1. Mục tiêu thiết kế:

- Mục tiêu của đề tài này là thiết kế và thi công mạch điều khiển quạt tự động, có khả năng bật quạt khi nhiệt độ môi trường vượt quá ngưỡng cài đặt và tự tắt khi nhiệt độ giảm xuống dưới ngưỡng đó.

- Hệ thống sử dụng cảm biến nhiệt LM35 để đo nhiệt độ, mạch so sánh dùng khuếch đại thuật toán LM324 để xử lý tín hiệu, và IC L293D cùng relay để điều khiển quạt hoạt động an toàn và hiệu quả.

- Thiết kế hướng đến hoạt động ổn định, chính xác, chi phí thấp và dễ sử dụng. Mạch cho phép người dùng điều chỉnh ngưỡng nhiệt độ bằng biến trở, có đèn LED hiển thị nguồn và trạng thái quạt, và đảm bảo an toàn khi vận hành liên tục.

- Thông qua quá trình thiết kế, mô phỏng và thử nghiệm, sinh viên được vận dụng kiến thức về mạch tương tự, cảm biến và điều khiển tự động, đồng thời rèn luyện kỹ năng thực hành kỹ thuật điện – điện tử theo đúng quy trình CDIO: Conceive – Design – Implement – Operate, tạo nền tảng cho các ứng dụng điều khiển thông minh sau này.

2. Yêu cầu chức năng

- Tự động phát hiện và phản ứng với sự thay đổi nhiệt độ thông qua cảm biến nhiệt LM35.

- Bật quạt khi nhiệt độ vượt ngưỡng cài đặt (ví dụ: 40°C) và tắt quạt khi nhiệt độ giảm xuống thấp hơn.

- Cho phép điều chỉnh ngưỡng nhiệt độ bằng biến trở 2K.

- Có đèn LED báo nguồn và LED báo trạng thái hoạt động của quạt.

- Hoạt động ổn định và tin cậy trong quá trình sử dụng liên tục.

3. Yêu cầu kỹ thuật

- Nguồn cấp: 12V DC, được ổn áp bởi IC 7812.

- Phạm vi đo nhiệt độ: khoảng 25°C – 50°C.

- Hệ thống điều khiển: mạch so sánh tương tự sử dụng IC khuếch đại LM324.

- Khối công suất đầu ra: IC điều khiển động cơ L293D và relay điều khiển tải DC hoặc AC nhỏ.

- Mạch tiêu thụ điện năng thấp, đảm bảo an toàn điện và độ ổn định cao.

- Thiết kế đơn giản, nhỏ gọn, chi phí thấp, phù hợp cho học tập và ứng dụng thực tế quy mô nhỏ.

4. Tiêu chí hoạt động

- Quạt 1 hoạt động ở khoảng 40°C (điện áp tham chiếu ≈ 0,399V).

- Quạt 2 hoạt động ở khoảng 50°C (điện áp tham chiếu ≈ 0,499V).

-  Mạch phải phản ứng nhanh với thay đổi nhiệt độ (độ trễ < 1 giây).

-  Có thể hoạt động liên tục nhiều giờ mà không bị quá nhiệt hoặc mất ổn định.

5. Giới hạn thiết kế

-  Không sử dụng vi điều khiển hay lập trình số.

-  Chỉ sử dụng các linh kiện tương tự và linh kiện rời.

-  Tổng chi phí linh kiện cần được tối ưu nhưng vẫn đảm bảo độ tin cậy và hiệu quả hoạt động.

6. Phạm vi ứng dụng

Sản phẩm được thiết kế để sử dụng trong các không gian kín nhỏ như tủ điện, phòng học, hoặc các thiết bị điện tử cần kiểm soát nhiệt độ. Ngoài ra, mạch cũng là mô hình học tập hữu ích giúp sinh viên tìm hiểu về mạch tương tự và hệ thống điều khiển tự động.