TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO MỰC NƯỚC TỰ ĐỘNG

Kết quả của đề tài là thiết kế và giám sát mực nước hồ, với các chức năng như sau: Xây dựng mô hình hệ thống giám sát mực nước gồm tủ điều khiển để ta có thể kiểm tra và điều chỉnh, ngoài ra với bồn chứa nước giúp ta có thể khảo nghiệm kết quả một cách dễ dàng hơn. Đo độ cao mực nước bằng việc dùng cảm biến siêu âm SRF05 với dãy đo tương đối nằm trong khoảng 3cm đến 4m.Với mức đo như thế là ta đã có thể khảo sát được mực nước ở một số ao hồ, sông, suối. Giám sát hệ thống và thu thập dữ liệu qua PC,Laptop để thuận tiện cho việc thống kê và tính toán dữ liệu, phục vụ cho học tập và nghiên cứu. Tự động thông báo qua SMS khi mực nước vượt giới hạn cho phép đề ta có thể kịp thời phát hiện những nguy cơ và rủi ro như lũ lụt, vỡ đê,...

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ CẢNH

BÁO MỰC NƯỚC TỰ ĐỘNG

Họ và tên sinh viên: NGUYỄN MINH PHÁT

Ngành: CƠ ĐIỆN TỬ

Niên học: 2011-2015

Tháng 06 năm 2015

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ CẢNH BÁO MỰC

NƯỚC TỰ ĐỘNG

Sinh viên thực hiện

NGUYỄN MINH PHÁT

Khóa luận được đệ trình để đáp ứng yêu cầu cấp bằng kỹ sư ngành Cơ Điện Tử

Giáo viên hướng dẫn

KS NGUYỄN ĐĂNG KHOA

Tháng 06 năm 2015

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình làm khóa luận tốt nghiệp , em đã nhiều lần gặp phải những khó khăn,nhưng nhờ sư giúp đỡ tận tình của bạn bè và Thầy cô đã giúp em hoàn thành tốt đề tài của mình và em có thể tự tin bảo vệ trước Hội đồng chấm tốt nghiệp

Trước hết, em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đối với thầy KS Nguyễn ĐăngKhoa, người thầy hướng dẫn và giúp đỡ em tận tình chỉ cho em phương pháp nghiêncứu khoa học , thầy cũng cung cấp cho em rất nhiều các kiến thức chuyên sâu để thựchiện đề tài

Em cũng vô cùng cảm ơn các thầy, cô ở bộ môn Cơ Điện Tử - Khoa Cơ khí –Trường Đại Học Nông LâmTp.HCM đã tham gia quá trình đào tạo và hướng dẫn emtrong suốt thời gian học đại học, nhờ các thầy cô mà em có đủ kiến thức và lòng tự tin

để thực hiện đề tài nghiên cứu này cũng như các đề tài trong tương lai

Con cũng xin cảm ơn gia đình đã luôn chăm sóc và quan tâm tới việc học của con,con vô cùng cảm ơn và luôn tự hào vì có Bố, Mẹ, Anh, Chị luôn động viên con trongquá trình học tập

Và cuối cùng, em xin gửi lời cảm ơn tới những người đã tham gia giúp đỡ emtrong quá trình thực hiện luận văn mà tôi chưa nêu tên ở đây, sự giúp đỡ của họ dù íthay nhiều cũng đóng góp một phần vào kết quả thực hiện đề tài này

Tp Hồ Chí Minh ngày 6 tháng 6 năm 2015

Nguyễn Minh Phát

TÓM TẮT

Đề tài “ Tính toán, thiết kế hệ thống giám sát và cảnh báo mực nước tự động “ được thực hiện tại Bộ môn Cơ Điện Tử trường Đại Học Nông Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh, thời gian 4 tháng từ tháng 2 đến tháng 6 năm 2015

Kết quả của đề tài là thiết kế và giám sát mực nước hồ, với các chức năng như sau:

Xây dựng mô hình hệ thống giám sát mực nước gồm tủ điều khiển để ta có thể kiểm tra và điều chỉnh, ngoài ra với bồn chứa nước giúp ta có thể khảo nghiệm kết quả một cách dễ dàng hơn

Đo độ cao mực nước bằng việc dùng cảm biến siêu âm SRF05 với dãy đo tương đối nằm trong khoảng 3cm đến 4m.Với mức đo như thế là ta đã có thể khảo sát được mực nước ở một số ao hồ, sông, suối

Giám sát hệ thống và thu thập dữ liệu qua PC,Laptop để thuận tiện cho việc thống kê và tính toán dữ liệu, phục vụ cho học tập và nghiên cứu

Tự động thông báo qua SMS khi mực nước vượt giới hạn cho phép đề ta có thể kịp thời phát hiện những nguy cơ và rủi ro như lũ lụt, vỡ đê,

Giám sát hệ thống qua Web giúp ta có thể biết được chính xác mực nước như thế nào mà không cần có mặt ở đó , cho phép người dùng có thể theo dõi mực nước ở bất kỳ vị trí nào.Điều này có ý nghĩa lớn khi mà ngày nay Internet phát triển mạnh mẽ

MỤC LỤ

LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC HÌNH vii

DANH SÁCH CÁC BẢNG ix

Chương 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Tính cấp thiết của đề tài: 1

1.2 Mục đích nghiên cứu: 2

Chương 2 TỔNG QUAN 3

2.1 Tổng quan về hệ thống giám sát mực nước tự động: 3

2.2 Xác định độ cao mực nước bằng cảm biến kiểu ống thủy EF Series: 4

2.2.1 Giới thiệu: 4

2.2.2 Cách xác định mực nước: 5

2.2.3 Ưu nhược điểm: 5

2.3 Xác định độ cao mực nước bằng cảm biến đo mức phao từ FG Series: 6

2.3.1 Cách xác định mực nước: 6

2.3.2 Ưu nhược điểm: 7

2.4 Xác định mực nước bằng cảm biến báo mức kiểu điện dung SA Series: 7

2.4.1 Cách xác định mực nước: 7

2.4.2 Ưu nhược điểm: 8

2.5 Cảm biến siêu âm SRF05: 8

2.5.1 Giới thiệu: 8

2.5.2 Sơ đồ chân cảm biến: 10

2.5.3 Chế độ làm việc: 10

2.5.4 Thông số kỹ thuật: 12

2.5.5 Thông số kỹ thuật của một số cảm biến siêu âm khác: 12

2.5.6 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05: 13

2.5.7 Một số đặc điểm khác của cảm biến siêu âm SRF05: 13

2.5.8 Vùng phát hiện của SRF05 14

2.5.9 Cách xác mực nước bằng cảm biến SRF05: 14

2.6 Module Sim 900: 15

2.6.1 Giới thiệu về Module Sim 900: 15

2.6.2 Sơ đồ chân Module Sim 900A: 16

2.6.3 Thông số kỹ thuật chính: 17

2.7 Tồng quan về Arduino: 17

2.7.1 Các cổng vào ra: 18

2.7.2 Chip Atmega 328: 19

2.8 Arduino Ethernet Shield: 20

2.8.1 Tổng quan: 20

2.8.2 Thông số chính của Ethernet Shield: 21

2.8.3 Chip Wiznet W5100: 21

2.8.4 Các tính năng và lợi ích: 23

Chương 3 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 23

3.1 Nội dung nghiên cứu: 23

3.2 Phương tiện nghiên cứu: 24

3.2.1 Phần cứng: 24

3.2.2 Phần mềm: 24

3.3 Phương pháp nghiên cứu: 24

3.3.1 Phương pháp lý thuyết: 24

3.3.2 Phương pháp thực hiện: 24

3.3.3 Giám sát hệ thống bằng giao diện Visual Basic: 25

3.3.4 Giám sát qua Web: 25

3.3.5 Báo cáo sự cố khẩn cấp qua tin nhắn SMS: 25

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 26

4.1 Sơ đồ khối tổng quát: 26

4.2 Mô hình hệ thống: 27

4.3 Đo và hiển thị mực nước dùng cảm biến SRF05: 29

4.3.1 Sơ đồ kết nối: 29

4.3.2 Mạch hiển thị Led 7 đoạn: 29

4.3.3 Lưu đồ thuật toán: 30

4.3.4 Kết quả khảo nghiệm trên tủ điều khiển: 31

4.3.5 Kết quả hiển thị trên Visual Basic: 32

4.3.6 Sao lưu dữ liệu: 33

4.3.7 Kết quả khảo nghiệm sơ bộ: 33

4.4 Tự động cảnh báo thông qua tin nhắn SMS: 34

4.4.1 Sơ đồ kết nối: 34

4.4.2 Mạch nút nhấn: 35

4.4.3 Lưu đồ thuật toán: 36

4.4.4 Kết quả khảo nghiệm: 37

4.5 Giám sát hệ thống qua Web: 39

4.5.1 Kết nối: 39

4.5.2 Lưu đồ thuật toán: 39

4.5.3 Kết quả khảo nghiệm: 40

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 41

5.1 Kết luận: 41

5.2 Kiến nghị: 42

TÀI LIỆU THAM KHẢO 42

PHỤ LỤC 44 Y

DANH SÁCH CÁC HÌNH

Hình 1.1 Thiết bị đo mực nước ở các sông, suối 1

Hình 1.2 Tính cấp thiết về việc cảnh báo lũ lụt 2

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát mực nước tự động 3

Hình 2.2 Hệ thống giám sát thực tế mực nước tự động 4

Hình 2.3 Cảm biến đo mức kiểu ống thủy EF Series 5

Hình 2.4 Cách xác định mực nước bằng cảm biến kiểu ống thủy EF 5

Hình 2.5 Cảm biến đo mức phao từ FG Series 6

Hình 2.6 Cách xác định mực nước bằng cảm biến phao từ FG Series 6

Hình 2.7 Cảm biến báo mức kiểu điện dung SA Series 7

Hình 2.8 Cách xác định mực nước bằng cảm biến kiểu điện dung SA Series 8

Hình 2.9 Cảm biến siêu âm SRF05 9

Hình 2.10 Sơ đồ chân cảm biến SRF05 10

Hình 2.11 Biểu đồ thời gian cho chế độ 1 11

Hình 2.12 Biểu đồ thời gian cho chế độ 2 12

Hình 2.13 Nguyên tắc nhận và phản hồi sóng âm của SRF05 13

Hình 2.14 Mức độ phản hồi của sóng âm 14

Hình 2.15 Vùng phát hiện của SRF05 14

Hình 2.16 Cách xác định mực nước bằng cảm biến SRF05 15

Hình 2.17 Module Sim900A 16

Hình 2.18 Sơ đồ chân Module Sim 900A 16

Hình 2.19 Các thành phần chính của Arduino Uno 18

Hình 2.20 Sơ đồ chân Atmega 328 19

Hình 2.21 Arduino Ethernet Shield 21

Hình 2.22 Chip Wiznet W5100 22

Hình 2.23 Sơ đồ khối Wiznet W5100 22

Hình 4.1 Sơ đồ khối toàn hệ thống 27

Hình 4.2 Mô hình hệ thống 28

Hình 4.3 Bên trong tủ điều khiển 28

Hình 4.4 Sơ đồ kết nối Arduino với SRF05 29

Hình 4.5 Mạch nguyên lý hiển thị Led 7 đoạn 30

Hình 4.6 Lưu đồ thuật toán đo và hiển thị mực nước 31

Hình 4.7 Kết quả khảo nghiệm trên tủ điều khiển 32

Hình 4.8 Giao diện điều khiển và hiển thị trên Visual Basic 32

Hình 4.9 Sao lưu dữ liệu qua Exel 33

Hình 4.10 Biểu đồ so sánh độ cao mực nước giữa SRF05 và thiết bị đo khác 34

Hình 4.11 Sơ đồ kết nối giữa Arduino với Module Sim 35

Hình 4.12 Mạch nguyên lý nút nhấn 36

Hình 4.13 Lưu đồ thuật toán báo động qua tin nhắn SMS 37

Hình 4.14 Tin nhắn trả về điện thoại ở mức bé hơn A 38

Hình 4.15 Tin nhắn trả về điện thoại ở mức bé hơn B 39

Hình 4.16 Tin nhắn trả về điện thoại ở mức lớn hơn B 39

Hình 4.17 Lưu đồ thuật toán giám sát qua Web 40

Hình 4.18 Giao diện giám sát qua Web 41

DANH SÁCH CÁC BẢNG

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của một số cảm biến SRF 12

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Arduino Uno 16

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Atmega 328 18

Bảng 4.1 So sánh độ cao mực nước giữa hai thiết bị đo 32

Chương 1

MỞ ĐẦU

1.1 Tính cấp thiết của đề tài:

Ngày nay rất nhiều vấn đề đặt ra cần được giải quyết, trong đó vấn đề giám sát

lượng nước ao hồ sông khi thủy triều lên xuống cũng là vấn đề được nhiều người quantâm, vậy làm thế nào để có thể biết chính xác mực nước hiện tại và làm sao chúng ta

có thể giám sát được nó thế nên đó là lý do em nghiên cứu Dưới đây là một vài dẫnchứng về tính cấp thiết của vấn đề đo và giám sát mực nước

Hình 1.1 Thiết bị đo mực nước ở các sông, suối

Thiết bị đo mực nước ở các sông, suối giúp ta có thể biết được mực nước hiện tại như thế nào , từ đó ta có thể xây dựng những hệ thống giám sát và cảnh báo, những thiết bị này được đặt trên các hồ, sông , suối để phục vụ cho việc nghiên cứu

Hình 1.2 Tính cấp thiết về việc cảnh báo lũ lụt

Ngày nay những thiên tai đã gây cho con người những thiệt hại to lớn , trong đó

lũ lụt là vấn đề cần thiết phải được giải quyết, làm cách nào để ta có thể cảnh báo đượckhi có lũ lụt, vấn đề được đặt ra là ta phải có được một hệ thống giám sát cảnh báo khi

có dấu hiệu lũ,tuy nhiên những hệ thống như vậy phải nhập ngoại nên giá thành sẽ đắthơn, vì vậy chúng ta cần xây dựng một hệ thống trong nước với giá thành rẻ , độ chínhxác cao, thế nên đó là lý do em nghiên cứu vấn đề “ Tính toán , thiết kế hệ thống giámsát và cảnh báo mực nước tự động”

Mặt dù đã cố gắng hoàn thành đề tài một cách trọn vẹn , nhưng do hiểu biết chưasâu về kiến thức và kỹ năng làm còn yếu , kinh nghiệm thực tiễn chưa nhiều , nên đềtài còn nhiều thiếu sót, chưa đáp ứng được nhiều nhu cầu thực tế, rất mong được sựthông cảm của thầy cô cũng như các bạn đọc giả

1.2 Mục đích nghiên cứu:

Với mục đích vận dụng kiến thức đã học về Vi Điều Khiển, giao tiếp máy tính,

để nghiên cứu một số hệ thống đã có, từ đó ta có thể thiết kế được hệ thống đo và hiển thị mực nước, có thể tự động cảnh báo qua SMS khi mực nước quá giới hạn, ngoài ra

có thể giám sát được hệ thống qua Internet khi không có mặt con người

Kết quả của đề tài là có thể ứng dụng vào thực tế đo đạc,thu thập dữ liệu độ cao mực nước trên các ao, hồ, sông , suối nhằm phục vụ cho việc tính toán và thống kê Hệthống có khả năng báo động qua SMS khi mực nước vượt mức cho phép và là cơ sở cho việc cảnh báo khi có lũ lụt

Chương 2

TỔNG QUAN

2.1 Tổng quan về hệ thống giám sát mực nước tự động:

Giám sát đồng thời nhiều trạm đo mực nước ( mưa, nhiệt độ, độ mặn, ) từ máy

Hình 2.1 Sơ đồ khối hệ thống giám sát mực nước tự động

Đo mực nước: Là thiết bị được sử dụng để đo mực nước

ADC: khối chuyển đổi tín hiệu Analog sang tín hiệu số

Cách ly quang: khối cách ly chống bị nhiễu

uC: Khối vi điều khiển xử lý trung tâm

Hình 2.2 Hệ thống giám sát thực tế mực nước tự động

2.2 Xác định độ cao mực nước bằng cảm biến kiểu ống thủy EF Series:

2.2.1 Giới thiệu:

Cảm biến báo mức kiểu ống thủy sử dụng nguyên lý thủy tĩnh để hiển thị mức củachất lỏng trong bể chứa Một phao với từ tính bên trong tăng lên và giảm xuống theo theo mức thay đổi của mức chất lỏng Những cờ có từ tính sẽ lật khi phao đi qua để chỉthị mức chất lỏng dựa theo phương thức lực từ hút

Hình 2.3 Cảm biến đo mức kiểu ống thủy EF Series

2.2.2 Cách xác định mực nước:

Hình 2.4 Cách xác định mực nước bằng cảm biến kiểu ống thủy EF

Cảm biến báo mức kiểu ống thủy được lắp đặt bên ngoài của bình hoặc bể chứa.Mức chất lỏng trong bể có thể dễ dàng quan sát được từ sự thay đổi màu của bộ chỉbáo theo phương thức lực từ hút Các thiết bị tùy chọn của công tắc từ và bộ chuyển đổi mức có thể được thêm vào để cho tín hiệu điện ở đầu ra và truyền mức độ

2.2.3 Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm:

-Dãy đo rộng

-Độ chính xác cao

- Bền

-Không bị ảnh hưởng khi mất nguồn

-Ứng dụng trong môi trường nhiệt độ cao, áp suất cao, axit mạnh

-Làm việc được trong môi trường nguy hiểm

 Nhược điểm:

-Giá thành cao

2.3 Xác định độ cao mực nước bằng cảm biến đo mức phao từ FG Series:

Hình 2.5 Cảm biến đo mức phao từ FG Series

2.3.1 Cách xác định mực nước:

Hình 2.6 Cách xác định mực nước bằng cảm biến phao từ FG Series

Cảm biến báo mức chất lỏng kiểu phao từ được cấu tạo bởi phao từ báo mức và ốngdẫn hướng cảm biến Phao từ sẽ dịch chuyển lên xuống theo mức chất lỏng trong két,bồn, trong ống dẫn hướng cảm biến sẽ được đặt các dải điện trở, khi phao từ lên hoặcxuống , nam châm vĩnh cửu trong phao từ sẽ làm điện trở thay đổi , từ điện trở này quathang đo tỷ lệ sẽ cho biết mức chất lỏng hiện tại đo được

2.3.2 Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm:

-Cảm biến được bảo vệ bởi vỏ nhựa, an toàn khi sử dụng và di chuyển

-Vận hành ổn định với cường độ cao

-Chi phí lắp đặt thấp, ít phải bảo trì, không cần đào tạo phức tạp

 Nhược điểm:

-Dải đo không cao.

2.4 Xác định mực nước bằng cảm biến báo mức kiểu điện dung SA Series:

Hình 2.7 Cảm biến báo mức kiểu điện dung SA Series

2.4.1 Cách xác định mực nước:

Hình 2.8 Cách xác định mực nước bằng cảm biến kiểu điện dung SA Series

Cảm biến đo mức kiểu điện dung hoạt động dựa vào nguyên lý Cảm ứng điện dung,khi cảm biến mức này được đặt trên một bồn chứa , nó sẽ hình thành một trạng thái tụ điện giữa các điện cực và thành bồn chứa Điện dung của tụ điện này thay đổi tỷ lệ thuận với sự thay đổi mức trong bồn chứa Qua nhiều mạch chia thanh , cộng hưởng tín hiệu đầu ra sẽ được chuyển thành dạng tiếp điểm cho biết mực nước đo được

2.4.2 Ưu nhược điểm:

 Ưu điểm:

-Không bị ảnh hưởng bởi ma sát

-Nhiệt độ làm việc ổn định

 Nhược điểm:

-Độ nhạy không cao

2.5 Cảm biến siêu âm SRF05:

âm truyền trong không khí, từ đó tính ra được khoảng cách đến vật thể chắn

Module SRF05 được nâng cấp thêm từ SRF04 : khoảng cách xa hơn 1m , thêm 1chế độ hoạt động Khi giữ chân Mode trên module xuống mass , SRF05 sẽ sử dụngchung một

chân cho cả trigger và echo để có thể tiết kiệm chân cho vi điều khiển , đồng thời thêmvào 1 khoảng delay nhỏ để hỗ trợ cho những vi điều khiển cũ Khi chân Mode khôngnối thì SRF05 sẽ hoạt động giống như SRF04 , với 2 chân riêng biệt cho trigger vàecho

SRF05 là một bước phát triển từ SRF04 , được thiết kế để làm tăng tính linh hoạt,tăng phạm vi , ngoài ra còn giảm bớt chi phí SRF05 là hoàn toàn tương thích vớiSRF04 Khoảng cách là tăng từ 3 mét đến 4 mét Một chế độ hoạt động mới , SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và phản hồi , do đó tiết kiệm có giá trị trên chân điều khiển của bạn Khi chân chế độ không kết nối , SRF05 các hoạtđộng riêng biệt chân kích hoạt và và chân hồi tiếp, như SRF04 SRF05 bao gồm mộtthời gian trễ trước khi xung phản hồi để mang lại điều khiển chậm hơn chẳng hạn như

bộ điều khiển thời gian cơ bản Stamps và Picaxe để thực hiện các xung lệnh

SRF05 cho phép sử dụng một chân duy nhất cho cả kích hoạt và phản hồi , do đótiết kiệm giá trị trên chân điều khiển

Hình 2.9 Cảm biến siêu âm SRF05

2.5.2 Sơ đồ chân cảm biến:

Hình 2.10 Sơ đồ chân cảm biến SRF05

Đặc biệt là srf05 chỉ có thể nhận xung trên chân Trig tối đa là 20Hz, cho nên việckích xung trên chân Tri phải phù hợp thì srf05 mới hoạt động chính xác.

Hình 2.11 Biểu đồ thời gian cho chế độ 1

Chế độ 2 – Dùng một chân cho cả kích hoạt và phản hồi

Chế độ này sử dụng một chân duy nhất cho cả tín hiệu kích hoạt và hồi tiếp , và đượcthiết kế để lưu các giá trị trên chân lên bộ điều khiển nhúng Để sử dụng chế độ này ,chân chế độ kết nối vào chân mát Tín hiệu hồi tiếp sẽ xuất hiện trên cùng một chânvới tín hiệu kích hoạt SRF05 sẽ không tăng dòng phản hồi cho đến 700 uS sau khikết thúc các tín hiệu kích hoạt Bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay quanh và

làm cho nó trở thành một đầu vào và để có pulse đo mã của bạn đã sẵn sàng LệnhPULSIN được tìm ra và được dùng phổ biến hiện nay để điều khiển tự độ

Hình 2.12 Biểu đồ thời gian cho chế độ 2

2.5.4 Thông số kỹ thuật:

 Điện áp hoạt động: 5V

 Dòng cấp: 30mA, 50mA Max

 Tần số: 40KHz

 Khoảng cách đo được xa nhất: 4 m

 Phát hiện vật cản trong khoảng: 3cm đến 4 m

 Kích thước nhỏ gọn: 43mm x 20mm x 17mm

 Dòng Supply: < 2mA

 Độ chính xác cao: 0,3 cm

 Góc hoạt động: <15 độ

2.5.5 Thông số kỹ thuật của một số cảm biến siêu âm khác:

Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật của một số cảm biến SRF

2.5.6 Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng âm cơ bản của SRF05:

Nguyên tắc cơ bản của sonar : là tạo ra một xung âm thanh điện tử và sau đó lắng

nghe tiếng vọng tạo ra khi các làn sóng âm thanh số truy cập một đối tượng và đượcphản xạ trở lại Để tính thời gian cho phản hồi trở về , một ước tính chính xác có thểđược làm bằng khoảng cách tới đối tượng.Xung âm thanh tạo ra bởi SRF05 là siêu âmnghĩa là nó ở trên phạm vi nhận xét của con người Trong khi tần số thấp hơn có thểđược sử dụng trong các loại ứng dụng , tần số cao hơn thực hiện tốt hơn cho phạm vingắn , nhu cầu độ chính xác cao

Hình 2.13 Nguyên tắc nhận và phản hồi sóng âm của SRF05

2.5.7 Một số đặc điểm khác của cảm biến siêu âm SRF05:

Mức độ của sóng âm hồi tiếp phụ thuộc vào cấu tạo của đối tượng và góc phản xạ củanó

Hình 2.14 Mức độ phản hồi của sóng âm

Một đối tượng mềm có thể cho ra tín hiệu phản hồi yếu hoặc không có phản hồi Mộtđối tượng ở một góc cân đối thì có thể chuyển thành tín hiệu phản chiếu một chiều chocảm biến nhận

2.5.8 Vùng phát hiện của SRF05

Nếu ngưỡng để phát hiện đối tượng được đặt quá gần với cảm biến , các đối tượng trên một đường có thể bị va chạm tại một điểm mù Nếu ngưỡng này được đặt ở một khoảng cách quá lớn từ các cảm biến thì các đối tượng sẽ được phát hiện mà không phải là trên một đường va chạm

Hình 2.15 Vùng phát hiện của SRF05

2.5.9 Cách xác mực nước bằng cảm biến SRF05:

Hình 2.16 Cách xác định mực nước bằng cảm biến SRF05

Cảm biến siêu âm hoạt động dựa vào nguyên tạo ra một sóng siêu âm, cảm biến có

hai đầu thu và phát sóng , khoảng cách được xác định bằng cách đo khoảng thời gian

mà sóng siêu âm được phát ra từ cảm biến truyền đến mực chất lỏng rồi phản hồi về

Từ đó ta xác định được mực nước cao bao nhiêu

Do các cảm biến mà em giới thiệu đều có những nhược điểm là độ nhạy thấp, dải

đo không cao, nên trong đề tài em sử dụng cảm biến siêu âm SRF05 với giá thành rẻ hơn , dễ sử dụng , độ nhạy cao và khả năng đo cũng chính xác hơn Tuy nhiên cũng cómột nhược điểm nhỏ là dải đo nằm trong khoảng 3 cm đến 4m nên chỉ có thể đo ở mức

mô hình

2.6 Module Sim 900:

2.6.1 Giới thiệu về Module Sim 900:

Sim900 là một module GSM / GPRS cực kỳ nhỏ gọn , được thiết kế cho thị trườngtoàn cầu Sim900 hoạt động được ở 4 băng tần GSM 850MHz , EGSM 900 MHz , DC1800MHz và PCS 1900MHz như là một loại thiết bị đầu cuối với một Chip xử lý đơnnhân đầy sức mạnh , tăng cường các tính năng quan trọng dựa trên nền ARM926EJ-S ,mang lại nhiều lợi ích từ kích thước nhỏ gọn ( 24x24 mm ), đáp ứng những yêu cầu vềkhông gian trong các ứng dụng M2M

 Tốc độ truyền dẫn CSD: 2; 4; 8; 9; 6; 14 KPPS

 Mức chế độ ETS 06.20 , toàn chế độ ETS 06.10

 Cổng nối tiếp : 7 cổng nối tiếp (ghép nối)

và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino là mức giá rất thấp và tính chấtnguồn mở từ phần cứng tới phần mềm

Arduino Uno là sử dụng chip Atmega328 Nó có 14 chân digital I/O, 6 chân đầu vào (input) analog, thạch anh dao động 16Mhz Một số thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.2 Thông số kỹ thuật của Arduino Uno

2.7.1 Các cổng vào ra:

Hình 2.19 Các thành phần chính của Arduino Uno

Arduino UNO R3 có 14 chân digital dùng để đọc hoặc xuất tín hiệu Chúng chỉ

có 2 mức điện áp là 0 V và 5V với dòng vào / ra tối đa trên mỗi chân là 40mA Ở mỗi chân đều có các điện trở pull-up từ được cài đặt ngay trong vi điều khiển ATmega328 (mặc định thì các điện trở này không được kết nối)

Một số chân digital có các chức năng đặc biệt như sau:

2 chân Serial: 0 (RX) và 1(TX): dùng để gửi (transmit – TX) và nhận ( receive

– RX) dữ liệu TTL Serial Arduino Uno có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial khôngdây Nếu không cần giao tiếp Serial , bạn không nên sử dụng hai chân này nếu không cần thiết

Chân PWM (~) : 3 , 5 , 6 , 9, 10 , và 11 : cho phép bạn xuất ra xung PWM với

độ phân giải 8bit(giá trị từ 0→28 -1 tương ứng với 0V→5V ) bằng hàm analog Write ( ) Nói một cách đơn giản , bạn có thể điều chỉnh được điện áp ra ở chân này từ mức 0V đến 5V thay vì chỉ cố định ở mức 0V và 5V như những chân khác

Chân giao tiếp SPI: 10 (SS),11(MOSI),12 (MISO), 13(SCK) Ngoài các chức

năng thông thường , 4 chân này còn dùng để truyền phát dữ liệu bằng giao thức SPIvới các thiết bị khác

LED 13: trên Arduino UNO có một đèn led màu cam ( kí hiệu chữ L ) Khi bấm

Reset, bạn sẽ thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nó được nối với chân số 13 Khichân này được người dùng sử dụng, LED sẽ sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0→ A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10 bit

(0 → 210-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V→5V Với chân AREF trên board,

bạn có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog.Tức là nếu bạn cấp điện áp 2.5V vào chân này thì bạn có thể dùng các chânanalog để đo điện áp trong

khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit Đặc biệt , Arduino UNO R3 có

2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

2.7.2 Chip Atmega 328:

Hình 2.20 Sơ đồ chân Atmega 328

Bảng 2.3 Thông số kỹ thuật của Atmega 328

2.8 Arduino Ethernet Shield:

2.8.1 Tổng quan: