(Tiểu luận) báo cáo giữa kì điều khiển quá trình đề tài cảm biến thông minh

Untitled TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO GIỮA KÌ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐỀ TÀI CẢM BIẾN THÔNG MINH GVHD LÊ ANH TUẤN NHÓM 8 Sinh viên thực hiện N[.]

TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO GIỮA KÌ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN THƠNG MINH GVHD: LÊ ANH TUẤN NHĨM Sinh viên thực hiện: Nguyễn Huỳnh Hữu Thiện 41900565 Nguyễn Việt Tâm Nguyễn Phước Bảo Tín 41901132 41900574 Lý Minh Nhật 41901119 Dương Văn Sơn 41900537 THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 0 Tieu luan TỔNG LIÊN ĐOÀN LAO ĐỘNG VIỆT NAM TRƯỜNG ĐẠI HỌC TÔN ĐỨC THẮNG KHOA ĐIỆN – ĐIỆN TỬ BÁO CÁO GIỮA KÌ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN THƠNG MINH GVHD: LÊ ANH TUẤN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 0 Tieu luan LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc đến thầy: LÊ ANH TUẤN, thầy tận tình trực tiếp hướng dẫn cho chúng em đóng góp ý kiến, giải đáp thắc mắc chúng em tạo điều kiện thuận lợi cho chúng em hoàn thành báo cáo cuối kỳ môn lý thuyết điều khiển tự động Em xin chân thành cảm ơn quý thầy cô Khoa Điện – Điện tử hướng dẫn đóng góp ý kiến q trình chúng em học tập mơn học Do kiến thức cịn hạn hẹp khơng tránh khỏi thiếu sót cách trình báo cáo Em mong nhận đóng góp ý kiến q thầy để báo cáo cuối kì chúng em đạt kết tốt Xin chân thành cảm ơn Thầy! TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 Tác giả Nhóm 08 0 Tieu luan CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI TRƯỜNG ĐẠI HỌC TƠN ĐỨC THẮNG Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu nhóm chúng tơi hướng dẫn tận tình thầy: LÊ ANH TUẤN Các nội dung nghiên cứu, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá tác giả thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Ngoài ra, báo cáo sử dụng số nhận xét, đánh số liệu tác giả khác, quan tổ chức khác có trích dẫn thích nguồn gốc Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung báo cáo Trường Đại học Tôn Đức Thắng không liên quan đến vi phạm tác quyền, quyền gây trình thực (nếu có) TP Hồ Chí Minh, tháng 11 năm 2022 Tác giả Nhóm 08 0 Tieu luan PHẦN XÁC NHẬN VÀ ĐÁNH GIÁ CỦA GIẢNG VIÊN Phần xác nhận GV hướng dẫn Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm (kí ghi họ tên) Phần đánh giá GV chấm Tp Hồ Chí Minh, ngày tháng năm (kí ghi họ tên) 0 Tieu luan MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .2 MỤC LỤC MỤC LỤC HÌNH ẢNH YÊU CẦU Tìm hiểu mơ hình hệ thống Phân tích tính ổn định hệ thống liên tục phản hồi âm đơn vị .9 Phân tích chất lượng điều khiển hệ thống liên tục phản hồi âm đơn vị 11 Rời rạc hóa hàm truyền hệ thống (chuyển đổi qua dạng mơ hình khơng gian trạng thái cần) với chu kỳ lấy mẫu phù hợp 12 Phân tích tính ổn định hệ thống rời rạc phản hồi âm đơn vị 14 Phân tích chất lượng điều khiển hệ thống rời rạc phản hồi âm đơn vị .17 Thiết kế điều khiển nhằm ổn định nâng cao chất lượng điều khiển hệ thống 18 VIII So sánh 21 IX Mô dùng Matlab 22 0 Tieu luan YÊU CẦU Trình bày nội dung sau: Cảm biến thơng minh gì? Ngun lý hoạt động Sơ đồ khối cảm biến thông minh Các loại cảm biến thông minh Phân biệt cảm biến thông minh cảm biến thường Ưu điểm, nhược điểm ứng dụng Cảm biến thơng minh gì? Cảm biến thơng minh thiết bị sử dụng chuyển đổi để thu thập liệu cụ thể từ môi trường vật lý để thực chức lập trình xác định trước loại liệu thu thập cụ thể, sau truyền liệu thơng qua kết nối mạng Các tính cảm biến thơng minh là; tự nhận dạng, liệu cảm biến kỹ thuật số, hiệu chuẩn bù thông minh, khả đa cảm biến, giao tiếp cảm biến để cấu hình giám sát từ xa & từ xa, v.v Nguyên lý hoạt động Cảm biến thông minh hoạt động cách thu thập liệu từ môi trường vật lý thay đổi đặc tính vật lý chúng tốc độ, nhiệt độ, áp suất, khối lượng diện người thành tín hiệu điện tính tốn Các cảm biến bao gồm Bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số (DMP) Ở đây, DMP loại vi xử lý cho phép cảm biến thực xử lý liệu cảm biến thông minh 0 Tieu luan bo mạch lọc tiếng ồn, không thực loại điều hịa tín hiệu khác Các cảm biến có chức đo lường, cấu hình, xác minh giao tiếp Các phép đo thực đơn giản thơng qua việc phát tín hiệu vật lý thay đổi chúng thành tín hiệu điện Vì vậy, điều giúp theo dõi đo lường thứ nhiệt độ, giao thông ứng dụng cơng nghiệp Chức cấu hình tính quan trọng cho phép cảm biến thơng minh phát vị trí khơng có lỗi cài đặt Chức xác minh có cách sử dụng khác giám sát không ngừng hành vi cảm biến, sử dụng tập hợp mạch giám sát thiết bị thực cảm biến Cuối cùng, tính giao tiếp cho phép cảm biến giao tiếp với vi điều khiển / vi xử lý Sơ đồ khối cảm biến thơng minh Sơ đồ khối cảm biến thông minh thể bên Sơ đồ khối bao gồm khối khác đơn vị cảm biến, điều hịa tín hiệu, chuyển đổi tương tự sang kỹ thuật số, thuật toán ứng dụng, giao diện người dùng cục bộ, nhớ đơn vị truyền thông thu phát 0 Tieu luan Bộ phận cảm biến Bộ phận phát thay đổi thơng số vật lý tạo tín hiệu điện tương đương với Tín hiệu Đơn vị điều hịa Bộ điều chỉnh tín hiệu điều khiển tín hiệu để đáp ứng nhu cầu cần thiết hoạt động cấp độ mà không làm liệu Bộ chuyển đổi Analog sang kỹ thuật số (Analog to Digital Converter) ADC chuyển đổi tín hiệu từ định dạng tương tự sang số gửi đến vi xử lý Giao diện người dùng cục (local user interface) Giao diện người dùng cục LUI thiết bị gắn bảng điều khiển sử dụng phép nhà điều hành tòa nhà giám sát điều khiển thiết bị hệ thống Thuật tốn ứng dụng Các tín hiệu từ cảm biến thông minh đến xử lý liệu nhận dựa chương trình ứng dụng tải trước tạo tín hiệu đầu Bộ nhớ Nó sử dụng để lưu liệu nhận xử lý 0 Tieu luan Đơn vị thông tin liên lạc Các tín hiệu đầu từ thuật tốn ứng dụng vi xử lý truyền đến trạm thơng qua truyền thơng Đơn vị nhận yêu cầu lệnh từ trạm quan trọng để thực nhiệm vụ cụ thể Các loại cảm biến thơng minh Có nhiều loại cảm biến thơng minh khác có sẵn thị trường giải thích Các loại cảm biến thơng minh Có nhiều loại cảm biến thơng minh khác có sẵn thị trường giải thích Cảm biến mức Cảm biến mức loại thiết bị sử dụng để theo dõi đo lường trì mức chất lỏng Bất cảm nhận mức chất lỏng, cảm biến thay đổi liệu thành tín hiệu điện Cảm biến báo mức phân thành hai loại mức điểm & mức liên tục Cảm biến mức điểm sử dụng để định liệu chất lỏng có đạt điểm xác bình chứa hay khơng cảm biến mức liên tục sử dụng để cung cấp phép đo xác cho mức chất lỏng Những cảm biến chủ yếu sử dụng ngành công nghiệp khác ô tô, sản xuất ứng dụng gia dụng 0 Tieu luan Cảm biến nhiệt độ Cảm biến nhiệt độ sử dụng để đo nhiệt độ nhiệt độ chất lỏng, nhiệt độ khơng khí nhiệt độ vật chất rắn Các cảm biến có sẵn loại khác sử dụng nguyên tắc khác để đo nhiệt độ RTD, nhiệt điện trở NTC, nhiệt điện tử & cặp nhiệt điện Các cảm biến chủ yếu sử dụng thiết bị y tế, máy tính, tơ, thiết bị nấu ăn loại máy móc khác Cảm biến áp suất Cảm biến áp suất chuyển đổi thay đổi đầu vào áp suất học thành tín hiệu đầu điện Có nhiều loại cảm biến áp suất khác dựa cơng suất, kích thước, cơng nghệ cảm biến, phương pháp đo yêu cầu đầu Các cảm biến đóng vai trị quan trọng việc giám sát đường ống đưa cảnh báo cho 10 0 Tieu luan người giám sát có rị rỉ bất thường để họ sửa chữa bảo trì đường ống Cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại thiết bị điện tử sử dụng để phát ánh sáng nhằm phát số vật thể môi trường xung quanh đo nhiệt vật thể phát chuyển động Nói chung, tất vật thể phát số 11 0 Tieu luan dạng xạ nhiệt phổ IR khơng nhìn thấy cảm biến hồng ngoại cảm nhận xạ Cảm biến hồng ngoại bao gồm phát đèn LED hồng ngoại thu điốt quang hồng ngoại Để truyền tia hồng ngoại, ba loại phương tiện sử dụng chân khơng, khí sợi quang học Các cảm biến sử dụng thiết bị nhìn ban đêm, nhiệt kế xạ, theo dõi hồng ngoại, chụp ảnh hồng ngoại, v.v Cảm biến tiệm cận Một cảm biến thông minh cảm biến khoảng cách sử dụng để thông báo tồn đối tượng khu vực xung quanh mà khơng cần tiếp xúc với chúng Các cảm biến thường sử dụng hệ thống tránh va chạm & cảnh báo va chạm Cảm biến sử dụng ánh sáng, âm thanh, xạ hồng ngoại, khơng trường điện từ để nhận thấy vật thể Các cảm biến áp dụng robot tiêu dùng, ứng dụng công nghiệp sử dụng phương tiện giao thông để phát tiếp xúc vật lý phương tiện khác cho chức hỗ trợ đỗ xe 12 0 Tieu luan Cảm biến phát chất lượng khơng khí Cảm biến phát chất lượng khơng khí thiết bị điện tử sử dụng để phát giám sát nhiễm khơng khí khơng khí khu vực gần Vì vậy, cảm biến hoạt động hiệu cho mục đích nhà ngồi trời Cảm biến chất lượng khơng khí có khả kiểm tra nồng độ CO2 thông qua VOC (hợp chất hữu dễ bay hơi) có mêtan amoniac khí Cảm biến chuyển động Cảm biến chuyển động thiết bị điện tử, sử dụng để phát chuyển động bên môi trường xung quanh ngơi nhà bạn đưa cảnh báo Ví dụ, cảm biến kích hoạt đèn sau phát bạn bước vào phòng, khơng, chúng đưa cảnh báo có kẻ đột nhập cố gắng vào 13 0 Tieu luan nhà bạn Các loại cảm biến chủ yếu sử dụng gia đình, hệ thống an ninh, máy rút khăn giấy, điện thoại, hệ thống thực tế ảo & máy chơi game Cảm biến thực vật thông minh Cảm biến thực vật cảm biến làm vườn tiên tiến sử dụng để cung cấp liệu cho người dùng từ đầu dò bề mặt thân, đến rễ để ni Họ giải thích cho chúng tơi cần phải ni dưỡng chăm sóc cho Cảm biến sử dụng đơn giản cách đặt vào đất chậu bên cạnh chậu Sau đó, theo dõi mức độ ẩm, cường độ ánh sáng, nhiệt độ cách tự động để trì trồng phù hợp Các cảm biến thực vật đưa cảnh báo thông qua điện thoại thông minh để tiếp tục kiểm tra tình trạng trồng bạn từ xa thực hành động thích hợp Cảm biến khí hậu thơng minh Cảm biến khí hậu thơng minh sử dụng để thu thập liệu áp suất khí quyển, nhiệt độ độ ẩm giúp đánh giá điều kiện thời tiết xác tính toán Các cảm biến hỗ trợ bạn thiết lập kế hoạch cho phù hợp 14 0 Tieu luan cảm biến kết nối thông qua Điện thoại thông minh bạn để gửi cảnh báo suốt thay đổi thường xuyên thời tiết Các cảm biến cần thiết cho công việc làm vườn kết nối với hệ thống tưới thông minh Phân biệt cảm biến thông minh cảm biến thường Normal sensor Cảm biến thiết bị sử dụng để phát thay đổi vật lý mơi trường hóa học Cảm biến không bao gồm DMP xử lý chuyển động kỹ thuật số Cảm biến bình thường bao gồm ba thành phần phần tử cảm biến, bao bì & kết nối, phần cứng xử lý tín hiệu Các loại cảm biến thơng thường khác áp suất, vị trí, nhiệt độ, độ rung, lực, độ ẩm đặc tính chất lỏng Đầu cảm biến bình thường khơng thể sử dụng trực tiếp nên chuyển đổi thành định dạng sử dụng Cảm biến bình thường ưu tiên kỹ sư thiết kế thiết bị u cầu kiểm sốt hồn tồn đầu vào cảm biến Cảm biến bình thường khơng đắt chúng chứa thành phần Smart sensor Một phần cảm biến gọi cảm biến thông minh sử dụng cho máy tính Cảm biến thơng minh bao gồm DMP Bộ xử lý chuyển động kỹ thuật số Cảm biến thông minh bao gồm thành phần khác khuếch đại, chuyển đổi, lọc tương tự, điều khiển kích thích cảm biến bù Các loại cảm biến thơng minh khác dịng điện, mức, độ ẩm, áp suất, độ gần, nhiệt độ, nhiệt, lưu lượng, v.v Đầu cảm biến thông minh sẵn sàng để sử dụng Cảm biến thông minh thường ưa thích cảm biến sở chúng bao gồm khả xử lý gốc Cảm biến thông minh đắt so với cảm biến bình thường 15 0 Tieu luan Ưu điểm, nhược điểm ứng dụng Ưu điểm         Chúng có kích thước nhỏ Các cảm biến dễ sử dụng, thiết kế bảo trì Mức hiệu suất cao Tốc độ truyền thông độ tin cậy cao chuyển đổi trực tiếp với xử lý Các cảm biến tự hiệu chuẩn tự đánh giá Các cảm biến nhận thấy vấn đề hỏng công tắc, hở cuộn dây nhiễm bẩn cảm biến Các cảm biến tối ưu hóa quy trình sản xuất dễ dàng cần thay đổi Chúng lưu trữ liệu nhiều hệ thống Nhược điểm  Độ tin cậy cảm biến thơng minh nhược điểm lớn chúng bị đánh cắp bị hỏng chúng ảnh hưởng xấu đến nhiều hệ thống  Nó cần cảm biến & thiết bị truyền động  Hiệu chuẩn cảm biến phải quản lý xử lý bên  Cảm biến thơng minh có dây có độ phức tạp cao nên giá thành cao Ứng dụng Các cảm biến đóng vai trị quan trọng việc giám sát quy trình cơng nghiệp khác thu thập liệu, đo lường truyền liệu đến tảng điện toán đám mây tập trung nơi liệu thu thập phân tích cho mẫu khác Vì vậy, liệu thu thập giám sát cách đơn giản người định lúc Cảm biến thông minh sử dụng chủ yếu cho chế giám sát điều khiển môi trường khác hệ thống giám sát mực nước thực phẩm, lưới điện thông minh, giám sát điều khiển giao thông, giám sát môi trường, tiết kiệm lượng ánh sáng nhân tạo, giám sát hệ thống từ xa 16 0 Tieu luan chẩn đoán lỗi thiết bị, vận tải & hậu cần, nông nghiệp, viễn thông, ứng dụng cơng nghiệp, theo dõi động vật, v.v Vì vậy, tất nhìn tổng quan cảm biến thông minh làm việc, sơ đồ khối, loại, ưu điểm, nhược điểm ứng dụng Các cảm biến thơng minh sử dụng rộng rãi là; AWR1243, AWR1443, AWR1642, CC2650STK, v.v 17 0 Tieu luan ... Tieu luan YÊU CẦU Trình bày nội dung sau: Cảm biến thông minh gì? Nguyên lý hoạt động Sơ đồ khối cảm biến thông minh Các loại cảm biến thông minh Phân biệt cảm biến thông minh cảm biến thường Ưu... ĐIỆN TỬ BÁO CÁO GIỮA KÌ ĐIỀU KHIỂN QUÁ TRÌNH ĐỀ TÀI: CẢM BIẾN THƠNG MINH GVHD: LÊ ANH TUẤN THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH, NĂM 2022 0 Tieu luan LỜI CẢM ƠN Lời đầu tiên, em xin chân thành gửi lời cảm ơn... tiếp cho phép cảm biến giao tiếp với vi điều khiển / vi xử lý Sơ đồ khối cảm biến thông minh Sơ đồ khối cảm biến thông minh thể bên Sơ đồ khối bao gồm khối khác đơn vị cảm biến, điều hịa tín hiệu,