báo cáo đồ án môn nhập môn kỹ thuật XÂY DỰNG Ý TƯỞNG CHO THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM DỰA TRÊN CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG

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 sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại, người ta sẽ dù

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM

KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG



BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC MÔN : NHẬP MÔN KỸ THUẬT

HK1 - NĂM HỌC : 2019 - 2020

TÊN ĐỒ ÁN :

XÂY DỰNG Ý TƯỞNG CHO THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM

DỰA TRÊN CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG

LỚP: 19DTV1 – Nhóm số: 6

Họ tên thành viên

1 Trần Ngọc Ánh 19200242

2 Tô Hữu Bằng 19200244

3 Đỗ Đặng Quốc Bảo 19200245

4 Dương Quốc Bảo 19200246

5 Nguyễn Gia Bảo 19200247

6 Vũ Quốc Bảo 19200249

7 Hồ An Bình 19200251

8 Hứa Thanh Bình 19200252

9 Võ Hà Bảo Chánh 19200254

10 Đỗ Nguyên Chất 19200255

TP.HCM – 11/2019

Trang 2

BÁO CÁO NHẬP MÔN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6 2

BẢNG THỐNG KÊ CẬP NHẬT TÀI LIỆU KỸ THUẬT

SỐ LẦN CẬP NHẬT TÀI LIỆU KỸ THUẬT

Phiên

bản

Mô tả Thành viên Ngày Xác nhận (Trưởng

nhóm)

Ngày xác nhận

1 Dương Quốc Bảo 02/11/17 Đỗ Nguyên Chất 03/11/17

2 Dương Quốc Bảo 02/11/17 Đỗ Nguyên Chất 03/11/17

Nhập môn Kỹ thuật – DTV19

Trang 3

DANH MỤC HÌNH Hình 1.2.1: Đầu dò PIR……… 6

Hình 1.2.2: Cách dùng đầu dò PIR ……….7

Hình 1.3.1: Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt ………7

Hình 1.3.2: Hình diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR……… 8

Hình 1.4.1: Sự dao động của các phân tử……… 8

Hình 1.4.2: Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt ……… 9

Hình 1.5.1: Thấu kính hội tụ……….… 10

Hình 2.2.1: Mô hình đề xuất ……… … 11

Hình 2.2.2a: Sản phẩm demo ……… 12

Hình 2.2.2b: Các linh kiện thiết kế ……….…… 12

DANH MỤC BẢNG CHỮ VIẾT TẮT MỞ ĐẦU……… ………….5

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIR 1.1 PIR là gi ? ……… 6

1.2 Cấu trúc của một cảm biến PIR……… ….6-7 1.3 Nguyên lí làm việc của loại đầu dò PIR……… 7-8 1.4 Nguyên lí hoạt động của các tia nhiệt của loại đầu dò PIR……… 8-9 1.5 Thiết bị tiêu tụ tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR……….… 9-10 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT 2.1 Chuẩn bị………10

2.2 Thiết kế và thực hiện……….11

2.2.1 mô hình đề xuất……… 11

Trang 4

2.2.2 Mô hình triển khai……… 12

2.2.3 Thực hiện lập trình code cho thiết bị chống trộm……… 13

KẾT LUẬN - TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 5

MỞ ĐẦU

Trước tiên thay mặt nhóm em xin cảm ơn thầy và các bạn đã dành thời gian cho đồ

án của nhóm Trong thời buổi hiện nay, tình hình tội phạm ngày càng gia tăng, đặt biệt là các thành phố lớn như tp.HCM, Hà Nội, Đà Nẵng,…thực tế những khoá cửa cơ khí hiện tại cũng không đảm bảo an toàn cho ngôi nhà của bạn, trộm có thể phá khoá cửa chưa đầy 5s và thời điểm hay đột nhập nhất là: lúc sáng sớm 3-4h sáng khi bạn đang ngủ sâu giấc, hoặc khi bạn đi làm, đi công tác xa nhà,…trộm có thể đột nhập bất cứ lúc nào khi bạn ra khỏi nhà

Vì vậy, đồ án này hướng đến sự phổ biến rộng rãi của hệ thống chống trộm hay các thiết bị chống trộm để có thể giúp cho mọi người có thể bảo vệ tài sản cá nhân một cách hợp lí nhất Đồng thời giúp cho đất con người Việt Nam trở nên văn minh hơn và cũng như

là giúp cho đất nước Việt Nam trở nên hội nhập và bắt kịp với cuộc cách mạng công nghệ 4.0

Trang 6

Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ PIR 1.1 PIR là gì ?

Nó 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 sẽ 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 tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật…

1.2 Cấu trúc của một cảm biến PIR

Hình 1.2.1: Đầu dò PIR 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 nhậy 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

Trang 7

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

Hình 1.2.2: Cách dùng đầu dò PIR

1.3 Nguyên lí làm việc của loại đầu dò PIR

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động

Hình 1.3.1: Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt

Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến trong đầu

dò Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ

Trang 8

mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vật đi ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thậy Xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động

Bạn xem hình sau đây dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại:

Hình 1.3.2: Hình diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR

1.4 Nguyên lí hoạt động của các tia nhiệt của loại đầu dò PIR

Hình 1.4.1: Sự dao động của các phân tử Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng tạo ra từ các dao động của các phân tử (Bạn xem hình), đó là các chuyển động hỗn loạn,

Trang 9

không trật tự Từ các dao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác thông thường của giác quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng Ở mỗi người nguồn thân nhiệt thường được điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh kiện cảm ứng thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta chế ra thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động

Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt

Hình 1.4.2: Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dò tia nhiệt

Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt, trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại

Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại Khi cảm biến pyroelectric thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện Sự xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo động khi có kẻ lạ vào nhà

1.5 Thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR

Chúng ta biết các tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để tăng

độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo chức năng tiêu tụ, quen gọi là kinh Focus, hình động dưới đây cho thấy các mặt sóng của các tia sáng khi đi qua một mặt kính lồi đã được cho gôm lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm ( 焦点， theo âm Hán Việt, chữ tiêu 焦 bên dưới có bộ hỏa 灬火 , vậy nó có nghĩa là điểm nóng, nhiều Bạn dùng kính lúp tạo ra điểm nóng, điểm nóng này có thể đốt cháy giấy đấy, đó là trò chơi của các bạn nhỏ)

Trang 10

Hình 1.5.1: Thấu kính hội tụ Khuyết điểm của loại kính hội tụ dùng mặt lồi thông thường là khi mặt kính mở rộng, điểm tiêu tụ sẽ không nằm ở một chổ, người ta cho hiệu chỉnh sai lệch này bằng mặt kính Fresnel (Bạn xem hình, các mặt cong ở xa trục quang đã được chỉnh lại) Bạn thấy khi ở xa trục quang học, độ cong của mặt kính được hiệu chỉnh lại, với cách làm này, chúng

ta sẽ có thể hội tụ nhiều tia sáng tốt hơn, trên một diện tích rộng lớn hơn và như vậy sẽ tăng được độ nhậy cao hơn và có góc dò rộng hơn

Trang 11

Chương 2: THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT 2.1 Chuẩn bị

Board Arduino UNO R3

Module PIR – cảm biến chuyển động

Một đèn LED

Một cái Loa

2.2 Thiết kế và thực hiện

2.2.1 mô hình đề xuất

Hình 2.2.1: Mô hình đề xuất

Trang 12

2.2.2 Mô hình triển khai

Hình 2.2.2a: Sản phẩm demo

Hình 2.2.2b: Các linh kiện thiết kế

Trang 13

2.2.3 Thực hiện lập trình code cho thiết bị chống trộm

1 int ledPin = 13 ; // chọn chân 13 báo hiệu LED

2 int inputPin = 2 // chọn ngõ tín hiệu vào cho PIR

3 int pirState = LOW ; // Bắt đầu với không có báo động

4 int val = 0

5 int pinSpeaker = 10 ; //chọn chân cho chuông khi có đột nhập

6

7 void setup ()

8 {

9 pinMode ( ledPin , OUTPUT );

10 pinMode ( inputPin , INPUT );

11 pinMode ( pinSpeaker , OUTPUT );

12 Serial begin ( 9600 );

13 }

14 void loop ()

15 {

16 val = digitalRead ( inputPin ); // đọc giá trị đầu vào.

17 if val == HIGH ) // nếu giá trị ở mức cao.(1)

18 {

19 digitalWrite ( ledPin , HIGH ); // LED On

20 playTone ( 300 , 160 ); // thời gian chuông kêu

21 delay ( 150 );

22

23 if pirState == LOW )

24 {

25 Serial println ( "Motion detected!" );

26 pirState = HIGH ;

27 }

28 }

29 else

30 {

31 digitalWrite ( ledPin , LOW );

32 playTone ( , 0 );

33 delay ( 300 );

34 if pirState == HIGH )

35 {

36 Serial println ( "Motion ended!" );

37 pirState = LOW ;

38 }

39 }

40 }

41 void playTone ( long duration , int freq )

42 {

43 duration *= 1000 ;

44 int period = 1.0 freq ) 1000000 ;

45 long elapsed_time = ;

46 while ( elapsed_time < duration )

47 {

48 digitalWrite ( pinSpeaker , HIGH );

49 delayMicroseconds ( period / 2 );

50 digitalWrite ( pinSpeaker , LOW );

51 delayMicroseconds ( period / 2 );

52 elapsed_time += period );

53 }

54 }

Trang 14

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Thông tin về Arduino:

http://arduino.vn/bai-viet/522-pir-sensor-alarm?fbclid=IwAR1b8BV7IAvvSvwucU8eo_D_QC_dsPeIUSgeAdTGX2w0rmD9U3CE3-VJJos

Trang 15

BÁO CÁO KỸ NĂNG

1 Kỹ năng làm việc nhóm và quản lý dự án

Duyệt mục tiêu Đỗ Nguyên Chất Hoàn thành

Yêu cầu phần mềm Dương Quốc Bảo ● Hoàn thành

Yêu cầu phần cứng Đỗ Nguyên Chất ● Hoàn thành

Yêu cầu kĩ thuật Nguyễn Gia Bảo ● Hoàn thành

Chạy thử cuối Đỗ Đặng Quốc Bảo Hoàn thành

Bảng đánh giá từng thành viên Tên Mức độ tham gia Đóng góp Hoàn thành công việc

Trang 16

Kế hoạch thực hiện

Lên ý tưởng

Họp triển khai

Duyệt mục tiêu

Tài chính

Yêu cầu phần mềm

Yêu cầu phần cứng

Nhân sự

Yêu cầu kĩ thuật

Tìm kiếm thông tin

Viết báo cáo

Chạy thử 1

Chạy thử 2

Chạy thử cuối

Cả nhóm

Đỗ Nguyên Chất

Hồ An Bình Dương Quốc Bảo

Đỗ Nguyên Chất Trần Ngọc Ánh Nguyễn Gia Bảo

Cả nhóm

Vũ Quốc Bảo Nguyễn Gia Bảo

Tô Hữu Bằng

Đỗ Đặng Quốc Bảo

26/10 28/10 29/10 29/10 30/10 30/10 28/10 30/10 26/10 30/10 02/11 02/11 02/11

27/10 29/10 29/10 02/11 02/11 02/11 29/10 02/11 29/10 30/10 02/11 02/11 02/11

2

1

5

4

2

4

1

Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành Hoàn thành

Tỉ lệ phần trăm hoàn thành dự án

Lên ý tưởng Họp triển khai Duyệt mục tiêu Tài chính Yêu cầu phần mềm

Yêu cầu phần cứng

Nhân sự Yêu cầu kĩ thuật

Tìm kiếm thông tin

Viết báo cáo Chạy thử 1 Chạy thử 2 Chạy thử cuối Tung sản phẩm

Trang 17

2 Tự đánh giá các kỹ năng/kiến thức

Nhóm tự đánh giá tổng hợp các kỹ năng, kiến thức đạt được qua đồ án môn học

1 Kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp, hành xử chuyên

nghiệp, khả năng lãnh đạo và làm việc độc lập

A

4 Giao tiếp kỹ thuật(viết báo cáo kỹ thuật) B

6 Kỹ năng quản lý dự án/thời gian thực hiện dự án A

7 Hình thành nội dung, xác định vấn đề và kỹ năng giải

quyết vấn đề

A

8 Kiến thức, thực nghiệm qua đồ án môn học B

Hoàn thành Quá hạn Đang thực hiện Chưa bắt đầu

Định dạng
Số trang	17
Dung lượng	1 MB