nghiên cứu chế tạo máy dò dây điện trong tường

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (610.14 KB, 12 trang )

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
VIỆN ĐIỆN TỬ-VIỄN THÔNG

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN
GVHD
Sinh viên
Mssv
Lớp

: Thầy Phạm Mạnh Hùng
: Giang Văn Hiến
: 20111561
: ĐTTT06-K56

Hà nội 12 /2015

MỤC LỤC
LỜI MỞ ĐẦU ………………………………………………………………………………………………….. 3
NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY DÒ DÂY ĐIỆN TRONG TƯỜNG …………………. 4
I. Đặt vấn đề. ………………………………………………………………………………………………… 4
II. Hiện tượng cảm ứng điện từ. ……………………………………………………………………. 4
III. Nguyên lý dò tìm dây điện trong tường. …………………………………………………… 5
IV. Mạch dò tìm dây điện trong tường đơn giản. …………………………………………… 5
1. Sơ đồ khối……………………………………………………………………………………………… 5
2. Sơ đồ nguyên lý……………………………………………………………………………………… 5
3. Nguyên lý hoạt động………………………………………………………………………………. 6
4. Kết quả thực nghiệm và nhận xét. ………………………………………………………….. 7
5. Sơ đồ mạch in. ………………………………………………………………………………………. 7
V. Tính toán các thông số trong mạch. ………………………………………………………….. 8
1. Lựa chọn thông số của linh kiện. ……………………………………………………………. 8

2. Tính toán giá trị điện trở hạn dòng cho led. ……………………………………………. 8
3. Tính giá trị Iu. ……………………………………………………………………………………….. 9
VI. Kết luận………………………………………………………………………………………………… 11
PHỤ LỤC I: CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO ………………………. 12
PHỤ LỤC II: TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………. 12

LỜI MỞ ĐẦU
Trong đời sống hiện nay, điện năng đóng vai trò rất quan trọng,có mặt hầu như
ở khắp mọi nơi, trong tất cả mọi lĩnh vực, ứng dụng rộng rãi nhất là dùng điện để thắp
sáng. Điện cò sử dụng để sản xuất hàng hóa trong các ngành công nghiệp (dệt may, in
ấn…), nông nghiệp (sản xuất thức ăn chăn nuôi, làm lạnh…) và dịch vụ (viễn thông,
truyền thông…). Điện còn áp dụng rộng rãi trong các nhà máy sản xuất hóa học.
Tuy nhiên, song song với những lợi ích thiết thực cho cuộc sống hàng ngày đó
là những nguy hiểm tiềm tàng từ việc sử dụng điện cho sản xuất và sinh hoạt. Các
trường hợp chấn thương trong sản suất nói chung thì chấn thương nặng hoặc chết
người phần lớn là do điện giật. Cũng chính vì lý do này mà hệ thống các thiết bị đóng
cắt bảo vệ an toàn cho con người cũng như phát hiện dòng rò đóng một vai trò rất quan
trọng, nó đảm bảo cho sự an toàn của con người khi có dòng điện rò rỉ ra ngoài cũng
như là bảo vệ các thiết bị điện trong gia đình và toàn bộ hệ thống điện làm việc an toàn
và tin cậy.
Trong bài tiểu luận này em sẽ tập trung vào vấn đề tìm hiểu ứng dụng mạch điện
tử “Nghiên cứu, chế tạo máy dò dây điện trong tường” chỉ gồm các linh kiện điện tử
đơn giản như điện trở, cuộn cảm, tranzito. Em mong rằng đề tài của mình có thể góp
phần vào việc tăng cường an toàn khi sử dụng điện trong gia đình, cũng như ở một số
nơi khác.
Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Phạm Mạnh Hùng đã tận
tình hướng dẫn, xin được cảm ơn các bạn đã chia sẻ kiến thức quý báu để em có thể
hoàn thành bài tiểu luận này. Dù đã cố gắng hoàn thành bài tiểu luân một cách tốt nhất
tuy nhiên do thời gian và kiến thức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em hi

vọng sẽ nhận được sự góp ý của thầy và các bạn để có thể hoàn thiện hơn.
Hà Nội 12/2015

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY DÒ DÂY ĐIỆN TRONG TƯỜNG
I. Đặt vấn đề.
Thông thường, để kiểm tra xem dây dẫn có điện hay không, ta chỉ cần sử dụng
một bút thử điện loại thường: đặt đầu bút thử điện tiếp xúc trực tiếp với nguồn điện cần
kiểm tra. Nếu đèn sáng (có dòng điện chạy qua đèn) thì tức là có điện, ngược lại nếu
đèn không sáng thì nghĩa là dây không có điện.
Trong một số trường hợp, ta không thể đặt bút thử điện tiếp xúc với nguồn điện
cần kiểm tra. Ví dụ: khi đang cần dò tìm dây điện trong tường  thứ nhất: ta không
biết chính xác vị trí đặt dây, thứ hai: dây đặt ở trong tường nên không thể cho đầu bút
thử điện tiếp xúc với dây.
Để giải quyết vấn đề trên, ta sẽ sử dụng hiện tượng cảm ứng điện từ. Và dựa trên
hiện tượng cảm ứng điện từ, chúng ta sẽ nghiên cứu, thiết kế, chế tạo một máy dò tìm
dây điện đơn giản mà dây điện được chôn ở trong tường.

II. Hiện tượng cảm ứng điện từ.
Như đã nói ở trên chúng ta thiết kế máy dò tìm dây điện đơn giản dựa vào hiện
tượng cảm ứng điện từ. Sau đây là một vài kiến thức cơ bản về hiện tượng cảm ứng
điện từ:

Hình 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ
 Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng xuất hiện suất điện động cảm ứng khi
từ thông gửi qua một mạch kín biến thiên.

 Suất điện động cảm ứng là sđđ xuất hiện trong hiện tượng cảm ứng. Kí hiệu εu.

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 4

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

 Dòng điện cảm ứng: Dòng điện cảm ứng là dòng điện xuất hiện trong hiện
tượng cảm ứng. Kí hiệu Iu.

III. Nguyên lý dò tìm dây điện trong tường.
 Khi cho dòng điện biến thiên ( 220V AC, 50 Hz) chạy qua một dây dẫn thì xung
quang dây dẫn đó sẽ xuất hiện một từ trường biến thiên. Nếu đặt một một cuộn
dây trong từ trường biến thiên đó thì trong cuộn dây sẽ xuất hiện một dòng điện
cảm ứng  hiện tượng này gọi là cảm ứng điện từ.
 Sau đó, dòng điện cảm ứng (sau khi được xử lý) có thể làm sáng đèn, nhấp nháy
hoặc làm cho loa kêu để báo hiệu cho người sử dụng biết.

IV. Mạch dò tìm dây điện trong tường đơn giản.
1. Sơ đồ khối.
Mạch dò tìm đây điện trong tường đơn giản có các khối cơ bản sau:

Thu tín hiệu

Xử lý và
khuếch đại

Hiển thị và
báo hiệu

Nguồn

Hình 2: Sơ đồ khối của thiết bị
2. Sơ đồ nguyên lý.

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 5

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

Hình 3: Sơ đồ nguyên lý
Các linh kiện trong mạch:
 Cuộn dây L dùng dây 0.5 mm, trên lõi 1.5 mm, số vòng khoảng từ 1500 – 2500
vòng. Hoặc sử dụng cuộn dây 6V – 10A thông dụng.
 Các transistor Q1, Q2, Q3 có tác dụng khuếch đại dòng điện cảm ứng trong
cuộn dây trước khi đưa ra LED.
 Led dùng để hiển thị kết quả.
 Nguồn là một quả pin cung cấp toàn bộ điện cho mạch hoạt động được.
3. Nguyên lý hoạt động.
 Bình thường, nếu không đặt gần dây dẫn điện, xung quanh anten và cuộn dây
chỉ có từ trường của môi trường và từ trường trái đất. Các từ trường này có
cường độ rất nhỏ  dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây rất nhỏ  không

đủ để làm mở transistor Q3  các transistor Q1 và Q2 tiếp tục đóng  điện áp
đặt vào 2 đầu LED không đủ để làm LED nhấp nháy.
 Nếu đặt anten gần dây dẫn có dòng điện chạy qua, từ trường biến thiên do dòng
điện trong dây dẫn sinh ra sẽ làm xuất hiện trong cuộn dây một dòng điện cảm
ứng. Dòng điện cảm ứng này có cường độ đủ lớn ( lớn hơn nhiều so với dòng
điện cảm ứng do từ trường trái đất và từ trường của các vật xung quanh gây ra )
GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 6

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

để làm mở transistor Q3. Dòng điện cảm ứng xuất hiện trong cuộn dây có cường
độ rất nhỏ. Do đó, trước khi có thể sử dụng nó để làm sáng đèn hay làm cho loa
kêu thì nó cần phải được khuếch đại.
4. Kết quả thực nghiệm và nhận xét.
 Sau khi lắp mạch hoàn chỉnh chúng ta thực hiện quá trình chạy thử mạch trên
và thu được một số kết quả như sau:
–

Đèn sáng ngay khi cấp nguồn cho mạch.

–

Khi đưa anten lại gần dây dẫn điện, đèn sáng và nhấp nháy liên tục.
Đưa anten ra xa dây dẫn điện, đèn lại sáng yếu hơn và không còn hiện
tượng nhấp nháy nữa.

 Nhận xét
–

Đèn sáng ngay khi cấp nguồn cho mạch, nhưng không đủ làm cho đèn
nhấp nháy là do nhiễu của môi trường như nhiễu do các nguồn bức xạ
điện từ sóng AM, FM, … chưa đủ lớn để làm cho đèn nhấp nháy.

–

Khi đưa anten lại gần dây dẫn điện, ta thấy đèn nhấp nháy liên tục.
Khi đưa ra xa dây dẫn điện, ta thấy đèn không nhấp nháy nữa. Đó là
do, khi đưa lại gần dây dẫn điện, cường độ từ trường mà anten thu
được mạnh hơn dẫn đến dòng điện cảm ứng thu được trong cuộn dây
có cường độ mạnh hơn làm cho đèn nhấp nháy liên tục.

5. Sơ đồ mạch in.
Sau khi đã tìm hiều rõ nguyên lý làm việc cũng như sơ đồ khối, sơ đồ nguyên lý và
các linh kiện cần thiết trong mạch. Cũng như qua quá trình chạy thử thì nhóm đã thực
hiện dùng các công cụ mô phỏng như Ocard 9.2 hay Altium Designer để vẽ mạch mô
phỏng cũng như mạch in.
Dưới đây là sơ đồ mạch in mà nhóm đã dùng phần mềm vẽ ra được:

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 7

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

Hình 4: Mạch in

V. Tính toán các thông số trong mạch.
1. Lựa chọn thông số của linh kiện.
Dựa vào Datasheet của nhà sản xuất chúng ta xác định được các thông số của
linh kiện dùng trong mạch như sau:
 Chọn cuộn dây có số vòng là: N=2000 vòng, dây đồng có đường kính:
r=0.5mm, đường kính lõi cuốn dây là R= 1cm.
 Led: chọn led xanh có điện áp trong khoảng ( 3  3.4 v), dòng định mức 20mA.
 Transistor: A1015,C1815: có  =70 hoặc  =25, dòng I c max=150mA, dòng
I B max = 50mA.

2. Tính toán giá trị điện trở hạn dòng cho led.
Khi chưa có dòng điện cảm ứng xuất hiện trong mạch thì mạch được nuôi bằng
nguồn pin 9v lúc này các transistor Q2, Q3 đóng toàn bộ điện áp sẽ được đưa qua cực
E của Q1 và chạy thẳng sang cực C do Q2 đóng thì coi như Q2 có một điện trở vô cùng
lớn làm điên áp sụt trên cực B của Q1 là không đáng kể. Q1 thông bão hoà toàn bộ
điện áp sẽ chạy thẳng từ cực E sang cực C rồi đi xuống Led.
Do điện áp của Led chỉ là từ( 3  3.4 v) nên nếu không có trở hạn dòng thì sẽ gây
cháy Led như vậy ta cần xác định một điện trở cẩn thiết để làm giảm điện áp qua Led
để Led có thể hoạt động bình thường:

Rhandong 

Vnguon  Vmax_ Led
I max_ Led

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG



9  3.4
 280
20mA
Page 8

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

 Ta sẽ chọn Rhandong  330, vì dễ kiếm trên thị trường.
3. Tính giá trị Iu.
Để có thể tính toán được giá trị I u của cuộn dây trước hết ta phải xác định được
các tham số sau:
 Điện trở của của cuộn dây.
 Cảm ứng từ sinh ra mạch thu được tại một điểm cách dây dẫn một khoảng D.
 Suất điện động cảm ứng.
a) Điện trở của của cuộn dây.
Như ta đã biết điện trở của cuộn dây được tính bằng công thưc:

R

S

(1)

Trong đó:  là điện trở suất của dây đồng:   1,7.108 (.m)

 N.C  N.2. .R ‘  N. .R .
r2
S là tiết diện của cuộn dây: S   .(r ‘ )2   .
4
N . .R
4.N .R
Từ (1) suy ra ta có: R    
.

r2
S
r2

4
4.2000.0, 01
 5.44()
Thay số ta được: R  1, 7.108.
(0,5.103 )2
 Vậy ta đã tính được điện trở của cuộn dây là 5.44()

là chiều dài cuộn dây:

b) Cảm ứng từ sinh ra mà mạch thu được tại một điểm cách dây dẫn một khoảng D.
Ta sẽ coi dây điện là một dây dẫn thẳng dài vô hạn và có dòng điện chạy qua do
đó ta có công thức tính độ lớn cảm ứng từ B tại một điểm cách dây dẫn điện một
khoảng là D:

B  .o

I (t )

(2)
2. .D

Đơn vị là Tesla(T).

Với I (t ) có giá trị biến thiên theo quy luật hình sin: I (t )  I o .Sin(t )( A), với f  50Hz .
 là độ từ thẩm của môi trường:  =1 trong không khí.
H
m

o là hằng số từ: o  4 .107 ( )

c) Suất điện động cảm ứng.
Suất điện động cảm ứng sinh ra do sự biến thiên của cảm ứng từ B được xác
định bằng công thức:

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 9

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

eu  

d
(*)
dt

Với  là từ thông gửi qua cuộn dây được tính bằng công thức:   N .B.S.Cos(t ) .

d
d ( N .B.S .Cos(t ))
d (Cos(t ))

  N .B.S
dt
dt
dt

Từ (*) suy ra ta có: eu  

 eu  N .B.S..Sin(t )(3)

Vậy từ (1), (2) và (3) ta có công thức tính I u như sau:

 Iu 

eu N .B.S ..Sin(t ) I (t ).Sin(t ) .o .N .S .


.
(4)
R
R
D
R.2.

 Nhận xét: Từ biểu thức thứ (3) ta rút ra nhận xét rằng dòng điện cảm ứng phụ
thuộc vào một số yếu tố sau:
–

Cường độ dòng điện của dây dẫn.

–

Khoảng cách từ điểm ta xét tới dây dẫn.

Với dòng định mức của Led là I dm _ Led  20mA thì ta phải có dòng tối đa của
transistor Q1 phải là I c1  I dm _ Led  20mA .
Gọi các transistor Q1, Q2 và Q3 có độ khuếch đại lần lượt là: 1,  2,  3. Với
các dòng lần lượt là: I B1, I B 2, I B 3, I C1, I C 2, I C 3, I E1, I E 2, I E 3 .
 Theo sơ đồ mạch ta có:

I B1  I C 2 

I C1

1



I dm _ Led

, I B2  I E3 

1

Do I E 3  I B3 nên I B 3 

IC 3

3



I E3

3

 Mặt khác I u = I B 3 nên I u 



IC 2

2



I dm _ Led

 2 .1

I dm _ Led

3 . 2 .1

I dm _ Led

3 . 2 .1

.

Từ (4) và (5) ta suy ra được:

I dm _ Led

3 . 2 .1
D



I (t ).Sin(t ) .o .N .S .
.
D
R.2.

I (t ).Sin(t )..o .N .S ..3. 2 .1
.
I dm _ Led .R.2.

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 10

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

 Nhận xét: Với các giá trị cho trước như: N, f, 1,  2,  3, I dm _ Led ,… Và tại một
thời điểm t bất kỳ thì ta sẽ xác định được khoảng cách lớn nhất vẫn còn có thể
nhận biết ở đó có dây điện đi qua hay là không.

VI. Kết luận.
Với đề tài “Nghiên cứu, chế tạo máy dò dây điện trong tường” em đã thiết kế và
chế tạo được một máy có khả năng dò tìm được dây điện đi trong tường, xác định được
khoảng cách lớn nhất có thể vẫn còn nhân biết được sự có mặt của dây điện khi có
dòng điện chạy qua nó. Khuôn khổ của đề tài chỉ là nghiên cứu nhưng đã cho kết quả
có thể nói là chấp nhận được. Em hi vọng sau đề tài này sẽ có những cải tiến thiết thực
hơn nữa để có thể nâng cao việc bảo vệ an toàn điện nhằm giảm thiểu tai nạn do điện
năng gây ra
Theo em nghĩ, ta có thể cải tiến thêm bằng cách sử dụng vi điều khiển vào làm
mạch khi đó chất lượng của mạch sẽ tốt hơn. Nhưng trong thời gian nhất định, em mới
thiết kế và chế tạo máy chỉ với các linh kiện điện tử đơn giản. Việc ứng dụng vi điều
khiển vào thiết kế mạch thì em dự kiến sẽ làm ở nhưng dự án tiếp theo.

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 11

TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆN

SVTH: GIANG VĂN HIẾN

PHỤ LỤC I: CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO

Hình 1: Hiện tượng cảm ứng điện từ ……………………………………………………………………. 4
Hình 2: Sơ đồ khối của thiết bị ……………………………………………………………………………. 5
Hình 3: Sơ đồ nguyên lý …………………………………………………………………………………….. 6
Hình 4: Mạch in ………………………………………………………………………………………………… 8

PHỤ LỤC II: TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] http://www.dientuvietnam.net/
[2] http://www.alldatasheet.com/

GVHD: THẦY PHẠM MẠNH HÙNG

Page 12

2. Tính toán giá trị điện trở hạn dòng cho led. ……………………………………………. 83. Tính giá trị Iu. ……………………………………………………………………………………….. 9VI. Kết luận ………………………………………………………………………………………………… 11PH Ụ LỤC I : CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁO ………………………. 12PH Ụ LỤC II : TÀI LIỆU THAM KHẢO …………………………………………………………. 12L ỜI MỞ ĐẦUTrong đời sống lúc bấy giờ, điện năng đóng vai trò rất quan trọng, xuất hiện hầu nhưở khắp mọi nơi, trong tổng thể mọi nghành nghề dịch vụ, ứng dụng thoáng rộng nhất là dùng điện để thắpsáng. Điện cò sử dụng để sản xuất sản phẩm & hàng hóa trong những ngành công nghiệp ( dệt may, inấn … ), nông nghiệp ( sản xuất thức ăn chăn nuôi, làm lạnh … ) và dịch vụ ( viễn thông, truyền thông online … ). Điện còn vận dụng thoáng đãng trong những xí nghiệp sản xuất sản xuất hóa học. Tuy nhiên, song song với những quyền lợi thiết thực cho đời sống hàng ngày đólà những nguy hại tiềm tàng từ việc sử dụng điện cho sản xuất và hoạt động và sinh hoạt. Cáctrường hợp chấn thương trong sản suất nói chung thì chấn thương nặng hoặc chếtngười phần đông là do điện giật. Cũng chính vì nguyên do này mà mạng lưới hệ thống những thiết bị đóngcắt bảo vệ bảo đảm an toàn cho con người cũng như phát hiện dòng rò đóng một vai trò rất quantrọng, nó bảo vệ cho sự bảo đảm an toàn của con người khi có dòng điện rò rỉ ra ngoài cũngnhư là bảo vệ những thiết bị điện trong mái ấm gia đình và hàng loạt mạng lưới hệ thống điện thao tác an toànvà đáng tin cậy. Trong bài tiểu luận này em sẽ tập trung chuyên sâu vào yếu tố khám phá ứng dụng mạch điệntử “ Nghiên cứu, sản xuất máy dò dây điện trong tường ” chỉ gồm những linh phụ kiện điện tửđơn giản như điện trở, cuộn cảm, tranzito. Em mong rằng đề tài của mình hoàn toàn có thể gópphần vào việc tăng cường bảo đảm an toàn khi sử dụng điện trong mái ấm gia đình, cũng như ở một sốnơi khác. Em xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới thầy Phạm Mạnh Hùng đã tậntình hướng dẫn, xin được cảm ơn những bạn đã san sẻ kiến thức và kỹ năng quý báu để em có thểhoàn thành bài tiểu luận này. Dù đã nỗ lực hoàn thành xong bài tiểu luân một cách tốt nhấttuy nhiên do thời hạn và kỹ năng và kiến thức hạn chế nên không tránh khỏi những thiếu sót. Em hivọng sẽ nhận được sự góp ý của thầy và những bạn để hoàn toàn có thể hoàn thành xong hơn. TP. Hà Nội 12/2015 TIỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNNGHIÊN CỨU CHẾ TẠO MÁY DÒ DÂY ĐIỆN TRONG TƯỜNGI. Đặt yếu tố. Thông thường, để kiểm tra xem dây dẫn có điện hay không, ta chỉ cần sử dụngmột bút thử điện loại thường : đặt đầu bút thử điện tiếp xúc trực tiếp với nguồn điện cầnkiểm tra. Nếu đèn sáng ( có dòng điện chạy qua đèn ) thì tức là có điện, ngược lại nếuđèn không sáng thì nghĩa là dây không có điện. Trong 1 số ít trường hợp, ta không hề đặt bút thử điện tiếp xúc với nguồn điệncần kiểm tra. Ví dụ : khi đang cần dò tìm dây điện trong tường  thứ nhất : ta khôngbiết đúng chuẩn vị trí đặt dây, thứ hai : dây đặt ở trong tường nên không hề cho đầu bútthử điện tiếp xúc với dây. Để xử lý yếu tố trên, ta sẽ sử dụng hiện tượng kỳ lạ cảm ứng điện từ. Và dựa trênhiện tượng cảm ứng điện từ, tất cả chúng ta sẽ nghiên cứu và điều tra, phong cách thiết kế, sản xuất một máy dò tìmdây điện đơn thuần mà dây điện được chôn ở trong tường. II. Hiện tượng cảm ứng điện từ. Như đã nói ở trên tất cả chúng ta phong cách thiết kế máy dò tìm dây điện đơn thuần dựa vào hiệntượng cảm ứng điện từ. Sau đây là một vài kiến thức và kỹ năng cơ bản về hiện tượng kỳ lạ cảm ứngđiện từ : Hình 1 : Hiện tượng cảm ứng điện từ  Hiện tượng cảm ứng điện từ là hiện tượng kỳ lạ Open suất điện động cảm ứng khitừ thông gửi qua một mạch kín biến thiên.  Suất điện động cảm ứng là sđđ Open trong hiện tượng kỳ lạ cảm ứng. Kí hiệu εu. GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 4TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾN  Dòng điện cảm ứng : Dòng điện cảm ứng là dòng điện Open trong hiệntượng cảm ứng. Kí hiệu Iu. III. Nguyên lý dò tìm dây điện trong tường.  Khi cho dòng điện biến thiên ( 220V AC, 50 Hz ) chạy qua một dây dẫn thì xungquang dây dẫn đó sẽ Open một từ trường biến thiên. Nếu đặt một một cuộndây trong từ trường biến thiên đó thì trong cuộn dây sẽ Open một dòng điệncảm ứng  hiện tượng kỳ lạ này gọi là cảm ứng điện từ.  Sau đó, dòng điện cảm ứng ( sau khi được giải quyết và xử lý ) hoàn toàn có thể làm sáng đèn, nhấp nháyhoặc làm cho loa kêu để báo hiệu cho người sử dụng biết. IV. Mạch dò tìm dây điện trong tường đơn thuần. 1. Sơ đồ khối. Mạch dò tìm đây điện trong tường đơn thuần có những khối cơ bản sau : Thu tín hiệuXử lý vàkhuếch đạiHiển thị vàbáo hiệuNguồnHình 2 : Sơ đồ khối của thiết bị2. Sơ đồ nguyên tắc. GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 5TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNHình 3 : Sơ đồ nguyên lýCác linh phụ kiện trong mạch :  Cuộn dây L dùng dây 0.5 mm, trên lõi 1.5 mm, số vòng khoảng chừng từ 1500 – 2500 vòng. Hoặc sử dụng cuộn dây 6V – 10A thông dụng.  Các transistor Q1, Q2, Q3 có tính năng khuếch đại dòng điện cảm ứng trongcuộn dây trước khi đưa ra LED.  Led dùng để hiển thị tác dụng.  Nguồn là một quả pin cung ứng hàng loạt điện cho mạch hoạt động giải trí được. 3. Nguyên lý hoạt động giải trí.  Bình thường, nếu không đặt gần dây dẫn điện, xung quanh anten và cuộn dâychỉ có từ trường của thiên nhiên và môi trường và từ trường toàn cầu. Các từ trường này cócường độ rất nhỏ  dòng điện cảm ứng sinh ra trong cuộn dây rất nhỏ  khôngđủ để làm mở transistor Q3  những transistor Q1 và Q2 liên tục đóng  điện ápđặt vào 2 đầu LED không đủ để làm LED nhấp nháy.  Nếu đặt anten gần dây dẫn có dòng điện chạy qua, từ trường biến thiên do dòngđiện trong dây dẫn sinh ra sẽ làm Open trong cuộn dây một dòng điện cảmứng. Dòng điện cảm ứng này có cường độ đủ lớn ( lớn hơn nhiều so với dòngđiện cảm ứng do từ trường toàn cầu và từ trường của những vật xung quanh gây ra ) GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 6TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNđể làm mở transistor Q3. Dòng điện cảm ứng Open trong cuộn dây có cườngđộ rất nhỏ. Do đó, trước khi hoàn toàn có thể sử dụng nó để làm sáng đèn hay làm cho loakêu thì nó cần phải được khuếch đại. 4. Kết quả thực nghiệm và nhận xét.  Sau khi lắp mạch hoàn hảo tất cả chúng ta triển khai quy trình chạy thử mạch trênvà thu được một số ít hiệu quả như sau : Đèn sáng ngay khi cấp nguồn cho mạch. Khi đưa anten lại gần dây dẫn điện, đèn sáng và nhấp nháy liên tục. Đưa anten ra xa dây dẫn điện, đèn lại sáng yếu hơn và không còn hiệntượng nhấp nháy nữa.  Nhận xétĐèn sáng ngay khi cấp nguồn cho mạch, nhưng không đủ làm cho đènnhấp nháy là do nhiễu của môi trường tự nhiên như nhiễu do những nguồn bức xạđiện từ sóng AM, FM, … chưa đủ lớn để làm cho đèn nhấp nháy. Khi đưa anten lại gần dây dẫn điện, ta thấy đèn nhấp nháy liên tục. Khi đưa ra xa dây dẫn điện, ta thấy đèn không nhấp nháy nữa. Đó làdo, khi đưa lại gần dây dẫn điện, cường độ từ trường mà anten thuđược mạnh hơn dẫn đến dòng điện cảm ứng thu được trong cuộn dâycó cường độ mạnh hơn làm cho đèn nhấp nháy liên tục. 5. Sơ đồ mạch in. Sau khi đã tìm hiều rõ nguyên tắc thao tác cũng như sơ đồ khối, sơ đồ nguyên tắc vàcác linh phụ kiện thiết yếu trong mạch. Cũng như qua quy trình chạy thử thì nhóm đã thựchiện dùng những công cụ mô phỏng như Ocard 9.2 hay Altium Designer để vẽ mạch môphỏng cũng như mạch in. Dưới đây là sơ đồ mạch in mà nhóm đã dùng ứng dụng vẽ ra được : GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 7TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNHình 4 : Mạch inV. Tính toán những thông số kỹ thuật trong mạch. 1. Lựa chọn thông số kỹ thuật của linh phụ kiện. Dựa vào Datasheet của nhà phân phối tất cả chúng ta xác lập được những thông số kỹ thuật củalinh kiện dùng trong mạch như sau :  Chọn cuộn dây có số vòng là : N = 2000 vòng, dây đồng có đường kính : r = 0.5 mm, đường kính lõi cuốn dây là R = 1 cm.  Led : chọn led xanh có điện áp trong khoảng chừng ( 3  3.4 v ), dòng định mức 20 mA.  Transistor : A1015, C1815 : có  = 70 hoặc  = 25, dòng I c max = 150 mA, dòngI B max = 50 mA. 2. Tính toán giá trị điện trở hạn dòng cho led. Khi chưa có dòng điện cảm ứng Open trong mạch thì mạch được nuôi bằngnguồn pin 9 v lúc này những transistor Q2, Q3 đóng hàng loạt điện áp sẽ được đưa qua cựcE của Q1 và chạy thẳng sang cực C do Q2 đóng thì coi như Q2 có một điện trở vô cùnglớn làm điên áp sụt trên cực B của Q1 là không đáng kể. Q1 thông bão hoà toàn bộđiện áp sẽ chạy thẳng từ cực E sang cực C rồi đi xuống Led. Do điện áp của Led chỉ là từ ( 3  3.4 v ) nên nếu không có trở hạn dòng thì sẽ gâycháy Led như vậy ta cần xác lập một điện trở cẩn thiết để làm giảm điện áp qua Ledđể Led hoàn toàn có thể hoạt động giải trí thông thường : Rhandong  Vnguon  Vmax_ LedI max_ LedGVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNG9  3.4  280  20 mAPage 8TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾN  Ta sẽ chọn Rhandong  330 , vì dễ kiếm trên thị trường. 3. Tính giá trị Iu. Để hoàn toàn có thể thống kê giám sát được giá trị I u của cuộn dây trước hết ta phải xác lập đượccác tham số sau :  Điện trở của của cuộn dây.  Cảm ứng từ sinh ra mạch thu được tại một điểm cách dây dẫn một khoảng chừng D.  Suất điện động cảm ứng. a ) Điện trở của của cuộn dây. Như ta đã biết điện trở của cuộn dây được tính bằng công thưc : R   ( 1 ) Trong đó :  là điện trở suất của dây đồng :   1,7. 10  8 ( . m )  N.C  N. 2. . R ‘  N. . R. r2S là tiết diện của cuộn dây : S  . ( r ‘ ) 2  . N. . R4. N. RTừ ( 1 ) suy ra ta có : R       r2r24. 2000.0, 01  5.44 (  ) Thay số ta được : R  1, 7.10  8. ( 0,5. 10  3 ) 2  Vậy ta đã tính được điện trở của cuộn dây là 5.44 (  ) là chiều dài cuộn dây : b ) Cảm ứng từ sinh ra mà mạch thu được tại một điểm cách dây dẫn một khoảng chừng D.Ta sẽ coi dây điện là một dây dẫn thẳng dài vô hạn và có dòng điện chạy qua dođó ta có công thức tính độ lớn cảm ứng từ B tại một điểm cách dây dẫn điện mộtkhoảng là D : B  .  oI ( t ) ( 2 ) 2. . DĐơn vị là Tesla ( T ). Với I ( t ) có giá trị biến thiên theo quy luật hình sin : I ( t )  I o. Sin (  t ) ( A ), với f  50H z.  là độ từ thẩm của môi trường tự nhiên :  = 1 trong không khí.  o là hằng số từ :  o  4 . 10  7 ( ) c ) Suất điện động cảm ứng. Suất điện động cảm ứng sinh ra do sự biến thiên của cảm ứng từ B được xácđịnh bằng công thức : GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 9TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNeu   d  ( * ) dtVới  là từ thông gửi qua cuộn dây được tính bằng công thức :   N. B.S.Cos (  t ). d  d ( N. B.S. Cos (  t ) ) d ( Cos (  t ) )     N. B.SdtdtdtTừ ( * ) suy ra ta có : eu    eu  N. B.S. . Sin (  t ) ( 3 ) Vậy từ ( 1 ), ( 2 ) và ( 3 ) ta có công thức tính I u như sau :  Iu  eu N. B.S. . Sin (  t ) I ( t ). Sin (  t ) .  o. N. S.  ( 4 ) R. 2.   Nhận xét : Từ biểu thức thứ ( 3 ) ta rút ra nhận xét rằng dòng điện cảm ứng phụthuộc vào 1 số ít yếu tố sau : Cường độ dòng điện của dây dẫn. Khoảng cách từ điểm ta xét tới dây dẫn. Với dòng định mức của Led là I dm _ Led  20 mA thì ta phải có dòng tối đa củatransistor Q1 phải là I c1  I dm _ Led  20 mA. Gọi những transistor Q1, Q2 và Q3 có độ khuếch đại lần lượt là :  1,  2,  3. Vớicác dòng lần lượt là : I B1, I B 2, I B 3, I C1, I C 2, I C 3, I E1, I E 2, I E 3.  Theo sơ đồ mạch ta có : I B1  I C 2  I C1  1I dm _ Led, I B2  I E3   1D o I E 3  I B3 nên I B 3  IC 3  3I E3  3  Mặt khác I u = I B 3 nên I u  IC 2  2I dm _ Led  2.  1I dm _ Led  3.  2.  1I dm _ Led  3.  2.  1T ừ ( 4 ) và ( 5 ) ta suy ra được : I dm _ Led  3.  2.  1  D  I ( t ). Sin (  t ) .  o. N. S.  R. 2.  I ( t ). Sin (  t ). .  o. N. S. .  3.  2.  1I dm _ Led. R. 2.  GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 10TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾN  Nhận xét : Với những giá trị cho trước như : N, f,  1,  2,  3, I dm _ Led, … Và tại mộtthời điểm t bất kể thì ta sẽ xác lập được khoảng cách lớn nhất vẫn còn có thểnhận biết ở đó có dây điện đi qua hay là không. VI. Kết luận. Với đề tài “ Nghiên cứu, sản xuất máy dò dây điện trong tường ” em đã phong cách thiết kế vàchế tạo được một máy có năng lực dò tìm được dây điện đi trong tường, xác lập đượckhoảng cách lớn nhất hoàn toàn có thể vẫn còn nhân biết được sự xuất hiện của dây điện khi códòng điện chạy qua nó. Khuôn khổ của đề tài chỉ là nghiên cứu và điều tra nhưng đã cho kết quảcó thể nói là gật đầu được. Em hy vọng sau đề tài này sẽ có những nâng cấp cải tiến thiết thựchơn nữa để hoàn toàn có thể nâng cao việc bảo vệ bảo đảm an toàn điện nhằm mục đích giảm thiểu tai nạn thương tâm do điệnnăng gây raTheo em nghĩ, ta hoàn toàn có thể nâng cấp cải tiến thêm bằng cách sử dụng vi tinh chỉnh và điều khiển vào làmmạch khi đó chất lượng của mạch sẽ tốt hơn. Nhưng trong thời hạn nhất định, em mớithiết kế và sản xuất máy chỉ với những linh phụ kiện điện tử đơn thuần. Việc ứng dụng vi điềukhiển vào phong cách thiết kế mạch thì em dự kiến sẽ làm ở nhưng dự án Bất Động Sản tiếp theo. GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 11TI ỂU LUẬN AN TOÀN ĐIỆNSVTH : GIANG VĂN HIẾNPHỤ LỤC I : CÁC HÌNH ẢNH SỬ DỤNG TRONG BÁO CÁOHình 1 : Hiện tượng cảm ứng điện từ ……………………………………………………………………. 4H ình 2 : Sơ đồ khối của thiết bị ……………………………………………………………………………. 5H ình 3 : Sơ đồ nguyên tắc …………………………………………………………………………………….. 6H ình 4 : Mạch in ………………………………………………………………………………………………… 8PH Ụ LỤC II : TÀI LIỆU THAM KHẢO [ 1 ] http://www.dientuvietnam.net/ [ 2 ] http://www.alldatasheet.com/GVHD : THẦY PHẠM MẠNH HÙNGPage 12

Source: https://suanha.org
Category : Thợ Điện