực tế tụ điện..............................................................................13
Hình 2.14 Hình ảnh ký hiệu trên mạch điện của tụ điện.............................................13
Hình 2.15 Hình ảnh thực tế và ký hiệu của Tranzitor..................................................14
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch báo cháy...................................................................15
Hình 3.2 Board mạch được chuẩn bị với đầy đủ linh kiện..........................................17
Hình 3.3 Board mạch đã lắp hoàn chỉnh......................................................................17
Hình 3.4 Board mạch đã lắp hoạt động tốt..................................................................18


Danh mục bản biểu
Trang
Bảng 3.1 Các linh kiện được sử dụng..........................................................................16
Bảng 4.1 Phân công công việc từng thành viên trong nhóm.......................................19


Nhiệm vụ đề tài
Họ và tên sinh viên thực hiện:

1. Trần Anh Khoa
2. Hoàng Việt Vương
3. Vũ Huy Hùng

Lớp: 65DCDT22
Ngành: Điện tử viễn thông
Khóa: 65
Hệ: Đại học chính quy
Tên đề tài: Thiết kế mạch báo cháy bằng cảm biến khói.
Nội dung cần hoàn thành:
 Lập kế hoạch thực hiện và báo cáo đúng tiến độ.
 Nghiên cứu ứng dụng thực tế của mạch.
 Giới thiệu thông số, ứng dụng của các phần tử trong mạch.
 Tính toán, lựa chọn linh kiện.
 Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch, thi công lắp ráp mạch hoàn chỉnh.
 Quyển thuyết minh đồ án môn học.

Giáo viên hướng dẫn: Bùi Hải Đăng


Lời nói đầu
Thế giới ngày càng phát triển, khoa học kỹ thuật càng trở nên tân tiến với những
phát minh hiện đại và tiện ích hơn giúp đỡ cho con người. Các vật dụng điện tử tiện dụng
với sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ, thân thiện với con người,… là những yếu tố
rất cần thiết góp phần cho hoạt động của con người ngày một hiệu quả hơn. Điện tử đã
giúp con người thực hiện được những nhiệm vụ này.
Điện tử đã đáp ứng được những nhu cầu khác nhau của từng ngành, lĩnh vực với
những đặc thù riêng, hơn hết là những nhu cầu thiết yếu của con người hàng ngày. Một
trong những ứng dụng của rất quan trọng của ngành công nghệ điện tử là các mạch cảm
biến với các linh kiện tích hợp cao. Mạch cảm biến được ứng dụng rất nhiều trong công

nghiệp và các lĩnh vực khác trong cuộc sống với những thiết bị điều khiển từ xa rất tinh
vi và đạt được năng suất, kinh tế thật cao.
Để góp phần làm sáng tỏ hiệu quả của những ứng dụng trong thực tế của môn học
chúng em sau một thời gian học tập được các thầy cô giáo trong khoa giảng dạy về các
kiến thức chuyên ngành, đồng thời nhận được sự giúp đỡ tận tình của thầy Bùi Hải Đăng
chúng em đã chọn “Thiết kế mạch báo cháy bằng cảm biến khói” để làm đề tài làm đồ
án cho môn học đồ án điện tử tương tự, nhưng do thời gian, kiến thức và kinh nghiệm của
chúng em có hạn nên sẽ không thể tránh những sai sót. Chúng em rất mong được sự giúp
đỡ, tham khảo ý kiến thầy cô và các bạn nhằm đóng góp phát triển thêm đề tài.
Xin trân trọng cảm ơn!


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 1: Mở đầu

Chương 1: Mở đầu
1.1. Giới thiệu chung.
Cháy nổ là một mối nguy hiểm nghiêm trọng trong những khu công nghiệp, những
khu chung cư cao tầng, khu vực công cộng hay thậm chí là nhưng khu nhà ở riêng gây
thiệt hại về tài sản cũng như con người. Do đó việc có hệ thống báo cháy hỗ trợ đội
phòng cháy chữa cháy trong việc thông báo để ứng phó kịp thời là điều thiết yếu.
Ngày nay phòng cháy chữa cháy là mối quan tâm hàng đầu của nước ta cũng như các
nước trên thế giới. Nó đã trở thành nghĩa vụ của mỗi công dân. Trên các phương tiện
thông tin đại chúng luôn tuyên truyền giáo dục cho mỗi người dân ý thức phòng cháy
chữa cháy nhằm hạn chế những vụ cháy nổ xảy ra.
Vì thế trong bài báo cáo đồ án này chúng em quyết định chọn đề tài “Thiết kế mạch
báo cháy bằng cảm biến khói” để thực hiện.
1.2. Nhiệm vụ của đồ án môn học.
Mạch báo cháy có nhiệm vụ chuyển đổi khói thành tín hiệu âm thanh đưa ra loa để

thông báo có khói và nguy cơ cháy trong khu vực
Ý nghĩa thực tiễn của mạch báo cháy: Trong tất cả các khu vực có người hay các khu
công nghiệp tự động vấn đề báo cháy là một phần tất yếu nhằm bảo vệ con người trước
những hiểm họa cháy nổ.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

1


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
2.1. Các chức năng của hệ thống.
Chế độ làm việc:
- Có 2 chế độ chính:
+ Sử dụng nguyên tắc ion hóa.
+ Sử dụng các linh kiện thu phát quang.
2.2. Phân tích bài toán:
Phương pháp giải quyết các vấn đề nêu ra:
Sử dụng nguyên tắc ion hóa:
- Sử dụng một lượng nhỏ chất phóng xạ để ion hóa trong bộ cảm biến. Không khí bị
ion hóa sẽ dẫn điện và tạo thành một dòng điện chạy giữa hai cực đã được nạp điện. Khi
các phần tử khói lọt vào khu vực cảm nhận được ion hóa sẽ làm tăng điện trở trong buồng
cảm nhạn và làm giảm luồng điện giữa hai cực. Khi luồng điện giảm xuống tới một giá trị
nào đó thì bộ cảm biến phát hiện và phát tín hiệu báo động.
Sử dụng linh kiện thu phát quang:
- Sử dụng linh kiện phát quang (LED, LED hồng ngoại…) chiếu một tia ánh sang

qua vùng bảo vệ vào một linh kiện thu quang (photo diode, quang trở, photo
transistor…). Ta sử dụng linh kiện phát quang chiếu sáng vào một linh kiện thu quang.
Khi có cháy xảy ra hoặc khi có khói trong phòng thì ở khu vực đó sẽ xuất hiện khói với
mật độ cao. Khi có cháy, khói đi ngang qua linh kiện phát quang sẽ che chắn hoặc làm
giảm cường đọ ánhh sáng chiếu vào linh kiện thu. Khi cường độ giảm xuống tới một giá
trị nào đó thì bộ cảm biến sẽ phát hiện và phát tín hiệu báo động.
+ Trong hai cách này thì phương pháp thứ nhất nhạy hơn và hiệu quả hơn nhưng giá linh
kiện khá cao. Còn cách thứ hai ít nhạy hơn nhưng linh kiện dễ kiếm. Tuy nhiên để đảm
bảo độ nhạy khói, trong đề tài đã chọn chúng em chọn phương pháp thứ nhất.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

2


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết
CẢM BIẾN
KHUẾCH ĐẠI THUẬT TOÁN
BÁO ĐỘNG
NGUỒN ỔN ÁP

- Sơ đồ khối của hệ thống:

Hình 2.1. Sơ đồ khối mạch báo cháy bằng cảm biến khói
2.3. Chức năng từng khối.
2.3.1. Khối nguồn ổn áp.
- Nguồn: Điện áp 9V( Trong bài sử dụng Adapter dòng ra 9V)
- Ổn áp:

Các mạch ổn định có nhiệm vụ giữ cho điện áp ra hoặc dòng điện ra của một thiết bị
cung cấp không đổi khi điện áp vào thay đổi cũng như khi tải hoặc nhiệt độ thay đổi.
Việc ổn định điện áp có nhiều hạn chế, nhất là đối với nguồn điện lưới có điện áp
thay đổi nhiều. Và phương pháp ổn áp bằng điện tử được sử dụng nhiều khi yêu cầu công
suất tải ra không lớn.
Các loại ổn áp thường dùng: ổn áp kiểu tham số (dùng điốt Zenner), ổn áp bù tuyến
tính (mạch ổn áp có hồi tiếp) và ổn áp xung.
Trong đề tài này ta xét đến IC ổn áp (IC KA7805). Các IC thường đảm bảo cho đầu ra
dòng điện từ 100mA đến 1.5A, hiện nay người ta cũng đã chế tạo ra nhiều loại IC ổn áp
có dòng ra 10A. Các loại IC ổn áp thường dùng là họ 78xx, 79xx…

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

3


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Hình 2.2. Cấu tạo của họ IC ổn áp 78xx, 79xx
2.3.2. Khối cảm biến.
- Có nhiệm vụ biến đổi tín hiệu khói thành tín hiệu điện.
- Nguyên lý làm việc của khối cảm biến: Không khí bị ion hóa sẽ dẫn điện và tạo
thành một dòng điện chạy giữa hai cực đã được nạp điện. Khi các phần tử khói lọt vào
khu vực cảm nhận được ion hóa sẽ làm tăng điện trở trong buồng cảm nhạn và làm giảm
luồng điện giữa hai cực. Khi luồng điện giảm xuống tới một giá trị nào đó thì bộ cảm
biến phát hiện và phát tín hiệu báo động.
- Trong đề tài này ta sử dụng IC MQ135 chuyên dụng để làm cảm biến khói.
2.3.3. Khối khuếch đại thuật toán.

- Khối khuếch đại thuật toán thường được gọi tắt là OP-AMP (Operational-Amplifier),
được thiết kế để thực hiện các phép toán như cộng, trừ, nhân, chia, vi phân, tích phân…
trong các máy tính tương tự. Trong quá trình phát triển OP – AMP còn có thêm nhiều ứng
dụng khác và trở thành linh kiện tích cực quan trọng nhất trong các mạch khuếch đại AC,
mạch khuếch đại DC, mạch so sánh, mạch dao động, mạch tạo xung, mạch đo…

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

4


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Hai đầu vào đảo và không đảo cho phép Op-Amp khuếch đại được nguồn tín hiệu
có tính đối xứng (các nguồn phát tín hiệu biến thiên chậm như nhiệt độ, ánh sáng, độ ẩm,
mực chất lỏng… thường là nguồn có tính đối xứng).
- Trong đề tài ta sử dụng IC NE555 nhằm tạo xung và khuếch đại tín hiệu phát ra loa
2.3.4. Khối báo động.
- LED: Đèn báo.
- Loa: Tạo ra âm thanh báo động.
2.4. Các linh kiện được sử dụng.
Khối ổn áp:
- IC KA7805

Hình 2.3 Hình ảnh thực tế và sơ đồ nguyên lý IC KA7805
- Sơ lược về IC 7805: linh kiện ổn áp là thành phần không thể thiếu trong các mạch
ổn áp, mạch nguồn trong kĩ thuật điện tử. Trong phần điôt bán dẫn đã có một loại điôt
chuyên dụng để ổn áp là Zenner. Tuy nhiên loại điôt này có nhược điểm là cho dòng điện

nhỏ (≤ 20mA) IC ổn áp họ 78xx được phát triển.
- IC 7805 thuộc họ 78xx cho ổn định điện áp đầu ra là dương. Cấu tạo gồm 3 chân:

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

5


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

+ Chân 1: Chân nguồn đầu vào ( Input) ; Đây là chân cấp nguồn đầu vào cho 7805
hoạt động. Giải điện áp cho phép đầu vào lớn nhất là 40v. Điện áp vào phải nằm trong dải
8v-40v, nếu dưới 8v mạch ổn áp không còn tác dụng.
+ Chân 2: Chân GND.
+ Chân 3: Điện áp ra ổn định 5v ( Output) (4,75v – 5.25v).
- Điện áp 9V( Adapter 9V)

Hình 2.4 Hình ảnh thực tế Adapter 9V
Khối cảm biến:
- IC MQ135

Hình 2.5 Hình ảnh thực tế IC MQ135
- IC MQ135 được cấu tạo từ một ống gốm Al2O3 với lớp cảm biến được cấu tạo từ chất
bán dẫn SnO2 được cố định trong một lớp nhựa và lưới thép không gỉ.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

6

Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- SnO2 độ nhạy cảm thấp với không khí sạch. Nhưng khi trong môi trường có khí
hoặc chất ngây cháy, độ dẫn của nó thay đổi ngay. Chính nhờ đặc điểm này người ta thêm
vào mạch đơn gian để biến đổi từ độ nhạy này sang điện áp.
- Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng
tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quang MQ135 càng cao.
- MQ135 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí
gây cháy khác.
- MQ135 thường được sử dụng trong các thiết bị kiểm tra không khí bên trong các
cao ốc văn phòng thích hợp để phát hiện NH3, NOx, Ancol, Benzen, Khói, CO2.
Thông số kỹ thuật
•
•
•
•
•
•

Điện áp của heater: 5V±0.1 AC/DC
Điện trở tải: thay đổi được (2kΩ-47kΩ)
Điện trở của heater: 33Ω±5%
Công suất tiêu thụ của heater: ít hơn 800mW
Khoảng phát hiện: 10 - 300 ppm NH3, 10 - 1000 ppm Benzene, 10 - 300 Alcol
Kích thước: 32mm*20mm
Khối khuếch đại:

- IC NE555
1. Cấu tạo

- Cấu tạo của NE 555 của gồm OP-amp so sánh điện áp , mạch lật và transistor để xả
điện. Cấu tạo của IC đơn giản nhưng hoạt động tốt. Bên trong gồm 3 điện trở mắc nối
tiếp chia điện áp VCC thành 3 phần. Cấu tạo này tạo nên điện áp chuẩn. Điện áp 1/3 VCC
nối vào chân dương Op-amp 1 và điện áp 2/3 VCC nối vào chân âm của Op-amp2. Khi
điện áp ở chân 2 nhỏ hơn 1/3 Vcc, chân s=1 và FF được kích. Khi điện áp ở chân 6 lớn
hơn 2/3Vcc, chân R của FF= và FF được RESET

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

7


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Sơ đồ chân:


Chân số 1(GND): cho nối GND để lấy dòng cấp cho IC hay chân còn gọi là chân
chung.



Chân số 2(TRIGGER): Đây là chân đầu vào thấp hơn điện áp so sánh và được
dùng như 1 chân chốt hay ngõ vào của 1 tần so áp.Mạch so sánh ở đây dùng các
transitor PNP với mức điện áp chuẩn là 2/3Vcc.



Chân số 3(OUTPUT): Chân này là chân dùng để lấy tín hiệu ra logic. Trạng thái
của tín hiệu ra được xác định theo mức 0 và 1. 1 ở đây là mức cao nó tương ứng
với gần bằng Vcc nếu (PWM=100%) và mức 0 tương đương với 0V nhưng mà
trong thực tế mức 0 này không được 0V mà nó trong khoảng từ (0.35 ->0.75V) .



Chân số 4(RESET): Dùng lập định mức trạng thái ra. Khi chân số 4 nối masse thì
ngõ ra ở mức thấp. Còn khi chân 4 nối vào mức áp cao thì trạng thái ngõ ra tùy
theo mức áp trên chân 2 và 6.Nhưng mà trong mạch để tạo được dao động thường
hay nối chân này lên VCC.



Chân số 5 (CONTROL VOLTAGE): Dùng làm thay đổi mức áp chuẩn trong IC
555 theo các mức biến áp ngoài hay dùng các điện trở ngoài cho nối GND. Chân
này có thể không nối cũng được nhưng mà để giảm trừ nhiễu người ta thường nối
chân số 5 xuống GND thông qua tụ điện từ 0.01uF đến 0.1uF các tụ này lọc nhiễu
và giữ cho điện áp chuẩn được ổn định.



Chân số 6 (THRESHOLD): là một trong những chân đầu vào so sánh điện áp khác
và cũng được dùng như 1 chân chốt.

Chân số 7 (DISCHAGER): có thể xem chân này như 1 khóa điện tử và chịu điều khiển
bỡi tầng logic của chân 3 .Khi chân 3 ở mức áp thấp thì khóa này đóng lại.ngược lại thì

nó mở ra. Chân 7 tự nạp xả điện cho 1 mạch R-C lúc IC 555 dùng như 1 tầng dao động.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

8


Đồ Án Điện Tử Tương Tự


Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Chân số 8 (Vcc): Không cần nói cũng bít đó là chân cung cấp áp và dòng cho IC
hoạt động. Không có chân này coi như IC chết. Nó được cấp điện áp từ 2V -->18V
2. Thiết kế mạch sử dụng IC NE555:

Hình
đồ thiết kế

2.6 Sơ
IC

NE555
Khi cấp
cho
điện

nguồn
mạch,
áp

chân 2 (v-) nhỏ hơn chân 3(v+), ngõ ra của Op-amp 1 ở mức 1 nên S=1,Q=1, ngõ ra
của IC ở mức tích cực. Lúc này, đầu ra [-Q] ở mức thấp, transistor vẫn khoá, dòng
điện từ dương nguồn được tiếp tục nạp cho tụ C 1 qua điện trở r1, r2, các FF giữ
nguyên trạng thái. Khi tụ C tiếp tục được nạp, Op-amp 2 có v+ lớn hơn v- =2/3
Vcc ,R=1 nên Q=0, ngõ ra của IC ở mức tích cực 0. Lúc này, transistor mở do được
phân cực thuận, Op-amp có v+ lớn hơn v-, ngõ ra của Op-amp 2 ở mức 0. Vì vậy mà
Q không đổi giá trị, tụ C xả điện thông qua transistor. Hiện tượng trên lặp đi lặp lại,
cho ta một xung vuông có chu kỳ ổn định.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

9


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Công thức tính tần số cho mạch:
T=0.7 x (R1+2R2) x C1 và f=1.4 / (R1+2R2) x C1


T là chu kỳ của mạch



F là tấn số dao động của mạch



R1,R2,C1 xác định tần số dao động của mạch tính bằng (Ohm )Ω đối với



Điện trở và (fara) F đối vởi tụ điện



Trong đó : T=Tm+Ts là chu kỳ toàn phần và:

Tm = 0.7 x (R1 +R2) x C1

là thời gian mức cao

Ts = 0.7 x R2 x C1

là thời gian mức thấp

Khối báo động:
- LED
Dùng để báo khi có nguồn một chiều, và báo động khi có khói.
- Loa.
Dùng để báo động khi có khói.

Hình 2.7 Cấu tạo LED
Hình 2.8 Hình ảnh thực tế loa

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

10


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

Các linh kiện khác:
- Biến trở.
+ Đây thực chất chỉ là một loại điện trở mà trị số của nó có thể thay đổi được. Biến
trở thường có các loại: 1K Ohm, 10K Ohm 100K Ohm. Chúng có thể được sử dụng trong
các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện.
+ Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây
dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh
sáng hoặc bức xạ điện từ,...

Hình 2.9 Hình ảnh thực tế và ký hiệu biến trở
- Điện trở.
+ Điện trở là một linh kiện có tính cản trở dòng điện và làm một số chức năng khác
tùy vào vị trí điện trở trong mạch điện.
+ Cấu tạo: điện trở được cấu tạo từ những vật liệu có 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
dung các vòng màu để biểu thị giá trị điện trở.

Hình 2.10 Ký hiệu của điện trở

Hình 2.11 Hình ảnh thực tế của điện trở

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

11


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

+ Cách đọc trị số điện trở 4 vòng màu: Giá trị điện trở thường được thể hiện qua các
vạch màu trên thân điện trở, mỗi màu đại diện cho một số. Màu đen: số 0, màu nâu: số 1,
màu đỏ: số 2, màu cam: số 3, màu vàng: số 4, màu lục: số 5, màu lam số 6, màu tím số 7,
màu xám: số 8, màu trắng: số 9.

Hình 2.12 Hình ảnh và cách đọc trị số điện trở
+ Nhìn trên thân điện trở, tìm bên có vạch màu nằm sát ngoài cùng nhất, vạch màu
đó và vạch màu thứ hai, kế nó được dùng để xác định trị số của màu.
+ Vạch thứ ba là vạch để xác định nhân tử lũy thừa: 10(giá trị của màu) . Giá trị
của điện trở được tính bằng cách lấy trị số nhân với nhân tử lũy thừa.
Giá trị điện trở = trị số x nhân tử lũy thừa.
+ Phần cuối cùng: (không cần quan tâm nhiều)làvạch màu nằm tách biệt với ba vạch
màutrước, thường có màu hoàng kim hoặc màubạc, dùng để xác định sai số của giá trị
điệntrở, hoàng kim là 5%, bạc là 10%.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

12


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

- Tụ điện.
+ 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 truyền qua.
+ Tụ điện được chia làm hai loại chính: loại không phân cực và loại có phân cực.
+ Loại có phân cực thường có giá trị lớn hơn loại không phân cực, trên hai chân của
loại 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 giấy, tụ hóa...
+ Kí hiệu: được kí hiệu là C
Hình dạng: tụ điện có khá nhiều hình dạng khác nhau.

Hình 2.13 Hình ảnh thực tế tụ điện
Biểu tượng trên mạch điện:

Hình 2.14 Hình ảnh ký hiệu trên mạch điện của tụ điện
Đơn vị của tụ điện:

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

13


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

+ Đơn vị của tụ điện là Fara, 1 Fara có trị số rất lớn và trong thực tế người ta thường
dùng các đơn vị nhỏ hơn như:

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

13


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 2: Cơ sở lý thuyết

+ P(Pico Fara) 1 Pico = 1/1000.000.000.000 Fara (viết gọn là 1pF)
+ N(Nano Fara) 1 Nano = 1/1000.000.000 Fara (viết gọn là 1nF)
+ MicroFarra 1 Micro = 1/1000.000 Fara

(viết gọn là 1µF)

=> 1µF = 1000nF = 1.000.000 Pf
- Tranzitor.
Tranzitor NPN

Q1

Tranzitor PNP

Q2

Hình 2.15 Hình ảnh thực tế và ký hiệu của Tranzitor
- Cấu tạo: bởi 2 tiếp xúc P-N ghép liên tiếp gồm các vùng bán dẫn loại P và N xếp xen kẽ
nhau, vùng giữa có tính chất dẫn điện khác với 2 vùng lân cận và có bề rộng rất mỏng
khoảng 10A0 m đủ nhỏ để tạo lên tiếp xúc P-N gần nhau. Nếu vùng giữa là N ta có
transistor PNP, ngược lại nếu vùng giữa là vùng P ta có transistor NPN.

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

14


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 3: Thực hiện đề tài

Chương 3: Thực hiện đề tài
3.1. Xây dựng sơ đồ nguyên lý toàn mạch.

Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý mạch báo cháy
- Mạch được thiết kế để phát hiện khí khói. Khi nồng độ khói ở trong khu vực cao
thì đầu OUT của mô-đun sẽ ra ở mức cao. Tín hiệu này sẽ đến IC NE555, đây được coi
như một máy phát tần (nó tạo ra xung) và chân Output của IC được nối với loa và LED
để đưa ra tín hiệu cảnh báo.
3.2. Tính toán sơ đồ nguyên lý.
- Mạch sử dụng nguồn 5V-12V, do IC KA7805 hoạt động trong khoảng 8V-40V nên
ta chọn nguồn 9V-850mA.
- Do LED chỉ chịu được dòng vài mA ta chọn: I1LEDmin = 1mA ta có:
U/I1LEDmin = R4 = 5/10-3 = 5000 (Ω)
 Chọn R4 = 4700 (Ω)

- Chu kỳ của mạch:
T= 0.7*(R2 + 2VR1)*C1
Chọn T= 0.2 ta có:

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

15


Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 3: Thực hiện đề tài

0.2= 0.7*(4700 + 2*10000)*C1
 C1= 11.5µF

Vậy ta chọn C1= 10µF.
- Khi có khói trở của MQ135 giảm nhanh xuống khoảng 2kΩ.
- Do Tranzitor C1815 và loa chịu được dòng yếu, khoảng vài mA nên ta chọn:
R=1000Ω => Imax= 5mA
Linh kiện

Thông số

Led
Điện trở

Số lượng
2

1kΩ

4

4k7Ω

1

Biến trở

100kΩ

1

Tụ hóa

100µF

1

10µF

1

0.1µF

2

IC ổn áp

KA7805

1

IC cảm biến khói

MQ135

1

IC khuếch đại

NE555

1

Tranzitor

C1815

2

Loa
Adapter

1
9V

1

Bảng 3.1 Các linh kiện được sử dụng

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

16

Đồ Án Điện Tử Tương Tự

Chương 3: Thực hiện đề tài

3.3. Thi công mạch.
Chuẩn bị thi công lắp ráp mạch theo sơ đồ nguyên lý và linh kiện như trên:
Hình 3.2. Board mạch được

chuẩn
bị với
đầy đủ linh kiện
3.4. Board mạch đã điều chỉnh và hoạt động.
Mạch đã lắp hoàn chỉnh theo sơ đồ nguyên lý:
Hình 3.3 Board mạch đã lắp
hoàn chỉnh

SVTH: Trần Anh Khoa_Hoàng Việt Vương_Vũ Huy Hùng

17