Báo cái bài tập lớn cảm biến đo nước liên tục dùng cảm biến siêu âm hiển thị ra LCD

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

NƯỚC LIÊN TỤC HIỂN THỊ TRÊN LCD

Nguyễn Tùng Linh

Nguyễn Tiến Biên

Hà Nội 11 /2017

Giảng viên hướng dẫn : Lâm

Sinh viên thực hiện : Phạm Viết Huy 1041020137

Trần Văn Hoàng Nguyễn Văn Hơn

LỜI NÓI ĐẦU

Hi n nay, các thi t b hay các m ch c m bi n đang đệ ế ị ạ ả ế ượ ử ục s d ng r ng rãi trong ộnhi u lĩnh v c nh : đi u khi n, t đ ng hóa, đo đ c, truy n thông Quân s , ề ự ư ề ể ự ộ ạ ề ự

Qu c phòng, y t , xã h i ố ế ộ 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 ụ d ng các

c m bi n có các u đi m nh : nh g n, ít t n năng lả ế ư ể ư ỏ ọ ố ượng, th i gian đáp ng ờ ứnhanh, có th l p trình để ậ ược

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 thếcho 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 ”

Dướ ự ưới s h ng d n, ch b o nhi t tình c a th y Ph m Văn Hà cùng v i s c ẫ ỉ ả ệ ủ ầ ạ ớ ự ố

g ng n l c c a các thành viên trong nhóm chúng em đã hoàn thành đ tài đúng ắ ỗ ự ủ ề

th i gian cho phép Tuy nhiên do th i gian h n ch , cũng nh v i t m hi u bi t ờ ờ ạ ế ư ớ ầ ể ế

có h n nên chúng em không tránh kh i sai sót Vì v y chúng em r t mong nh n ạ ỏ ậ ấ ậ

được nhi u ý ki n đánh giá, góp ý c a th y giáo và các b n đ chúng em có th ề ế ủ ầ ạ ể ểhoàn thi n thêm đ tài này.ệ ề

Chúng em xin chân thành c m n!ả ơ

Mục lục

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 biếnđổi 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

CHƯƠNG I: GIỚI THIỆU VỀ CẢM BIẾN DÙNG TRONG ĐỀ TÀI

1.1 CHỌN CẢM BIẾN

Để thực hiện yêu cầu của đề tài là đo lượng nước thì chúng ta cần 1 loại cảmbiến có thể đo được khoảng cách

Một số loại cảm biến:

1 Cảm biến laser (độ chính xác cao, sai số nhỏ)

2 Cảm biến siêu âm (đo trông môi trường rộng)

3 Cảm biến từ (khoảng cách đo nhỏ, thường dưới10mm, độ chính xác cũng khá cao

4 Encoder (đô chính xác tùy vào encoder & bộ quyđổi xung sang chiều dài)

Trong yêu cầu đầu bài là đo nước trông bồn hoặc bể chứa tức là trông môitrường có không gian rộng do vậy chúng ta chọn cảm biến siêu âm làm trông

đề tài này

Loại cảm biến siêu âm dùng trong đề tài là SFR04

1.2 GIỚI THIỆU CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Siêu âm là gì ?

Siêu âm là âm thanh có tần số cao hơn tần số tối đa mà tai người nghe thấy

được Tần số tối đa này tùy vào từng người, nhưng thông thường nó vào cỡ

20000 Hz Ngược lại với siêu âm, các âm thanh có tần số thấp hơn ngưỡng nghe được bởi tai người (thường vào khoảng 20 Hz) là hạ âm

Siêu âm có thể lan truyền trong nhiều môi trường tương tự như môi trường lan truyền của âm thanh, như không khí, các chất lỏng và rắn, và với tốc

độ bằng tốc độ âm thanh Do cùng tốc độ lan truyền, trong khi có tần số cao hơn,bước sóng của siêu âm ngắn hơn bước sóng của âm thanh Nhờ bước sóng ngắn, độ phân giải của ảnh chụp siêu âm thường đủ để phân biệt các vật thể ở kích thước cỡ centimét hoặc milimét Do đó siêu âm được ứng dụng trong chẩn đoán hình ảnh y khoa (siêu âm y khoa) hoặc chụp ảnh bên trong các cấu trúc

cơ khí trong kiểm tra không phá hủy Nhờ khả năng không bị nhận biết được bởi người, sóng siêu âm còn được dùng trong các ứng dụng quan trắc khác, như

để đo khoảng cách hay vận tốc Ngoài ra còn có nhiều ứng dụng siêu âm khác như làm sạch bằng siêu âm, hàn siêu âm, ứng dụng siêu âm trong hóa học, sinh học,

Siêu âm có thể được tạo ra từ một số loại loa, từ dao động của tinh thể áp điện Trong tự nhiên, nhiều loài động vật có thể tạo ra hoặc cảm nhận được siêu

âm, ví dụ như dơi là loài có thị giác kém phát triển nhưng tạo ra và cảm nhận siêu âm để xác định các vật thể trong không gian xung quanh.

Cá voi, cá heo dùng siêu âm để liên lạc và định vị đối tượng xung quanh Một số loài như cá voi trắng vùng Amazon tự chỉnh cường độ phát, khi bắt mồi thì dùng siêu âm mạnh để gây tê liệt cá

 Khái Niệm Cảm Biến Siêu Âm

Cảm biến siêu âm là thiết bị dùng để xác định vị trí của các vật thông 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

Cấu trúc cảm biến siêu âm hở

Vỏ bên ngoàiHốc cộng hưởng Đìa kim loạiLớp gốm áp điện

Đê cách điệnDây 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 kín

Cảm biến siêu âm gồm có 4 phần chính

1/Bộ phận phát và nhận sóng siêu âm2/bộ phận so sánh

3/mạch phát hiện4/mạch ngõ ra

Trên cảm biến có 4 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 được sóng phản hồi, bộ phận so sánh sẽ tính toán khoảngcách, bằng cách so sánh thời gian phát, nhận và vận tốc âm thanh Tín hiệu ngõ

ra có thể là digital hoặc analog Tín hiệu từ cảm biến digital báo có hay không

tự xuất hiện của đối tượng trong vùng cảm nhận của cảm biến, tín hiệu từ cảmbiến analog chứa đựng thông tin khoảng cách của đối tượng đến cảm biến

1.3 NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG

Cảm biến có 2 phần chính: phần phát ra sóng siêu âm và phần thu sóng siêu âm phản xạ về

Kĩ thuật cảm thuật cảm biến siêu âm dựa trên đặc điểm vận tốc âm thanh là hằng số.thời gian sóng âm thanh đi từ cảm biến đến đối tượng và quay trở lại liên hệ trực tiếp đến độ dài quảng đường.vì vậy cảm biến siêu âm thường đượcdùng trong các ứng dụng đo khoảng cách

Phương thức hoạt động Bộ phát sóng siêu âm sử dụng một tinh thể gốm áp

điện gắn liền với một tấm kim loại hình nón Khi đưa một điện áp vào lớp vật liệu gốm áp điện, lớp vật liệu này sẽ rung với quá hai quá trình nén và giãn diễn ra liên tục Do đó theo tính chất áp điện, sóng siêu âm được tạo ra và lan truyền thẳng do bộ cộng hướng hình nón

Bộ thu sóng siêu hoạt động trên nguyên lý ngược lại Khi sóng siêu âm đập vào

bộ cộng hưởng sẽ gây ra sự rung động trên khối rung được gắn với nó (tấm kimloại) Lớp vật liệu áp điện dính trên khối rung sẽ rung theo, từ đó một dòng điệnđược sinh ra do tính cho chất của vật liệu gốm áp điện Dòng điện này được đưa

ra mạch ngoài nhờ hai dây dẫn

Tần số hoạt động:nhìn chung là cảm biến công nghiệp hoạt động với tần số là

từ 25khz đến 500khz.các cảm biến siêu âm trong y khoa thì hoạt động với tần

số 5mhz trở lên.tần số của cảm biến tỉ lệ nghịch với khoảng cách phát hiện củacảm biến,với tần số 50khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến có thể lên tới10m hoặc hơn,với tần số 200khz thì phạm vi hoạt động của cảm biến giới hạn ởmức 1m Vùng hoạt động:là khu vực giữa 2 giới hạn khoảng cách lớn nhất vàkhoảng cách nhỏ nhất Cảm biến siêu âm có một vùng nhỏ không thể sử dụnggần cảm biến gọi là khu vực mù Kích thước và vật liệu của đối tượng cần pháthiện quyết định khoảng cách phát hiện lớn nhất (vật xốpCảm biến siêu âm cóthể điều chỉnh khoảng cách phát hiện Một số dạng cảm biến ngõ ra analog chophép điều chỉnh khoảng cách phát hiện,sau một khoảng xác định.khoảng cáchphát hiện có thể điều chỉnh bởi người sử dụng Ngoài ra để cảm biến siêu âmkhông phát hiện đối tượng dù chúng di chuyển vào vùng hoạt động của cảm

biến,người ta có thể tạo một lớp vỏ bằng chất liệu có khả năng không phản xạlại sóng âm thanh

Xác định khoảng cách

Sóng siêu âm được truyền đi trong không khí với vận tốc khoảng 343m/s Nếumột cảm biến phát ra sóng siêu âm và thu về các sóng phản xạ đồng thời, đo được khoảng thời gian từ lúc phát đi tới lúc thu về, thì máy tính có thể xác định được quãng đường mà sóng đã di chuyển trong không gian Quãng đường

di chuyển của sóng sẽ bằng 2 lần khoảng cách từ cảm biến tới chướng ngoại vật, theo hướng phát của sóng siêu âm.Hay khoảng cách từ cảm biến tới

chướng ngại vật sẽ được

L0 =v.t/2

Nguyên lý TOF (time of flight) là nguyên lý đo khoảng cách bằng thời gian

truyền của sóng Phương pháp này được đặc biệt ứng dụng với các thiết bị sử dụng sóng siêu âm do vận tốc di chuyển của sóng trong không khí và trong các vật liệu khác tương đối chậm, và người ta có thể đo được khoảng cách vớisai số nhỏ (khoảng 343m/s trong không khí) Phương pháp này không được dùng trong các thiết bị thu nhận sóng điệntừ, vì vận tốc sóng điện từ rất cao bằng với vận tốc ánh sáng (300.000 km/s).Khoảng cách từ thiết bị phát đến chướng ngại vật được tính bằng vận tốc của sóng trong môi trường tương ứngnhân với một nửa thời gian truyền của sóng

Trong đó:

- L0 là khoảng cách cần đo,

- v là vận tốc sóng siêu âm trong môi

trường truyền sóng

- t là thời gian từ lúc sóng được phát đi đến lúc sóng được ghi nhận lại

Khi sóng siêu âm phát ra và thu về, cảm biến siêu âm, một cách gián tiếp cho

ta biết vị trí các chướng ngại vật theo hướng quét của cảm biến Khi đó, dườngnhư trên quãng đường đi từ cảm biến đến chướng ngại vật, sóng siêu âm không gặp bất cứ vật cản nào, và đâu đó xung quanh vị trí mà thông số cảm biến ghi nhận được, có một chướng ngại vật Và vì thế, cảm biến siêu âm có thể được mô hình hóa thành một hình quạt, trong đó các điểm ở giữa dường như không có chướng ngại vật, còn các điểm trên biên thì dường như có chướng ngại vật nằm ở đâu đó

1.4 MỘT SỐ LOẠI CẢM BIẾN SIÊU ÂM

Hình 1 Một số loại cảm biến siêu âm

Cảm biến siêu âm có nhiều loại, tùy theo công dụng như để nhận biết vật trongkhoảng cách gần hay xa, nhận biết các vật có tính chất khác nhau và trongnhững điều kiện hoạt động khác nhau mà người ta chế tạo các loại cảm biếnsiêu âm khác nhau

Cảm biến siêu âm SRF02:

Hình 2 Cảm biến siêu âm SRF02

+ Là cảm biến đo cự ly từ xa bằng sóng siêu âm

+ Điện áp: Nguồn 5V

+ Dòng: 4mA

+Tần số: 40khz

+ Phạm vi hoạt động: 15cm- 6m

+ Khả năng hoạt động: 64 bước

+ Kiểu kết nối: 1-Tốc độ truyền 12C

2- Đường truyền tương tự

+ Điều khiển tự động: Không định kích cỡ hoạt động, tự xử lý và hoạt độngnhanh

+ Thời gian hoạt động: thời gian hồi đáp, đưa tín hiệu điều khiển

+ Hệ đơn vị: Đo trong hệ inch, mm, us

+ Trọng lượng: 4,6m

+ kích thước: 24mm×20mm×17mm chiều cao

+ Cảm biến siêu âm với cả hai giao diện I2C với nối tiếp thuật toánAutotuneMới thông minh sử dụng trong phạm vi nhỏ, không cần chu kỳ định

cỡ thêm vào đó những chức năng mới cho phép quản lý phạm vi và phânchia.Dễ dàng kết nối với USB chủ với module USBI2C tự động nhờ các busUSB

Cảm biến siêu âm SRF04:

Hình 3 Cảm biến siêu âm SRF04

Cảm biến siêu âm SRF05:

Hình 4 Cảm biến siêu âm SRF05

+ Đầu vào kích khởi: 10uS Min.Mức xung TTL

+Xung va đập: Mức tín hiệu TTL dương, bề rộng đối xứng

+Kích thước: 43mm×20mm×17mm

Cảm biến siêu âm SRF08-Cảm biến siêu âm vai trò cao:

Hình 5 Cảm biến siêu âm SRF08

+ Điện áp: Nguồn 5V

+ Dòng: 15mA

+Tần số: 40khz

+Phạm vi hoạt động: 3cm-6m

+ Tín hiệu tương tự: Biến thiên từ 94 đến 1025 trong 32 bước

+ Đầu nối: Bus tiêu chuẩn I2C

+ Hệ đơn vị: Đo trong hệ inch, mm, us

+Kích thước: 43mm×20mm×17mm

Cảm biến siêu âm SRF10 - Cảm biến siêu âm kích thước nhỏ:

Hình 6 So sánh kích thước hai cảm biến SRF04và SRF10

+ Điện áp: Nguồn 5V

+ Dòng: 15mA

+Tần số: 40khz

+ Phạm vi hoạt động: 6cm- 6m

+ Tín hiệu tương tự: Biến thiên từ 40 đến 700 trong 16 bước

+ Đầu nối: Bus tiêu chuẩn I2C

+ Định thời: tín hiệu về toàn thời gian làm việc, quản lý chức năng tự do

+ Hệ đơn vị: Đo trong hệ inch, mm, us

+Kích thước: 32mm×15mm×10mm

Cảm biến siêu âm SRF235

Hình 7 Cảm biến siêu âm SRF235

- Là một thiết bị định vị nhỏvới một cặp chuyển đổi khí dùng trong côngnghiệp, cung cấp một tia hẹp 15˚ và chu kỳ ngắn đạt tới tần số 100Hz, làmviệc ở 235, dùng rộng rãi ở dải tần 40kHz, không cần tác động ngoài.

+ Điện áp: Nguồn 5V

+ Dòng: 25mA

+Tần số: 235kHz

+ Phạm vi hoạt động: 10cm- 1,2m

+ Đường kính siêu âm 15˚

+Đầu nối: Bus tiêu chuẩn I2C

+ Định thời: tín hiệu về toàn thời gian làm việc

+ Hệ đơn vị: Đo trong hệ inch, mm, us

+Kích thước: 34mm×20mm×19mm

Cảm biến siêu âm SRF04

Cảm biến siêu âm với tần số 122GHz

Cảm biến siêu âm Sick

Cảm biến siêu âm Pepperl Fuchs

Cảm biến siêu âm UNDK-30I6103

Cảm biến siêu âm Omron E4PA - Loại hình trụ analog 6m

Cảm biến siêu âm Carlo Gavazz

Bảng thông số một số loại cảm biến siêu âm

1.5 ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA CẢM BIẾN SIÊU ÂM

ƯU ĐIỂM

- Đo được khoảng cách rời rạc của vật di chuyển

- Ít ảnh hưởng bởi vật liệu và bề mặt

- Không ảnh hưởng bởi màu sắc

- Tín hiệu đáp ứng tuyến tính với khoảng cách

- Có thể phát hiện vật nhỏ ở khoảng cách xa

NHƯỢC ĐIỂM

- Sóng phản hồi bị ảnh hưởng của sóng âm thanh tạp âm

- Cần 1 khoảng thời gian sau mỗi lần sóng phát đi để sẵn sàng nhận sóng phản hồi  chậm hơn CB khác

- Khó phát hiện vật có mật độ vật chất thấp ở khoảng cách xa