báo cáo đồ án mạch đếm sản phẩm ARM STM32F4 dùng cảm biến tiệm cận từ LJ12A3 ngắt ngoài. hiển thị ra LCD I2C

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ------BÁO CÁO HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐO II ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN TIỆM CẬN TỪ LJ12A3-4-BX Giảng

BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HCM

KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG

- -BÁO CÁO HỌC PHẦN: KỸ THUẬT ĐO II

ĐỀ TÀI:

CẢM BIẾN TIỆM CẬN TỪ LJ12A3-4-BX

Giảng viên hướng dẫn : DƯƠNG THÙY LIÊN

Nhóm thực hiện : NHÓM 3

Thành viên : Hà Thúc Tuấn

Đặng Văn Tùng

Nguyễn Thanh Lượng Trần Thị Thủy Tiên

Ngày nay,sự phát triển của của thế giới về mọi mặt,trong đó khoa học công nghệ nói chung và lĩnh vực điện-điện tử nói riêng đang nỗi lên mạnh mẽ và phát triển rất vượt bậc làm cho thế giới hiện nay ngày càng văn minh và hiện đại hơn.Với sự ra đời của cảm biến,vai trò của nó rất là quan trọng,nó được sử dung như những thiết bị cảm nhận và phát hiện và đặc biệt hơn chúng thể hiện vai trò vô cùng đặc biệt của mình trong kĩ thuật công nghiêp, đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động

Với những ứng dụng quan trọng như vậy, nhóm 3 đã chọn đề tài CẢM BIẾN TIỆM CẬN TỪ (LJ12A3-4-Bx) nhằm mục đích tìm hiểu, nghiên cứu về nguyên lý làm việc của các cảm biến tiệm cận

Song song với đó là tìm hiểu quá trình hoạt động và điều khiển,truy xuất dữ liệu ra màn hình LCD, vi điều khiển ARM STM32F407VE và có thể mô phỏng thực tế

Dù đã cố gắng để hình thành mô hình nhưng có thể có những thiếu sót, mong cô và các bạn cùng đóng góp ý kiến để mô hình hoàn chỉnh hơn Qua đây, nhóm 3 cũng xin chân thành cảm ơn cô Dương Thùy Liên, thuộc khoa Điện-Điện tử viễn thông trường Đại học Giao Thông Vận Tải Thành phố Hồ Chí Minh phụ trách môn “Kĩ thuật đo 2” đã hướng dẫn nhóm 3 thực hiện mô hình này

MỤC LỤC Trang

LỜI NÓI ĐẦU ……… 2

MỤC LỤC……… 3

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN TIỆM CẬN TỪ

1.1Khái niệm chung về cảm biến ……… 4

1.2 Khái niệm về từ trường ……… 4

1.3 Cảm biến LJ12A3……… 4

1.3.2 Cấu tạo cảm biến tiệm cận ……… 4

1.3.3 Nguyên lí hoạt động ……… 4

1.3.4 Các thông số của cảm biến ……… 5

Chương 2: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 2.1 Các linh kiện sử dụng ……… … 6

2.1.1 ARM STM32F407 ……… 6

2.1.2 Điện trở 33k, 6.8k ……… 6

2.1.3 LCD 16,02 ……… … 6

2.1.4 Phần mềm nạp code cho STM32 ……… 7

2.1.5 Bộ giao tiếp I2C……… 7

2.1.6 Phần mền sinh code ……… 7

2.2 Sơ đồ lắp mạch và sơ đồ đấu dây ……… 8

2.3 Lưu đồ giải thuật ……… … 9

2.4 Code ……… 10

Chương 3: KẾT LUẬN ……… 13

Tài liệu tham khảo ……… 13

CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN

1.1 Khái niệm chung về cảm biến

Bộ cảm biến là thiết bị điện tử cảm nhận những trạng thái hay quá trình vật lý hay hóa học ở môi trường cần khảo sát, và biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thông tin về trạng thái hay quá trình đó

Đại lượng vật lý INPUT OUTPUT Tín hiệu

hóa học điện

1.2 Khái niệm về cảm biến tiệm cận từ

Cảm biến tiệm cận từ (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận từ” ) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến phát hiện các vật bằng cách tạo ra trường điện từ, Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm

1.3 Cảm biến tiệm cận từ LJ12A3

1.3.1 Khái niêm về cảm biến tiệm cận từ:

- Cảm biến tiệm cận từ phát hiện được vật bằng cách tạo ra trường điện từ Dĩ nhiên thiết bị chỉ phát hiện được vật bằng kim loại

1.3.2 Cấu tạo cảm biến tiệm cận từ:

- Cuộn điện từ

- Lõi từ

- Bộ dao động và khối ổn áp

1.3.3 Nguyên lí hoạt động của cảm biến tiệm cận từ:

- C m bi n ti m c n t bao g m m t cu n dây đến tiệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ừ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ược cuốn quanh một lõi từ c cu n quanh m t lõi t ốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ừ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ

đ u c m ng Sóng cao t n đi qua lõi dây này sẽ t o ra m t trạo ra một trường điện từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ường điện từ ng đi n t ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ừ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ dao đ ng quanh nó Trột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ường điện từ ng đi n t này đệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ừ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ược cuốn quanh một lõi từ c m t m ch bên trong ki m soát.ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ạo ra một trường điện từ ểm soát

- Khi v t kim lo i di chuy n v phía này, sẽ t o ra dòng điên ( dòng đi n ận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ạo ra một trường điện từ ểm soát ề phía này, sẽ tạo ra dòng điên ( dòng điện ạo ra một trường điện từ ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ xoáy) trong v tận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ

Cảm biến

- Nh ng dòng đi n này gây ra tác đ ng nh máy bi n th , do đó năng lệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ư ến tiệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ến tiệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ược cuốn quanh một lõi từ ng trong cu n phát hi n gi m đi và dao đ ng gi m xu ng; đ m nh c a t trột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ạo ra một trường điện từ ủa từ trường ừ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ường điện từ ng

gi m đi

- M ch giám sát phát hi n ra m c dao đ ng gi m đi và sau đó thay đ i đ u ạo ra một trường điện từ ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ột cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ổi đầu

ra v t đã đận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ ược cuốn quanh một lõi từ c phát hi n.ệm cận từ bao gồm một cuộn dây được cuốn quanh một lõi từ

1.3.4 Các thông số của cảm biến:

 Nguồn cấp: 6-36 V DC

 Giới hạn đo: 0-4 mm

 Thông số ngõ ra của cảm biến: tín hiệu số từ 0−10 V

1.3.5 Tính toán điện trở ngõ ra CB kết nối với ARM

V2 = R2

V 1

R 1+R 2

Chọn R 1 = 33kΩ

R 2 = 13kΩ

CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN

2.1 Các linh kiện sử dụng

2.1.1 Vi điều khiển ARM STM32F407: Kết nối với cảm biến,màn hình LCD

2.1.2: Cảm biến tiện cận từ LJ12A3-4-Bx

2.1.3: Điện trở: sử dụng để đầu ra cảm biến được 3 V

2.1.4 LCD 16×02 : Xuất ra giá trị

2.1.5 Phần mềm nạp code cho ARM STM32F407 : Keil V5

2.1.6: Bộ giao tiếp I2C: module chuyển đổi I2C cho LCD

2.1.7: Phần mền sinh code

2.2 Sơ đồ lắp mạch và mô hình đấu dây.

2.3 Lưu đồ giải thuật

S

Đ

Cấp nguồn

Data = LOW

HAL_exit_callback

Count ++

Sau khi cấp nguồn cho mạch, STM32 sẽ đọc giá trị digital của cảm biến cho ra tín hiệu số

Nếu có kim loại tính hiệu sẽ ở mất thấp khi đó biến đếm count sẽ tăng thêm 1 đơn vị 2.4 Cấu hình chân STM32cube:

2.4 Code:

#include "main.h"

#include "stm32f4xx_hal.h"

#include "i2c-lcd.h"

#include "stdio.h"

uint8_t count=0;

char x [5],so1[5];

I2C_HandleTypeDef hi2c1;

void SystemClock_Config(void);

static void MX_GPIO_Init(void);

static void MX_I2C1_Init(void);

int main(void)

{

MX_GPIO_Init();

MX_I2C1_Init();

lcd_init ();

lcd_send_cmd(0x80);

lcd_send_string("MON KTD 2:");

lcd_send_cmd(0xc0);

lcd_send_string("so sp la:");

while (1)

{

}

}

void HAL_GPIO_EXTI_Callback(uint16_t GPIO_Pin)

{

count++;

HAL_GPIO_TogglePin(GPIOB, GPIO_PIN_12);

lcd_send_cmd(0xCA);

sprintf(x,"%3d",count);

lcd_send_string(x);

}

void SystemClock_Config(void)

{

RCC_OscInitTypeDef RCC_OscInitStruct;

RCC_ClkInitTypeDef RCC_ClkInitStruct;

HAL_RCC_PWR_CLK_ENABLE();

HAL_PWR_VOLTAGESCALING_CONFIG(PWR_REGULATOR_VOLTAGE_SCALE1 );

Error_Handler( FILE_, _LINE_);

}

RCC_ClkInitStruct.ClockType = RCC_CLOCKTYPE_HCLK|

RCC_CLOCKTYPE_SYSCLK

|RCC_CLOCKTYPE_PCLK1|RCC_CLOCKTYPE_PCLK2;

RCC_ClkInitStruct.SYSCLKSource = RCC_SYSCLKSOURCE_HSI;

RCC_ClkInitStruct.AHBCLKDivider = RCC_SYSCLK_DIV1;

RCC_ClkInitStruct.APB1CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

RCC_ClkInitStruct.APB2CLKDivider = RCC_HCLK_DIV1;

if (HAL_RCC_ClockConfig(&RCC_ClkInitStruct, FLASH_LATENCY_0) != HAL_OK) {

Error_Handler( FILE_, _LINE_);

}

HAL_SYSTICK_Config(HAL_RCC_GetHCLKFreq()/1000);

HAL_SYSTICK_CLKSourceConfig(SYSTICK_CLKSOURCE_HCLK);

HAL_NVIC_SetPriority(SysTick_IRQn, 0, 0);

}

static void MX_I2C1_Init(void)

{

hi2c1.Instance = I2C1;

hi2c1.Init.ClockSpeed = 100000;

hi2c1.Init.DutyCycle = I2C_DUTYCYCLE_2;

hi2c1.Init.OwnAddress1 = 0;

hi2c1.Init.AddressingMode = I2C_ADDRESSINGMODE_7BIT;

hi2c1.Init.DualAddressMode = I2C_DUALADDRESS_DISABLE;

hi2c1.Init.OwnAddress2 = 0;

hi2c1.Init.GeneralCallMode = I2C_GENERALCALL_DISABLE;

hi2c1.Init.NoStretchMode = I2C_NOSTRETCH_DISABLE;

if (HAL_I2C_Init(&hi2c1) != HAL_OK)

{

Error_Handler( FILE_, _LINE_);

}

}

static void MX_GPIO_Init(void)

{

GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct;

HAL_RCC_GPIOC_CLK_ENABLE();

HAL_GPIO_WritePin(GPIOB, GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13, GPIO_PIN_RESET);

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_0;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_IT_RISING;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

HAL_GPIO_Init(GPIOC, &GPIO_InitStruct);

GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13;

GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_OUTPUT_PP;

GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;

GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;

HAL_GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStruct);

HAL_NVIC_SetPriority(EXTI0_IRQn, 0, 0);

HAL_NVIC_EnableIRQ(EXTI0_IRQn);

}

void _Error_Handler(char *file, int line)

{

while(1)

{

}

}

#ifdef USE_FULL_ASSERT

void assert_failed(uint8_t* file, uint32_t line)

{

}

#endif

CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN

Sau thời gian tìm hiểu qua nghiên cứu, nhóm đã tìm hiểu thành công hoạt động và ứng dụng của cảm biến tiệm cận từ thành công

Cảm biến có thể dược ứng dụng nhiều trong đời sống: ví dụ như hệ thống tự động đếm sản phẩm bằng vật liệu kim loại trong dây chuyền tự động, …

Tài liệu tham khảo

 LJ12A3 datasheet

 Wikipedia

 Giáo trình kỹ thuật đo 2