Hệ thống điều khiển đèn đường bằng cảm biến đo cường độ ánh sáng

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CƠ KHÍ   ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN ĐỀ TÀI ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG BẰNG CẢM BIẾN ĐO CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG Giáo viên hướng dẫn ThS Nhữ Quý Thơ Nhóm sinh viên thực hi.

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

KHOA CƠ KHÍ -   -

ĐỒ ÁN ĐO LƯỜNG VÀ ĐIỀU KHIỂN

ĐỀ TÀI: ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG BẰNG CẢM

BIẾN ĐO CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG

Giáo viên hướng dẫn: ThS.Nhữ Quý Thơ Nhóm sinh viên thực hiện:

Nguyễn Tiến Anh 2019605462 Bùi Quốc Anh 2019602988 Nguyễn Quang An 2019601145

Hà Nội - Năm 2021

PHIẾU HỌC TẬP CÁ NHÂN/NHÓM

I Thông tin chung

1 Tên lớp: Cơ Điện Tử Khóa: K14

2 Tên nhóm: Nhóm 1

Họ và tên thành viên: Nguyễn Tiến Anh 2019605462

Bùi Quốc Anh 2019602988

Nguyễn Quang An 2019601145

II Nội dung học tập

1 Tên chủ đề: Xây dựng hệ thống điều khiển đèn đường dùng cảm biến đo

cường độ ánh sáng

2 Hoạt động của sinh viên

- Nội dung 1: Tổng quan về hệ thống (L1.1)

- Nội dung 2: Xây dựng mô hình hệ thống (L1.1; L1.2)

- Nội dung 3: Chế tạo và thử nghiệm hệ thống (L2.1)

- Nội dung 4: Viết báo cáo

3 Sản phẩm nghiên cứu: Báo cáo thu hoạch và mô hình sản phẩm (Nếu có)

IV Học liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án

1 Tài liệu học tập: Giáo trình môn học Cảm biến và hệ thống đo, vi điều khiển

2 Phương tiện, nguyên liệu thực hiện tiểu luận, bài tập lớn, đồ án/dự án (nếu

có): Máy tính, linh kiện và dụng cụ điện tử theo nhu cầu sử dụng

MÔ TẢ KỸ THUẬT

1 Mô tả nhiệm vụ công nghệ

Hệ thống có khả năng:

- Đo cường độ ánh sáng

- Hiển thị giá trị cường độ ánh sáng tức thời

- Có chức năng điều khiển khi ánh sáng vượt ngoài ngưỡng cho phép

4 Nội dung báo cáo

1.1 Giới thiệu chung

1.2 Các yêu cầu cơ bản

1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu

1.4 Ý nghĩa thực tiễn

Chương 2 Xây dựng mô hình hệ thống

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

2.2 Phân tích và lựa chọn cảm biến

2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển

2.4 Thiết kế mạch đo và xử lý tín hiệu

Chương 3: Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống

3.1 Mô hình hóa và mô phỏng hệ cơ khí

3.2 Mô hình hóa và mô phỏng hệ điều khiển

3.3 Xây dựng chương trình điều khiển

Kết Luận

MỤC LỤC

MỤC LỤC I DANH MỤC HÌNH ẢNH III DANH MỤC BẢNG BIỂU IV LỜI NÓI ĐẦU V

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG 1

1.1 Giới thiệu chung 1

1.2 Các yêu cầu cơ bản 2

1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu 3

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu 3

1.3.2 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu 3

1.4 Ý nghĩa thực tiễn 4

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG 5

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống 5

2.1.1 Mô hình tổng quan hệ thống 5

2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống 5

2.1.3 Chức năng các khối 6

2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến 6

2.2.1 Đặc điểm và thống số kĩ thuật 7

2.2.2 Cấu tạo cảm biến 8

2.2.3 Nguyên lý hoạt động 10

2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển 11

2.3.1 Ưu điểm của bộ điều khiển Arduino R3 11

2.3.2 Cấu tạo 12

2.4 Thiết kế mạch và xử lý tín hiệu 16

2.4.1 Thiết kế mạch 16

2.4.2 Xử lý tín hiệu 16

CHƯƠNG 3 MÔ HÌNH HÓA VÀ MÔ PHỎNG HỆ THỐNG 19

3.1 Mô hình hóa và mô phỏng hệ thống cơ khí 19

3.1.1 Mô phỏng 3D hệ thống 19

3.1.2 Nguyên lý hoạt động 21

3.2 Mô hình hóa và mô phỏng hệ điều khiển 23

3.2.1 Phần mềm mô hình hóa và mô phỏng 23

3.2.2 Xây dựng hệ thống trên phần mềm mô phỏng 24

3.3 Xây dựng chương trình điều khiển 26

3.3.1 Phần mềm xây dựng chương trình điều khiển 26

3.3.2 Quá trình điều khiển 27

3.3.3 Lưu đồ thuật toán 28

KẾT LUẬN 30

TÀI LIỆU THAM KHẢO 31

PHỤ LỤC 32

DANH MỤC HÌNH ẢNH

Hình 2 - 1 : Model 3D tổng quát hệ thống đèn đường 5

Hình 2 - 2 : Sơ đồ khối hệ thống 5

Hình 2 - 3 : Cảm biến ánh sáng LM393 7

Hình 2 - 4 : Sơ đồ chân cảm biến 8

Hình 2 - 5 : Các thành phần chính của cảm biến 9

Hình 2 - 6 : Sơ đồ mạch cảm biến 10

Hình 2 - 7 : Các mẫu code có sẵn trong Arduino 12

Hình 2 - 8 : Bộ điều khiển Arduino UNO R3 13

Hình 2 - 9 : Mô phỏng mạch trên Proteus 8 Professional 16

Hình 2 - 10 : Sự phụ thuộc của điện trở theo độ rọi mặt trời 17

Hình 2 - 11 : Giá trị điện áp đầu ra khi độ rọi = 10 lux 18

Hình 3 - 1 : Sa bàn đèn đường 19

Hình 3 - 2 : Mô phỏng hệ thống điều khiển 24

DANH MỤC BẢNG BIỂU

Bảng 2 - 1 : Mô tả các chân của cảm biến 8

Bảng 2 - 2 : Thông số của Arduino UNO R3 13

Bảng 2 - 3 : Độ rọi của ánh sáng mặt trời trong ngày 17

Bảng 3 - 1 : Thông số kĩ thuật đèn led chấp hành 26

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và các lĩnh vực cơ điện tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn Sự phát triển của Khoa học Công nghệ về các thiết bị, linh kiện điện tử, chi tiết cơ khí với các đặc điểm như độ chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định Và từ lâu, cảm biến được sử dụng như những thiết bị cảm nhận và phát hiện Nhưng vài năm gần đây, chúng mới thể hiện vai trò quan trọng trong kỹ thuật và công nghiệp, đặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động

Với những ứng dụng quan trọng như vậy, nhóm 1 đã chọn đề tài ĐIỀU KHIỂN ĐÈN ĐƯỜNG BẰNG CẢM BIẾN ĐO CƯỜNG ĐỘ ÁNH SÁNG nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu về nguyên lý làm việc của cảm biến ánh sáng nói chung và thiết bị quang điện trở LDR nói riêng Song song với đó là tìm hiểu quá trình hoạt động và điều khiển, truy xuất dữ liệu ra màn hình LCD, Arduino và có thể

mô phỏng thực tế

Dù đã cố gắng để thực hiện mô hình hóa Song trong quá trình làm việc không thể tránh khỏi những thiếu sót, mong thầy đưa ra ý kiến nhận xét để sản phẩm của nhóm được hoàn thiện hơn

Qua đây nhóm 1 bọn em cũng xin cảm ơn thầy Nhữ Quý Thơ – giảng viên

Cơ Điện Tử - Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội phụ trách bộ môn “Đồ án Đo lường và Điều khiển” đã tận tâm hướng dẫn nhóm 1 thực hiện đồ án này Nhóm xin gửi lời cảm ơn đến bạn bè đã hỗ trợ và chia sẽ kinh nghiệm cho nhóm trong thời gian qua Cuối cùng nhóm em xin chúc thầy cùng toàn thể các bạn trong lớp nhiều sức khỏe và thành công trong mọi công việc

Xin chân thành cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG

1.1 Giới thiệu chung

- Trong cuộc sống ngày nay, điện là một phần không thể thiếu Hầu hết tất cả các đồ dùng trong gia đình, thiết bị chiếu sáng, những chiếc điện thoại và các máy móc trong công nghiệp đều sử dụng điện Nhưng điện không phải là nguồn năng lượng vô hạn, chúng sẽ cạn dần theo thời gian Chính vì vậy điện cần sự dụng một cách thích hợp và tiết kiệm Đèn cảm biến ánh sáng ra đời dựa trên nhu cầu tiết kiệm điện nhưng vẫn không tốn công sức trong việc điều khiển hệ thống chiếu sáng

- Cảm biến ánh sáng là thiết bị quang điện chuyển đổi ánh sáng (bao gồm cả ánh sáng nhìn thấy và ánh sáng dạng tia hồng ngoại) thành tín hiệu điện Nó là một dạng thiết bị cảm biến thông minh có thể nhận biết được các biến đổi của môi trường thông qua mắt cảm biến Từ đó, nó sẽ điều chỉnh ánh sáng cho phù hợp Cảm biến ánh sáng có rất nhiều loại như cảm biến quang (cảm biến ứng dụng nhiều nhất trong đời sống hằng ngày), hỏa kế quang (thường dùng để đo bức xạ mặt trời), cảm biến PAR (đo bức xạ quang hợp), …

- Trên thị trường hiện có rất nhiều sản phẩm sử dụng mạch nguyên lý cảm biến ánh sáng để phục vụ cho mục đích chiếu sáng, sau đây là một số sản phẩm điển hình: Đèn vườn tự động Đèn sử dụng năng lượng mặt trời, tự động sạc và bật sáng vào ban đêm, đèn cảm ứng Đèn LED cảm ứng tự động phát sáng khi trời tối, tự động tắt khi bật các thiết bị chiếu sáng khác, có thể cắm ở cầu thang, phòng ngủ, nhà vệ sinh để tránh vấp ngã do trời tối Các sản phẩm trên hầu như điều sử dụng nguồn điện là pin sạc hay năng lượng mặt trời nên tuổi thọ không cao, và tốn thời gian sạc, nên việc chế tạo một mạch cảm biến ánh sáng sử dụng nguồn trực tiếp trên mạng điện khá tiện lợi và tuổi thọ cũng tốt, giúp tiếp kiệm thời gian, không cần sạc, …

- Đèn đường là một trong những ứng dụng phố biến nhất sử dụng cảm biến ánh sáng Việc đèn đường dùng mạch cảm biến ánh sáng mang lại cho chúng ta một cuộc sống thông minh hiện đại Chúng ta không cần phải dành thời gian cho việc bật

tắt đèn nữa, các công việc đó được thực hiện hoàn toàn tự động theo ánh sáng môi trường Do vậy chúng giúp người sử dụng tiết kiệm được rất nhiều thời gian nhất là với những bác lao công hay những người làm nhiệm vụ bật tắt đèn đường Họ không phải mò mẫm hay tìm công tắc bật đèn vào mỗi buổi tối Ngoài ra chúng còn có khả năng tiết kiệm điện năng tiêu thụ rất tốt Đèn sẽ bật đúng lúc đúng giờ đúng khi cần thiết, sẽ không xảy ra tình trạng quên không tắt điện gây ra tình trang tiêu thụ điện năng thừa tăng chi phí

- Nhiệm vụ của nhóm là sử dụng cảm biến đo cường độ ánh sáng để điều khiển đèn đường Trong đề tài này, cảm biến đo cường độ ánh sáng sẽ được sử dụng

để đo cường độ ánh sáng tự nhiên, từ đó hiển thị lên màn hình LCD, nếu cường độ ánh sáng giảm quá một mức độ nhất định thì sẽ điều chỉnh cho đèn đường bật, và nếu cường độ ánh sáng lớn đến mức nhất định, đèn đường sẽ tắt

1.2 Các yêu cầu cơ bản

- Về phần hệ thống đo và cảm biến: Hệ thống đo cường độ ánh sáng bên ngoài chính xác bằng cảm biến ánh sáng khi nó thay đổi theo thời gian, độ nhạy cao

để kiểm tra đánh giá Khi lập trình phải chính xác, ngắn gọn nhất

- Mô hình hóa và mô phỏng: Thực hiện mô hình hóa hệ điện trên phần mềm Proteus và sử dụng code viết trên phần mềm Arduino để mô phỏng hoạt động của hệ thống trên Proteus

1.3 Phương pháp, phạm vi và giới hạn nghiên cứu

1.3.1 Phương pháp nghiên cứu

1.3.1.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

- Dựa vào kiến thức đã được học, tham khảo ý kiến bạn bè, thầy cô, nghiên cứu qua các kênh thông tin, internet, qua các bài viết trong nước và quốc tế về các ứng dụng của xử lý ảnh để áp dụng vào thiết kế

- Tìm hiểu những hệ thống cảm biến ánh sáng phổ biến để học hỏi cách thiết

kế chi tiết, cấu tạo tối ưu nhất có thể

Tìm hiểu về cơ sở lý thuyết về các loại linh kiện điện tử

- Tìm hiểu cơ sở lý thuyết, ứng dụng, viết chương trình điều khiển về cảm biến cường độ ánh sáng Áp dụng những phương pháp thiết kế, tính toán, phân tích,

xử lí số liệu để xây dựng mô hình phù hợp với đề tài

- Sử dụng các phần mềm lập trình, mô phỏng trên máy tính để hỗ trợ như: MPLAB IDE, Proteus, Arduino.exe

1.3.1.2 Phương pháp nghiên cứu mô phỏng

- Mô hình hóa thiết kế hệ thống và mô hình hóa thiết kế mạch điện sử dụng các kiến thức lý thuyết để xây dựng mô hình của hệ thống và mạch điện kết nối trên phần mềm Proteus

- Xây dựng, thiết kế phần điều khiển trên phần mềm arduino ide để xây dựng code điều khiển cho hệ thống theo đúng yêu cầu bài toán đặt ra

1.3.2 Phạm vi và giới hạn nghiên cứu

- Giới hạn đo: Ánh sáng tự nhiên

- Sai số đo: 5%

- Thiết bị chấp hành: Đèn LED

1.4 Ý nghĩa thực tiễn

Đề tài “Điều khiển đèn đường bằng cảm biến ánh sáng’’ hứa hẹn sẽ:

- Mang lại một cái nhìn mới, một lối đi mới về Công nghệ 4.0 trong việc đảm bảo an toàn giao thông – trong hoàn cảnh mà các vụ tai nạn thương tâm đang diễn ra hàng ngày, hàng giờ

- Là bước đà cho sự phát triển về xử lý cảm biến ánh sáng để áp dụng vào những công nghệ tiên tiến hơn, góp phần xây dựng xã hội phát triển mạnh mẽ, hiện đại, giúp Việt Nam bắt kịp xu thế với các nước phát triển về cảm biến nói chung và cảm biến ánh sáng nói riêng

- Bên cạnh đó, đề tài cũng giúp cho sinh viên hiểu hơn về cách hoạt động của cảm biến đo cường độ ánh sáng, cũng như là cách vận hành Proteus, Arduino Là tiền đề để sinh viên thực hiện các đồ án sau này

CHƯƠNG 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

2.1 Thiết kế sơ đồ khối hệ thống

2.1.1 Mô hình tổng quan hệ thống

Hình 2 - 1 : Model 3D tổng quát hệ thống đèn đường

2.1.2 Sơ đồ khối hệ thống

Hình 2 - 2 : Sơ đồ khối hệ thống

2.1.3 Chức năng các khối

- Khối nguồn: Cung cấp nguồn 1 chiều 5v ổn định cho hệ thống

- Khối xử lý trung tâm: Là khối xử lí tín hiệu nhận được từ khối cảm biến

từ đó xử lý đem ra hiển thị, gửi lên máy tính và điều khiển, khối trung tâm sử dụng

vi xử lý hoặc vi điều khiển

- Khối cảm biến LM393: Khối có chức năng cảm biến cường độ ánh sáng

có đầu ra ở dạng điện áp và được đọc bởi khối xử lý trung tâm

- Khối hiển thị LCD: Hiển thị thông số cường độ ánh sáng từ khối trung tâm

gửi lên để người dùng dễ dàng kiểm soát

- Khối LED báo hiệu: Dùng đệ bật tắt khi cường độ ánh sáng vượt qua

ngưỡng nhất định

- Khối điều chỉnh cường độ ánh sáng: Điều chỉnh nguồn ánh sáng để cảm

biến nhận diện, chuyển tín hiệu vào khối xử lý trung tâm

2.2 Phân tích lựa chọn cảm biến

Cảm biến cường độ ánh sáng hay ngắn gọn thường được gọi là cảm biến ánh sáng, nó chuyển đổi năng lượng ánh sáng/tia hồng ngoài thành tín hiệu điện là một linh kiện quan trọng giúp kiểm soát được mức độ chiếu sáng của các thiết bị đèn và

hỗ trợ tính toán số lượng đèn phù hợp Thời điểm hiện tại, có rất nhiều cảm biến đo cường độ ánh sáng với mục đích chung đúng như tên gọi của nó và được sử dụng để

đo các loại cường độ ánh sáng khác nhau như BH1750, 10 AAS-10, GY-2516,… Trong đồ án này, giới hạn đo cường độ ánh sáng chính là nguồn sáng tự nhiên, cụ thể là ánh sáng Mặt Trời có độ rọi dao động từ khoảng 32000 (32 klx) tới 10000 (100 klx) cùng với đó là cường độ ánh sáng lúc mặt trời lặn, thấp nhất là cường độ chiếu sáng của Mặt Trăng (1 lux)

=> Sau một thời gian tìm hiểu và nghiên cứu, với yêu cầu đặt ra của hệ thống

cường độ ánh sáng LM393 được nhóm lựa chọn để dử dụng kết hợp với 1 đèn LED phát tín hiệu để xây dựng như 1 nguồn sáng nhằm mô phỏng hoạt động của cảm biến LM393 với điều kiện ngoài trời

Hình 2 - 3 : Cảm biến ánh sáng LM393

Cảm biến ánh sáng LM393 nhạy cảm nhất với cường độ ánh sáng môi trường thường được sử dụng để phát hiện độ sáng môi trường xung quanh và cường độ ánh sáng Khi cường độ ánh sáng môi trường xung quanh bên ngoài vượt quá một ngưỡng quy định, ngõ ra của module D0 là mức logic thấp

Cảm biến LM393 dễ dàng tiếp cận trên thị trường, khả năng làm việc ổn định,

dễ dàng thay thế khi hổng hóc, giá thành hợp lý cũng như là khoảng đo rộng chính

là những lợi thế, phù hợp để lắp đặt với bộ vi điều khiển Arduino

- Sử dụng điện áp chuẩn 5V tương thích với nền tảng Arduino

2.2.2 Cấu tạo cảm biến

Hình 2 - 4 : Sơ đồ chân cảm biến

Cấu tạo Mô-đun cảm biến LDR chủ yếu bao gồm LDR, ic so sánh LM393, Điện trở biến (Trim pot), Đèn LED nguồn, đèn LED đầu ra

Hình 2 - 5 : Các thành phần chính của cảm biến

LDR hay quang điện trở là một loại điện trở có thể thay đổi được Điện trở LDR thay đổi theo cường độ ánh sáng rơi vào LDR Khi cường độ ánh sáng tăng trên

bề mặt LDR, thì điện trở LDR sẽ giảm và độ dẫn của phần tử sẽ tăng lên Khi cường

độ ánh sáng giảm trên bề mặt LDR, thì điện trở LDR sẽ tăng và độ dẫn của phần tử

sẽ giảm

Biến trở (Trim pot): Mô-đun cảm biến LDR có một biến trở hoặc chiết áp trên bo mạch, biến trở này là giá trị đặt trước 10k Nó được sử dụng để đặt độ nhạy của cảm biến LDR này Xoay núm cài đặt trước để điều chỉnh độ nhạy của phát hiện cường độ ánh sáng Nếu chúng ta xoay núm cài đặt trước theo chiều kim đồng hồ, độ nhạy của việc phát hiện cường độ ánh sáng sẽ tăng lên Nếu nó quay ngược chiều kim đồng hồ, độ nhạy của phát hiện cường độ ánh sáng sẽ giảm

Đèn LED nguồn: Đèn LED trên bo mạch này cho biết nguồn điện của đun cảm biến LDR đang BẬT hoặc TẮT Khi chúng ta bật nguồn điện cho cảm biến, đèn LED Xanh này cũng sẽ bật

mô-Đèn LED đầu ra: Khi cảm biến LDR phát hiện ánh sáng, đèn LED màu xanh

lá cây sẽ bật Khi cảm biến LDR phát hiện bóng tối, đèn LED màu xanh lá cây sẽ tắt

Hình 2 - 6 : Sơ đồ mạch cảm biến

2.2.3 Nguyên lý hoạt động

Ban đầu kết nối mô-đun cảm biến LDR với nguồn điện 5v Sau đó, đặt điện

áp ngưỡng tại đầu vào Không đảo (3) của IC theo cường độ ánh sáng hiện tại bằng cách xoay núm cài đặt trước để cài đặt độ nhạy của cảm biến

Khi cường độ ánh sáng tăng trên bề mặt của LDR thì điện trở của LDR giảm Sau đó, tối đa lượng điện áp sẽ được phân bổ trên điện trở (R3) Vì vậy, một lượng điện áp thấp từ LDR được cấp cho đầu vào Đảo ngược (2) của IC Sau đó

IC so sánh sẽ so sánh điện áp này với điện áp ngưỡng Trong điều kiện này, điện áp đầu vào này nhỏ hơn điện áp ngưỡng, vì vậy đầu ra cảm biến ở mức THẤP (0)

Ngược lại, Khi cường độ ánh sáng giảm (thấp / tối) trên bề mặt của LDR thì điện trở của LDR tăng lên Sau đó, lượng điện áp tối đa sẽ được phân bổ trên LDR (R2) Vì vậy, một lượng điện áp cao từ LDR được cấp cho đầu vào Đảo ngược (2) của IC Sau đó IC so sánh sẽ so sánh điện áp này với điện áp ngưỡng Trong điều

kiện này, điện áp đầu vào này lớn hơn điện áp ngưỡng, vì vậy đầu ra cảm biến ở mức Cao (1)

Điện áp đầu ra ở cổng analog của cảm biến

A0 = Vout = Vin x 𝑅𝐿𝐷𝑅

𝑅𝐿𝐷𝑅+𝑅3 = 5 x 𝑅𝐿𝐷𝑅

𝑅𝐿𝐷𝑅+10000

2.3 Phân tích và lựa chọn bộ điều khiển

Hiện nay trên thị trường có rất nhiều các bộ điều khiển có thể kết nối tốt với cảm biến LM393 như: PLC, Arduino, các vi điều khiển dòng PIC… Nhưng bộ điều khiển Arduino đã được lựa chọn dựa trên các tiêu chí về kinh tế, độ phổ thông cũng như mức độ thành thạo của sinh viên trên bộ điều khiển này Các mẫu thư viện có sẵn, rất nhiều chức năng giúp đơn giản hóa công việc, thân thiện với sinh viên, cộng đồng lớn

2.3.1 Ưu điểm của bộ điều khiển Arduino R3

Arduino R3 là một bộ hoàn chỉnh gồm bộ nguồn 5V, một ổ ghi, một bộ dao động, một vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED và các giắc cắm Chỉ cần cắm

nó vào cổng USB của máy tính là có thể sử dụng

Trong phần mềm Arduino có các thư viện và code có sẵn ví dụ như: Digital (Button), Sensor, Analog, Control Đó là ưu điểm lớn của phần mềm này, việc thông qua cổng USB để nạp chương trình điều khiển cho Arduino giúp việc sử dụng các cảm biến và linh kiện khác một cách dễ dàng

Ví dụ nếu muốn đo điện áp bằng cách sử dụng vi điều khiển ATmega8 và muốn hiển thị đầu ra trên màn hình máy tính thì phải trải qua toàn bộ quá trình Quá trình này sẽ bắt đầu từ việc học về bộ vi điều khiển của ADC để đo lường, sau đó học giao tiếp nối tiếp để hiển thị và cuối cùng là về quá trình chuyển dữ liệu qua truyền cổng USB

Tuy nhiên, nếu muốn đo điện áp bằng Arduino, chỉ cần cắm Arduino và mở mẫu RedAnalogVoltage như hình dưới:

Hình 2 - 7 : Các mẫu code có sẵn trong Arduino

Trong quá trình mã hóa Arduino, sẽ nhận thấy một số chức năng giúp đơn giản hóa công việc như khả năng chuyển đổi đơn vị tự động Trong quá trình gỡ lỗi (debug), người dùng không phải lo lắng về chuyển đổi đơn vị, chỉ cần chú ý vào các phần chính của project

Vì vậy, lợi thế của Arduino là trong khi làm việc trên các project khác nhau, người sử dụng chỉ cần lo về ý tưởng sáng tạo

2.3.2 Cấu tạo

Arduino Uno R3 là một bảng mạch vi điều khiển nguồn mở dựa trên vi điều

khiển Microchip ATmega328 được phát triển bởi Arduino.cc Bảng mạch được trang

bị các bộ chân đầu vào-ra Digital và Analog có thể giao tiếp với các bảng mạch mở rộng khác nhau Mạch Arduino Uno thích hợp cho những bạn mới tiếp cận và đam

mê về điện tử, lập trình, Dựa trên nền tảng mở do Arduino.cc cung cấp dễ dàng xây dựng một dự án nhanh nhất ( lập trình Robot, xe tự hành, điều khiển bật tắt led…