TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI MÁY SẤY TAY TỰ ĐỘNG
Giới thiệu về máy sấy tay tự động
Máy sấy tay tự động là thiết bị quen thuộc trong cuộc sống hàng ngày, giúp làm khô tay nhanh chóng sau khi rửa Nó hoạt động hiệu quả trong cả mùa đông lạnh giá và mùa hè oi ả, ngăn ngừa tình trạng ẩm ướt cho đôi bàn tay Để hiểu rõ hơn về thiết bị này, chúng ta cần nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hoạt động, cũng như vai trò của các bộ phận cấu thành nên máy sấy tay.
Máy sấy tay hiện đại được thiết kế tinh vi, hoạt động dựa vào hệ thống cảm biến để điều khiển mạch máy Sự phát triển của ngành kỹ thuật điện tử và xu hướng tự động hóa trong kỷ nguyên công nghiệp 4.0 đã làm nổi bật tầm quan trọng của cảm biến Nhờ vào công nghệ cảm biến, máy sấy tay có khả năng tự động hoạt động, phục vụ nhu cầu của con người một cách hiệu quả.
Ưu điểm và nhươc điểm của máy sấy tay
Tay ướt có khả năng nhiễm vi khuẩn gấp 1000 lần so với tay khô, do đó, việc giữ tay khô ráo là rất quan trọng để bảo vệ sức khỏe Điều này đặc biệt quan trọng đối với trẻ nhỏ, những người có khả năng đề kháng yếu, vì tay ướt có thể là nguồn lây nhiễm bệnh cho họ.
-bên cạnh đó máy sấy tay còn giảm thiểu độ ẩm trên sàn vốn là điều kiện cho vi khuẩn sinh sôi và phát triển theo thời gian
-Tiết kiệm chi phí và than thiện với môi trường,khả năng làm khô nhanh và tiết kiệm thời gian
-Nhỏ gọn trang trọng và lịch sự
-Gây tiếng ồn , nếu tay còn ẩm ướt vi khuẩn lây lan nhanh hơn
-Chi phí ban đầu bỏ ra cao
Mục đích của đề tài
Mục tiêu của việc thiết kế và chế tạo máy sấy tay tự động là mang lại sự tiện lợi và nhanh chóng trong việc sấy khô tay, giúp người dùng dễ dàng sử dụng sản phẩm này.
Máy sấy tự động cần đáp ứng các yêu cầu về độ chính xác, ổn định, dễ dàng lắp đặt và sử dụng Ngoài ra, máy cũng phải dễ sửa chữa, bền bỉ, tiện lợi và có giá thành hợp lý.
Phương pháp nghiên cứu
Dựa trên phương pháp nghiên cứu và phân tích đặc tính chức năng của các linh kiện, cùng với việc áp dụng kiến thức từ sách vở và tìm kiếm trên internet, tôi đã hoàn thành máy sấy tự động hoạt động hiệu quả và đúng với yêu cầu đề tài, nhờ vào sự hướng dẫn tận tình của giáo viên.
Dựa trên yêu cầu của đề tài, chúng tôi đã sử dụng các linh kiện như transistor, cảm biến hồng ngoại, zơ le và nhiều linh kiện khác trong phạm vi kiến thức của mình.
Kết luận
Thiết kế và chế tạo máy sấy tự động là một đề tài quan trọng trong đồ án môn học 1, giúp sinh viên làm quen với quy trình thực hiện đồ án tốt nghiệp Qua việc nghiên cứu và thực hiện đề tài này, sinh viên sẽ phát triển kỹ năng tự học, tự nghiên cứu và làm việc nhóm hiệu quả Đồng thời, việc áp dụng kiến thức đã học cùng với sự hướng dẫn của giáo viên sẽ giúp sinh viên hoàn thành đồ án một cách tốt nhất Ngoài ra, việc tìm hiểu sâu về đề tài cũng giúp sinh viên mở rộng vốn kiến thức và tích lũy kinh nghiệm quý báu cho sự nghiệp sau này.
Sau quá trình tìm hiểu, nhóm chúng em đã quyết định thiết kế và chế tạo mạch máy sấy tay tự động sử dụng cảm biến hồng ngoại Chúng em nhận thức rằng trong quá trình hoàn thiện đồ án, vẫn còn nhiều sai sót và hạn chế Vì vậy, chúng em rất mong nhận được ý kiến đóng góp từ thầy cô và các bạn để cải thiện và hoàn thiện đồ án 1 của mình.
KIẾN THỨC LIÊN QUAN
Cấu tạo của máy sấy tay
Các máy sấy tay cao cấp hiện nay chủ yếu sử dụng công nghệ cảm ứng hồng ngoại kết hợp với công nghệ tạo luồng gió áp suất cao, giúp rút ngắn thời gian sấy tay hiệu quả.
Máy sấy tay cao cấp hoạt động hiệu quả gấp 4 đến 5 lần so với máy sấy tay thông thường, mang đến nhiều chế độ hoạt động linh hoạt và dễ dàng lắp đặt Sử dụng máy sấy tay này, bạn sẽ cảm nhận được sự thoải mái nhờ vào luồng gió được điều chỉnh thông minh.
Các loại máy sấy tay hiện đại không chỉ có thiết kế sang trọng, mà còn làm tăng vẻ đẹp cho không gian phòng tắm, trung tâm thương mại, sân bay và nhà ga Đặc biệt, đèn hiển thị chế độ hoạt động với các màu sắc khác nhau: màu đỏ cho chế độ nóng, màu xanh cho chế độ lạnh và màu cam cho chế độ tiện nghi.
Hình 2.1 Mặt sau của máy sấy tay
Với thiết kế 2 đường ra cho dây nguồn giúp cho người sử dụng có thể lựa chọn đầu ra phù hợp cho việc lắp đặt.
Hình 2.2 Mặt đáy của máy sấy tay
Hình 2.3 Khoảng cách cảm ứng
Một số loại máy sấy tay trong đời sống
Hình 2.4 Máy sấy tay Toto
Hình 2.5 Máy sấy tay cata-sd-3002
Máy sấy tay là thiết bị phổ biến có mặt ở nhiều nơi, với nhiều loại khác nhau Các mẫu máy sấy tay không ngừng được cải tiến về tính năng, thiết kế nhỏ gọn và khắc phục nhược điểm, từ đó ngày càng được người dùng tin tưởng và ưa chuộng.
Sử dụng cảm biến hồng ngoại để điều khiển
-là bộ chuyển đổi đo lường đầu vào là đại lượng mang tính chất điện đầu ra là đại lượng không
-Cảm biến hồng ngoại được tạo ra dựa trên bộ thu phát từ cặp led hồng ngoại bao gồm :led thu và led phát
- Khái niệm: Led thu hồng ngoại là các đi ốt thu tia hồng ngoại, được cấu tạo từ khối bán dẫn p với khối bán dẫn n.
Công dụng: Led này có tác dụng là thu tia hồng ngoại từ led phát hồng ngoại hoặc từ các nguồn có tia hồng ngoại.
Hình 2.8 Hình ảnh led phát tia hồng ngoại
Khái niệm: Là các đi ốt phát ra tia hồng ngoại, được cấu tạo từ khối bán dẫn p với khối bán dẫn n.
Công dụng Led này có tác dụng phát tia hồng ngoại
Chế độ biến đổi quang điện hoạt động khi lớp p được kết nối với cực âm và lớp n với cực dương, tạo ra phân cực ngược Trong điều kiện không có ánh sáng, chỉ có một dòng điện nhỏ gọi là dòng điện tối chạy qua Khi có ánh sáng chiếu vào, dòng điện tại mối nối p-n tăng lên, được gọi là dòng điện sáng.
Chế độ phát quang điện hoạt động khi quang thông, giải phóng các điện tích trên mối nối p-n, tạo ra sức điện động giữa hai cực của diode Điều này dẫn đến sự xuất hiện dòng điện trong mạch Giá trị sức điện động trong nguồn phát quang điện phụ thuộc vào loại nguồn phát và mức độ quang thông.
Linh Kiện Chính Sử Dụng Trong Mạch
Hình 2.9 IC ổn áp 7805 -Vai trò : IC ổn áp 7805 có vai trò ổn định điện áp trong mạch góp phần giúp các linh kiện hoạt động tốt.
-IC ổn áp LM7805 là IC thuộc dòng lm78xx, có chức năng là ổn áp 5V. Thông số kỹ thuật:
-Khái niệm : Tụ điện là linh kiện điện tử thụ động có vai trò tích trữ và giải phóng năng lượng dưới dạng điện trường
-Phân loại : có thể tùy theo cấu tạo và tính chất(tụ phân cực và tụ không phân cực)
Tụ điện là thiết bị có chức năng tích trữ và giải phóng năng lượng dưới dạng điện trường, đồng thời lọc nhiễu và làm phẳng tín hiệu Nó cho phép điện áp xoay chiều đi qua nhờ vào tần số lớn hơn 0, khiến dung kháng của tụ trở nên rất nhỏ Khi đó, tụ điện hoạt động như một điện trở, cho phép điện áp đi qua dễ dàng hơn, đặc biệt khi tần số điện xoay chiều cao hoặc điện dung của tụ lớn.
Khái niệm về linh kiện điện tử thụ động này liên quan đến khả năng tích trữ và giải phóng năng lượng dưới dạng từ trường Nó được sử dụng để hạn chế cường độ dòng điện trong mạch, điều chỉnh mức độ tín hiệu, chia điện áp và kích hoạt các linh kiện điện tử chủ động như transistor Linh kiện này có vai trò quan trọng trong nhiều ứng dụng điện tử khác nhau.
Hình 2.11 một số loại điện trở 2.4.6 Led Phát Quang
-Là một điốt phát sang ,dẫn điện theo chiều từ anot sang catot và trong mạch điện này nó có vai trò báo hiệu nguồn điện
Hình 2.12 Đi ốt phát quang 2.4.6 Máy Biến Áp
Là những thiết bị có khả năng biến đổi điện áp (xoay chiều) và không làm thay đổi tần số của nó
Hình 2.13 Máy biến áp +Cấu tạo:
Biến áp bao gồm hai cuộn dây: cuộn sơ cấp với N1 vòng và cuộn thứ cấp với N2 vòng Lõi biến áp được cấu tạo từ nhiều lá sắt mỏng được ghép cách điện nhằm giảm thiểu dòng Fu-cô và tăng cường từ thông trong mạch.
Trong hệ thống máy biến áp, số vòng dây ở cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp phải khác nhau, với N1 có thể lớn hơn N2 hoặc ngược lại, tùy thuộc vào nhiệm vụ của máy Cuộn sơ cấp được kết nối với mạch điện xoay chiều, trong khi cuộn thứ cấp kết nối với tải tiêu thụ điện.
- Đặt điện áp xoay chiều tần số f ở hai đầu cuộn sơ cấp Nó gây ra sự biến thiên từ thông trong hai cuộn Gọi từ thông này là: φ = φ0cosωt
- Từ thông qua cuộn sơ cấp và thứ cấp lần lượt là : φ1 = N1φ0cosωt φ2=N2φ0cosωt
- Trong cuộn thứ cấp xuất hiện suất điện động cảm ứng e2 có biểu thức
Từ đó ta thấy nguyên tắc hoạt động của máy biến áp dựa vào hiện tượng cảm ứng điện từ.
Cầu diot có vai trò quan trọng trong việc chỉnh lưu dòng điện, nhờ vào đặc tính dẫn điện theo một chiều từ anot đến catot khi phân cực thuận Điều này giúp chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều.
Điốt có nội trở thay đổi lớn, với phân cực thuận RD 0 (nối tắt) và phân cực nghịch RD (hở mạch), cho phép sử dụng điốt như các công tắc điện tử điều khiển bằng điện áp Bên cạnh đó, điốt cũng có chức năng chỉnh lưu dòng điện, chuyển đổi dòng điện xoay chiều thành dòng điện một chiều, điều này rất quan trọng trong kỹ thuật điện tử Chính vì vậy, điốt được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện và điện tử.
Transistor là linh kiện điện tử gồm ba lớp bán dẫn ghép lại, tạo thành hai mối tiếp giáp P-N Khi ghép theo thứ tự NPN, ta có transistor thuận, trong khi ghép theo thứ tự PNP sẽ tạo ra transistor ngược Về cấu trúc, transistor tương đương với hai diode được đấu ngược lại với nhau.
Trong cấu trúc của transistor, ba miền bán dẫn được phân chia rõ ràng: miền giữa được gọi là miền gốc (B - Base), có độ dày rất mỏng và nồng độ tạp chất thấp Hai miền bên ngoài lần lượt là miền phát (E - Emiter) và miền góp (C - Collector).
*Nguyên tắc hoạt động của Transistor
-Xét hoạt động loại NPN
Transistor NPN hoạt động khi nguồn một chiều UCE được cấp vào hai cực C và E, với cực C nhận điện dương và cực E nhận điện âm Đồng thời, nguồn UBE cũng được cấp qua công tắc và trở hạn dòng vào hai cực B và E, trong đó cực B nhận điện dương và cực E nhận điện âm Khi công tắc mở, tín hiệu cho thấy sự hoạt động của transistor mặc dù hai cực vẫn chưa được kích hoạt hoàn toàn.
Khi công tắc đóng, mối P-N được phân cực thuận, dẫn đến dòng điện chạy từ nguồn UBC qua công tắc, qua điện trở R hạn dòng, và vào mối BE, tạo thành dòng IB Ngay khi dòng IB xuất hiện, dòng IC cũng bắt đầu chảy qua mối CE, khiến đèn phát sáng, với dòng IC mạnh gấp nhiều lần dòng IB Do đó, dòng IC hoàn toàn phụ thuộc vào dòng IB.
IB và phụ thuộc thoe công thức
Trong đó IC là dòng chạy qua mối CE
IB là dòng chạy qua mối BE là hệ số khuếch đại của transistor
Khi có điện áp UCE, các điện tử và lỗ trống không thể vượt qua mối tiếp giáp P-N để tạo thành dòng điện Dòng IBE xuất hiện do lớp bán dẫn P tại cực B rất mỏng và nồng độ pha tạp thấp, dẫn đến số điện tử tự do từ lớp bán dẫn N (cực E) vượt qua tiếp giáp sang lớp bán dẫn P (cực B) nhiều hơn số lượng lỗ trống Một phần nhỏ trong số các điện tử đó thế vào lỗ trống tạo thành dòng IB, trong khi phần lớn số điện tử bị hút về phía cực C dưới tác dụng của điện áp UCE, từ đó tạo thành dòng ICE chạy qua Transistor.
- Xét hoạt động của transistor PNP
Hình 2.17 Cấu tạo transistor PNP
Transistor PNP hoạt động tương tự như Transistor NPN, nhưng có sự khác biệt về cực tính của nguồn điện UCE và UBE Trong transistor PNP, dòng IC chảy từ cực E sang cực C, trong khi dòng IB di chuyển từ cực E sang cực B.
Rơle là thiết bị điện tự động, có khả năng thay đổi tín hiệu đầu ra khi tín hiệu đầu vào đạt giá trị nhất định Nó được sử dụng để đóng cắt mạch điện, bảo vệ và điều khiển hoạt động của mạch điện động lực.
* Các bộ phận (các khối) chính của role
+ Cơ cấu tiếp thu ( khối tiếp thu)
Có nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đầu vào và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cung cấp tín hiệu phù hợp cho khối trung gian.
+ Cơ cấu trung gian ( khối trung gian)
Làm nhiệm vụ tiếp nhận những tín hiệu đưa đến từ khối tiếp thu và biến đổi nó thành đại lượng cần thiết cho rơle tác động.
+ Cơ cấu chấp hành (khối chấp hành)
Làm nhiệm vụ phát tín hiệu cho mạch điều khiển.
Ví dụ các khối trong cơ cấu rơle điện từ
-Cơ cấu tiếp thu ở đây là cuộn dây.
-Cơ cấu trung gian là mạch từ nam châm điện.
-Cơ cấu chấp hành là hệ thống tiếp điểm
Có nhiều loại rơle với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau Do vậy có nhiều cách để phân loại rơle:
- Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm
Rơle điện cơ (rơle điện từ, rơle từ điện, rơle điện từ phân cực, rơle cảm ứng, ), rơletừ., rơle điện tử -bán dẫn, vi mạch, rơle số.
- Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành
+ Rơle có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp
Rơle không tiếp điểm, hay còn gọi là rơle tĩnh, hoạt động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành trong mạch điều khiển, bao gồm điện cảm, điện dung và điện trở.
- Phân loại theo đặc tính tham số vào bao gồm các nhóm sau: Rơle dòng điện, rơle điện áp, rơle công suất, rơle tổng trở,
- Phân loại theo cách mắc cơ cấu
+ Rơle sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ.
+ Rơle thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện.
- Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơle
+Rơle cực đại, Rơle cực tiểu, Rơle cực đại-cực tiểu, Rơle so lệch, Rơle định hướng
TÍNH TOÁN , THIẾT KẾ , CHẾ TẠO MẠ CH MÁY SẤY TAY TỰ ĐỘNG
Sơ đồ khối
3.1.2 Phân tích sơ đồ khối a,Sơ đồ nguyên lý khối nguồn
Hình 3.1 Sơ đồ nguyên lý khối nguồn -Vai trò : cung cấp nguồn điện cho các linh kiện trong mạch hoạt động
-Trong khối nguồn ta sử dụng các linh kiện : Cầu đi ốt ,IC ổn áp 7805,tụ điện ,điện trở,led phát quang.
Nguyên lý hoạt động của mạch điện này là biến đổi điện áp xoay chiều AC thành điện áp một chiều DC thông qua cầu chỉnh lưu Sự ổn định cao của mạch được đảm bảo nhờ vào IC ổn áp, cùng với dòng điện đi qua các tụ C1, C2 và IC ổn áp, sau đó qua các tụ C3, C4 và điện trở.
R, đèn led sáng và từ đó cung cấp nguồn cho mạch. b,Khối điều khiển
18 Khối Nguồn Khối điều khiển Trình Chiếu
Hình 3.2 Sơ đồ nguyên lý khối điều khiển
Khi có vật cản xâm nhập vào vùng cảm biến, mắt hồng ngoại sẽ phát hiện và truyền tín hiệu tới các linh kiện điện áp ở chân 3 của IC LM 358 Tại chân 1, điện áp dương được tạo ra, kích hoạt transistor TIP41 mở Kết quả là dòng điện chạy qua rơ le, làm rơ le mở và cung cấp điện cho máy sấy hoạt động.
Khối cảm biến hồng ngoại hoạt động bằng cách thu nhận tín hiệu và gửi về khối so sánh để xử lý Khi không có vật cản, điện áp tại chân 2 của IC LM358 cao hơn điện áp tại chân 4, dẫn đến việc chân 4 xuống mass Ngược lại, khi có vật chắn giữa led thu và led phát, điện áp tại chân 3 của IC LM358 tăng cao Nếu điện áp chân 3 lớn hơn chân 2, transistor sẽ được kích hoạt, cho phép dòng điện đi qua chân 1 đến chân B của transistor, làm cuộn hút rơ le hoạt động, từ đó chuyển đổi trạng thái chân thường đóng và thường mở, cung cấp điện cho máy sấy hoạt động.
-Sử dụng máy sấy nguồn 220 v
3 2.Sơ đồ nguyên lí,nguyên lí làm việc
3.2.1.Sơ đồ nguyên lí toàn mạch
Hình 3.3 Sơ đồ nguyên lý toàn mạch 3.1.2.Nguyên lí làm việc của mạch
Khi điện áp xoay chiều AC được chuyển đổi qua cầu chỉnh lưu thành nguồn điện một chiều DC, IC ổn áp giúp mạch duy trì tính ổn định cao Dòng điện đi qua các tụ C1, C2, IC ổn áp và tụ C3, C4 qua điện trở R sẽ làm đèn LED sáng, cung cấp nguồn cho các linh kiện hoạt động Khi cảm biến phát hiện vật cản, khối cảm biến hồng ngoại gửi tín hiệu về khối so sánh để xử lý Chân 2 của IC LM358 nhận tín hiệu từ LED thu Nếu không có vật cản, điện áp tại chân 2 sẽ cao (VN>VP), dẫn đến điện áp ở chân 4 giảm xuống mức mass Ngược lại, khi có vật chắn, LED thu không dẫn, điện áp tại chân 3 IC LM358 tăng cao Khi điện áp chân 3 lớn hơn chân 2, điện áp tích cực sẽ kích hoạt dòng điện qua chân 1 đến chân B của transistor, mở cuộn hút rơ le, làm rơ le chuyển trạng thái, cung cấp điện cho máy sấy hoạt động.
Tính toán lựa chọn linh kiện
3.3.1.Mạch nguồn Điện trở cản dòng cho led
Cứ 10àF cho 1mA dũng điện tải
*Lựa chọn linh kiện: 1 cầu điot,1 IC 7805,1 led phát quang,máy biến áp 12V,điện trở,tụ điện
Transistor TIP41C là transistor thuộc loại transistor NPN
C2383 có Uc cực đại = 100V dòng Ic cực đại = 6A
- Điện áp hoạt động 12V Chọn rơ le 5v và 1 điôt nối với rơ e
-Tín hiệu này qua trở sẽ phân cực cho cực B của Trasistor T41.
-Khi T41 dẫn sẽ cấp nguồn cho Rơ le K1 đóng, K1 đóng cấp nguồn cho máy sấy chạy.
-Đi ốt D2 chống dòng ngược cho rơ le khi đóng cắt