Thiết kế, thi công hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị cho gia đình

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG GIA ĐÌNH Học viên: Lâm Phước Thọ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.02.03 Khóa: 36 Cần Thơ Trường Đại học Bác

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT

VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG GIA ĐÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

DUT.LRCC

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT

VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ TRONG GIA ĐÌNH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT ĐIỆN TỬ

DUT.LRCC

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan nội dung luận văn: “Thiết kế, thi công hệ thống giám sát và

điều khiển thiết bị trong gia đình” không phải là bản sao chép của bất cứ luận

văn hoặc công trình đã có từ trước Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các

số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Tác giả luận văn

Lâm Phước Thọ

DUT.LRCC

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 1

MỤC LỤC 2

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT 6

DANH MỤC HÌNH 7

MỞ ĐẦU 10

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 12

1.1 Tổng quan về hệ thống nhà thông minh 12

1.2 Mô tả hệ thống 12

1.2.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 12

1.2.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 13

1.2.3 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 14

1.3 Tính năng kỹ thuật 14

1.4 Tính năng phần mềm 14

1.4.1 Phần mềm nạp cho arduino 14

1.4.2 Phần mềm điều khiển trên máy tính 14

1.5 Kết luận chương 15

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 16

2.1 Giới thiệu chương 16

2.2 Giới thiệu chung về Arduino 16

2.2.1 Arduino [7] 16

2.2.2 Giới thiệu về board Arduino Uno [7] 17

2.2.3 Arduino Promini [6] 21

2.3 Tổng quan về Ethernet 21

2.3.1 Họ giao thức TCP/IP 22

2.3.2 Cấu trúc địa chỉ IP 22

2.3.3 Mạng con và mặt nạ 23

2.3.4 Quá trình đóng gói 23

2.3.5 Module Shield Ethernet 24

2.4 Các phương pháp đo nhiệt độ [4] 25

2.4.1 Cơ sở chung và phân loại các phương pháp đo nhiệt độ 25

2.4.2 Các phương pháp đo tiếp xúc 25

DUT.LRCC

2.5 Các phương pháp đo độ ẩm không khí [4] 26

2.5.1 Phương pháp điểm ngưng tụ 26

2.5.2 Cảm biến độ ẩm có điện dung thay đổi 26

2.6 Cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 26

2.6.1 Thông số kỹ thuật 27

2.6.2 Nguyên lý hoạt động 27

2.7 Cảm biến khí gas MQ2 29

2.7.1 Giới thiệu về cảm biến MQ2 29

2.7.2 Thông số kỹ thuật 30

2.7.3 Nguyên lý hoạt động 31

2.8 Cảm biến chuyển động 33

2.8.1 PIR là gì? 33

2.8.2 Nguyên lý hoạt động của module cảm biến PIR 35

2.9 Module Sim900A 39

2.10 Giới thiệu remote và mắt thu hồng ngoại [4] 40

2.10.1 Remote hồng ngoại 40

2.10.2 Led thu hồng ngoại 40

2.11 Module Relay 41

2.12 Kết luận chương 42

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ HỆ THỐNG 43

3.1 Giới thiệu chương 43

3.2 Sơ đồ khối bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm, qua Internet 43 3.3 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 43

3.4 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 44

3.5 Thiết kế và thi công phần cứng 45

3.5.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 45

a Module Arduino Uno 45

b Module Ethernet Shield W500 45

c Module cảm biến nhiệt độ và độ ẩm DHT11 47

d Khối công suất 48

e Khối nguồn 49

3.5.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 51

3.5.3 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 52

a Khối cảm biến 52

DUT.LRCC

b Khối điều khiển 54

c Khối sim900A của bộ điều khiển 55

3.6 Mạch thực tế 56

3.6.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 56

3.6.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 56

3.6.3 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 57

3.7 Thiết kế và thi công phần mềm nhúng 58

3.7.1 Phần mềm nhúng bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 58

3.7.2 Phần mềm nhúng bộ điều khiển thiết bị từ remote 59

3.7.3 Phần mềm nhúng bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 60

3.8 Phần mềm web server 61

3.9 Phần mềm trên điện thoại android 61

3.10 Kết luận chương 62

CHƯƠNG 4 CHẠY THỬ NGHIỆM VÀ ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ 63

4.1 Giới thiệu chương 63

4.2 Kiểm tra hoạt động của hệ thống 63

4.3 Kiểm tra sai số nhiệt độ, độ ẩm 63

4.4 Kiểm tra tính năng báo động phát hiện khí gas 63

4.5 Kiểm tra tính năng phát hiện chuyển động 64

4.6 Kiểm tra tính năng nhận tín hiệu điều khiển từ xa từ remote 65

4.7 Hoạt động của hệ thống và đánh giá kết quả 65

4.8 Kết luận chương 66

KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN 67

PHỤ LỤC 69

DUT.LRCC

THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN

THIẾT BỊ TRONG GIA ĐÌNH

Học viên: Lâm Phước Thọ Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử

Mã số: 60.52.02.03 Khóa: 36 Cần Thơ Trường Đại học Bách khoa -

ĐHĐN

Tóm tắt –Ngày nay,với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới

của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Các hệ thống

tự động giám sát và điều khiển thiết bị điện cho gia đình là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ thống hoàn chỉnh và thống nhất, đã và đang ngày càng phổ biến Luận văn này sẽ trình bày việc phân tích, thiết kế và thi công mô hình hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị điện trong gia đình thông minh dựa trên nền tảng Webserver và Arduino Qua thực tế chạy thử nghiệm cho thấy hệ thống đã hoạt động ổn định và đáp ứng được các yêu cầu kỹ thuật đặt ra,đồng thời có thể phát triển thêm để ứng dụng trong giám sát và điều khiển nhà thông minh

Từ khóa – nhà thông minh, Arduino, hệ thống giám sát và điều khiển

DESIGN AND IMPLEMENTATION OF AN AUTOMATIC

MONITORING AND CONTROL SYSTEM FOR HOUSEHOLD

ELECTRICAL DEVICES

Abstract–Today, with the advance of science and technology, our world has been

changing, civilized and more modern The system of automatic monitoring and control of household electrical appliances is an integrated control solution for high-end apartments, integrating electronic, audiovisual and communication devices into

a complete system, has become increasingly popular This thesis will present the analysis, design and implementation of an automatic monitoring and control systems of intelligent household electrical devices based on Webserver and Arduino platforms The practical tests showed that the system has been operating stably and met the technical specifications, and can be further developed to apply in smart home monitoring and control systems

Key words–smart home, Arduino, monitoring and control systems

DUT.LRCC

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT

IoT Internet of Things Mạng lưới vạn vật kết nối

EEPROM Electrically Eraseble Programmable

Read Only Memory

Bộ nhớ chỉ đọc (ROM) cho phép xóa và lập trình bằng

xung điện

TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển truyền

dẫn

OSI Open Systems Interconnection

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 13

Hình 1.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 13

Hình 1.3 Bộ điều khiển thiết bị và giám sát nhiệt độ và độ ẩm 14

Hình 2.1 Những thành viên khởi xướng Arduino 16

Hình 2.2 Arduino UNO 17

Hình 2.3 Mạch tự chế với Arduino 19

Hình 2.4 Các giao thức cơ bản trong TCP/IP 22

Hình 2.5 Ethernet trong tập chuẩn IEEE 802 23

Hình 2.6 Cấu trúc địa chỉ IP 23

Hình 2.7 Quá trình đóng/tháo gói dữ liệu 24

Hình 2.8 Board điều khiển Arduino 25

Hình 2.9 Cảm biến DHT11 27

Hình 2.10 Sơ đồ kết nối Arduino UNO với DHT11 27

Hình 2.11 Tín hiệu Start 28

Hình 2.12 Giá trị bit 0 29

Hình 2.13 Giá trị bit 1 29

Hình 2.14 Cảm biến khí MQ2 30

Hình 2.15 Sơ đồ cảm biến MQ2 31

Hình 2.16 Mạch thử nghiệm cơ bản của cảm biến 32

Hình 2.17 Đồ thị biểu diễn độ nhạy của MQ2 với 1 số chất 33

Hình 2.18 Cấu tạo PIR 34

Hình 2.19 Đầu dò PIR 34

Hình 2.20 Bộ cảm biến dò các vật thể nóng chuyển động ngang 35

Hình 2.21 Khi chưa có vật di chuyển vào vùng phát hiện tín hiệu 36

Hình 2.22 Xuất hiện tín hiệu, pha dương 36

Hình 2.23 Vào vùng ảnh hưởng 2, xuất hiện tín hiệu, pha âm 37

Hình 2.24 Ra khỏi vùng ảnh hưởng, không xuất hiện tín hiệu, đèn vẫn sáng 37

Hình 2.25 Vật thể ra khỏi, không xuất hiện tín hiệu, đèn tắt 38

Hình 2.26 Module SIM900A mini 39

Hình 2.27 Chuổi xung của một phím nhấn 40

Hình 2.28 Sơ đồ chân của LED hồng ngoại 41

DUT.LRCC

Hình 2.29 Mạch Relay thực tế 42

Hình 3.1 Sơ đồ khối bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 43

Hình 3.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 44

Hình 3.3 Bộ cảm biến chuyển động và khí gas qua điện thoại 44

Hình 3.4 Sơ lược phần cứng board Arduino UNO 45

Hình 3.5 Sơ đồ chân Ethernet Shield W5100 46

Hình 3.6 Sơ đồ kết nối Arduino UNO với Ethernet Shield W5100 47

Hình 3.7 Sơ đồ mạch DHT11 47

Hình 3.8 Sơ đồ kết nối Arduino UNO với DHT11 48

Hình 3.9 Sơ đồ kết nối nguyên lý mạch kích Relay 49

Hình 3.10 Sơ đồ mạch nguồn 49

Hình 3.11 Adapter 12V-1A 50

Hình 3.12 Nguồn ra 5V từ Arduino UNO 50

Hình 3.13 Nguồn ra 3.3V từ Arduino UNO 51

Hình 3.14 Sơ đồ chân module Arduino Promini 51

Hình 3.15 Sơ đồ kết nối Arduno UNO với Arduino Promini 52

Hình 3.16 Sơ đồ nối dây Arduino promini với led thu hồng ngoại 52

Hình 3.17 Module cảm biến khí gas MQ2 53

Hình 3.18 Sơ đồ nối dây giữa arduino promini và cảm biến khí gas (MQ2) 53

Hình 3.19 Đầu dò PIR 53

Hình 3.20 Sơ đồ chân của cảm biến PIR 54

Hình 3.21 Sơ đồ nối dây giữa arduino promini với cảm biến PIR 54

Hình 3.22 Sơ đồ chân Arduino Promini 55

Hình 3.23 Sơ đồ chân Sim900A 55

Hình 3.24 Sơ đồ nối dây Arduino pro mini với module sim900A 56

Hình 3.25 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet 56

Hình 3.26 Bộ điều khiển thiết bị từ remote 57

Hình 3.27 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 57

Hình 3.28 Lưu đồ thuật toán bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ và độ ẩm qua Internet 58

Hình 3.29 Lưu đồ thuật toán bộ điều khiển thiết bị từ remote 59

Hinh 3.30 Lưu đồ thuật toán bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại 60

DUT.LRCC

Hình 3.31 Phần mêm điều khiển thiết bị và nhiêt độ, độ ẩm qua Internet 61

Hình 3.32 Điều khiển thiết bị trên điện thoại android 61

Hình 4.1 Bộ kiểm tra và cảnh báo khí gas 64

Hình 4.2 Kiểm tra phát hiện chuyển động 65

Hình 4.3 Mạch nhận tín hiệu điều khiển từ xa bằng remote 65

DUT.LRCC

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Ngày nay, với những ứng dụng của khoa học kỹ thuật tiên tiến, thế giới của chúng ta đã và đang ngày một thay đổi, văn minh và hiện đại hơn Hệ thống tự động giám sát và điều khiển thiết bị điện cho gia đình là một giải pháp điều khiển tích hợp cho các căn hộ cao cấp, tích hợp các thiết bị điện tử, nghe nhìn, truyền thông thành một hệ thống hoàn chỉnh và thống nhất

Nhận thức được ý nghĩa thực tiễn và khả năng ứng dụng, là cơ sở để tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp “THIẾT KẾ, THI CÔNG HỆ THỐNG GIÁM SÁT VÀ ĐIỀU KHIỂN THIẾT BỊ CHO GIA ĐÌNH”

2 Mục tiêu nghiên cứu

Thiết kế và thi công hệ thống có chức năng giám sát nhiệt độ qua Internet, và điều khiển các thiết bị (ví dụ như: bóng đèn, quạt… ), đồng thời cảnh báo kịp thời cho người sử dụng

3 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu về các loại cảm biến môi trường thông dụng và giao thức truyền nhận giữa các thiết bị ngoại vi và cảm biến

- Nghiên cứu xây dựng phần mềm nhúng trên mạch Arduino

- Nghiên cứu kỹ thuật lấy mã tín hiệu remote hồng ngoại (IR)

- Nghiên cứu về phương thức thu nhập dữ liệu và điều khiển thiết bị qua mạng Internet

4 Phương pháp nghiên cứu

- Thu thập, phân tích các tài liệu và thông tin liên quan đến đề tài

- Nghiên cứu và viết chương trình cảnh báo từ xa qua điện thoại

5 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

DUT.LRCC

Nghiên cứu về kỹ thuật thu thập dữ liệu và điều khiển từ xa có vai trò quan trọng trong các hệ thống IoT và trong thời đại cách mạng công nghiệp 4.0

6 Bố cục của đề tài

Trong luận văn này, tôi tập trung vào việc nghiên cứu, xây dựng hệ thống giám sát và điều khiển các thiết bị điện trong nhà như đèn, cảm biến nhiệt độ và độ ẩm Nội dung của luận văn gồm 4 chương:

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan về hệ thống nhà thông minh

Nhà thông minh hiểu đơn giản là ngôi nhà mà các thiết bị gia dụng trong nó như: hệ thống chiếu sáng, sưởi ấm, máy lạnh, TV, máy tính, âm thanh, camera an ninh,… có khả năng tự động hóa và giao tiếp với nhau theo một lịch trình định sẵn Chúng có thể được điều khiển ở bất cứ đâu, từ trong chính ngôi nhà thông minh đó đến bất kỳ nơi nào trên thế giới thông qua điện thoại hoặc internet

Sự manh nha phát triển của các thiết bị điện gia dụng bắt đầu từ năm 1915,

để rồi ý tưởng tự động hóa các thiết bị trong nhà xuất hiện vào những năm 1930 và đến tận năm 1984, thuật ngữ "Smarthome" mới xuất hiện!

Dưới đây là 5 cách mà một ngôi nhà thông minh giúp có một cuộc sống tiện nghi và thoải mái hơn:

- Các cánh cửa đều tự động đóng và mở khi chúng nhận diện được bạn là ông chủ của ngôi nhà

- Tự điều chỉnh độ sáng các bóng đèn điện khi bạn đọc sách, xem ti-vi hay đi ngủ

- Các thiết bị điện tử từ gia dụng đến giải trí trong ngôi nhà được điều khiển dễ dàng thông qua giọng nói hay điện thoại của bạn

- Đưa ra các cảnh báo các vật dụng có thể gây nguy hiểm cho trẻ em khi chúng có

ý định sử dụng các vật dụng đó

- Tính năng an ninh như tự báo động khi có một người cố tình xâm nhập trái phép,

tự động khóa trái cửa, báo cảnh sát,… luôn trong trạng thái sẵn sàng

Nhà thông minh đang và sẽ là một xu hướng công nghệ tất yếu trên thế giới, trở thành tiêu chuẩn của nhà ở hiện đại trong kỷ nguyên Internet of Things – kết nối vạn vật qua internet Bên cạnh đó, sự tiện nghi và tiết kiệm năng lượng cũng dần trở thành một tiêu chuẩn cần thiết nhằm nâng cao chất lượng sống của chúng ta

Luận văn này sẽ phân tích và thiết kế, thi công mô hình của hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị điện trong nhà, là thành phần cơ bản của những ngôi nhà thông minh

1.2 Mô tả hệ thống

1.2.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet

Hệ thống có chức năng giám sát thông số môi trường gồm nhiệt độ và độ ẩm

Hệ thống bao gồm phần mềm Web Server chạy trên máy tính có kết nối Internet, nó

có chức năng hiển thị nhiệt độ và độ ẩm từ bộ điều khiển trung tâm thông qua

DUT.LRCC

đường truyền internet Các dữ liệu này sẽ được phân tích và hiển thị trên màn hình Đồng thời điều khiển khối công suất

Hình 1.1 Bộ điều khiển thiết bị, giám sát nhiệt độ, độ ẩm qua Internet

1.2.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote

Bộ điều khiển có chức năng nhận tín hiệu điều khiển hồng ngoại từ remote đưa ra các chân tương ứng để điều khiển các thiết bị

Hình 1.2 Bộ điều khiển thiết bị từ remote

DUT.LRCC

1.2.3 Bộ cảm biến và cảnh báo qua điện thoại

Hình 1.3 Bộ điều khiển thiết bị và giám sát nhiệt độ và độ ẩm

Hệ thống có chức năng: phát hiện rò rỉ khí gas và khi chủ nhà đi vắng ra lệnh bật chức năng cảnh báo chuyển động và phát hiện có người xâm nhập vào ngôi nhà của mình, bộ cảm biến xử lý và gọi điện vào số điện thoại được cài đặt trước

1.3 Tính năng kỹ thuật

- Đo và hiển thị giá trị nhiệt độ và độ ẩm trên Web server

+ Sai số nhiệt độ: ± 3 oC

+ Sai số độ ẩm: ± 3 %RH

- Điều khiển các chức năng hoạt động của bóng đèn,… và các thiết bị điện khác

- Thực hiện được các chức năng báo động qua điện thoại

1.4 Tính năng phần mềm

1.4.1 Phần mềm nạp cho arduino

- Giám sát liên tục thông số nhiệt độ, độ ẩm

- Có chức năng điều khiển thiết bị từ remote

- Có chức năng cảnh báo qua điện thoại di động qua đường GSM

1.4.2 Phần mềm điều khiển trên máy tính

- Phần mềm chạy trên Web server có các chức năng là:

+ Hiển thị giá trị nhiệt độ và độ ẩm

DUT.LRCC

+ Ra lệnh điều khiển khối công suất

1.5 Kết luận chương

Chương 1 đã giới thiệu tổng quan nhà thông minh, các chức năng và yêu cầu chung của nhà thông minh, từ đó đã trình bày sơ đồ khối của hệ thống giám sát và điều khiển thiết bị cũng như đưa ra các yêu cầu về tính năng phần cứng và tính năng phần mềm của hệ thống Trong chương tiếp theo, luận văn sẽ trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan

DUT.LRCC

CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT LIÊN QUAN 2.1 Giới thiệu chương

Chương này sẽ trình bày các cơ sở lý thuyết liên quan đến đề tài, bao gồm: giới thiệu tổng quan về vi điều khiển Arduino, tiêu chuẩn truyền thông Ethernet, các loại cảm biến và thiết bị điều khiển được sử dụng trong thiết kế nhà thông minh

2.2 Giới thiệu chung về Arduino

2.2.1 Arduino [7]

Arduino thực sự đã gây sóng gió trên thị trường người dùng DIY (là những người tự chế ra sản phẩm của mình) trên toàn thế giới trong vài năm gần đây, gần giống với những gì Apple đã làm được trên thị trường thiết bị di động Số lượng người dùng cực lớn và đa dạng với trình độ trải rộng từ bậc phổ thông lên đến đại học đã làm cho ngay cả những người tạo ra chúng phải ngạc nhiên về mức độ phổ biến

Hình 2.1 Những thành viên khởi xướng Arduino

Arduino là gì mà có thể khiến ngay cả những sinh viên và nhà nghiên cứu tại các trường đại học danh tiến như MIT, Stanford, Carnegie Mellon phải dử dụng; hoặc ngay cả Google cũng muốn hỗ trợ khi cho ra đời bộ kit Arduino Mega ADK dùng để phát triển các ứng dụng Android tương tác với cảm biến và các thiết bị khác?

Arduino thật ra là bo mạch vi xử lý dùng để lập trình tương tác với các thiết

bị phần cứng như cảm biến, động cơ, đèn hoặc các thiết bị khác Đặc điểm nổi bật của Arduino là môi trường phát triển ứng dụng cực kỳ dễ sử dụng, Với một ngôn ngữ lập trình có thể học một cách nhanh chóng ngay cả với người ít am hiểu về điện

DUT.LRCC

tử và lập trình Và điều làm nên hiện tượng Arduino chính là mức giá rất thấp và tính chất nguồn mở từ phần cứng tới phần mềm Chỉ khoảng $30, người dùng đã có thể sở hữu một board Arduino có 20 ngõ I/O có thể tương tác và điều khiển chừng

ấy thiết bị

Arduino ra đời tại thị trấn Ivrea thuộc nước Ý và được đặt theo tên một vị vua vào thế kỷ thứ 9 là King Arduin Arduino chính thức được đưa ra giới thiệu vào năm 2005 như là một công cụ khiêm tốn dành cho các sinh viên của giáo sư Massimo Banzi, là một trong những người phát triển Arduino, tại trường Interaction Design Instistute Ivrea (IDII) Mặc dù hầu như không được tiếp thị gì cả, tin tức về Arduino vẫn lan truyền với tốc độ chóng mặt nhờ những lời truyền miệng tốt đẹp của những người dùng đầu tiên Hiện nay Arduino nổi tiếng tới nỗi có người tìm đến thị trấn Ivrea chỉ để tham quan nơi đã sản sinh ra Arduino

2.2.2 Giới thiệu về board Arduino Uno [7]

Mạch Arduino UNO là dòng mạch Arduino phổ biến, khi mới bắt đầu làm quen, lập trình với Arduino thì mạch Arduino thường nói tới chính là dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (mạch Arduino UNO R3) Arduino UNO R3 là dòng cơ bản, linh hoạt, thường được sử dụng cho người mới bắt đầu Bạn có thể sử dụng các dòng Arduino khác như: Arduino Mega, Arduino Nano, Arduino Micro Nhưng với những ứng dụng cơ bản thì mạch Arduino UNO là lựa chọn phù hợp

Hình 2.2 Arduino UNO

Một vài thông số của Arduino UNO

Điện áp hoạt động 5V - DC (chỉ được cấp qua cổng

USB)

DUT.LRCC

Tần số hoạt động 16MHz

Điện áp vào khuyên dùng 7 - 12V - DC

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O 30mA

Ngoài việc dùng cho board Arduino UNO, có thể sử dụng những IC điều khiển này cho các mạch tự chế Vì sao? Vì chỉ cần board Arduino UNO để lập trình cho vi điều khiển Trên thực tế, không cần phải dùng Arduino UNO trên các sản phẩm của mình, thay vào đó là các mạch tự chế để giảm chi phí như hình dưới

DUT.LRCC

Hình 2.3 Mạch tự chế với Arduino

+ Năng lượng

Arduino UNO có thể được cấp nguồn 5V thông qua cổng USB hoặc cấp nguồn ngoài với điện áp khuyên dùng là 7-12V DC và giới hạn là 6-20V Thường thì cấp nguồn bằng pin vuông 9V là hợp lý nhất nếu không có sẵn nguồn từ cổng USB Nếu cấp nguồn vượt quá ngưỡng giới hạn trên sẽ làm hỏng Arduino UNO + Các chân năng lượng

GND (Ground): cực âm của nguồn điện cấp cho Arduino UNO khi dùng các thiết bị sử dụng những nguồn điện riêng biệt thì những chân này phải được nối với nhau

5V: cấp điện áp 5V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 500mA 3.3V: Cấp điện áp 3.3V đầu ra Dòng tối đa cho phép ở chân này là 50mA Vin (Voltage Input): để cấp nguồn ngoài cho Arduino UNO có thể được đo ở chân này Và dĩ nhiên nó luôn là 5V Mặc dù vậy không được lấy nguồn 5V từ chân này để sử dụng bởi chức năng của nó không phải là cấp nguồn

RESET: việc nhấn nút Reset trên board để reset vi điều khiển tương đương với việc chân RESET được nối với GND qua 1 điện trở 10KΩ

+ Bộ nhớ

Vi điều khiển Atmega328 tiêu chuẩn cung cấp cho người dùng:

32KB bộ nhớ Flash: những đoạn lệnh bạn lập trình sẽ được lưu trữ trong bộ nhớ Flash của vi điều khiển Thường thì sẽ có khoảng vài KB trong số này sẽ được dùng cho bootloader

2KB cho SRAM: giá trị các biến bạn khai báo khi lập trình sẽ lưu ở đây Bạn khai báo càng nhiều biến thì càng cần nhiều bộ nhớ RAM Tuy vậy, thực sự thì

DUT.LRCC

cũng hiếm khi nào bộ nhớ RAM lại trở thành thứ mà bạn phải bận tâm Khi mất điện, dữ liệu trên SRAM sẽ bị mât

1KB cho EEPROM (Electrically Eraseble Programmable Read Only Memory):

đây giống như một chiếc ổ cứng mini - nơi có thể đọc và nghi dữ liệu của mình vào đây mà không phải lo bị mất khi cúp điện giống như dữ liệu trên SRAM + Các cổng vào/ra

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

có 2 mức điện áp là 0V 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 chức năng đặc biệt như:

2 chân Serial: 0 (RX) và 1 (TX): dùng đẻ gởi (transmit - TX) và nhận (receive - RX) dữ liệu TTL Serial Arduino UNO có thể giao tiếp với thiết bị khác thông qua 2 chân này Kết nối bluetooth thường thấy nói nôm na chính là kết nối Serial không dây Nếu không cần giao tiếp Serial, bạn không nên sử dụng 2 chân này nếu không cần thiết

Chân PWM (~): 3, 5, 6, 9, 10, và 11: cho phép xuất ra xung PWM với độ phân giải 8bit (giá trị từ 0 →5V) bằng hàm analogWrite() Nói một cách đơn giản,

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 SPI với các thiết bị khác

LED 13: trên Arduino UNO có 1 đèn led màu cam (kí hiệu chữ L) khi bấm nút Resetse thấy đèn này nhấp nháy để báo hiệu Nếu được nối với chân số 13 Khi chân này được dùng sử dụng, LED sáng

Arduino UNO có 6 chân analog (A0 → A5) cung cấp độ phân giải tín hiệu 10bit (0 →210

-1) để đọc giá trị điện áp trong khoảng 0V → 5V Với chân AREF trên board có thể để đưa vào điện áp tham chiếu khi sử dụng các chân analog Tức nếu cung cấp điện áp 2.5V vào chân này thì có thể dùng các chân analog để đo điện

áp trong khoảng từ 0V → 2.5V với độ phân giải vẫn là 10bit

Đặc biệt, Arduino UNO có 2 chân A4 (SDA) và A5 (SCL) hỗ trợ giao tiếp I2C/TWI với các thiết bị khác

DUT.LRCC

RAW: cấp nguồn thông qua mạch điều áp

Vcc: cấp nguồn 5V hoặc 3.3V (nguồn >5.5V sẽ gây hỏng IC)

Vì sử dụng chung dòng chíp ATmega328 nên việc lập trình và thiết kế ứng dụng hoàn toàn tương tự board Arduino UNO R3 Ngoài ra có 1 sự khác biệt nhỏ là board Arduino Promini có tới 8 cổng analog (thay gì 6 như trên Arduino UNO R3) Trong đó 2 ngõ ra analog A6, A7 không thể xuất tín hiệu digital

Arduino Promini không có sẵn giao tiếp USB, điều này có nghĩa là không thể cắm trực tiếp board Arduino Promini vào máy tính như Arduino Mega 2560, Arduino Uno R3, Arduino Nano

2.3 Tổng quan về Ethernet

Ethernet là kiểu mạng cục bộ (LAN) được sử dụng rộng rãi nhất hiện nay Thực chất, Ethernet chỉ là mạng cấp dưới (lớp vật lý và một phần lớp liên kết dữ liệu), vì vậy có thể sử dụng các giao thức khác nhau ở phía trên, trong đó TCP/IP là tập giao thức được sử dụng phổ biến nhất Tuy vậy, mỗi nhà cung cấp sản phẩm có thể thực hiện giao thức riêng hoặc theo một chuẩn quốc tế cho giải pháp của mình trên cơ sở Ethernet High Speed Ethernet (HSE) của Fieldbus Foundation chính là một trong tám hệ bus trường được chuẩn hóa quốc tế theo IEC 61158

DUT.LRCC

2.3.1 Họ giao thức TCP/IP

Hình 2.4 Các giao thức cơ bản trong TCP/IP

TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) là kết quả nghiên cứu và triển giao thức trong mạng chuyển mạch gói thử nghiệm mang tên Arpanet

do ARPA (Advanced Reseach Projecs Agency) Khái niệm TCP/IP dùng để chỉ cả một lớp tập giao thức và dịch vụ truyền thông đƣợc công nhận thành chuẩn cho Internet Cho tới nay TCP/IP đã xâm nhập tới rất nhiều phạm vi ứng dụng khác nhau, trong đó có các máy tính cục bộ và mạng truyền thông công nghiệp

DUT.LRCC

Hình 2.5 Ethernet trong tập chuẩn IEEE 802

2.3.4 Quá trình đóng gói

Cũng tương tự như trong mô hình OSI, khi truyền dữ liệu, quá trình tiến hành

từ tầng trên xuống tầng dưới, qua mỗi tầng dữ liệu được thêm vào một thông tin

DUT.LRCC

điều khiển được gọi là phần header Khi nhận dữ liệu thì quá trình xảy ra ngược lại, qua mỗi tầng thì phần header tương ứng được lấy đi và khi đến tầng trên cùng thì dữ liệu không còn phần header nữa

Hình 2.7 Quá trình đóng/tháo gói dữ liệu

2.3.5 Module Shield Ethernet

Arduino là một board mạch vi xử lý, nhằm xây dựng các ứng dụng tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn Phần cứng bao gồm một board mạch nguồn mở được thiết kế trên nền tảng vi xử lý AVR Atmel 8bit, hoặc ARM Atmel 32-bit Những Model hiện tại được trang bị gồm 1 cổng giao tiếp USB, 6 chân đầu vào analog, 14 chân I/O kỹ thuật số tương thích với nhiều board mở rộng khác nhau

Được giới thiệu vào năm 2005, Những nhà thiết kế của Arduino cố gắng mang đến một phương thức dễ dàng, không tốn kém cho những người yêu thích, sinh viên và giới chuyên nghiệp để tạo ra những nhiết bị có khả năng tương tác với môi trường thông qua các cảm biến và các cơ cấu chấp hành Những ví dụ phổ biến cho những người yêu thích mới bắt đầu bao gồm các robot đơn giản, điều khiển nhiệt độ và phát hiện chuyển động Đi cùng với nó là một môi trường phát triển tích hợp (IDE) chạy trên các máy tính cá nhân thông thường và cho phép người dùng viết các chương trình cho Aduino bằng ngôn ngữ C hoặc C++ với 32KB bộ nhớ Flash, 2KB cho SRAM, 1KB cho EEPROM

DUT.LRCC

Hình 2.8 Board điều khiển Arduino

2.4 Các phương pháp đo nhiệt độ [4]

2.4.1 Cơ sở chung và phân loại các phương pháp đo nhiệt độ

Nhiệt độ là một trong những thông số quan trọng nhất ảnh hưởng đến đặc tính của vật chất nên trong các quá trình kỹ thuật cũng như trong đời sống hằng ngày rất hay gặp yêu cầu đo nhiệt độ Ngày nay hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, các nhà máy đều có yêu cầu đo nhiệt độ Tùy theo nhiệt độ đo có thể dùng các phương pháp khác nhau, thường phân loại các phương pháp dựa vào dải nhiệt độ cần đo Thông thường nhiệt độ đo được chia thành ba dải: nhiệt độ thấp, nhiệt độ trung bình và cao Ở nhiệt độ trung bình và thấp: phương pháp thường đo là phương pháp tiếp xúc nghĩa là các chuyển đổi được đặt trực tiếp ở ngay môi trường cần đo Đối với nhiệt độ cao: đo bằng phương pháp không tiếp xúc, dụng cụ đặt ở ngoài môi trường đo

2.4.2 Các phương pháp đo tiếp xúc

Phương pháp đo nhiệt độ trong công nghiệp thường được sử dụng là các nhiệt

kế tiếp xúc Có hai loại nhiệt kế tiếp xúc, gồm:

- Nhiệt kế nhiệt điện trở

- Nhiệt kế nhiệt ngẫu

Ngoài ra đối với các ứng dụng đơn giản, dải nhiệt độ cỡ -550C ÷ 2000C hiện nay người ta thường ứng dụng các IC bán dẫn ứng dụng tính chất nhạy nhiệt của các điốt, tranzito để đo nhiệt độ Cấu tạo của nhiệt kế nhiệt điện trở và cặp nhiệt ngẫu

DUT.LRCC

cũng như cách lắp ghép chúng phải đảm bảo tính chất trao đổi nhiệt tốt giữa chuyển đổi với môi trường đo:

+ Đối với môi trường khí và nước: chuyển đổi được đặt theo hướng ngược lại với dòng chảy

+ Với vật rắn khí: đặt nhiệt kế sát vào vật, nhiệt lượng sẽ truyền từ vật sang chuyển đổi và dễ gây tổn hao vật, nhất là với vật dẫn nhiệt kém Do vậy diện tiếp xúc giữa vật đo và nhiệt kế càng lớn càng tốt

- Khi đo nhiệt độ của các chất ở dạng hạt (cát, đất ): cần phải cắm sâu nhiệt kế vào môi trường cần đo và thường dùng nhiệt điện trở có cáp nối ra ngoài

2.5 Các phương pháp đo độ ẩm không khí [4]

2.5.1 Phương pháp điểm ngưng tụ

Với nhiều phương pháp đo độ ẩm khác nhau, phương pháp điểm ngưng tụ dù

cổ điển nhưng vẫn được dùng Vì với phương pháp này người ta có các trị số đo rất chính xác và sự lập lại khá tốt cho bất cứ hàm lượng hơi nước nào với nhiệt độ cao

và nhiệt độ thấp Tuy nhiên đây là cách đo rất phức tạp

2.5.2 Cảm biến độ ẩm có điện dung thay đổi

Cảm biến độ ẩm có điện dung thay đổi dùng để đo độ ẩm tương đối Bên ngoài cảm biến là một vỏ nhựa có đục lổ Bên trong là một màng nhựa đặc biệt hai mặt có phủ một lớp vàng Cấu trúc của trúc cảm biến có hai chân thích hợp hàn thẳng lên mạch in Màng nhựa được coi như điện môi và hai lớp vàng chính là hai điện cực của một tụ điện Dưới sự ảnh hưởng của độ ẩm không khí hằng số điện môi điện môi thay đổi và do đó điện dung của tụ điện thay đổi theo Điện dung cũng như sự thay đổi của nó có thể được đo với một mạch điện khá đơn giản và được coi như thước đo độ ẩm tương đối

DUT.LRCC

+ Sơ đồ kết nối với vi xử lý

Hình 2.10 Sơ đồ kết nối Arduino UNO với DHT11

+ Nguyên lý hoạt động:

Để có thể giao tiếp với DHT11 theo chuẩn 1 chân vi xử lý thực hiện theo 2 bước:

B1 Gửi tín hiệu muốn đo (Start) tới DHT11, sau đó DHT11 xác nhận lại

B2 Khi đã giao tiếp được với DHT11, cảm biến sẽ gửi lại 5 byte dữ liệu và nhiệt độ

đo được

DUT.LRCC

- Bước 1: gửi tín hiệu Start:

Hình 2.11 Tín hiệu Start

* MCU thiết lập chân DATA là Output, kéo chân DATA xuống 0 trong khoảng thời gian > 18ms Khi đó DHT11 sẽ hiểu MCU muốn đo giá trị nhiệt độ và độ ẩm

MCU đưa chân DATA lên 1, sau đó thiết lập lại là chân đầu vào

* Sau khoảng 20-40µs, DHT11 sẽ kéo chân DATA xuống thấp Nếu > 40µs mà chân DATA không được kéo xuống thấp nghĩa là không giao tiếp được với DHT11

* Chân DATA sẽ ở mức thấp 80µs sau đó nó được DHT11 kéo lên cao trong 80µs Bằng việc giám sát chân DATA, MCU có thể biết được có giao tiếp được với DHT11 không Nếu tín hiệu đo được DHT11 lên cao, khi đó hoàn thiện quá trình giao tiếp của MCU với DHT11

- Bước 2: đọc giá trị trên DHT11:

DHT11 sẽ trả giá trị nhiệt độ và độ ẩm về dưới dạng 5 byte Trong đó:

* Byte 1: giá trị phần nguyên của độ ẩm (RH%)

* Byte 2: giá trị phần thập phân của độ ẩm (RH%)

* Byte 3: giá trị phần nguyên của nhiệt độ (TC)

* Byte 4: giá trị thập phân của nhiệt độ (TC)

* Byte 5: kiểm tra tổng

Nếu Byte 5 = (8 bit) (Byte 1 + Byte 2 + Byte 3 + Byte 4) thì giá trị độ ẩm và nhiệt độ là chính xác, nếu sai thì kết quả đo không có nghĩa

- Đọc dữ liệu:

Sau khi giao tiếp được với DHT11, DHT11 sẽ gởi liên tiếp 40 bit 0 hoặc 1 về MCU, tương ứng chia thành 5 byte kết quả của nhiệt độ và độ ẩm

DUT.LRCC

2.7 Cảm biến khí gas MQ2

2.7.1 Giới thiệu về cảm biến MQ2

MQ2 là cảm biến khí, dùng để phát hiện các khí có thể gây cháy Ví dụ nhƣ phát hiện các loại khí:

+ LPG (Khí hóa lỏng)

DUT.LRCC

độ nhạy này sang điện áp

- Khi môi trường sạch điện áp đầu ra của cảm biến thấp, giá trị điện áp đầu ra càng tăng khi nồng độ khí gây cháy xung quanh MQ2 càng cao

- MQ2 hoạt động rất tốt trong môi trường khí hóa lỏng LPG, H2, và các chất khí gây cháy khác Nó được sử dụng rộng rãi trong công nghiệp và dân dụng do mạch đơn giản và chi phí thấp

2.7.2 Thông số kỹ thuật

- Phạm vi phát hiện: 300 10000ppm

- Đặc điểm của khí: 1000ppm isobutan

- Độ nhạy sáng: Rinair/Rin typical gas ≥ 5

- Cảm kháng: 1KΩ to 20KΩ / 50ppm

- Thời gian đáp ứng: ≤ 10s

- Thời gian phục hồi: ≤ 30s

DUT.LRCC

- Trong mạch có 2 chân đầu ra là Aout và Dout Trong đó:

+ Aout: điện áp ra tương tự Nó chạy từ 0.3V - 4.5V, phụ thuộc vào nồng độ khí xung quanh MQ2

+ Dout: điện áp ra số, giá trị 0, 1 phụ thuộc vào điện áp tham chiếu và nồng độ khí

mà MQ2 đo được

DUT.LRCC

+ Việc có chân ra số Dout rất tiện cho ta mắc các ứng dụng đơn giản, không cần đến

vi điều khiển Khi đó ta chỉ cần chỉnh giá trị biến trở tới giá trị nồng độ ta muốn cảnh báo Khi nồng độ MQ2 đo được thấp hơn mức cho phép thì Dout = 1 Đèn led tắt Khi nồng độ khí đo được lớn hơn nồng độ khí cho phép, Dout = 0, đèn led sáng + Ta có thể ghép nối vào mạch Realay để điều khiển bật tắt đèn, còi, hoặc thiết bị cảnh báo khác

+ Cách thức thực hiện

Đầu tiên đo trạng thái không khí sạch, giá trị thu được Vout1

Cho khí gas từ bật lửa rò rỉ ra Ta thấy giá trị Aout tăng lên Khi đạt khoảng cách khí gas từ bật lửa hợp lý tương ứng với nồng độ khí bắt đầu nguy hiểm, ta ghi lại giá trị Vout2 Ta chọn giá trị Vout2 là giá trị ngưỡng cảnh báo Nếu giá trị đo được lớn hơn ta sẽ cảnh báo

+ Vòng kiểm tra cơ bản

Hình 2.16 Mạch thử nghiệm cơ bản của cảm biến

Hình trên là mạch thử nghiệm cơ bản của cảm biến Cảm biến cần phải được đặt 2 điện áp, điện áp nóng VH và điện áp kiểm tra VC VH dùng để cung cấp nhiệt độ làm việc cho cảm biến trong khi VC dùng để phát hiện điện áp VRL trên điện trở tải

RL trong bộ cảm biến Cảm biến có sự phân cực ánh sáng VC cần năng lượng nguồn

DC VC và VH có thể cùng sử dụng công suất trên mạch nhưng phải đảm bảo hiệu suất bộ cảm biến Để cảm biến hoạt động với hiệu suất cao hơn giá trị RL phải đảm bảo công suất tổng thể:

PS = VC2 *

* Đồ thị biểu diễn độ nhạy của MQ2 với một số chất

DUT.LRCC

Hình 2.17 Đồ thị biểu diễn độ nhạy của MQ2 với 1 số chất

Mạch trên được thiết kế để phát hiện khí gas từ 200PPM (phần triệu) đến 10.000PPM Khi nồng độ khí gas ở trong khu vực cao thì đầu OUT của mô-đun sẽ

ra ở mức cao Tín hiệu này sẽ đến IC NE555, đây được coi như một máy phát tần (nó tạo ra xung) và chân Output của IC được nối với loa để đưa ra tín hiệu cảnh báo

2.8 Cảm biến chuyển động

2.8.1 PIR là gì?

PIR là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt phát ra từ các vật thể nóng Trong các cơ thể sống, trong chúng ta luôn

có thân nhiệt (thông thường là ở 37 độ C), và từ cơ thể chúng ta luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động Cảm biến này gọi là thụ động vì nó không dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn thân nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật + Cấu tạo PIR

DUT.LRCC

Hình 2.18 Cấu tạo PIR

Hình 2.19 Đầu dò PIR

DUT.LRCC

Trên đây là đầu dò PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân

ra, một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ

3 đến 15V Góc dò lớn Để tăng độ nhạy cho đầu dò, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dò lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại

Hình 2.20 Bộ cảm biến dò các vật thể nóng chuyển động ngang

Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dò PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển ngang

2.8.2 Nguyên lý hoạt động của module cảm biến PIR

+ Môi trường hoạt động của cảm biến PIR

Cảm biến PIR chỉ hoạt động trong khoảng nhiệt độ từ -30 độ C đến 70 độ C

Có nghĩa là cảm biến chỉ làm việc được trong khoảng nhiệt độ trên, các tia nhiệt phát ra từ các vật thể phải nằm trong khoảng nhiệt độ trên

+ Nguyên tắc hoạt động của module cảm biến PIR

- Chúng ta sẽ xem hoạt động của mạch qua các hình mô tả dưới đây: Với hình bóng đèn là tín hiệu output của module PIR, đèn tắt là mức 0, đèn sáng là mức 1, hình cảm biến PIR với 2 bảng pyroelectric lúc đầu sẽ là màu lợt khi chưa có vật di chuyển vào vùng phát hiện tín hiệu là 1 đường thẳng

DUT.LRCC

Hình 2.21 Khi chưa có vật di chuyển vào vùng phát hiện tín hiệu

- Tiếp đến vật thể di chuyển vào vùng ảnh hưởng 1 tín hiệu bắt đầu xuất hiện, hình cảm biến PIR bảng pyroelectric 1 đậm lên nhưng ngõ ra của PIR là hình bóng đèn vẫn tắt

Hình 2.22 Xuất hiện tín hiệu, pha dương

- Khi vật thể đi vào vùng ảnh hưởng thứ 2 thì tín hiệu hình cảm biến PIR của bảng pyroelectric 1 sẽ lợt đi, bảng 2 đậm lên tín hiệu xuất hiện ở bảng 2, hình bóng đèn sáng lên, tín hiệu output của module PIR lúc này là 1

DUT.LRCC

Hình 2.23 Vào vùng ảnh hưởng 2, xuất hiện tín hiệu, pha âm

- Khi vật thể đi qua khỏi vùng ảnh hưởng 2 thì tín hiệu đã trở về 0 nhưng đèn vẫn còn sáng vì lúc này mạch delay vẫn duy trì tín hiệu ngõ ra của module PIR ở mức 1

Hình 2.24 Ra khỏi vùng ảnh hưởng, không xuất hiện tín hiệu, đèn vẫn sáng

- Đến một thời gian cài đặt nhất định nào đó thì đèn sẽ tắt, tín hiệu sẽ trở về 0, mạch

ở trạng thái thường trực

DUT.LRCC

Hình 2.25 Vật thể ra khỏi, không xuất hiện tín hiệu, đèn tắt

+ Các thông số cơ bản của module cảm biến PIR dưới đây là thông số kỹ thuật của nhà sản xuất cung cấp cho module cảm biến PIR Độ rộng vùng quét của cảm biến PIR

- Thông số kỹ thuật:

* Compact sze (28x38mm)

* Supply current: DC5V-20V (can design DC3V-24V)

* Current drain: <50µA

* (Other choice: DC 0.8V-4.5V; Current dran: 1.5mA - 0.1mA

* Voltage Output: Hight/Low level signal: 3.3V

* (Other choice: Open-Collector Output)

* TTL output

* High sensitivity

* Delay time: 5s - 19 minute

* Blockade time: 0.5s - 50s (acquiescently 0 seconds)

* Operation Temperature: -150C - 700C

* Infrared sensor: dual elemnt, low noise, high sensitivity

DUT.LRCC