Đang tải... (xem toàn văn)
Hỗ trợ đề tài nghiên cứu về ESP12F để điều khiển 2 thiết bị phục vụ cho học tập và đời sống, nhằm giúp cho sinh viên nhập môn về IOT, tìm hiểu được về vi mạch điều khiển, vi mạch điện tử, hiểu về bản vẽ thiết kế điện tử
TRƯỜNG CAO ĐẰNG FPT POLYTECHNIC BỘ MƠN: ĐIỆN-CƠ KHÍ ASSIGNMENT THIẾT KẾ, THI CÔNG MẠCH ĐIỀU KHIỂN HAI THIẾT BỊ TRONG TRANG TRẠI SỬ DỤNG IOT Giảng viên hướng dẫn : Dương Tất Thành Chyên ngành : Công nghệ kĩ thuật ĐK & TĐH Môn học : Thiết kế mạch điện-điện tử Lớp : AE19301 Nhóm thực : Nhóm Thành viên thực : Hồ Diên Trí - PH48666 Bùi Đức Tuyển - PH48645 La Văn Tuấn - PH49353 Hà Nội – 2024 ASSIGNMENT NHÓM MỤC LỤC LỜI MỞ ĐẦU CHƯƠNG TÌM HIỂU ĐỀ TÀI 1.1 Tìm hiểu vẽ thiết kế điện-điện tử 1.2 Các bước để hoàn thành mạch in điện tử 1.3 Tìm hiểu IoT 19 1.4 Lựa chọn phương án thiết kế 24 CHƯƠNG THIẾT KẾ SẢN PHẨM 25 2.1 Sơ đồ khối .25 2.2 Sơ đồ nguyên lí .26 2.3 Nguyên lí hoạt động 27 2.4 Lựa chọn linh kiện 29 ASSIGNMENT NHÓM LỜI MỞ ĐẦU Trong ngành đời sống sản xuất nay, công nghệ đại thiếu thiết bị điện điện tử Các thiết bị phổ biến khắp hộ gia đình, thiết bị giải trí, nhà máy sản xuất nói tất nơi có người Chính vậy, ngành điện – điện tử có nhu cầu nhân lực lớn tiếp tục phát triển tương lai Xã hội phát triển với tảng phát triển điện điện tử Điện có vai trị quan trọng cần thiết hoạt động đời sống đại ngày Hay nói cách dễ hình tượng hơn, khơng có điện khơng thể sản xuất, khơng thể sinh hoạt, buôn bán Ngành điện rộng lớn đến mức người ta phân nhiều chuyên ngành ngành điện tử viễn thông, ngành điện lạnh, ngành điện điện tử Ngành có vai trị quan trọng cho hoạt động chung toàn hệ thống điện Như biết ngành điện công nghiệp tham gia giải vấn đề truyền tải điện, phân phối điện mạng lưới rộng lớn Thì ngành điện điện tử đảm nhiệm vai trò khai thác sử dụng nguồn điện theo mục đích cụ thể Nhà máy cần điều khiển loạt cơng tắc đóng mở theo yêu cầu, hệ thống máy cần thay đổi tốc độ liên tục theo quy trình sản xuất, thang máy cần có tác động hệ thống điện điện tử để hoạt động trơn tru, bóng điện cần tắt mở tự động vài ví dụ dễ hình dung mà ngành điện điện từ tham gia giải Xây dựng nên hệ thống điều khiển tự động tín hiệu điện, điều khiển dịng điện đến thiết bị cơng việc ngành điện điện tử Và xây dựng hệ thống điều khiển tự động tín hiệu điện để điều khiển hầu hết thiết bị sở cho đại hóa nhà máy, đại hóa đời sống, đại hóa cơng nghiệp ASSIGNMENT NHÓM Đặc điểm chung ngành điện, điện tử xây dựng hệ thống điều khiển tự động tín hiệu điện; kiểm sốt thơng số điện đến máy móc cách tự động Liên quan đến việc điều khiển đến tín hiệu điện ln liên quan đến mạch điện tử Mạch điện tử phần để hệ thống điều khiển tín hiệu điện Vì làm ngành điện điện tử phải am hiểu kỹ sáng tạo, tư để vẽ ra, sản xuất mạch điện tử để sản xuất sản phẩm điện tử Việc thiết kế mạch điện-điện tử công đoạn thiếu trình thi cơng sản phẩm điện tử, mạch điện dân dụng, cơng nghiệp Trong q trình thực đề tài chúng em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Dương Tất Thành hỗ trợ tận tình chúng em hoàn thành đề tài Do khả kiến thức hạn chế, việc thực đề tài chắn khơng tránh thiếu sót, nhóm em mong nhận đóng góp ý kiến thầy bạn để đề tài hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn ASSIGNMENT NHĨM CHƯƠNG TÌM HIỂU ĐỀ TÀI 1.1 Tìm hiểu vẽ thiết kế điện-điện tử 1.1.1 Tổng quan thiết kế vẽ điện-điện tử Bản vẽ thiết kế mạch điện-điện tử công cụ quan trọng việc hiểu xây dựng mạch điện Khái niệm chung vẽ thiết kế điện: Bản vẽ thiết kế điện-điện tử (hay gọi sơ đồ mạch điện-điện tử) biểu diễn dạng đồ họa mạch, hiển thị mối liên kết phần tử mạch Bản vẽ không thiết phải tương ứng với xếp vật lý mạch thực tế 1.1.2 Các tiêu chuẩn vẽ điện-điện tử Có số tiêu chuẩn quan trọng thiết kế vẽ điện-điện tử cần tuân thủ Dễ đọc : Bản vẽ phải thiết kế theo tiêu chuẩn kỹ thuật, giúp đội ngũ thi cơng thực xác chi tiết Các kí hiệu dùng vẽ phải theo ngơn ngữ, kí hiệu kỹ thuật Bố trí linh kiện : Các linh kiện cần bố trí vẽ cách khoa học hợp lí Vẽ đường dây điện : Cần vẽ đường dây dẫn điện không bị chồng chéo ngắn Tránh chồng chéo dây dẫn : Đảm bảo dây không bị chồng chéo ngắn Tuân thủ tiêu chuẩn IPC : Các tiêu chuẩn vẽ mạch in theo tài liệu IPC Nắm vững kỹ thiết kế : Để vẽ cách chuyên nghiệp, cần nắm : tạo footprint, set contraints, layer stackup, gerber export, 1.1.3 Vai trò việc thiết kế mạch điện-điện tử Thiết kế mạch điện tử đóng vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực khoa ASSIGNMENT NHÓM học công nghệ, chế tạo sản xuất công nghiệp phục vụ đời sống Tầm quan trọng thể sau : Tối ưu hóa hiệu suất : Thiết kế mạch điện tử giúp tối ưu hóa hiệu suất thiết bị điện tử Thiết kế mạch điện tử đảm bảo thành phần linh kiện kết hợp để đáp ứng yêu cầu chức hiệu suất thiết bị Điều bao gồm việc đảm bảo linh kiện hoạt động xác với thơng số kỹ thuật đề xuất đồng thời đáp ứng yêu cầu môi trường làm việc Độ tin cậy ổn định : Mạch điện tử cần thiết kế để đảm bảo độ tin cậy ổn định điều kiện hoạt động đa dạng Điều bao gồm kiểm soát nhiệt độ, ổn định điện áp, khả chịu dao động thay đổi môi trường hoạt động Tương thích : Thiết kế mạch điện tử cần phải đảm bảo tương thích với chuẩn giao thức kỹ thuật, Bluetooth, Wi-Fi, hay giao thức khác tùy thuộc vào ứng dụng cụ thể Chuẩn hóa tiêu chuẩn : Thiết kế mạch điện tử cần tuân thủ tiêu chuẩn quy định ngành để đảm bảo tính tương thích, an tồn hiệu suất thiết bị Thử nghiệm kiểm tra : Thiết kế mạch điện tử cần kèm với trình thử nghiệm kiểm tra kỹ lưỡng để đảm bảo thiết bị hoạt động cách tuân thủ tiêu chuẩn chất lượng Tóm lại, việc thiết kế mạch điện tử không tập trung vào việc kết hợp linh kiện điện tử mà bao gồm việc đáp ứng yêu cầu chức năng, hiệu suất, an tồn tính tương thích thiết bị môi trường hoạt động cụ thể ASSIGNMENT NHÓM 1.1.4 Tầm quan trọng vẽ thiết kế mạch điện-điện tử Bản vẽ thiết kế mạch điện-điện tử đóng vai trị quan trọng q trình phát triển sản xuất thiết bị điện tử Dưới số tầm quan trọng vẽ thiết kế mạch điện-điện tử : Hướng dẫn sản xuất : Bản vẽ thiết kế mạch điện-điện tử cung cấp thông tin chi tiết cách lắp ráp kết nối linh kiện điện tử bảng mạch in Nó thiết kế để dẫn dắt trình sản xuất Chất lượng độ xác : Bản vẽ cung cấp mơ tả xác vị trí, kích thước liên kết linh kiện mạch in, đảm bảo thứ sản xuất xác để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật chất lượng Tối ưu hóa thiết kế : Nó cung cấp sở cho việc tối ưu hóa hiệu suất chi phí Bằng cách phân bố linh kiện cách hợp lý, thiết kế tối ưu hóa để tiết kiệm khơng gian giảm thiểu độ phức tạp mạch Tiêu chuẩn hóa chuẩn hóa : Bản vẽ thiết kế cung cấp thông tin việc tuân thủ tiêu chuẩn ngành, giao thức kỹ thuật yêu cầu pháp lý Nó giúp đảm bảo thiết kế tuân thủ chuẩn mực quan trọng để đảm bảo tính tương thích an toàn Tài liệu hướng dẫn sửa chữa : Bản vẽ sử dụng tài liệu hướng dẫn sửa chữa bảo trì sau sản xuất Nó cung cấp thơng tin cấu trúc cách kết nối mạch để hỗ trợ việc xử lý cố bảo trì ASSIGNMENT NHÓM Đánh giá cải tiến : Sau mạch điện tử kiểm tra xác nhận chức năng, đánh giá cải tiến cần thiết Chia sẻ thông tin : Bản vẽ thiết kế công cụ quan trọng để chia sẻ thông tin thành viên nhóm thiết kế, kỹ sư, nhà sản xuất người dùng cuối Nó đảm bảo người hiểu rõ cấu trúc hoạt động mạch điện-điện tử Tóm lại, vẽ thiết kế mạch điện-điện tử không tài liệu mô tả mạch, mà cịn cơng cụ quan trọng hỗ trợ việc sản xuất, bảo trì chia sẻ thơng tin trình phát triển sử dụng thiết bị điện tử ASSIGNMENT NHÓM 1.2 Các bước để hoàn thành mạch in điện tử 1.2.1 Vẽ sơ đồ nguyên lý Vẽ sơ đồ nguyên lý (schematic diagram) phần quan trọng trình thiết kế mạch điện tử mang lại nhiều lợi ích thông tin quan trọng Dưới số tầm quan trọng việc vẽ sơ đồ nguyên lý thiết kế mạch điện tử : Hiểu rõ cấu trúc mạch : Sơ đồ nguyên lý cung cấp nhìn tồn cảnh cấu trúc mạch điện tử, giúp kỹ sư nhà thiết kế hiểu rõ cách thành phần tương tác kết nối với Giao tiếp nhóm : Sơ đồ nguyên lý công cụ giao tiếp hiệu thành viên nhóm thiết kế Nó giúp đảm bảo người có hiểu biết cấu trúc mạch ý đồ thiết kế Xác định lỗi sửa chữa : Khi xảy cố lỗi, sơ đồ nguyên lý giúp kỹ sư dễ dàng xác định vị trí lỗi thực bước sửa chữa cần thiết Đối chiếu với thông số kỹ thuật : Sơ đồ nguyên lý công cụ quan trọng để đối chiếu với thông số kỹ thuật linh kiện mạch, đảm bảo thiết kế tuân thủ yêu cầu quy định Tạo tảng cho vẽ mạch in ( PCB ) : Khi thiết kế mạch điện tử chấp nhận, sơ đồ nguyên lý thường sử dụng làm sở để tạo vẽ mạch in Sơ đồ nguyên lý giúp xác định vị trí linh kiện PCB Kiểm thử đánh giá hiệu suất : Sơ đồ nguyên lý sở cho việc kiểm tra đánh giá hiệu suất mạch Nó giúp xác định cách mà tín hiệu liệu chuyển động mạch Duy trì bảo trì : Sơ đồ nguyên lý cung cấp thơng tin quan trọng cho việc trì bảo trì mạch sau sản xuất triển khai ASSIGNMENT NHÓM Để vẽ sơ đồ ngun lý ta cần có quy trình sau : o Bước : Lên ý tưởng thiết kế o Bước : Liệt kê linh kiện cần sử dụng o Bước : Tìm hiểu thơng số linh kiện o Bước : Mô kiểm tra họat động o Bước : Thiết kế mạch nguyên lý Hình 1.1 Các linh kiện lắp ráp để test sơ đồ nguyên lý ASSIGNMENT NHÓM 1.3.4 Ứng dụng lĩnh vực sử dụng Internet of Things (IoT) mở loạt ứng dụng lĩnh vực sử dụng nhiều lĩnh vực khác Dưới số ứng dụng lĩnh vực sử dụng phổ biến IoT : Y Tế (Healthcare) : - Theo Dõi Sức Khỏe (Health Monitoring) : Các thiết bị IoT vịng đeo thơng minh, cảm biến y tế giúp theo dõi dấu hiệu sức khỏe nhịp tim, áp suất máu, đường huyết từ xa - Quản Lý Bệnh Chronic : Các thiết bị giúp theo dõi quản lý bệnh nhân mắc bệnh lý tiểu đường bệnh tim mạch Công Nghiệp (Industrial IoT - IIoT) : - Giám Sát Bảo Trì Máy Móc : Các thiết bị cảm biến môi trường công nghiệp giúp giám sát trạng thái máy móc, dự đốn hỏng hóc lên lịch bảo trì - Quản Lý Chuỗi Cung Ứng : Tăng cường khả theo dõi quản lý chuỗi cung ứng, từ sản xuất đến vận chuyển Nhà Thông Minh (Smart Homes) : - Quản Lý Năng Lượng : Thiết bị IoT giúp tối ưu hóa việc sử dụng lượng nhà thông minh - An Ninh Giám Sát : Camera cảm biến an ninh tích hợp để theo dõi giám sát nhà từ xa Thành Phố Thông Minh (Smart Cities) : - Giao Thông Thông Minh : Các cảm biến giao thông giúp theo dõi quản lý lưu lượng xe cộ, cải thiện việc di chuyển thành phố - Quản Lý Rác Thải : Hệ thống theo dõi độ đầy thùng rác thông qua IoT, giúp tối ưu hóa q trình thu gom rác ASSIGNMENT 19 NHĨM