NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO

MỤC LỤC Bài tập nhóm Internet và các giao thức BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG BÀI TẬP NHÓM INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚ.

BỘ THÔNG TIN VÀ TRUYỀN THÔNG HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - BÀI TẬP NHÓM: INTERNET VÀ CÁC GIAO THỨC “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO” NHÓM LỚP 04 GV HƯỚNG DẪN: ThS HOÀNG THỊ THU Bùi Đức Cường - B19DCVT033 (Nhóm trưởng) Phùng Văn Thụ - B19DCVT398 Lê Quang Triệu - B19DCVT410 Nguyễn Quốc Trung - B19DCVT418 Nguyễn Trung Kiên – B19DCVT193 HÀ NỘI - 2022 Bài tập nhóm Internet giao thức Bảng phân cơng cơng việc nhóm STT STT Họ tên trong sinh viên nhóm lớp Bùi Đức Cường Nội dung Cơng việc chung Viết lời nói đầu Thống mẫu word slide Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 Chương 2: Thiết kế mơ hình Chương 2: Sơ đồ kết nối thiết bị Chương 2: Code thiết bị Arduino, thuyết trình 12 Nguyễn Quốc Trung 22 Lê Quang Triệu Phân công công việc, tổng hợp nội dung, làm slide Chương 1: 1.1 … 1.2… Chương 2: 2.1 … 32 42 Nguyễn Trung Kiên Phùng Văn Thụ Chương 3: 2.2 … Chương 2: 2.3 … Ghi Nhóm trưởng Bài tập nhóm Internet giao thức LỜI MỞ ĐẦU Trong thập niên kỉ XX, từ đời công nghệ bán dẫn, kĩ thuật cảm biến có phát triển vượt bậc Các thiết bị điện tử sau tích hợp với mật độ cao cao diện tích nhỏ, nhờ thiết bị điện tử kích thước nhỏ nhiều chức Các thiết bị điện tử thông minh ngày nhiều chức giá thành ngày rẻ hơn, mà cảm biến có mặt khắp nơi Ngày nay, hệ thống đo lường - điều khiển, trình đặc trưng biến trạng thái Các biến trạng thái thường đại lượng không điện nhiệt độ, áp suất, lưu lượng, tốc độ, độ di chuyển v.v Để thực trình đo lường điều khiển cần phải thu thập thông tin, đo đạc, theo dõi biến thiên biến trạng thái trình thực chức thiết bị cảm biến Hầu hết thiết bị kỹ thuật từ phức tạp đến đơn giản thiết bị điều khiển tự động, thiết bị văn phịng thiết bị gia đình tích hợp cảm biến Các thiết bị cảm biến dần trở thành phần thiếu đời sống đại Giờ khơng có lĩnh vực mà khơng sử dụng cảm biến Chúng có mặt hệ thống tự động phức tạp, người máy, kiểm tra chất lượng sản phẩm, tiết kiệm lượng, chống ô nhiễm môi trường Cảm biến ứng dụng rộng rãi lĩnh vực giao thông vận tải, sản xuất hàng tiêu dùng, bảo quản thực phẩm, sản xuất ô tô, điện thoại Và cảm biến ứng dụng rộng rãi ngày cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm DHT11 Cảm biến đo nhiệt độ, độ ẩm ứng dụng thực tế phổ biến ứng dụng để theo dõi thời tiết, đo nhiệt độ phịng, nơi cần kiểm sốt độ ẩm nhiều ứng dụng nhóm sinh viên chúng em tham gia vào thực đề tài “NGHIÊN CỨU CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, ĐỘ ẨM DHT11 VỚI ARDUINO " Bài tập nhóm Internet giao thức MỤC LỤC Mục lục………………………………………………………………… Danh mục hình vẽ………………………………………………………… Chương I: Tổng quan Arduino DHT11…………………………… 1.1: Arduino……………………………………………………………… 1.1.1: Mơ hình Arduino…………………………………………….1 1.1.2: Thơng số kỹ thuật…………………………………………….1 1.1.3: Ưu, nhược điểm Arduino……………………………….1 1.2: DHT11……………………………………………………………… 1.2.1: Mơ hình DHT11…………………………………………….1 1.2.2: Thơng số kỹ thuật DHT11…………………………………….1 1.2.3: Ưu, nhược điểm DHT11…………………………………1 1.3: Kết luận chương……………………………………………………….1 Chương II: Thiết kế mơ hình……………………………………………….1 2.1: Giới thiệu chung hệ thống…………………………………………….1 2.2: Sơ đồ kết nối thiết bị……………………………………………….1 2.2.1: Nối nguồn Arduino với BreadBoard…………………………1 2.2.2: Kết nối DHT11 với Arduino…………………………………1 2.2.3: Kết nối module I2C & LCD với Arduino……………………1 2.3: Code thiết bị Arduino……………………………………………….,,,,,,1 2.4: Kết luận……………………………………………………………….1 Tài liệu tham khảo Bài tập nhóm Internet giao thức DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1: Arduino mega 2560……………………………………………………1 Hình 2: Arduino uno R3……………………………………………………… Hình 3: Cấu tạo Arduino……………………………………………… Hình 4: Mơ hình DHT11………………………………………………………………1 Hình 5: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT 11 sơ đồ chân…………………….1 Hình 6: Nối nguồn Arduino với Breadbroard………………………………………1 Hình 7: Nối DHT11 với Arduino…………………………………………………….1 Hình 8: Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio…………………………………1 Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức Chương 1: Tổng quan Arduino DHT11 1.1 Arduino 1.1.1 Mơ hình Arduino - Arduino tảng tạo mẫu điện tử mã nguồn mở, sử dụng nhằm xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với với môi trường thuận tiện, dễ dàng Thành phần Arduino bao gồm mạch điều khiển phần mềm IDE (Mơi trường phát triển tích hợp) chạy máy tính sử dụng để viết tải mã máy tính lên mạch điều khiển - Nền tảng mẫu giống máy tính thu nhỏ, giúp người dùng lập trình thực dự án điện tử mà không cần phải đến công cụ chuyên dụng để phục vụ việc nạp code - Arduino tương tác giới xung quanh thông qua cảm biến điện tử, động đèn Hình 1: Arduino mega 2560 Hình 2: Arduino uno R3 1.1.2 Thơng số kỹ thuật - Có nhiều phiên mạch Arduino khác sử dụng với nhiều mục đích Nhưng hầu hết mạch giống thành phần sau:  Nguồn (USB / Barrel Jack)  Các chân (5V, 3.3V, GND, Digital, Analog, PWM, ISF)  Nút Reset (Reset Button)  Đèn LED báo nguồn (Power LED Indicator)  LED TX RX (TX RX LEDs)  IC chủ (Main IC)  Bộ điều chỉnh điện áp (Voltage Regulator) Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 3: Cấu tạo Arduino  Thông số kĩ thuật Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC Dòng điện sd: max 2.5mA Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% Sai số độ ẩm: ± 5% Ngưỡng nhiệt độ: - 55C Sai số nhiệt độ: ± 2C Khoảng cách chân 2.54mm (0.1 inch) 1.1.3 Ưu, nhược điểm Arduino  Ưu điểm: + Có thể sử dụng ngay: Ưu điểm lớn Arduino sử dụng Vì Arduino hoàn chỉnh gồm nguồn 5V, ổ ghi, dao động, vi điều khiển, truyền thông nối tiếp, LED giắc cắm nên cần cắm vào cổng USB máy tính + Các mẫu có sẵn: Có thư viện mẫu có sẵn phần mềm Arduino + Các chức giúp đơn giản hóa cơng việc, khả chuyển đổi đơn vị tự động  Nhược điểm: + Phải làm cho kích thước nhỏ tốt + Có thể phát sinh chi phí lớn 1.2 DHT 11 1.2.1 Mơ hình DHT 11 - Cảm biến độ ẩm nhiệt độ DHT11 cảm biến thông dụng chi phí rẻ dễ lấy liệu thông qua giao tiếp wire (giao tiếp digital dây truyền liệu nhất) Bộ tiền xử lý tín hiệu tích hợp Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức cảm biến có liệu xác mà khơng phải qua tính tốn DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm kỹ thuật số - DHT11 cảm biến số, nối với vi điều khiển cần nối chân củ a DHT11 với chân IO vi điều khiển để cấu hình Hình 4: Mơ hình DHT11 1.2.2 Thơng số kỹ thuật Cảm biến DHT11 bao gồm phần tử cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm làm chất điện môi chúng Thay đổi giá trị điện dung xảy với thay đổi mức độ ẩm IC đo, xử lý giá trị điện trở thay đổi chuyển chúng thành dạng kỹ thuật số Để đo nhiệt độ, cảm biến sử dụng nhiệt điện trở có hệ số nhiệt độ âm, làm giảm giá trị điện trở nhiệt độ tăng Để có giá trị điện trở lớn thay đổi nhỏ nhiệt độ, cảm biến thường làm gốm bán dẫn polyme Hình 5: Cảm biến nhiệt độ độ ẩm DHT 11 sơ đồ chân  Thông số kỹ thuật : + Điện áp hoạt động: 3-5.5V DC Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức + Dịng điện sd: max 2.5mA + Ngưỡng độ ẩm: 20 - 90% + Sai số độ ẩm: ± 5% + Ngưỡng nhiệt độ: - 55ᵒC + Sai số nhiệt độ: ± 2ᵒC + Khoảng cách chân 2.54mm (0.1 inch) 1.2.2 Ưu, nhược điểm  Ưu điểm + Chi phí thấp + Độ xác cao + Dễ lắp đặt  Nhược điểm + Thang đo nhiệt độ, đọ ẩm hẹp + Chỉ sử dụng cảm biến môi trường độ ẩm nước, môi trường đặc biệt ủ kín ủ tỏi đen, ủ yếm khí sinh nấm vi khuẩn bám lên bề mặt cảm biến làm hư hỏng cảm biến 1.3 Kết luận chương Tìm hiểu tổng quan Arduino DHT 11 để từ thiết kế mạch đo nhiệt độ - độ ẩm sử dụng DHT11 hiển thị LCD Arduino nắm bắt nhiệt độ, độ ẩm giúp ta biết tình trạng làm việc có xử lý kịp thời hư hỏng Việc dùng phương pháp thủ công xác định nhiệt độ, độ ẩm trở nên xác tốn thời gian Thay vào dùng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm để có độ cao thời gian Chúng ta cịn áp dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm khống chế giới hạn nhiệt độ tùy vào ứng dụng thực tiễn Chương : Thiết kế mơ hình 2.1 : Giới thiệu chung hệ thống - Arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để xây dựng dự án điện tử Arduino bao gồm bảng mạch lập trình (thường gọi vi điều khiển) phần mềm ( IDE ) sử dụng để lập trình viết tải mã máy tính lên bo mạch - Các mạch Arduino hay mạch dựa tảng Arduino lập trình ngơn riêng Ngôn ngữ dựa ngôn ngữ Wiring viết cho phần cứng nói chung , giống lập trình C đơn giản, nên việc tiếp cận không khó khăn - Để lập trình gửi lệnh nhận tín hiệu từ mạch Arduino, ta sử dụng mơi trường lập trình Arduino gọi Arduino IDE 2.2 : Sơ đồ kết nối thiết bị 2.2.1 Nối nguồn Arduino với Breadboard - Nối trực tiếp chân V5 từ Ardunio Board mạch cực dương Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức - Nối trực tiếp chân GND từ Ardunio Board cực âm Hình 6: Nối nguồn Arduino với Breadbroard 2.2.2 Thực kết nối DHT11 với Ardunio Hình 7: Nối DHT11 với Arduino 2.2.3 Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức Hình 8: Kết nối Module I2C & LCD với Ardunio 2.3 : Code thiết bị Arduino KẾT LUẬN Bài tập nêu … Phân tích yêu cầu … mạng  Nhóm … Bài tập nhóm Internet giao thức TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt Nguyễn Văn Cường, Hồn thiện thiết kế, cơng nghệ chế tạo hệ thống tự động hoá cho nhà trồng thông minh, Đề tài khoa học công nghệ cấp nhà nước, Viện nghiên cứu điện tử, tin học, tự động hóa – Bộ cơng thương, KC03.DA04/11-15 Vũ Chiến Thắng, Nguyễn Chấn Hùng, Lê Nhật Thăng, Về hệ thống nghiên cứu thực nghiệm cho mạng cảm biến không dây, Tạp chí Khoa học Cơng nghệ, Đại học Đà Nẵng, số 3(64), trang 103-109, 2013 Nguyễn Khanh Văn, Nguyễn Phi Lê, Xây dựng công cụ mô thuật tốn định tuyến mạng khơng dây ứng dụng nghiên cứu khắc phục hố mạng môi trường địa hình phức tạp, Đề tài KH CN cấp Bộ giai đoạn 2013-2014 Nhóm … viii Bài tập nhóm Internet giao thức Nhóm … ... xác định nhiệt độ, độ ẩm trở nên xác tốn thời gian Thay vào dùng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm để có độ cao thời gian Chúng ta cịn áp dụng cảm biến nhiệt độ - độ ẩm khống chế giới hạn nhiệt độ tùy... Mơ hình DHT11 1.2.2 Thơng số kỹ thuật Cảm biến DHT11 bao gồm phần tử cảm biến độ ẩm điện dung điện trở nhiệt để cảm nhận nhiệt độ Tụ điện cảm biến độ ẩm có hai điện cực với chất giữ ẩm làm chất... Internet giao thức cảm biến có liệu xác mà khơng phải qua tính tốn DHT11 cảm biến nhiệt độ độ ẩm kỹ thuật số - DHT11 cảm biến số, nối với vi điều khiển cần nối chân củ a DHT11 với chân IO vi điều