BÁO CÁO KỸ THUẬT ĐO NHÓM 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH Khoa Điện – Điện Tử Viễn Thơng BÁO CÁO MÔN HỌC KỸ THUẬT ĐO Đề tài: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN NHỆT XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÝ ỨNG DỤNG CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI VÀO HỆ THỐNG CHỐNG TRỘM GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN: NGUYỄN THỊ BÍCH NGỌC Sinh viên thực hiện: Nhóm (DV19) Dương Ngọc Hiếu 1951040052 Lê Thành Lâm 1951040013 Hoàng Thế Phong 1951040025 Đinh Duy Phương 1951040027 Ngô Phước Tài 1951040079 MỤC LỤC Lời mở đầu PHẦN 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN NHIỆT Chương 1: Giới thiệu cảm biến .2 1.1 Khái niệm cảm biến 1.1.1 Cấu trúc dụng cụ đo không điện 1.2 Đặc trưng .2 1.2.1 Phương trình chuyển đổi .2 1.2.2 Độ nhạy 1.2.3 Ngưỡng độ nhạy giới hạn đo 1.2.4 Độ tuyến tính 1.2.5 Sai số 1.3 Phân loại cảm biến 1.3.1 Cảm biến tích cực .7 1.3.2 Cảm ứng thụ động .10 1.3.3 Cảm biến tương tự số .11 1.3.4 Trạng thái đo lường .12 1.4 Nhiễu đo 12 1.5 Các bước lựa chọn cảm biến 14 Chương 2: Cảm biến nhiệt độ .15 2.1 Giới thiệu 15 2.2 Thang đo nhiệt độ 15 2.3 Thermistor 17 2.4 RTD 20 2.5 Thermocouples (Cặp nhiệt ngẫu) .22 2.6 Cảm biến hồng ngoại 28 2.7 Cảm biến nhiệt độ bán dẫn 29 PHẦN 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÍ 30 2.1 Ý tưởng nghiên cứu 30 2.2 Lựa chọn thiết bị 30 2.2.1 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18 – D80NK 30 2.2.2 Mạch arduino R3 DIP 31 2.2.3 Màn hình LCD 1602 xanh .32 2.2.4 Module sim 800L 33 2.2.5 Module I2C 34 2.2.6 Loa BUZZER 5V 35 2.2.7 Anten GSM/GPRS/3G .36 2.2.8 Mạch Giảm Áp DC LM2596 có hiển thị 37 2.3 Mơ hình ghép nối .38 2.4 Nguyên lí làm việc hệ thống .39 2.5 Mô hình khí 39 2.6 Đánh giá 40 2.6.1 Ưu điểm 40 2.6.2 Nhược điểm 40 2.6.3 Phạm vi ứng dụng giới hạn nghiên cứu 40 2.6.4 Xu hướng phát triển 41 2.6.5 Lắp Đặt .41 2.6.6 Bảo dưỡng sửa chữa .42 Tài liệu tham khảo 44 LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, khoa học kỹ thuật phát triển vũ bão, người bước vào thời đại thời đại mà giờ, phút, chí giây trôi qua lại xuất phát minh, tiến khoa học – kỹ thuật Công nghệ xuất liên tục, từ đó, thành tựu khoa họckỹ thuật áp dụng vào đời sống thực tiễn người với ứng dụng khoa học kỹ thuật tiên tiến giới, ngày thay đổi, văn minh đại Sự phát triển kỹ thuật điện tử tạo hàng loạt thiết bị với đặc điểm bật xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ Là yếu tố cần thiết góp phần cho hoạt động người đạt hiệu ngày cao Đi với phát triển vấn đề an ninh vấn đề thiết người quan tâm hàng đầu Từ tư hữu xuất hiện, việc bảo vệ tài sản ln điều mà thực Từ xưa đến khóa hình thức sử dụng thơng dụng quen thuộc Tuy nhiên tên trộm hồn tồn bẻ khóa cách dễ dàng, kể khóa điện tử thơng minh Do cần có thiết bị báo trộm, vừa để chủ nhà nhận biết có kẻ trộm đột nhập, vừa làm cho kẻ trộm hoảng loạn quay đầu bỏ chạy Với nhà thông minh hay chung cư, hộ, thiết bị chống trộm lại quan trọng cần thiết Xuất phát từ ứng dụng đó, chúng tơi lựa chọn thiết kế thi công hệ thống mạch ứng dụng nhỏ thu phát hồng ngoại: “MẠCH CHỐNG TRỘM DÙNG CẢM BIẾN VẬT CẢN HỒNG NGOẠI E18-D80NK” PHẦN 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN NHIỆT CHƯƠNG : GIỚI THIỆU CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm cảm biến • Cảm biến: Là thiết bị dùng để cảm nhận biến đổi đại lượng vật lý đại lượng khơng có tính chất điện cần đo thành đại lượng đo xử lý • Các đại lượng cần đo thường khơng có tính chất điện (nhiệt độ, vận tốc, áp suất,…) tác động lên cảm biến cho ta đặc trưng mang tính chất điện (điện tích, điện áp, dịng điện, trở kháng,…) chứa đựng thông tin cho phép xác định giá trị cần đo 1.1.1 Cấu trúc dụng cụ đo khơng điện • Cảm biến (sensor): thu nhận biến đổi thay đổi đại lượng không điện thành thay đổi đại lượng điện đầura • Mạch đo: gia cơng tín hiệu từ khâu chuyển đổi cho phù hợp với cấu thị Bao gồm: khuếch đại, dịch mức, lọc, phối hợp trở kháng • Cơ cấu thị: hiển thị kết đo (Số, kim, điện tử) 1.2 Đặc trưng 1.2.1 Phương trình chuyển đổi  Đại lượng điện(Y) ngõ chuyển đổi ln biểu diễn theo ngõ vào không điện (X) qua hàm f Y = f(X)  Tác dụng nhiễu: Y = f(X, X1, X2,…, Xn)  Trong X1, X2,… đại lượng nhiễu, điều kiện lý tưởng đại lượng  Phương pháp chuẩn cảm biến (Calibration)  Chuẩn cảm biến phép đo nhằm mục đích xác lập phương trình chuyển đổi cảm biến dạng phương trình dạng đồ thị  Thực phép đo với tín hiệu ngõ vào xi xác định để tìm ngõ yi → xây dựng đường đặc tính  Chuẩn đơn giản: đại lượng đo có đlvl tác động lên cảm biến ko nhạy với tác động đại lưởng ảnh hưởng Đo giá trị ngõ ứng với giá trị ngõ vào không đổi Tiến hành theo pp: chuẩn trực tiếp chuẩn gián tiếp  Chuẩn nhiều lần: áp dụng cảm biến có tính trễ, xây dựng đường đặc tính ngõ vào tăng lên xây dựng đường đặc tính ngõ vào giảm xuống 1.2.2 Độ nhạy • Độ nhạy: Là tỉ số biến thiên đầu theo biến thiên đầu vào • Độ nhạy chủ đạo: • Độ nhạy chủ đạo Sx lớn tức khả đo đại lượng biến thiên đầu vào nhỏ đồng nghĩa với chuyển đổi tốt • Độ nhạy phụ : • Độ nhạy phụ Sxi nhỏ tức ảnh hưởng đại lượng phụ (nhiễu) cảng nhỏ đồng nghĩa với chuyển đổi tốt • Độ chọn lựa: Tỷ lệ độ nhạy chủ đạo độ nhạy phụ • Cảm biến có Ki lớn tốt • Ví dụ: cho cảm biến có độ nhạy bảng sau: • Nên chọn cảm biến nào? Tại sao? • Chọn cảm biến 1.2.3 Ngưỡng độ nhạy giới hạn đo  Ngưỡng độ nhạy: độ biến thiên lớn ngõ vào mà ngõ chưa thay đổi Y = f(X + ∆0) ∆0 nhỏ tốt  Giới hạn đo: phạm vi biến thiên ngõ vào mà phương trình chuyển đổi cịn nghiệm  Khi lựa chọn cảm biến phải chọn cảm biến có giới hạn đo lớn khoảng muốn đo 1.2.4 Độ tuyến tính  Một cảm biến gọi tuyến tính dải đo xác định dải đo độ nhạy khơng phụ thuộc vào giá trị đo  Nếu cảm biến khơng tuyến tính, người ta sử dụng mạch đo để hiệu chỉnh thành tuyến tính gọi tuyến tính hóa Đường thẳng tốt (Best Straight Line) • Khi chuẩn cảm biến, người ta đo cặp giá trị ứng với ngõ ngõ vào {xi, yi}  Lý tưởng giá trị nằm đường đặc trưng đường thẳng  Thực nghiệm điểm không nằm đuờng thẳng mà nằm trên1 đường gọi đượng cong chuẩn  Đường thẳng xây dựng từ kết thực nghiệm cho sai số nhỏ nhất: đường thẳng tốt 1.2.5 Sai số  Sai số: sai lệch giá trị thực giá trị đo gồm sai số tuyệt đối sai số tương đối 10 ... 1. 3 .1 Cảm biến tích cực .7 1. 3.2 Cảm ứng thụ động .10 1. 3.3 Cảm biến tương tự số .11 1. 3.4 Trạng thái đo lường .12 1. 4 Nhiễu đo 12 ... PHẦN 1: NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN NHIỆT Chương 1: Giới thiệu cảm biến .2 1. 1 Khái niệm cảm biến 1. 1 .1 Cấu trúc dụng cụ đo không điện 1. 2 Đặc trưng... nhiễu Độ lớn Nguồn 50Hz Nguồn 10 0Hz 15 0Hz máy biến áp bị bão hòa Đài phát Tia lửa chuyển mạch Dao động 10 0pA 3µV 0.5 µV Dao động cáp nối Bảng mạch 10 0pA 0, 01- 10pA 1mV 1mV 10 pA Biện pháp khắc phục