BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn Kĩ thuật Xung số và Điều khiển Tương tự: Cảm biến chuyển động bật tắt Bóng đèn và Kết hợp điều khiển bằng Bluetooth qua App trên nền tảng

Cảm biến chuyển động và ứng dụng trong cuộc sốngNgày nay cảm biến hồng ngoại càng trở nên thân thuộc, được nhiều người biết đến và sử dụng bởi tính tiện lợi thông minh và đặc biệt hoàn t

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

KHOA CƠ HỌC KĨ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HÓA

BÁO CÁO BÀI TẬP LỚN Môn Kĩ thuật Xung số và Điều khiển Tương tự

Giảng viên: Phạm Đình Tuân

Nhóm 4:

Nguyễn Tiến Tuynh - 17020471

Vũ Tiến Anh - 17020235 Thân Đăng Hiếu - 17020297 Hoàng Thanh Tùng – 17020458

Nguyễn Minh Hiếu - 17020293

Đề tài: Cảm biến chuyển động bật tắt Bóng đèn và Kết hợp điều khiển bằng Bluetooth qua App trên nền tảng

Android.

Nội dung báo cáo:

 Cảm biến hồng ngoại và ứng dụng trong cuộc sống

 Cảm biến chuyển động HC-SR501

 Cảm biến bluetooth HC 06

 Giới thiệu sản phẩm

Nhiệm vụ

Cả nhóm : cùng tìm hiểu sản phẩm và tài liệu

Tùng : mua các linh kiện cần thiết và thuyết trình pp

Tiến Tuynh và Tiến Anh : làm slide powerpoint và báo cáo word

Minh Hiếu và Đăng Hiếu : code và lắp ráp mạch, demo sản phẩm và sửa lại powerpoint và word

1 Cảm biến chuyển động và ứng dụng trong cuộc sống

Ngày nay cảm biến hồng ngoại càng trở nên thân thuộc, được nhiều người biết đến và sử dụng bởi tính tiện lợi thông minh và đặc biệt hoàn toàn tự động của sản phẩm Cảm biến hồng ngoại bao gồm phần “cảm biến” và phần “hồng ngoại” Thực ra, tên tiếng anh của Cảm biến hồng ngoại là Passive Infrared, viết tắt là PIR dịch sát nghĩa là “hồng ngoại thụ động” Hồng ngoại, hay còn gọi là tia hồng ngoại là bức xạ điện từ có bước sóng dài hơn ánh sáng và ngắn hơn tia bức xạ vi ba Hồng ngoại tức là ngoài bước sóng đỏ Màu đỏ là màu có bước sóng dài nhất trong ánh sáng thường Cảm biến hồng ngoại là thiết bị dùng để phát hiện tia hồng ngoại và bộ phận cảm biến sẽ phân tích, xác định nguồn phát tia hồng ngoại

Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không sử dụng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn tha nhiệt Đây là thân nhiệt của những thực thể khác, như con người con vật,…

Hiện nay cảm biến hồng ngoại được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng như: tránh chướng ngại vật xe, số dòng, sử dụng trong các thiết bị chống trộm, dùng chủ yếu trong quân

sự, và ứng dụng công nghiệp,…

- Cảm biến hồng ngoại và việc chống trộm

Có thể nói đây là một ứng dụng vô cùng hiệu quả của cảm biến hồng ngoại Chúng góp phần tích cực vào việc ngăn kẻ gian đột nhập vào nhà Những cảm biến này nên được gắn tại các vị trí quan trọng như: cửa sổ, cửa ra vào,… Với tầm hoạt động 3-5m và vùng quét

360o thì khi có kẻ trộm xâm nhập, ngay lập tức thiết bị sẽ nhận được tín hiệu nhiệt và chuyển động của con người và phát ra những cảnh báo để chủ nhà biết Thậm chí khi cần thiết ta có thể kích hoạt các tính năng khác, bất cứ ai tiếp cận ngôi nhà đều sẽ bị phát hiện nhanh chóng

- Cảm biến hồng ngoại và đo nhiệt độ

Ngoài những khả năng nhận biết chuyên biệt, những cảm biến hồng ngoại này có khả năng

đo và nhận tín hiệu nhiệt độ của môi trường xung quanh

- Việc bật tắt đèn trở nên đơn giản

Với những cảm biến này thì việc bật tắt đèn không hề tốn chút sức lực hay sự di chuyển nào Chúng có thể được thiết kế như công tắc cảm ứng Khi có sự xuất hiện của con người di chuyển vào vùng nhận dạng của thiết bị thì hệ thống đèn sẽ được tự động kích hoạt và hoạt động Thông minh hơn thế, những thiết bị này còn có thể tự động hẹn giờ và cảm biến được ánh sáng của môi trường để điều khiển hệ thống đèn cho hợp lí

Có lẽ đây chính là một ứng dụng tiện ích và phù hợp cho những hệ thống smarthome hiện nay

- Cảm biến hồng ngoài trong sản xuất

Với các hệ thống sản xuất hay bán hàng thì cảm biến này cũng chứng tỏ những vai trò quan trọng của mình, chúng giúp cho việc bán hàng, quản lí hàng hóa trong kho, hạn chế sai sót của nhân viên trở nên dễ dàng Bộ phận giao nhận hàng có thể tiết kiệm được nhiều thời gian và hạn chế thất thoát hàng hóa

- Sử dụng trong quân sự, quốc phòng

Kỹ thuật hồng ngoại rất quan trọng với ngành quốc phòng Những tên lửa không đối không

cự ly gần mà máy bay chiến đấu sử dụng đều có dùng tia hồng ngoại dẫn đường Như vậy cảm biến hồng ngoại sẽ là rất hữu ích và được sử dụng phổ biến

Không dừng lại ở đó, cảm biến hồng ngoại ngày càng được sử dụng rộng hơn trong các ứng dụng gắn liền với cuộc sống con người như: dùng cho đồ dùng nhà bếp, áp dụng trong truyền thông, phụ kiện vi tính, nhận diện tiền,…

• Nhiều ứng dụng thực tiễn khác

Không dừng lại ở đó, cảm biến hồng ngoại ngày càng được sử dụng rộng hơn trong các ứng dụng gắn liền với cuộc sống con người như: dùng cho đồ dùng nhà bếp, áp dụng trong truyền thông, phụ kiện vi tính, nhận diện tiền,…

2 Cảm biến chuyển động HC-SR501

 Nguồn gốc sản xuất: Cảm biến chuyển động HC-SR501 là module cảm biến hồng ngoại thụ động được thiết kế dựa trên cảm biến hồng ngoại LHI778 của Đức

 Thông số kĩ thuật:

Giới thiệu về HC – SR501

- Điện áp hoạt động : DC 4.5V – 20V

- Đầu ra : High 3.3V/ Low 0V

- Có 2 chế độ hoạt động:

- + L không lặp lại kích hoạt

- + H lặp lại kích hoạt

- Thời gian trễ: 5 – 200s có thể điều chỉnh từ 0,xx đến hàng chục giây

- Thời gian khóa: 2.5s (mặc định)

- Góc quét < 100 độ

- Kích thước ống cảm biến: 23mm (mặc định)

- Nhiệt độ hoạt động: -15oC - 70oC

- Kích thước board: 32mm*24mm

- Khối lượng: 6g

- Có jumper set để chọn một trong 2 mode:

L:Single Trigger: Chân output của cảm biến sẽ ở mức HIGH khi có đối tượng tác động, và

chân này sẽ tự động quay về mức logic LOW sau thời gian trễ đã đặt

H: Repeated Trigger: Khi có đối tượng tác động chân OUTPUT của cảm biến sẽ ở mức

HIGH Sau khi hết thời gian trễ nếu đối tượng vẫn tác động lên cảm biến, chân này sẽ vẫn ở mức HIGH Chân này sẽ trở về mức LOW sau khoảng thời gian trễ mà không có đối tượng tác động nữa

Gồm có 3 chân:

 GND: Chân nối với GND của nguồn

 Output: Chân này sẽ phát ra tín hiệu HIGH khi cảm biến nhận được sóng hồng

ngoại từ đối tượng

 VCC: Nối với chân VCC của nguồn

Nguyên tắc hoạt động.

Cơ chế hoạt động của cảm biến hồng ngoại PIR : là cảm biến thu tia hồng ngoại được phát ra

từ các vật thể phát ra tia hồng ngoại như thân thể con người(hay nguồn nhiệt bất kì)

Các cảm biến PIR luôn có sensor (mắt cảm biến) với 2 đơn vị (element) Chắn trước mắt sensor là một lăng kính (thường làm bằng plastic), chế tạo theo kiểu lăng kính fresnel Lăng kính

fresnel này có tác dụng chặn lại và phân thành nhiều vùng (zone) cho phép tia hồng ngoại đi vào mắt sensor 2 đơn vị của mắt sensor có tác dụng phân thành 2 điện cực Một cái là điện cực dương (+) và cái kia là âm (-) Khi 2 đơn vị này được tuần tự kích hoạt (cái này xong rồi mới đến cái kia) thì sẽ sinh ra một xung điện, xung điện này kích hoạt sensor

 Ứng dụng:

Module được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đèn tự động cầu thang, bếp, gara và

sử dụng trong các hệ thống an ninh

3 Cảm biến bluetooth HC 06

 Thông số kĩ thuật:

 Điện áp hoạt động: 3V3-5V DC

 Dòng điện tiêu thụ: 20-30mA

 Nhiệt độ hoạt động: -20~75°C

 Sử dụng chip: CSR Bluetooth V2.0

 Cấu hình Slave mặc định, không thay đổi được.

 Hỗ trợ tốc độ baud: 200，2400，4800，9600, 19200，38400，57600，115200

 Kích thước: 28x15x2,35mm

 Giao tiếp: UART (TX,RX)

 Tốc độ:

 Bất đồng bộ: 2.1Mbps(Max)/160kbps

 Đồng bộ: 1Mbps/1Mbps

 Bảo mật: mã hóa và chứng thực

 Cấu hình mặc định:

 Tốc độ baud 9600, N, 8, 1

 Mật khẩu: 1234

 Ứng dụng:

 Module bluetooth HC06 (slave) ứng dụng là cầu nối giữa vi điều khiển, arduino với các thiết bị ngoại vi như: Điện thoại thông minh, máy tính Laptop, Usb bluetooth thông qua Bluetooth (giao tiếp serial gửi và nhận tín hiệu 2 chiều)

4 Hệ thống bật tắt bóng đèn thông qua cảm biến chuyển động kể hợp

4.1 - Mạch chưa tích hợp bluetooth

 Linh kiện:

o Board unox

o Cảm biến HC-SR501

o Module relay 1 kênh 5v

o Dây nối

 Sơ đồ mạch:

 Link Video demo trên proteus (Click here)

 Link Video demo (Click here)

4.2 - Sản phẩm tích hợp bluetooth

 Linh kiện:

o Mạch aduino R3

o Cảm biến thân nhiệt chuyển động PIR HC-SR501

o Module bluetooth HC06

o Relay

o Đèn

o Dây nối

 Phần mềm Bluetooth Voice Control: Link Download (Clickhere)

Phần mềm Bluetooth Voice Control cho phép điều khiển bật tắt các thiết bị được hỗ trợ thông qua Bluetooth và có hỗ trợ sử dụng giọng nói thông qua dịch vụ của Google

- Giao diện phần mềm:

 Code:

 Video demo:

Video demo 1 (Click here)

Video demo 2 (Click here)

 Sản phẩm: hình ảnh thực tế

 Nhận xét:

 Ưu điểm

- Chi phí sản xuất nhỏ

- Sản phẩm hoạt động tốt trong các điều kiện cho phép đặc biệt là trong nhà

- Sản phẩm giúp tiết kiệm điện cho người sử dụng Hạn chế các thiết bị điện hoạt động khi không có người dử dụng Cũng như hỗ trợ rất tốt cho người già và trẻ nhỏ, hạn chế họ tiếp xúc với nguồn điện khi không an toàn

- Có thể dễ dàng tích hợp được với những hệ thống báo trộm, quạt gió tự động, xả nước tự động,

- Dễ dàng điều khiển từ xa thông qua Bluetooth

 Nhược điểm

- Bộ cảm biến hoạt động trên nguyên tắc phát hiện tia hồng ngoại Nên với những

gia đình có nuôi động vật như chó, mèo, nếu có chó mèo, động vật chạy quả cũng làm bật tắt đèn Nên rất khó kiểm soát các hoạt động của các thiết bị điện

- Vì vùng cảm biến của thiết bị khá rộng nên nếu lắp sai vị trí sẽ gây tốn điện vì khi phát hiện chuyển động đèn sẽ bật ngay Ví dụ : lắp thiết bị ở ngoài hiên, chỉ cần lá rơi hay côn trùng bay qua cũng có thể khiến đèn bật sáng

- Tính ổn định của thiết bị chưa được chuẩn xác, góc quét nhỏ, có điểm chết và chưa thể cảm biến xuyên vật cản

 Tiềm năng phát triển:

 Có thể dễ dàng ứng dụng nhiều trong cuộc sống, rộng rãi trong smart home hiện nay

 Có thể tích hợp nhiều chức năng cho cảm biến tuỳ vào mục đích như chống trộm,sản xuất…

 Có thể thương mại hoá khi được chỉnh sửa và thiết kế một cách hoàn thiện nhất