đặt vấn đề dẫn nhập lí do chọn đề tài, mục tiêu, nội dung nghiên cứu, các giới hạn thông số và bố cục đồ án. • Chương II: Cơ sở lý thuyết Trình bày các lý thuyết liên quan đến vấn đề mà đề tài sẽ dùng để thực hiện thiết kế, thi công cho đề tài. • Chương III: Thiết kế thiết bị Trình bày tổng quan các yêu cầu của để tài về thiết kế. Trình bày kết quả thi công phần cứng và kết quả hình ảnh trên màn hình hay mô phỏng tín hiệu, kết quả thống kê.
11 Luan van • Chương IV: Kết luận và phương hướng phát triển Trình bày kết quả đạt được so với mục tiêu đề ra ban đầu, nhận xét và đánh giá kết quả đạt được của đề tài nghiên cứu. Hướng phát triển của đề tài sau này trong quá trình nghiên cứu. • Tài liệu tham khảo • Phụ lục 12 Luan van CHƯƠNG II. Giới thiệu phần cứng 1.
Arduino MEGA 2560 Hình 1. Sơ đồ chân Arduino MEGA 2560 R3 Mạch Arduino Mega 2560 Atmega là một board vi điều khiển dựa trên ATmega2560. Board này có 54 chân I/O (14 chân PWM ), 16 analog đầu hàng vào, 4 UARTs (phần cứng cổng tuần tự), sử dụng thạch anh 16 MHz, kết nối cổng USB, một Jack cắm điện, chân ICSP, và một nút reset. Board có tất cả mọi thứ cần thiết để hỗ trợ vi điều khiển Thông số kỹ thuật: • Vi điều khiển chính: ATmega2560 • IC nạp và giao tiếp UART: ATmega16U2.
13 Luan van • Nguồn nuôi mạch: 5VDC từ cổng USB hoặc nguồn ngoài cắm từ giắc tròn DC (khuyên dùng 7-9VDC để đảm bảo mạch hoạt động tốt. Nếu bạn cắm 12V thì IC ổn áp rất dễ chết và gây hư hỏng mạch). • Số chân Digital: 54 (15 chân PWM) • Số chân Analog: 16 • Giao tiếp UART : 4 bộ UART • Giao tiếp SPI : 1 bộ ( chân 50 -> 53 ) dùng với thư viện SPI của Arduino • Giao tiếp I2C : 1 bộ • Ngắt ngoài : 6 chân • Bộ nhớ Flash: 256 KB, 8KB sử dụng cho Bootloader • SRAM: 8 KB • EEPROM: 4 KB • Xung clock: 16 MHz 1. Nguồn tổ ong 5V 20A Nguồn tổ ong 5V 20A là bộ nguồn được thiết kế để chuyển đổi điện áp xoay chiều thành điện áp một chiều.
Nguồn tổ ong 5V 20A có thiết kế gọn nhẹ, vỏ ngoài bằng kim loại 14 Luan van với những lỗ rổng giống như hình tổ ong nhằm mục đích nâng cao khả năng tản nhiệt, cũng vì có thiết kế bề ngoài độc đáo này mà người ta thường gọi nó là Nguồn tổ ong. Thông số kỹ thuật: • Điện áp đầu vào: 110 – 220 VAC chỉnh bằng công tắc gạt • Công suất: 100W • Dòng đầu ra tối đa: 20A • Nhiệt độ làm việc: -10 ~ 60 độ C • Kích thước: 198 x 48 x 42mm 1. Loadcell 50kg Hình 3. Cảm biến Loadcell 50Kg Cảm biến Loadcell 50Kg sử dụng để đo khối lượng của vật thể tối đa 50Kg, cảm biến bằng kim loại với thiết kế rất dễ lắp đặt, phù hợp với các ứng dụng cân điện tử, cảm biến khối lượng,., lưu ý để sử dụng với Vi điều khiển cần gắn thêm Mạch chuyển đổi ADC HX711 chuyên dụng dành cho Loadcell.
Thông số kỹ thuật: • Tải trọng: 50 kg • Dộ nhạy 1 ±1.5% mv/V • Độ lệch tuyến tính 0.S • Ảnh hưởng của nhiệt độ đến điểm 0: 0.S/10 • Ảnh hưởng của nhiệt độ đến đầu ra: 0.S/10 15 Luan van • Điện trở: 1000 ± 10 Ω • Trở kháng cách ly: >= 2000 M • Điện áp hoạt động: 5~8V • Nhiệt độ hoạt động: -20~65 0C • Cáp: φ0. Thiết kế của Loadcell 50kg 16 Luan van 1. Mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell HX711 Hình 5. Mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell HX711 Mạch chuyển đổi ADC 24bit Loadcell HX711: module chuyển đổi analog sang digital 24-bit.
HX711 được thiết kế để chuyển đối tín hiệu và ứng dụng điều khiển công nghiệp để giao tiếp trực tiếp với một cảm biến cầu. Mạch chuyển đổi ADC HX711 không chỉ có một vài chức năng cơ bản, cũng có tích hợp cao, phản ứng nhanh, khả năng chống nhiễu, và độ tin cậy cao. Đây là mạch đọc giá trị cảm biến loadcell với độ phân giải 24bit và chuyển sang giao tiếp 2 dây ( clock và data ) để gửi dữ liệu cho vi điều khiển / arduino. Thông số kỹ thuật: • Điện áp hoạt động : 2.7 – 5V • Dòng tiêu thụ : < 1.5 mA • Tốc độ lấy mẫu : 10 – 80 SPS ( tùy chỉnh ) • Độ phân giải : 24 bit ADC • Độ phân giải điện áp : 40mV • Kích thước : 38 x 21 x 10 mm 17 Luan van 1.
Cảm biến siêu âm HC-SR04 Cảm biến siêu âm HC-SR04 (Ultrasonic Sensor) được sử dụng rất phổ biến để xác định khoảng cách vì RẺ và CHÍNH XÁC. Cảm biến HC-SR04 sử dụng sóng siêu âm và có thể đo khoảng cách trong khoảng từ 2 -> 300cm, với độ chính xác gần như chỉ phụ thuộc vào cách lập trình. Cảm biến siêu âm HC-SR04 sử dụng nguyên lý phản xạ sóng siêu âm. Cảm biến gồm 2 module.1 module phát ra sóng siêu âm và 1 module thu sóng siêu âm phản xạ về.
Đầu tiên cảm biến sẽ phát ra 1 sóng siêu âm với tần số 40khz. Nếu có chướng ngại vật trên đường đi, sóng siêu âm sẽ phản xạ lại và tác động lên module nhận sóng. Bằng cách đo thời gian từ lúc phát đến lúc nhận sóng ta sẽ tính được khoảng cách từ cảm biến đến chướng ngại vật với công thức: Khoảng cách = (thời gian * vận tốc âm thanh (340 m/s) / 2 Thông số kỹ thuật: • Điện áp: 5V DC • Dòng hoạt động: < 2mA • Mức cao: 5V 18 Luan van • Mức thấp: 0V • Góc tối đa: 15 độ • Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m) • Độ chính xác: 3mm 1. Pulse Sensor Hình 7.
Cảm biến nhịp tim Pulse Sensor Cảm biến nhịp tim Pulse Sensor sử dụng nguyên lý đo nhịp tim bằng ánh sáng với kích thước nhỏ gọn và giao tiếp Analog rất dễ sử dụng, cảm biến nhịp tim phù hợp cho các ứng dụng điện tử y sinh. Thông số kỹ thuật: • Nguồn: 3~5VDC • Dòng tiêu thụ: < 4mA • Ngõ ra: Analog. • Độ dài dây: 61cm ( 24 inch). • Đường kính cảm biến: 1.
Cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 Hình 8. Cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 Cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc MLX90614 là loại cảm biến đo nhiệt độ hồng ngoại không tiếp xúc dùng chip MXL90614 sử dụng giao tiếp I2C có thể dễ dàng kết nối với bất cứ vi điều khiển nào. Tính năng và lợi ích: • Kích thước nhỏ, chi phí thấp • 10k Kéo điện trở lên cho giao diện I2C với các jumper hàn tùy chọn • Dễ tích hợp • Nhiệt độ hoạt động : • -40 … + 125 ° C cho nhiệt độ cảm biến và • -70 … + 380 ° C đối với nhiệt độ đối tượng. • Độ chính xác cao 0.5 ° C trên nhiệt độ rộng (0 … + 50 ° C ) • Độ phân giải đo lường là 0,02 ° C • Tùy chỉnh đầu ra PWM để liên tục • Chế độ ngủ để giảm tiêu thụ điện năng • Các tùy chọn gói khác nhau cho các ứng dụng và tính linh hoạt của tính linh hoạt 20 Luan van Ứng dụng cảm biến nhiệt hồng ngoại không tiếp xúc: • Độ chính xác cao không tiếp xúc nhiệt độ • Cảm biến độ nhạy nhiệt cho hệ thống điều khiển điều hòa không khí di động • Yếu tố cảm biến nhiệt độ cho dân cư, thương mại và công nghiệp xây dựng điều hòa kính chắn gió defogging • Phát hiện góc mù ô tô • Kiểm soát nhiệt độ công nghiệp của các bộ phận chuyển động • Kiểm soát nhiệt độ trong máy in và máy photocop • Thiết bị gia dụng có kiểm soát nhiệt độ • Chăm sóc sức khỏe • Giám sát chăn nuôi • Phát hiện chuyển động • Điều khiển nhiệt độ nhiều vùng – lên đến 127 bộ cảm biến có thể được đọc thông qua 2 dây phổ biến • Relay / cảnh báo nhiệt • Đo nhiệt độ cơ thể Ví dụ ứng dụng • Độ chính xác cao không tiếp xúc nhiệt độ • Cảm biến độ nhạy nhiệt cho hệ thống điều khiển điều hòa không khí di động • Yếu tố cảm biến nhiệt độ cho dân cư, thương mại và công nghiệp xây dựng điều hòa kính chắn gió defogging • Phát hiện góc mù ô tô • Kiểm soát nhiệt độ công nghiệp của các bộ phận chuyển động • Kiểm soát nhiệt độ trong máy in và máy photocopy • Thiết bị gia dụng có kiểm soát nhiệt độ • Chăm sóc sức khỏe • Giám sát chăn nuôi 21 Luan van • Phát hiện chuyển động • Điều khiển nhiệt độ nhiều vùng – lên đến 127 bộ cảm biến có thể được đọc thông qua 2 dây phổ biến • Relay / cảnh báo nhiệt • Đo nhiệt độ cơ thể 1.
Led matrix RGB P10 16x32 Hình 9. Led matrix RGB P10 16x32 Module led ma trận P10 Full color 32×16 gồm 32 led hàng ngang và 16 led hàng dọc, bản thân mỗi led bên trong có 3 led với 3 màu RGB, mỗi pixel cách nhau 1cm. Tổng số led RGB là 32×16=512 LED RGB. Các chân data của Led matrix 22 Luan van Chức năng của các chân R1: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led bên trên R2: Chân data cho màu đỏ của 8 hàng led phía dưới G1: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led bên trên G2: Chân data cho màu xanh lá của 8 hàng led phía dưới B1: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led bên trên B2: Chân data cho màu xanh dương của 8 hàng led phía dưới CLK: Chân đẩy data vào ic ghi dịch LAT: Chân chốt data ( đẩy data lưu trong ic ghi dịch ra ngoài led) OE: Chân cho phép bảng led sáng ( OE=0 thì bảng led được phép sáng, OE=1 thì bảng led auto tắt) A,B,C: 3 chân của ic vào 3 ra 8, tức 3 chân dùng để quét led, cho phép hàng nào sáng.
Với 3 chân ABC ta điều khiển đc 8 hàng độc lập, nhưng module P10 có tới 16 hàng => trong 1 thời điểm có 2 hàng cùng sáng => module này quét kiểu 2/16 = 1/8 => Trong 1 thời điểm số led RGB ta có thể điều khiển là 512 x 1/8 = 64 LED RGB Chiều đi của data Hình 11.