BÁO cáo đồ án môn cảm BIẾN và CHUYỀN NĂNG đề tài thiết kế mô hình đo khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠKHOA CÔNG NGHỆ BÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CẢM BIẾN VÀ CHUYỀN NĂNG Đề tài: Thiết kế mô hình đo khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm Giáo viên hướng dẫn: Trần Nhựt Thanh S

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ

KHOA CÔNG NGHỆ

BÀI BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN CẢM BIẾN VÀ CHUYỀN NĂNG

Đề tài: Thiết kế mô hình đo khoảng cách sử dụng cảm biến siêu âm

Giáo viên hướng dẫn: Trần Nhựt Thanh

Sinh viên thực hiện: Nguyễn Chí Hùng B1907134

Võ Chí Tài B1907182 Nguyễn Nhật Trường B1907206

Ngành : Kỹ thuật cơ điện tử

1

Phụ lục

I GIỚI THIỆU 2

1 Cảm biến siêu âm 3

2 LCD 1602 4

3 Aduino UNO R3 4

4 Biến trở 5

II MỤC ĐÍCH/ Ý NGHĨA 6

III MỤC TIÊU CỤ THỂ 6

IV GIẢI PHÁP/ HƯỚNG GIẢI QUYẾT 6

1 Công cụ 6

2 Thiết kế mạch và vẽ mô phỏng 7

3 Chạy mô phỏng 8

V KẾT QUẢ MÔ PHỎNG 8

1 Kết quả khảo sát 8

2 Nhận xét 9

VI TÀI LIỆU THAM KHẢO 9

I GIỚI THIỆU

1 Cảm biến siêu âm

 Module Cảm biến siêu âm 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 và có thể đo khoảng cách trong khoảng từ 2 -> 300cm, với độ chính xác gần như chỉ phụ thuộc vào cách lập trình

Khoảng cách= thời gian∗ vậntốc âmthanh(340 m / s )

2

THÔNG SỐ KỸ THUẬT:

Điện áp: 5V DC

Dòng hoạt động: < 2mA

Mức cao: 5V

Mức thấp: 0V

Góc tối đa: 15 độ

Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m)

Độ chính xác: 3mm

2 LCD 1602

 Màn hình text LCD1602 xanh lá sử dụng driver HD44780, có khả năng hiển

thị 2 dòng với mỗi dòng 16 ký tự, màn hình có độ bền cao, rất phổ biến, nhiều code mẫu và dễ sử dụng thích hợp cho những người mới học và làm dự án

THÔNG SỐ KỸ THUẬT:

Điện áp hoạt động là 5 V

Kích thước: 80 x 36 x 12.5 mm

Chữ đen, nền xanh lá

3 Aduino UNO R3

 Arduino Uno R3 SMD là một phiên bản rút gọn thiết kế, tuy nhiên vẫn có

đầy đủ chức năng và các chân ngoại vi tương tự như board Arduino Uno R3 chip cắm Board sử dụng linh kiện có giá thành thấp do đó sẽ có độ bền thấp hơn board Arduino Uno R3 chip cắm

THÔNG SỐ KỸ THUẬT:

Vi điều khiển: ATmega328 họ 8 bit

Điện áp hoạt động: 5V DC (chỉ sử dụng nguồn cấp qua cổng USB) Tần số hoạt động: 16 MHz

Dòng điện tiêu thụ: khoảng 30mA

Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7-12V DC

Điện áp vào giới hạn: 6 -20V DC

Số chân Digital I/O: 14(6 chân hardware PWM)

Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10 bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30mA

Dòng ra tối đa (nguồn 5V): 500mA

Dòng ra tối đa (nguồn 3,3V): 50mA

Bộ nhớ Flash: 32KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader SRAM: 2KB (ATmega328)

EEPROM: 1KB(ATmega328)

4 Biến trở

 Biến trở là các thiết bị có điện trở thuần có thể biến đổi được theo ý muốn Chúng có thể được sử dụng trong các mạch điện để điều chỉnh hoạt động của mạch điện Điện trở của thiết bị có thể được thay đổi bằng cách thay đổi chiều dài của dây dẫn điện trong thiết bị, hoặc bằng các tác động khác như nhiệt độ thay đổi, ánh sáng hoặc bức xạ điện từ,

– Tạo ra thiết bị dùng để đo độ sâu, khoảng cách một cách chính xác nhất như đo khoảng cách mực nước trong hệ thống bể chứa công nghiệp và dân dụng,…

III MỤC TIÊU CỤ THỂ

– Giúp người đo có thể đo được khoảng cách mà không cần tiếp xúc trực

tiếp với vật chất cần đo.

– Đo được độ sâu của các chất độc hại, độ ăn mòn cao như acid hoặc

xăng dầu,…

– Độ nhạy cao, đáp ứng nhanh

– Độ chính xác cao

IV GIẢI PHÁP/ HƯỚNG GIẢI QUYẾT

1 Công cụ:

– Computer_ cài sẵn ứng dụng lập trình ARDUINO

– Arduino Uno R3

– Màn hình hiển thị LCD 1602

– Cảm biến siêu âm

– Biến trở 1K

– Thước mét ( đo khoảng cách chuẩn )

2 Thiết kế mạch

a Sơ đồ các chân:

b. Mô phỏng mạch trên proteus

c. Code Arduino

7

#include <LiquidCrystal.h>

LiquidCrystal lcd (9, 8, 7, 6, 5, 4); const int trig = 3 ;

const int echo = 2 ;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(trig,OUTPUT);

pinMode(echo,INPUT);

lcd.begin(16, 2);

}

void loop ()

{

float a; // biến do thoi gian

float b; // bien lưu khoảng cách digitalWrite (trig, LOW);

delayMicroseconds (2);

digitalWrite(trig,HIGH);

delayMicroseconds (10);

digitalWrite (trig, HIGH);

a = pulseIn(echo,HIGH,30000);

b=(a*0.034/2);

lcd.setCursor(0,0);

lcd.print("Khoang

cach");

lcd.setCursor(0,1);

lcd.print (b);

lcd.print("cm");

delay(1000); lcd.clear();

}

3. Chạy mô phỏng https://www.youtube.com/watch?

v=AYpR96-YCuU

V KẾT QUẢ MÔ PHỎNG

1 Khảo sát kết quả:

2 Nhận xét:

Qua khảo sát mô phỏng ta thấy sau 3 lần đo trong phạm vi khoảng cách cố định thì giá trị sai số khá nhỏ khoảng ±0,05cm vậy qua mô phỏng và khảo sát mạch cảm biến có độ ổn định rất tốt

https://nshopvn.com/product/cam-bien-sieu-am-hc-sr04/?gclid=Cj0KCQiA-

wcB

https://nshopvn.com/product/arduino-uno-r3-dip-kem-cap/

http://arduino.vn/bai-viet/531-dieu-khien-lcd-bang-arduino-uno