Kỹ thuật xung số tương tự và kỹ thuật đo lường điều khiển: Đề tài : Thùng rác tự động sử dụng cảm biến siêu âm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ-ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI KHOA CƠ HỌC KĨ THUẬT VÀ TỰ ĐỘNG HÓA BÁO CÁO ĐỀ TÀI NHÓM 5 Đề tài : Thùng rác tự động sử dụng cảm biến siêu âm Kỹ thuật xung - số - tương tự và kỹ thuật đo lường & điều khiển Giảng viên : Phạm Đình Tuân Nhóm 5 thực hiện gồm các thành viên : Mai Tiến Đạt 17020266 Đinh Văn Hưởng 17020336 Dương Văn Long 17020355 Phạm Văn Cảnh 17020243 Phạm Ngọc Anh 17020232 1 MỤC LỤC MỤC LỤC 2 PHẦN 1 Các khái niệm cơ bản 3 1 Giới thiệu .3 1.1 Ý tưởng đề tài 3 2 Các linh kiện sử dụng _ Giới thiệu sơ lược 3 2.1 Servo SG90; Cảm biến siêu âm HCSR04 .4 2.2 Linh kiện khác …………………………………………………………………… 5 PHẦN 2.Thực hiện 5 1 Sơ đồ đấu nối 5 2 Code_mô tả hoạt động 6 3 Demo 7 4 Sản phẩm thực tế 8 PHẦN 3 Kết luận 8 1 Phương án cải thiện 8 Phụ Lục : Phân công công việc 9 2 PHẦN I, Các khái niệm cơ bản 1 Giới thiệu 1.1 Ý tưởng đề tài Trước thực trạng môi trường ngày càng đi xuống do ý thức của 1 bộ phận  người dân còn chưa cao. Ý tưởng “ thùng rác thông minh “ được nhóm đưa  ra với thông điệp vì môi trường xanh, sạch, đẹp nên cả nhóm đã vận dụng  kiến thức học được mày mò nghiên cứu để làm ra thùng rác thông minh.  2 Các linh kiện sử dụng – giới thiệu sơ lược 2.1.1Servo SG90 Servo là một dạng động cơ điện đặc biệt Không giống như động cơ thông thường cứ cắm điện vào là quay liên tục, servo chỉ quay khi được điều khiển (bằng xung PPM) với góc quay nằm trong khoảng bất kì từ 0o - 180o., Thông số kỹ thuật servo sg90  Kích thước: 23mmX12.2mmX29mm  Trọng lượng: 9 gram  Điện áp hoạt động: 4.2-9V  Nhiệt độ: 0 ℃ 55 ℃  Tốc độ: 0.3 giây / 60 độ 3 Hình 1: Động cơ servo sg90 Hình 2: Bên trong servo sg90 - Lý do chọn servo sg 90  Nhỏ gọn, góc quoay 180o , điện áp hoạt động phù hợp với yêu cầu thực tế của ứng dụng  Có thể điều khiển theo xung xuất từ Adruino 2.1.2 Cảm biến siêu âm HC SR04 - Nguyên lý hoạt động  Cảm biến siêu âm HC SR04 hoạt động bằng cách phát 1 tín hiệu siêu âm (tần số 40Khz) và bắt đầu đếm thời gian nhận được tín hiệu phản hồi  Khoảng cách do cảm biến siêu âm SR04 được tính từ tốc độ và thời gian phản hồi - Các thông số chính của cảm biến siêu âm HC-SR04  Nguồn làm việc: 5V (một số mạch điện tử có thể cấp nguồn 3.3V vẫn hoạt 4 động bình thường nhưng cảm biến siêu âm cần hoạt động ở mức 5V)  Dòng tiêu thụ : nhỏ hơn 2mA  Tín hiệu đầu ra: xung HIGH (5V) và LOW (0V)  Khoảng cách đo hiệu quả: 2cm - 150cm - Cảm biến siêu âm có 4 chân:  Vcc -> nguồn 5V – 9v  Trig -> nối vi điều khiển (ngõ phát) (pin 3 arduino) (có thể sử dụng mức áp 3.3V để kích cảm biến mà không ảnh hưởng đến kết quả)  Echo -> nối vi điều khiển (ngõ thu) (pin 2 arduino)  Gnd -> nối âm  Độ chính xác về khoảng cách của cảm biến siêu âm HC-SR04 phụ thuộc lớn vào cách lập trình phát - thu tín hiệu - Lý do chọn cảm biến siêu âm HC SR04  Có khoảng cách đo phù hợp với ứng dụng ( 2cm – 20cm )  Có thể nhận biết đc vật thể đến gần với bề mặt không phẳng 2.2 Các linh kiện khác  ADRUINO R3  Thùng rác/ Dây / Pin (kèm mạch sạc )  …… PHẦN 2: THỰC HIỆN 2.1 Sơ đồ đấu nối 5 2.2 : code _ mô tả hoạt động 6 7 2.2.2 Mô tả hoạt động - Cảm biến sẽ quét liên tục 3 lần, mỗi lần cách nhau 50ms ( được gọi là 1 chu trình ) để đo khoảng cách từ cảm biến đến vật thể Tạm gọi là L1 L2 L3 + Từ kết quả đo khoảng cách của 3 lần quét sẽ được tính giá trị trung bình L L = (L1 + L2 + L3)/3 + Nếu L > 100mm thì thực hiện chu trình quét tiếp theo + Nếu L =< 100mm thì set xung của động cơ servo lên 1 , servo thực hiện quoay 1 góc 1800 và giữ giá trị 1 trong 5s => thùng rác mở + Sau 5s cảm biến thực hiện quét 1 lần nữa nếu L =< 100mm thì tiếp tực giữ ở xung 1 nếu L > 100mm thì reset xung của servo về 0 Servo quoay góc về lại 0o => thùng rác đóng 3 Demo - Video: 8 4 Sản phẩm thực tế - Video PHẦN 3: KẾT LUẬN 3.1 Kế hoạch cải tiến - Sau quá trình tìm tòi và thực hiện nhóm đã cho ra được sản phẩm thực tế có thể hoạt động tuy nhiên sản phẩm vẫn còn 1 số thiếu sót mà nhóm sẽ có kế hoạch cả tiến trong thời gian tới như + Thảy đổi nguồn năng lượng từ pin sang năng lượng mặt trời cho các sản phẩm dung ngoài trời + Thiết kể mạch giúp thiết bị có thể ngủ đông khi không sử dụng nhằm tiết kiệm năng lượng + Thêm 1 số tính năng như tự buộc túi rác khi thùng rác đầy… 9 ... thực tế ứng dụng  Có thể điều khiển theo xung xuất từ Adruino 2.1.2 Cảm biến siêu âm HC SR04 - Nguyên lý hoạt động  Cảm biến siêu âm HC SR04 hoạt động cách phát tín hiệu siêu âm (tần số 40Khz)... cách cảm biến siêu âm SR04 tính từ tốc độ thời gian phản hồi - Các thơng số cảm biến siêu âm HC-SR04  Nguồn làm việc: 5V (một số mạch điện tử cấp nguồn 3.3V hoạt động bình thường cảm biến siêu âm. .. hoạt động mức 5V)  Dòng tiêu thụ : nhỏ 2mA  Tín hiệu đầu ra: xung HIGH (5V) LOW (0V)  Khoảng cách đo hiệu qu? ?: 2cm - 150cm - Cảm biến siêu âm có chân:  Vcc -> nguồn 5V – 9v  Trig -> nối vi điều