Đang tải... (xem toàn văn)
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI :SỬ DỤNG CẢM BIẾN ĐO LƯỢNG NƯỚC LIÊN TỤC HIỂN THỊ TRÊN LCD Giảng viên hướng dẫn : Lâm Sinh viên thực hiện : Phạm Viết Huy 1041020137 Trần Văn Hoàng Nguyễn Văn Hơn Nguyễn Tùng Linh Nguyễn Tiến Biên Hà Nội 11 2017 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, các thiết bị hay các mạch cảm biến đang được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực như: điều khiển, tự động hóa, đo đạc, truyền thông. Quân sự, Quốc phòng, y tế, xã hội... các thiết bị điện tử được tích hợp với số lượng ngày càng lớn, kích thước ngày càng nhỏ và chức năng ngày càng được nâng cao. Sử dụng các cảm biến có các ưu điểm như: nhỏ gọn, ít tốn năng lượng, thời gian đáp ứng nhanh, có thể lập trình được... Với ưu thế có thể tạo ra những cấu trúc cơ học nhỏ bé tinh tế và nhạy cảm đặc thù, công nghệ chế tạo hiện nay đã cho phép tạo ra những bộ cảm biến (sensor) được ứng dụng rộng rãi trong cuộc sống. Các bộ cảm biến siêu nhỏ và rất tiện ích này đã thay thế cho các thiết bị đo cũ kỹ, cồng kềnh trước đây. Vì vậy nhóm chúng em chọn đề tài: “Tìm hiểu về cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại và cách dùng ”. Dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Phạm Văn Hà cùng với sự cố gắng nỗ lực của các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành đề tài đúng thời gian cho phép. Tuy nhiên do thời gian hạn chế, cũng như với tầm hiểu biết có hạn nên chúng em không tránh khỏi sai sót. Vì vậy chúng em rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá, góp ý của thầy giáo và các bạn để chúng em có thể hoàn thiện thêm đề tài này. Chúng em xin chân thành cảm ơn Mục lục LỜI NÓI ĐẦU 3 PHẦN I: MỞ ĐẦU 5 1.1 TÊN ĐỀ TÀI 5 1 .2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 5 1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 5 1.4 BỐ CỤC ĐỀ TÀI 5 PHẦN 2: NỘI DUNG 6 2.1 GIỚI THIỆU 7 2.2 CẤU TẠO CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM 8 2.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG 9 2.4 MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM 11 2.5 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM 18 2.6 ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM 19 PHẦN 3: GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 20 3.1 GIỚI THIỆU 20 3.2 CẤU TẠO CỦA CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 21 3.3 NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI (PIR) 22 3.4 MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 31 3.5 ƯU ĐIỂM VÀ NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI 33 3.6. ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN HỒNG NHIỆT 33 KẾT LUẬN 36 PHẦN I: MỞ ĐẦU 1. Tên đề tài Sử dụng cảm biến đo luộng nước liên tục của bể nước hiển thị ra màn hinh LCD. 2 . Lý do chọn đề tài Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển như vũ bão. Hệ thống công nghệ cảm biến, đo lường và điều khiển đã làm thay đổi sâu sắc toàn bộ hoạt động sản xuất của con người. Công nghệ cảm biến đã và đang thay thế dần các kỹ thuật tương tự và còn đóng vai trò then chốt trong cuộc cách mạng kỹ thuật và công nghệ. Song song với sự phát triển thần kì của cuộc cách mạng khoa học – công nghệ cảm biến đã dần dần có mặt trong hầu hết tất cả các trong lĩnh vực của đời sống như: Khoa học công nghệ, Quân sự, Y tế, Giáo Dục, Điều Khiển, Rô Bốt, Người máy, Quốc phòng… Nó nhỏ gọn, tiện lợi, giải quyết khối lượng công việc lớn, giảm kích thước của các mạch điện tử đồng thời chúng có nhiều tính năng và độ chính xác cao. Có thể nói rằng công nghệ cảm biến là cuộc cách mạng trong ngành kỹ thuật điện tử. Thế kỷ 21 chứng kiến sự phát triển với tốc độ chóng mặt của khoa học công nghệ, nó đóng vai trò then chốt trên tất cả các lĩnh vực của cuộc sống vì vậy trong mỗi chúng ta, đặc biệt là thế hệ trẻ, sinh viên ngành kỹ thuật cần phải hiểu rõ và nắm bắt được các kiến thức về công nghệ cảm biến. Do đó chúng em quyết định chọn đề tài “Sử dụng cảm biến đo luộng nước liên tục của bể nước hiển thị ra màn hinh LCD. ”.. 3. Mục tiêu nghiên cứu Sinh viên bước đầu tìm hiểu về nghiên cứu khoa học. Chọn loại cảm biến phù hợp với yêu cầu của đầu bài Cảm biến đó là gì? Nó trông thế nào? Có những loại nào? Nó làm việc như thế nào? Nó được ứng dụng ở đâu? Ưu điểm và nhược điểm ... Cách điều khiển cảm biến như thế nào. Hiển thị ra LCD như thế nào 4 . Bố cục đề tài Nội dung chính của đề tài gồm hai chương: Chương I: Giới thiệu về Cảm Biến dùng trong đề tài Chương II:Giới thiệu về phần tử điều khiển cảm biến Chương III:Hiển thị ChươngIV:Quá trình thực hiện Kết Luận PHẦN 2: NỘI DUNG 1. Khái quát chung Cảm biến là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng có thể đo và xử lý được. Các đại lượng đo (M) thường không có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng lượng… tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện như (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị của đại lượng đó. Đặc trưng (s) là hàm của đại lượng cần đo (M) S = F(M) Người ta gọi (S) là đại lượng đầu ra hoặc phản ứng của cảm biến. (M) là đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo). Thông qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M). 2. Một số loại cảm biến Có nhiều loại cảm biến khác nhau và có thể phân loại theo các đặc trưng như • Cảm biến vật lý: Siêu âm, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt bức xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ trường, trọng trường, sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại... • Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, các ion, hợp chất đặc hiệu, khói,... • Cảm biến sinh học: biến đổi sinh hóa, biến đổi vật lý,... Ngoài ra có thể phân loại theo : Âm thanh,điện,từ,quang, cơ,nhiệt… Một cảm biến được sử dụng khi đáp ứng các tiêu chí kỹ thuật xác định. o Độ nhạy: Gia số nhỏ nhất có thể phát hiện o Mức tuyến tính: Khoảng giá trị được biến đổi có hệ số biến đổi cố định o Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng được o Ảnh hưởng ngược: Khả năng gây thay đổi môi trường o Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng và ảnh hưởng của tác nhân khác lên kết quả o Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy và mức nhiễu
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ THÔNG TIN BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN ĐỀ TÀI :SỬ DỤNG CẢM BIẾN ĐO LƯỢNG NƯỚC LIÊN TỤC HIỂN THỊ TRÊN LCD Giảng viên hướng dẫn : Lâm Sinh viên thực Phạm Viết Huy : 1041020137 Trần Văn Hoàng Nguyễn Văn Hơn Nguyễn Tùng Linh Nguyễn Tiến Biên Hà Nội 11 /2017 LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, thiết bị hay mạch cảm biến sử dụng rộng rãi nhiều lĩnh vực như: điều khiển, tự động hóa, đo đạc, truyền thơng Quân sự, Quốc phòng, y tế, xã hội thiết bị điện tử tích hợp với số lượng ngày lớn, kích thước ngày nhỏ chức ngày nâng cao S dụng cảm biến có ưu điểm như: nhỏ gọn, tốn lượng, thời gian đáp ứng nhanh, lập trình Với ưu tạo cấu trúc học nhỏ bé tinh tế nhạy cảm đặc thù, công nghệ chế tạo cho phép tạo cảm biến (sensor) ứng dụng rộng rãi sống Các cảm biến siêu nhỏ tiện ích thay cho thiết bị đo cũ kỹ, cồng kềnh trước Vì nhóm chúng em chọn đề tài: “Tìm hiểu cảm biến siêu âm, cảm biến hồng ngoại cách dùng ” Dưới hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy Phạm Văn Hà với cố gắng nỗ lực thành viên nhóm chúng em hồn thành đề tài thời gian cho phép Tuy nhiên thời gian hạn chế, với tầm hi ểu bi ết có hạn nên chúng em khơng tránh khỏi sai sót Vì chúng em mong nhận nhiều ý kiến đánh giá, góp ý thầy giáo bạn để chúng em có th ể hồn thiện thêm đề tài Chúng em xin chân thành cảm ơn! Mục lục PHẦN I: MỞ ĐẦU Tên đề tài Sử dụng cảm biến đo luộng nước liên tục bể nước hiển thị hinh LCD Lý chọn đề tài Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão Hệ thống công nghệ cảm biến, đo lường điều khiển làm thay đổi sâu sắc toàn hoạt động sản xuất người Công nghệ cảm biến thay dần kỹ thuật tương tự đóng vai trò then chốt cách mạng kỹ thuật công nghệ Song song với phát triển thần kì cách mạng khoa học – cơng nghệ cảm biến có mặt hầu hết tất lĩnh vực đời sống như: Khoa học công nghệ, Quân sự, Y tế, Giáo Dục, Điều Khiển, Rơ Bốt, Người máy, Quốc phòng… Nó nhỏ gọn, tiện lợi, giải khối lượng cơng việc lớn, giảm kích thước mạch điện tử đồng thời chúng có nhiều tính độ xác cao Có thể nói cơng nghệ cảm biến cách mạng ngành kỹ thuật điện tử Thế kỷ 21 chứng kiến phát triển với tốc độ chóng mặt khoa học cơng nghệ, đóng vai trò then chốt tất lĩnh vực sống chúng ta, đặc biệt hệ trẻ, sinh viên ngành kỹ thuật cần phải hiểu rõ nắm bắt kiến thức cơng nghệ cảm biến Do chúng em định chọn đề tài “Sử dụng cảm biến đo luộng nước liên tục bể nước hiển thị hinh LCD ” Mục tiêu nghiên cứu - Sinh viên bước đầu tìm hiểu nghiên cứu khoa học - Chọn loại cảm biến phù hợp với yêu cầu đầu - Cảm biến gì? Nó trơng nào? Có loại nào? Nó làm việc nào? - Nó ứng dụng đâu? Ưu điểm nhược điểm - Cách điều khiển cảm biến - Hiển thị LCD Bố cục đề tài Nội dung đề tài gồm hai chương: Chương I: Giới thiệu Cảm Biến dùng đề tài Chương II:Giới thiệu phần tử điều khiển cảm biến Chương III:Hiển thị ChươngIV:Quá trình thực Kết Luận PHẦN 2: NỘI DUNG Khái quát chung Cảm biến thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng đo xử lý Các đại lượng đo (M) thường khơng có tính chất điện (như nhiệt độ, áp suất, trọng lượng… tác động lên cảm biến cho ta đại lượng đặc trưng (S) mang tính chất điện (như điện tích, điện áp, dòng điện hay trở kháng) chứa đựng thơng tin cho phép xác định giá trị đại lượng Đặc trưng (s) hàm đại lượng cần đo (M) S = F(M) Người ta gọi (S) đại lượng đầu phản ứng cảm biến (M) đại lượng đầu vào hay kích thích ( có nguồn gốc đại lượng cần đo) Thơng qua đo đạc (S) cho phép nhận biết giá trị (M) Một số loại cảm biến Có nhiều loại cảm biến khác phân loại theo đặc trưng • Cảm biến vật lý: Siêu âm, hồng ngoại, tia X, tia gamma, hạt xạ, nhiệt độ, áp suất, âm thanh, rung động, khoảng cách, chuyển động, gia tốc, từ trường, trọng trường, sóng điện từ, ánh sáng, tử ngoại • Cảm biến hóa học: độ ẩm, độ PH, ion, hợp chất đặc hiệu, khói, • Cảm biến sinh học: biến đổi sinh hóa, biến đổi vật lý, Ngồi phân loại theo : Âm thanh,điện,từ,quang, cơ,nhiệt… Một cảm biến sử dụng đáp ứng tiêu chí kỹ thuật xác định o Độ nhạy: Gia số nhỏ phát o Mức tuyến tính: Khoảng giá trị biến đổi có hệ số biến đổi cố định o Dải biến đổi: Khoảng giá trị biến đổi sử dụng o Ảnh hưởng ngược: Khả gây thay đổi môi trường o Mức nhiễu ồn: Tiếng ồn riêng ảnh hưởng tác nhân khác lên kết o Sai số xác định: Phụ thuộc độ nhạy mức nhiễu CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN DÙNG TRONG ĐỀ TÀI 1.1 CHỌN CẢM BIẾN Để thực yêu cầu đề tài đo lượng nước cần loại cảm biến đo khoảng cách Một số loại cảm biến: Cảm biến laser (độ xác cao, sai số nhỏ) Cảm biến siêu âm (đo trông môi trường rộng) Cảm biến từ (khoảng cách đo nhỏ, thường 10mm, độ xác cao Encoder (đơ xác tùy vào encoder & quy đổi xung sang chiều dài) Trong yêu cầu đầu đo nước trông bồn bể chứa tức trông môi trường có khơng gian rộng chọn cảm biến siêu âm làm trông đề tài Loại cảm biến siêu âm dùng đề tài SFR04 1.2 GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SIÊU ÂM Siêu âm ? Siêu âm âm có tần số cao tần số tối đa mà tai người nghe thấy Tần số tối đa tùy vào người, thơng thường vào cỡ 20000 Hz Ngược lại với siêu âm, âm có tần số thấp ngưỡng nghe tai người (thường vào khoảng 20 Hz) hạ âm Siêu âm lan truyền nhiều môi trường tương tự môi trường lan truyền âm thanh, khơng khí, chất lỏng rắn, với tốc độ tốc độ âm Do tốc độ lan truyền, có tần số cao hơn,bước sóng siêu âm ngắn bước sóng âm Nhờ bước sóng ngắn, độ phân giải ảnh chụp siêu âm thường đủ để phân biệt vật thể kích thước cỡ centimét milimét Do siêu âm ứng dụng chẩn đốn hình ảnh y khoa (siêu âm y khoa) chụp ảnh bên cấu trúc khí kiểm tra khơng phá hủy Nhờ khả khơng bị nhận biết người, sóng siêu âm dùng ứng dụng quan trắc khác, để đo khoảng cách hay vận tốc Ngoài có nhiều ứng dụng siêu âm khác làm siêu âm, hàn siêu âm, ứng dụng siêu âm hóa học, sinh học, Siêu âm tạo từ số loại loa, từ dao động tinh thể áp điện Trong tự nhiên, nhiều lồi động vật tạo cảm nhận siêu âm, ví dụ dơi lồi có thị giác phát triển tạo cảm nhận siêu âm để xác định vật thể không gian xung quanh Cá voi, cá heo dùng siêu âm để liên lạc định vị đối tượng xung quanh Một số loài cá voi trắng vùng Amazon tự chỉnh cường độ phát, bắt mồi dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá Khái Niệm Cảm Biến Siêu Âm Cảm biến siêu âm thiết bị dùng để xác định vị trí vật thơng qua phát sóng siêu âm Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm 1.2CẤU TẠO CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM Vỏ bên ngồi Hốc cộng hưởng Đìa kim loại Lớp gốm áp điện Đê cách điện Dây dân vỏ kim loại Lớp gốm áp điện Dây dẫn Đe bảo vệ Lớp vật liệu đệm Cáp dẫn Cấu trúc cảm biến siêu âm hở Cấu trúc cảm biến siêu âm kín Cảm biến siêu âm gồm có phần 1/Bộ phận phát nhận sóng siêu âm 2/bộ phận so sánh 3/mạch phát 4/mạch ngõ Trên cảm biến có chân : - VCC: nguồn cấp cho cảm biến 5V - GND: nối âm - Trigger: pin cho cực phát - Echo: pin cho cực thu Khi cảm biến nhận sóng phản hồi, phận so sánh tính tốn khoảng cách, cách so sánh thời gian phát, nhận vận tốc âm Tín hiệu ngõ digital analog Tín hiệu từ cảm biến digital báo có hay khơng tự xuất đối tượng vùng cảm nhận cảm biến, tín hiệu từ cảm biến analog chứa đựng thông tin khoảng cách đối tượng đến cảm biến 1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG Cảm biến có phần chính: phần phát sóng siêu âm phản xạ siêu âm phần thu sóng 10 Cảm biến siêu âm Sick Cảm biến siêu âm Pepperl Fuchs 17 Cảm biến siêu âm UNDK-30I6103 Cảm biến siêu âm Omron E4PA - Loại hình trụ analog 6m 18 Cảm biến siêu âm Carlo Gavazz Cảm biến siêu âm Warner Electric Cảm biến siêu âm Omron E4C-UDA - Loại hình trụ Ø18mm kim loại 19 Bảng thông số số loại cảm biến siêu âm 1.5 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM ƯU ĐIỂM - Đo khoảng cách rời rạc vật di chuyển - Ít ảnh hưởng vật liệu bề mặt - Không ảnh hưởng màu sắc - Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách - Có thể phát vật nhỏ khoảng cách xa NHƯỢC ĐIỂM - Sóng phản hồi bị ảnh hưởng sóng âm tạp âm - Cần khoảng thời gian sau lần sóng phát để sẵn sàng nhận sóng phản hồi chậm CB khác - Khó phát vật có mật độ vật chất thấp khoảng cách xa 20 1.6 ỨNG DỤNG CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM Công nghệ cảm biến siêu âm sử dụng rộng rãi khía cạnh khác đời sống hoạt động sản xuất… Một ứng dụng quan trọng Trong ngành y tế:rada giúp bác sĩ nhìn rõ cấu trúc nội thể, chuẩn đốn xác khối U, thai nhi… Như ví dụ sau minh họa cơng nghệ cảm biến siêu âm Các ứng dụng siêu âm y học chủ yếu chẩn đốn bệnh, trở thành phương pháp chẩn đốn lâm sàng khơng thể thiếu Lợi chẩn đoán siêu âm là: đối tượng khơng đau, khơng có thiệt hại, phương pháp là, hình ảnh rõ ràng đơn giản, chẩn đốn độ xác cao Do thúc đẩy dễ dàng, nhân viên y tế bệnh nhân Chẩn đốn siêu âm dựa lý thuyết y tế khác nhau, nhìn vào đại diện gọi phương pháp A-type Phương pháp việc sử dụng phản chiếu siêu âm Khi truyền sóng siêu âm mô người âm trở gặp phải hai giao diện phương tiện truyền thông khác tạo giao diện phản ánh tiếng vang Từng gặp phải bề mặt phản xạ, tiếng vang hình hiển thị máy sóng, khác biệt trở kháng hai giao diện xác định biên độ độ vang Siêu âm ứng dụng gia cơng kim loại Sóng siêu âm sóng đàn hồi có mang lượng làm bề mặt chi tiết trước gia công như: Mạ, hàn… Các ứng dụng, siêu âm với công nghệ thông tin, cơng nghệ vật liệu với nhau, có thông minh hơn, cảm biến siêu âm độ nhạy cao Trong kĩ thuật đo kiểm tra công nghiệp: việc đo phân tích tiếng dội chùm siêu âm chiếu nên bề mặt kiểm tra giúp cho việc phát trạng thái bề mặt khuyết trật bên cấu trúc.Cảm biến siêu âm dùng để điều khiển mực chất lỏng, đo khoảng cách độ cao hay vị trí phiến gỗi dây chuyền, Dùng để phát người, phát dây bị đứt, phát xe… nhiều ứng dụng quan khác sống.Phát sử dụng rộng rãi cơng nghiệp, quốc phòng, y sinh học khía cạnh khác.Cảm biến siêu âm từ xa sử dụng rộng rãi mức độ (level) giám sát, robot tránh va chạm, loạt thiết bị chuyển mạch gần siêu âm, Báo động chống trộm lĩnh vực khác có liên quan, đáng tin cậy, dễ cài đặt, khơng thấm nước, góc mắt cơng cụ hình nhỏ, độ nhạy cao, tiện lợi cơng nghiệp Kết nối, cung cấp góc độ phát thải lớn tàu thăm dò Link Tham Khảo http://codientu.org/threads/1990/ http://www.cntruongthanh.com/event/event_detail.php?event_id=9 https://www.google.com.vn/search?q=m%E1%BB%99t+s%E1%BB %91+lo%E1%BA%A1i+c%E1%BA%A3m+bi%E1%BA%BFn+si %C3%AAu+ %C3%A2m&biw=1360&bih=597&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved= 21 0ahUKEwiQmdal_pLMAhVCqqYKHVhDAJEQ_AUIBigB#imgrc=u4v WJBRq-8uDDM%3A CHƯƠNG II: GIỚI THIỆU VỀ PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN 2.1 CHỌN PHẦN TỬ ĐIỀU KHIỂN Hiện có nhiều phương pháp điều khiển cảm biến điều khiển vi điều khiển (PIC 18f4520….),Adruino hay PLC Nhưng đề tài để phù hợp với sinh viên bước đầu tìm hiểu khoa học chọn điều hiển Adruino 2.2 GIỚI THIỆU VỀ ADRUINO 2.1 Khái niệm Arduino board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng ứng dụng tương tác với với môi trường thuận lợi Phần cứng bao gồm board mạch nguồn mở thiết kế tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, ARM Atmel 32-bit Những Model trang bị gồm cổng giao tiếp USB, chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế Arduino cố gắng mang đến phương thức dễ dàng, không tốn cho người yêu thích, sinh viên giới chuyên nghiệp để tạo thiết bị có khả tương tác với môi trường thông qua cảm biến cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho người yêu thích bắt đầu bao gồm robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ phát chuyển động Đi với mơi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy máy tính cá nhân thông thường cho phép người dùng viết chương trình cho Aduino ngơn ngữ C C++ 2.2.2 Phần cứng Một mạch Arduino bao gồm vi điều khiển AVR với nhiều linh kiện bổ sung giúp dễ dàng lập trình mở rộng với mạch khác Một khía cạnh quan trọng Arduino kết nối tiêu chuẩn nó, cho phép người dùng kết nối với CPU board với module thêm vào dễ dàng chuyển đổi, gọi shield Vài shield truyền thông với board Arduino trực tiếp thông qua chân khách nhau, nhiều shield định địa thông qua serial bus I²C-nhiều shield xếp chồng sử dụng dạng song song Arduino thức thường sử dụng dòng chip megaAVR, đặc biệt ATmega8, ATmega168, ATmega328, ATmega1280, ATmega2560 Một vài vi xử lý khác sử dụng mạch Aquino tương thích Hầu hết mạch gồm điều chỉnh tuyến tính 5V thạch anh dao động 16 MHz (hoặc cộng hưởng ceramic vài biến thể), vài thiết kế LilyPad chạy MHz bỏ qua điều chỉnh điện áp onboard hạn chế kích cỡ thiết bị Một vi điều khiển Arduino lập trình sẵn với boot loader cho phép đơn giản upload chương trình vào nhớ flash 22 on-chip, so với thiết bị khác thường phải cần nạp bên Điều giúp cho việc sử dụng Arduino trực tiếp cách cho phép sử dụng máy tính gốc nạp chương trình Theo nguyên tắc, sử dụng ngăn xếp phần mềm Arduino, tất board lập trình thông qua kết nối RS-232, cách thức thực lại tùy thuộc vào đời phần cứng Các board Serial Arduino có chứa mạch chuyển đổi RS232 sang TTL Các board Arduino lập trình thông qua cổng USB, thực thông qua chip chuyển đổi USB-toserial FTDI FT232 Vài biến thể, Arduino Mini Boarduino khơng thức, sử dụng board adapter cáp nối USB-to-serial tháo rời được, Bluetooth phương thức khác (Khi sử dụng cơng cụ lập trình vi điều khiển truyền thống thay ArduinoIDE, cơng cụ lập trình AVR ISP tiêu chuẩn sử dụng.) Board Arduino đưa hầu hết chân I/O vi điều khiển để sử dụng cho mạch Diecimila, Duemilanove, Uno đưa 14 chân I/O kỹ thuật số, số tạo xung PWM (điều chế độ rộng xung) chân input analog, sử dụng chân I/O số Những chân thiết kế nằm phía mặt board, thông qua header 0.10-inch (2.5 mm) Nhiều shield ứng dụng plug-in thương mại hóa Các board Arduino Nano, Arduino-compatible Bare Bones Board Boarduino cung cấp chân header đực mặt board dùng để cắm vào breadboard Có nhiều biến thể Arduino-compatible Arduino-derived Một vài số có chức tương đương với Arduino sử dụng để thay qua lại Nhiều mở rộng cho Arduino thực thiện cách thêm vào driver đầu ra, thường sử dụng trường học để đơn giản hóa cấu trúc 'con rệp' robot nhỏ Những board khác thường tương đương điện có thay đổi hình dạng-đơi trì độ tương thích với shield, không Vài biến thể sử dụng vi xử lý hoàn toàn khác biệt, với mức độ tương thích khác 2.2.3 Các loại Aruino Phần cứng Arduino gốc sản xuất công ty Italy tên Smart Projects[2] Một vài board dẫn xuất từ Arduino thiết kế công ty Mỹ tên SparkFun Electronics [3] Sáu phiên phần cứng Arduino sản xuất thương mại tính đến thời điểm • Các board Arduino mẫu • Arduino Diecimila inStoicheia 23 • Arduino Duemilanove (rev 2009b) • Arduino UNO • Arduino Leonardo • Arduino Mega • Arduino MEGA 2560 R3 (mặt trước) • 24 Arduino MEGA 2560 R3 (mặt sau) • Arduino Nano • Arduino Due (nền tảng ARM) • LilyPad Arduino (rev 2007) Shield[sửa | sửa mã nguồn] Các board Arduino Arduino-compatible sử dụng shield— board mạch in mở rộng dùng cách cắm vào chân header Arduino Các shield module điều khiển cho động cơ, GPS, ethernet, LCD, breadboard Một số lượng lớn shield chế tạo DIY (những người thích tự làm lấy ứng dụng cho riêng họ) • Các shield Arduino điển hình • 25 Nhiều shield xếp chồng lên Trong ví dụ shield có chứa breadboard chưa hàn • Shield sử dụng đầu domino bắt vít dùng để đấu đầu dây vào • Shield Adafruit Motor với đầu domino dùng để kết nối với động • Shield Adafruit Datalogging với khe chứa thẻ nhớ SD chip clock Real-Time 26 Chúng ta sử dụng Adruino Uno R3 2.2.4 Mã nguồn sử dụng chương trình #include LiquidCrystal lcd(7, 6, 5, 4, 3, 2); const int trig = 12; // chân trig HC-SR04 const int echo = 11; // chân echo HC-SR04 const int ROLE =13; // chân int rơle void setup() { Serial.begin(9600); // giao tiếp Serial với baudrate 9600 pinMode(trig,OUTPUT); // chân trig phát tín hiệu pinMode(echo,INPUT); // chân echo nhận tín hiệu pinMode(ROLE,OUTPUT); //chân int1 nhận tín hiệu lcd.begin(16, 2); lcd.print("luong nuoc(cm):"); delay(5000); } void loop() { unsigned long t; // biến đo thời gian float kc,x; // biến lưu khoảng cách /* Phát xung từ chân trig */ digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig delayMicroseconds(2); digitalWrite(trig,1); // phát xung từ chân trig delayMicroseconds(5); // xung có độ dài microSeconds digitalWrite(trig,0); // tắt chân trig /* Tính tốn thời gian */ // Đo độ rộng xung HIGH chân echo t = pulseIn(echo,HIGH); // Tính khoảng cách đến vật kc = float(t/2/29.412); x=15-kc; //chiều cao bể nước 15 cm /* In kết LCD */ if(x=12) { lcd.clear(); lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" Day nuoc"); digitalWrite(ROLE,0); delay(200); } else { lcd.setCursor(0, 1); lcd.print(" "); lcd.print(x); delay(200); } } Việc nạp code vào Adruinoo thơng qua phần mền adruino máy tính Chương III: Hiển thị Do nhu cầu hiển thị đơn giản mức nước lại trơng bồn nên chọn LCD 16x02 LCD 16x02 có tơng cộng 16 chân có bit điều khiển 3.1 Cấu tạo LCD 28 VSS: tương đương với GND - cực âm VDD: tương đương với VCC - cực dương (5V) Constrast Voltage (Vo): điều khiển độ sáng hình Register Select (RS): điều khiển địa ghi liệu Read/Write (RW): Bạn đọc (read mode) hay ghi (write mode) liệu? Nó phụ thuộc vào bạn gửi giá trị vào Enable pin: Cho phép ghi vào LCD D0 - D7: chân dư liệu, chân có giá trị HIGH LOW bạn chế độ đọc (read mode) nhận giá trị HIGH LOW chế độ ghi (write mode) Backlight (Backlight Anode (+) Backlight Cathode (-)): Tắt bật đèn hình LCD 29 Chương IV: Quá trình thực 4.1 Chuẩn bị Gồm thiết bị nêu như: • Cảm biến siêu âm SFR 04 • Adruino • LCD 16x02 • Board mạch test • Dây cắm • Bồn nước hình trụ(đo đường kính chiều cao tính thể tích ) • Lượng nước 500ml(tính xem cho 500 ml vào lượng nước tăng theo lí thuyết) 4.2 Lắp đặt 4.2.1 Nối LCD,SFR04 Adruino Nối thiết bị theo mơ hình sau 4.3 Tiến hành Bước Cho lượng nước ngẫu nhiên vào bồn nước Bước Bằng mơ hình vừa lắp đặt Bước Kiểm tra lại thước Bước Cho lượng nước 500ml vào bồn Bước Đo lại mô hình Bước Kiểm tra lại so với lí thuyết 4.4 Thực nghiệm(Làm điền vào) - Làm theo bước la vào 30 KẾT LUẬN Qua việc hoàn thành tập lớn giúp nhóm chúng em hiểu rõ thêm về: Thế cảm biến siêu âm, LCD Adruino Cấu trúc, chức hoạt động cảm biến siêu âm, LCD Adruino Ứng dụng cách dùng cảm biến siêu âm Cách lập trình Adruino Cách lắp đặt LCD,Adruino cảm biến siêu âm Vận dụng kiến thức đồ họa sở học trường, kết hợp với tài liệu tham khảo mạng hướng dẫn tận tình thầy giáo GV. nhóm chúng em hồn thành tập giao Với tầm hiểu biết có hạn nên q trình hồn thiện khơng tránh khỏi thiếu sót nên nhóm chúng em mong nhận dẫn, bổ sung, góp ý cảm thơng sâu sắc thầy để tập chúng em hoàn thiện Chúng em xin chân thành cảm ơn.!! 31 ... 16 Cảm biến siêu âm Sick Cảm biến siêu âm Pepperl Fuchs 17 Cảm biến siêu âm UNDK-30I6103 Cảm biến siêu âm Omron E4PA - Loại hình trụ analog 6m 18 Cảm biến siêu âm Carlo Gavazz Cảm biến siêu âm. .. độ phát, bắt mồi dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá Khái Niệm Cảm Biến Siêu Âm Cảm biến siêu âm thiết bị dùng để xác định vị trí vật thơng qua phát sóng siêu âm Cảm biến siêu âm sử dụng nguyên... mơi trường có khơng gian rộng chọn cảm biến siêu âm làm trông đề tài Loại cảm biến siêu âm dùng đề tài SFR04 1.2 GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SIÊU ÂM Siêu âm ? Siêu âm âm có tần số cao tần số tối đa mà