I STÜ TS NGUYỄN VŨ QUỲNH KS PHẠM QUANG HUY IM > Lü d N c ầ m b ể m (LÝ THUYẾT - THỰC H À N H ) ỨÍ1Goụne ARDUino TBonc Đỡ lứờnG-cẢm ©nín < ^ E » E a B Ỵii» -= Các vạch sáng tối mã hóa trơn đĩa Chiểu xoay cùa đĩa thu quang K lộch pha 90° mnm U - JT-TL -TLTL MSsl" J in n_TL Mà cos Di chuyển từ phải sang trái TS NGUYỄN VŨ QUỲNH KS PHẠM QUANG HUY GIÁO TRÌNH 00 Ltf0NG CẢM HIẾN (LÝ THUYẾT-THựC HÀNH) RƯ0 NG OẠI HỌC QUY NHƠN THƯ V I Ệ N Ị vvp NHÁ XUẤT BÂN TIANH NIÊN 6101 THIỆU giao trình bo LdtfNG CÂM HIÊN (LÝ ĨHUYẼT-TRựC HÀNH) TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyên lý cảm biến, Lê Chí Kiên, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013 [2] Giáo trình đo lường điện cảm biến đo lường, Nguyễn Văn Hịa, Bùi Đăng Thảnh, Hồng Sỹ Hồng, Nhà xuất Giáo Dục, 2005 [3] Các cảm biến kỹ thuật đo lường điều khiển, Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn, Nguyễn Văn Hòa, Võ Thạch Sơn, Đào Văn Tân, Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, 2006 [4] A Textbook of Electrical Technology B.L Theraja, A.K Theraja, 2015 [5] Handbook of Modern Sensors: Physics, Designs, and Applications, 3rd Edition, Jacob Fraden, Springer-Verlag New York, 2004 [6] Sensors and Transducers, 3rd Edition, Ian R Sinclair, Newnes, 2001 [7] Sensors for Measurement and Control, Peter Elgar, Prentice Hall, 1998 [8] Industrial Instrumentation, Jerry D Faulk, Al Sutko, Delmar Publishers, 1996 [9] Electrical Sensors and Transducers, James R Carstens, Prentice Hall, 1993 [10] Sensors and Transducers, Ronald K Jurgen, Society of Automotive Engineers International, 2003 Các trang web [11] http://www.allaboutcircuits.com [12] http://circuitdigest.com [13] https://www.electronicshub.org/ [14] https://www.hackster.io [15] https://www.sparkfun.com giao tr ìn h bo LddNG CÂM BIẾN (LÝ ĨHUYÊT-THựC HÀNH) GldlTHIỆO GI0I THIỆU Đo lường, cảm biến hai mơn học cho sinh viên học sinh trường Đại học, Cao đẳng chuyên ngành Điện ngành liên quan đến kỹ thuật Trong cơng nghiệp, cảm biến đóng vai trị quan trọng lĩnh vực đo lường, giám sát, điều khiển Chúng thành phần phải kể đến thiếu trình điều khiển tự động có nhiệm vụ thu thập liệu, cảm nhận, đo đạc phát kích thích truyền tín hiệu điều khiển Có thể nói, cảm biến hệ thống điều khiển tự động đóng vai trị quan trọng giống giác quan người Tất nhiên kèm với hệ thống điều khiển cần có thiết bị đo tương ứng Như tên gọi “Giáo trình đo lường cảm biến (Lý thuyết-Thực hành)” sách trình bày lĩnh vực đo lường đại lượng vật lý (đại lượng không điện) thường gặp công nghiệp chủ yếu giới thiệu cấu tạo, nguyên lý hoạt động thiết bị đo cảm biến thông dụng với số ứng dụng chúng Có nhiều lĩnh vực khác cơng nghiệp hóa học, nhiệt học, học, điện học, quang học, vật lý bán dẫn, điện tử, hạt nhân nên khơng thể trình bày đầy đủ vấn đề lĩnh vực phạm vi sách Vì đây, tác giả trình bày thiết bị đo cảm biến sử dụng thông dụng công nghiệp Để giúp sinh viên dễ dàng tiếp thu kiến thức mơn học, giáo trình trình bày nội dung cách ngắn gọn, Giáo trình biên soạn dựa đề cương chi tiết môn học tham khảo dựa vào hai tài liệu chính: Phần thiết bị đo lường: Tham khảo sách “A Textbook Oí Electrical Technology” tác giả B.L Theraja A.K Theraja Đây giáo trình gọn gàng, súc tích kỹ thuật điện dạy cho sinh viên ngành kỹ thuật nhiều trường đại học Ấn Độ, Anh, Mỹ Gltfl ĨIIỆ U 6IÁ0 TBÌHH flO LƯIÙÍHG CĂM BIÊN (L í TIUYỂT-TBựC BÀNH) Tài lfệ'u-“A Textbook Of Electrical Technology” với ấn năm 1959 ấn in lại 1960 61 62 64 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73 (Hai lân), 74, 75 76 77 78 79 80 81, 82, 83, 84 (Hai lần), 85, 86, 87, 88 (Hal lần), 89 91 93 94 95 96 97, 98 (Hai lẳn) 99, 2000, 2001, 2002 dậ chỉnh sửa ỉn lại’vào năm 2003,2004,2005 chọ thấy mức dộ phổ biến tài liêu Cac tác giả tham khảo ấn mái (in màu) dược sửa đổi bịí Tiến sĩ S.G Tamekar ngun Giáo sư s Truồng phịng Kỹ thuật diên Viện Cơng nghệ Quốc: gia Visvesvaraya, Nagpur nhiều tài liệu giảng dạy Đo lường cảm biến giảng viên thuộc trưdng Đại học Lạc Hông Đại học Sư phạm kỹ thuật TP HCM Phấn càn biến: Ngoai tàl liệu tham khảo đà trinh bàv tác giả tham khảo sổ nguyên lý cảm biến trôna sách Nguyên lý cảm biến PGS TS Lê Chí Kiên Nhà xuT b ản Đai học Quốc gia TP.HCM, 2008 Bạn đoc thám l ì ,7 dể C6 r êm thông iin vê nh lỉu ỗảm biến c t ỳ ê n dể chưa trình bày y z Nội dung sách gồm phần trình bày qua r.hưrinn u „: chương đẩu trình bày Lý thuyết n9- ^*ai CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN (LÝ THUYẾT) qua ¿ r r 9iới ,hiệu ,ổ" quát ,hiế' bi ‘ ° '■ *"» « * > » y CHƯƠNG 2: CÀM BIẾN VÀ BỘ CHUYỂN Đổl (LÝ THUYỂT) q.uan vé cả"> « in va chuvển đói, cảm Mến tưong tự cảm biến ký thuật sơ h°«u tin hiệu cho cảm Mến cảm biên vị trí, biến áp VI sẵi biến tuvín tính-LVDT, cảm biến tiêm cân, cảm biến pm T.!fn tuyen 1.” _ _ 71 u l' drn D en •m cận cảm ứnơ điện dung, mã hóa quay máy đị qóc tijvpt rtiT ' J y cảm S w ê t dộ cảm biê^ ánh sáng chuyển ’đểt âm th a n T CHUƠNG 3: BÀ, TẠP THỰC HÀNH 0 LNG VớĨ • • a r d Úi NO Hưdng dẫn bước thiết kế máy sõ sau qua tâo Bài tập 1: Thiết kế ampe kế số với Arduino Bài tập 2: Thiết kế vôn kế số với Arduino SlAO TRÌNH RO LtftfNG CAlUI b iế n (L ý THUVẼT-TBựC HANH) • Bài tập 3: Thiết kế vơn kế xoay chiều với Arduino • Bài tập 4: Thiết kế ohm kế với Arduino • Bài tập 5: Mạch đo điện dung sử dụng Arduino • Bài tập 6: Mạch đếm tần số sử dụng Arduino • Bài tập 7: Watt kế sử dụng Arduino Elứl THIỆU CHƯƠNG 4: BÀI TẬP THựC HÀNH CẢM BIÊN VỚI ARDUINO Hướng dẫn bước thiết kế mạch điện dùng cảm biến qua tập sau: • Bài tập 1: Kiểm sốt nhiệt độ • Bài tập 2: Cảm biến hồng ngoại • Bài tập 3: Sử dụng LDR phát ánh sáng • Bài tập 4: Cảm biến âm Arduino • Bài tập 5: Cảm biến khí khói Thiết kế mạch phát rị rỉ khí hóa lỏng LPG, đo nồng độ cồn với hình Oled • Bài tập 6: Cảm biến dịch chuyển PIR Arduino • Bài tập 7: Cảm biến độ ẩm - mạch tưới tự động • Bài tập 8: Cảm biến y sinh với Arduino Trong giáo trình Đo lường cảm biến (Lý thuyết-Thực hành), tác giả không sâu vào kiến thức chuyên ngành khơng phân tích q chi tiết, sinh viên giới thiệu lý thuyết vừa đủ thơng qua thực hành thiết kế mạch đo số mạch điềụ khiển giám sát dân dụng công nghiệp với thiết bị giá rẻ, dễ mua dễ sử dụng bo mạch Arduino để củng cố kiến thức trình bày phần lý thuyết Tất kiến thức toán học sách phù hợp với yêu cầu môn học Do chương nặng lý thuyết nên tác giả có nhiều ví dụ minh họa, câu hỏi tập để sinh viên luyện tập, hiểu sâu vấn đề học Trong trình học, sinh viên trao đổi với giảng viên cách giải tập khó hay giải đáp câu hỏi có liên quan đến mơn học GlAO TRÌNH BO LdttNG CẮM BIẾN (LÝ TIUYẾT-THựC HÁN«) 6101 THIỆU Cuốn sách biên soạn lâu từ năm 2010 làm giảng dựa sở đề cương chi tiết môn học Đo Lường Cảm Biến dùng cho sinh viên khoa Cơ Điện-Điện Tử trường Đại học Lạc Hồng, khoa Điện-Điện tử Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP.HCM chưa in thành sách Chỉ sau bổ sung phần thực hành đo lường cảm biến (Chương 4) tác giả tiến hành biên soạn, bổ sung thông tin để có tài liệu cho sinh viên học tập trường mà tác giả làm việc dùng làm tài liệu tham khảo cho sinh viên trường Đại học khác có ngành liên quan đến lĩnh vực Tuy nhiên, trình độ tác giả có hạn nên lần xuất đầu, chắn tránh khỏi thiếu sót Mọi ý kiến, đóng góp để hồn thiện tài liệu ln đón nhận trân trọng ý kiến thầy, có nhiều kinh nghiệm giảng dạy để sách hoàn thiện lần tái sau Hy vọng bạn đọc nhanh chóng khai thác có hiệu vi xử lý vi điều khiển cơng việc Dù giáo trình hồn thành bản, chắn cịn sơ xuất ngồi ý muốn chưa phát hiện, tác giả mong nhận ý kiến đóng góp đồng nghiệp sinh viên để giáo trình đáp ứng nhu cầu người học người dạy thời đại cơng nghệ 4.0 góp phần đổi việc dạy học Mọi thắc mắc, góp ý xin gửi về: TỦ SÁCH STK 742 ĐIỆN BIÊN PHỦ - QUẬN 10 - TP H ổ CHÍ MINH (028) 38334168 - 0903728344 Email: stkbook@yahoo.com.vn Xin chân thành cảm ơn TP.HCM tháng 3-2020 TS NGUYỄN VŨ QUỲNH KS PHẠM QUANG HUY I GIÁO T Ù M 00 Ltf0M CẢM DIỄN (LÝ TOOYẾT-TOfe OÀM) CHOANG I: THÉT B| 00 Lườne O Ệ II-L Ỷ TIBYẾT CnOONC THIẾT BỊ HO LƯỜNG BIỆN - LÝ THUYẾT Các thiết bị đo điện giúp đo biến thiên biến điện áp, dịng điện điện trở Hình 1.1: Thiết bị đo dòng điện 1.1 CÁC THIẾT BỊ ĐO TUYỆT Đ ốl VÀ THIẾT BỊ ĐO THỨ CẤP Có nhiều loại thiết bị khác dùng đo lường điện, nhiên thiết bị chia thành nhóm chính: (i) Nhóm thiết bị tuyệt đối (ii) Nhóm thiết bị thứ cấp Thiết bị tuyệt đối thiết bị cung cấp giá trị đại lượng cần đo phụ thuộc vào số thiết bị góc quay chúng Các thiết bị đo tuyệt đối không cần phải hiệu chỉnh hay so sánh trước sử dụng Nguyên lý làm việc thiết bị dạng xác định góc quay điện kế dùng dể đo giá trị dịng điện theo góc quay, bán kính số vịng dây sử dụng thành phần nằm ngang từ trường trái đất CIW N 1: THẾT »1 BO IƯƠHG BIÊU - IỶ TBOYẾT_ _ _ _ _ _ _ _ HÀO TIÍIHI BO LƯỪH6 CẦM IIẾH (IỶ TIUYẾT-Tlực IÀHH) Hình 1.2: Một thiết bị đo tuyệt đối Thiết bị đo thứ cấp thiết bị mà giá trị đại lượng điện cần đo xác định từ góc quay thiết bị sau thiết bị chỉnh định trước theo thiết bị đo tuyệt đối Như vậy, khơng chỉnh định giá trị đo từ thiết bị thứ cấp khơng có ý nghĩa Các thiết bị đo thứ cấp, thường sử dụng phổ biến ứng dụng thực tế, thiết bị đo tuyệt đối ứng dụng giới hạn phịng thí nghiệm để làm thiết bị chuẩn hóa 1.2 NGUYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VẾ ĐIỆN CỦA CÁC THIẾT BỊ ĐO Tất thiết bị đo lường điện đểu có nguyên lý hoạt động phụ thuộc vào tác dụng vật lý dịng điện hay điện áp, thiết bị đo lường thường dược phân loại theo hiệu ứng mà chúng sử dụng để hoạt động Các hiệu ứng thường sử dụng thiết bị đo lường là: Hiệu ứng từ tính hiệu ứng nhiệt: Thường sử dụng ampe kế vôn kế Hiệu ứng điện động lực: Thường sử dụng ampe kế vôn kế Hiệu ứng điện từ: Thường sử dụng ampe kế, vôn kế, watt kế công tơ điện (watt-giờ kế) I GIAO TRĨNH BO LtftfNG CÂM BIẾN (L Í TRBYẾT-TRựC HÀNH) CNỬ0NG1: TRIẾT RỊ BO LtftfNC BIỆN - LÝ TRUYẾT Hiệu ứng hóa học: Thường sử dụng điện kế đo dung lượng ampe-giờ ắc quy Hiệu ứng tĩnh điện: Chỉ sử dụng vôn kế Một phương pháp khác dùng để phân loại thiết bị đo lường thứ cấp chia chúng thành nhóm sau: (i) Nhóm thiết bị thị, (ii) Nhóm thiết bị có khả ghi liệu đo (iii) Nhóm thiết bị tích hợp Nhóm thiết bị thị thiết bị cho biết giá trị tức thời đại lượng điện cần đo thời điểm đo đại lượng Việc thị thực kim thị di chuyển mặt hiển thị số hiệu chỉnh Các loại ampe kế, vôn kế watt kế truyền thống thuộc nhóm thiết bị thị Nhóm thiết bị có khả ghi liệu thiết bị mà thay thể giá trị tức thời đại lượng điện, chúng lại tạo ghi liên tục theo thời gian biến thiên đại lượng khoảng thời gian chọn Hệ thống chuyển động nhóm thiết bị làm dịch chuyển đầu bút mực tiếp xúc nhẹ với đồ thị biểu đồ, đầu bút di chuyển với tốc độ chậm không đổi theo hướng vuông góc với góc nghiên bút Nét vẽ bút tạo ghi liên tục biến thiên đại lượng mà thiết bị đo Nhóm thiết bị tích hợp thiết bị vừa có khả đo, vừa ghi lại liệu thông qua cấu quay số kim thị, cho biết dung lượng điện ắc quy, tính theo ampe-giờ, tổng lượng lượng điện mà mạch điện tiêu thụ (tính theo watt-giờ hay kWh) thời gian định Giá trị tổng đo thể tích sơ cơng suất điện thời gian, trực tiếp cường độ truyền lượng, khả ghi chép thiết bị độc lập với cường độ dòng điện chạy quay thiết bị Ampe kế watt kế điện kế thuộc lớp thiết bị tích hợp GIÁO TRÌNB BO LỨ0NG CẢM BIỂN (LÝ TmiYẾT-TOựt HÃNH) CWfOBG 4: BÀI TẬP T lặ c IÀM CẢM IIẾB «ỚI AHUIHỮ XỬ LÝ Sự CỐ Nếu bạn nhìn thấy 'EEEE' hình, điều có nghĩa Arduino khơng nhận tín hiệu xung tốt từ cảm biến Có thể thử vài thứ khác đảm bảo jack cảm biến cắm tốt tăng mức tăng khuếch đại thiết bị bo Easy Pulse Plugin cách xoay chiết áp ngược chiều kim hồ CHƯƠNG TRÌNH ĐIỀU KHIEN Driver xử lý tín hiệu xung nạp vào Arduino hoạt động theo cách analog, theo bước sau tính tốn nhịp tim Ba đỉnh liên tiếp xác định tín hiệu đầu quang đồ cách sử dụng ngun lý phân biệt (tìm cực đại đường cong thay đổi độ dốc từ dương sang âm) khoảng cách (khoảng thời gian) đỉnh cho tần số nhịp tim Nội dung chương trình hồn chỉnh: #include "LedControl.h" // Chân Ardno số nối với DIN, với Clk, với LOAD, số thiết bị LedControl lc=LedControl(7,6,5,1); #define Sam pling_Tim e #define Num_Samples 600 #define Peak_Threshold_Factor 85 #define Minimum_Range 500 #define Minimum_Peak_Separation 75 // 75*5=375 ms #define D C A dded 10; #define Moving_Average Num void setupO { // Khởi tạo thiết bị M A X 7219 lc.shutdown(0,false); // Cho phép hình GIÁO TIÌNI BO ltftfNG CẢM BIẼN (LÝ IBPYẾTTBựt lÀ H i) GHƯƠHG 4: BẤI TẬP m ực BÁM CẦM BIẾH BỔI AIMIHO // Thiết lập mức độ sáng (0: thấp nhất, 15: cao nhất) lc.setlntensity(0,15); lc.clearDisplay(O); // Xóa ghi hình Serial.begin(9600); } int ADC_Sam ples[Num _Sam ples], In d ex l, Index2, Index3, P eakl, Peak2, Peak3; long Pulse_Rate, Temp1=1L, Pulse_Tíme1, Pulse_Time2int Peak_Magnitude, Peak_Threshold, Minima, Range; void loop() { Read_ADC_Samples(); Serial.println("Phep doc don gian da hoan tat"); Remove_DC(); Serial.println("Thanh phan DC duoc loai bo"); Scale_Data(); Serial.println("Du lieu duoc quy chuan"); if (Range > Minim um _Range){ // Phạm vi ADC > 70, không, tăng gain Filter_Data(); Serial.println("Du lieu duoc loc "); Compute_Pulse_Rate(); Serial.println("Toc xung duoc tinh toan "); Display_PulseRate(); } else{ Prlnt_Error_Message(); } } // Vịng lặp CHONG 4: IẤ I TẬP T lự c HÀM CẢM ilỄ N V0IAIBOINO GIÁO TRÌNO BO iư íN G CẢM OIẼN (LÝ THUYỄT-Tlực HÀNH) // Đọc mẫu ADC chu trình xác định trước void Read_ADC_Samples(){ for (int i = 0; i < Num_Samples; Í++H ADC_Samples[i] = analogRead(AO); delay(Sampling_Time); } } void Remove_DC(){ Find_Minima(0); Serial printC'Minima = "); Serial.println(Minima); //T rừ DC (minima) for (ỉnt I = 0; i < Num_Samples; !++){ ADC_Samples[i] = ADC_Samples[i] - Minima; } Minima = 0; // New minima is zero } void Find_Minima(int Num){ Minima = 1024; for (Int m = Num; m < Num_Samples-Num; m++){ if(Minima > ADC_Samples[m]){ Minima = ADC_Samples[m]; } } } Void Scale_Data(){ // Tìm giá trị đỉnh Flnd_Peak(0); ClAO TWIH BO ItfitHE CAM BIEH (LY THOYiT-TllfC HAW) CltflftS 4: BAI TAP TB^C MAM CAM IlfcH Vfll A8IBIH0 Serial.print("Dinh = "); Serial.println(Peak_Magnitude); Serial.print("Toi thieu = "); Serial.println(Minima); Range = Peak_Magnitude - Minima; Serial.print("Pham vi = "); Serial println(Range); //T y le tCr den 1023 for (int i = 0; i < Num_Samples; i++){ ADC_Samples[i] = map(ADC_Samples[i], 0, Range, 1,1023); } Find_Peak(0); Find_Minima(0); Serial.print("Dinh da hieu chinh = "); Serial.println(Peak_Magnitude); Serial.print("Toi thieu da hieu chinh = "); Serial println(Minima); } void Find_Peak(int Num){ Peak_Magnitude = 0; for (int m = Num; m < Num_Samples-Num; m++){ if(Peak_Magnitude < ADC_Sam ples[m ]){ Peak_Magnitude = ADC_Samples[m]; } } } void Filter_Data(){ int Num_Points = 2*Moving_Average_Num+1; C l m u 4: IÀI TẬP T lự c Ù M CẢM BIÊN V0IARIUINO GIÁO TIÌM BO U0IW CẲM BIẾN (IÝ TIUYỀT-Tlực HAND for (int i = Movỉng_Average_Num; i < Num_SamplesMoving_Average_Num; i++){ int Sum_Points = 0; for(int k =0; k < Num_Points; k++){ Sum_Points = Sum_Points + ADC_Samples[iMoving_Average_Num+k]; } ADC_Samples[i] = Sum_Poỉnts/Num_Points; } } void Compute_Pulse_Rate(){ // Phát biên độ đinh tối thiểu Find_Peak(Moving_Average_Num); Find_Minima(Moving_Average_Num); Range = Peak_Magnitude - Minima; Peak_Threshold = Peak_Magnitude*Peak_Threshold_Factor; Peak_Threshold = Peak_Threshold/100; // Xác định giá trị đĩnh Peakl = 0; Peak2=0; Peak3 = 0; Indexl = 0; Index2 = 0; Index3 = 0; // Xác định đỉnh thứ for (int j = Moving_Average_Num; j < Num_SamplesMoving_Average_Num; j++){ if(ADC_Samples[j] >= ADC_Samples[j-1] && ADC_Samples[j] > ADC Samples[j+1] && 4M 6IÀ0 Hlm BOLƯỪH6 CẢMBIẾU(LỶ TIOYẼT TIựC lÀNi) ỮMƯƠWfi4: BÀI TẬP TBỊfCIÀNI CẦM»IẾHvfll AIIBIM ADC_Samples[j] > Peak_Threshold && Peakl == 0){ Peakl = ADC_Samples[j]; Indexl = j; } // Tìm kiếm đỉnh thứ hai cách 10 lần lấy mẫu if(Peak1 > && j > (lndex1+Minimum_Peak_Separation) && Peak2 == 0){ if(ADC_Samples[j] >= ADC_Sam ples[j-1] && ADC_Samples[j] > ADC_Samples[j+1] && ADC_Samples[j] > Peak_Threshold){ Peak2 = ADC_Samples[j]; Index2 = j; } } // Peakl > // Tìm kiếm đỉnh thứ ba cách 10 lần lấy mẫu if(Peak2 > && j > (lndex2+Minimum_Peak_Separation) && Peak3 == 0){ if(ADC_Samples[j] >= ADC_Sam ples[j-1] && ADC_Samples[j] > ADC_Samples[j+1] && ADC_Samples[j] > Peak_Threshold){ Peak3 = ADC_Samples[j]; Index3 = j; } } // Peak2 > } Serial.print("lndex1 = "); Serial.prỉntln(lndexl); Serial.print("lndex2 = "); Serial.println(lndex2); Serial.print("lndex3 = "); C ế K 4: »ÁI TẬP H ự c lÀHB c ầ m MÊH vdl AHIUIHO BIẮB T1ÌIM 80 HừHG CẨM BIẾU (LÝ TBUYẾT TiựG HÀHH) Serial.println(lndex3); // In milliseconds Pulse_Time1 = (lndex2-lndex1)*Samplỉng_Time; Pulse_Tíme2 = (lndex3-lndex2)*Sampling_Time; ỉf(Pulse_Time1 > && Pulse_Time1 > 0){ // In BPM Pulse_Rate = 2*60000/(Pulse_Time1+Pulse_Tỉme2); } Serial.print("Pulse Rate (BPM) = "); Serial.println(Pulse_Rate); } // Compute_Pulse_Rate void Display_PulseRate(){ // Hiển thị BPM lc.clearDisplay(O); // Xóa ghi hình lc.setDigit(0,0,Pulse_Rate%10, false); lc.setDigit(0,1 ,(Pulse_Rate/10)%10,false); if(Pulse_Rate > 99) lc.setDigit(0,2,Pulse_Rate/100,false); delay(100); } // Display_Pulserate void Print_Error_Message(){ lc.setChar(0, 3, 'E', false); lc.setChar(0, 2, ‘E’, false); lc.setChar(0, 1, 'E', false); lc.setChar(0, 0, 'E', false); } SlAO TBÌHH BO IƯƠHS CẨM BIẾN (LỶ T IU YẾ TlH C HẤHB) CIƯ0M 4: BÀI TẬP n ự c 1ÀHB CÂM BIẾH VOI AMÜIM Đọc 600 mẫu ADC liên tiếp chu trình ms Loại bỏ thành phần DC Kiểm tra xem phạm vi mẫu ADC có đủ hay không (>50) Nếu không, liệu đẩu vào không hợp lệ (bị nhiễu) lặp lại bước Quy chuẩn mẫu ADC 1-1023 Áp dụng lọc trung bình di chuyển 10 điểm dể làm phẳng dạng sóng PPG CilíơHS 4: BÀI TẬP n ự c ■ANH CẦM BIẾN ựfll ABDUIHD 6IẮG TRÌNH BO LƯỜM CẦM BIẾU (LÝ THUVẾT-THựC HẦM) Tính tốn tốc độ nhịp tim dựa đỉnh liên tiếp tín hiệu PPG Hiển thị tốc độ nhịp tim Thuật tốn tính tốn tốc độ xung Arduino tính tốn nhịp tim cách phát ba đỉnh liên tiếp tín hiệu xung Tốc độ xung làm sau qiây 6101 THIỆU SÁCH M0I GIÁO TRÌNH VI BIÊU KHIỂN ARM-HIÍ0NG DẪN S0 DỌNG STM32 TS NGUYỄN VŨ QUỲNH - KS PHẠM QUANG HUY Sách gồm 440 trang khổ 16 X 24 cm trình bày gồm phần • Phần -Lý thuyết (278 trang) • Phần 2-Thực hành (122 trang) TS NGUYỄN VŨ QUỲNH KS PHẠM QUANG HUY GIÁO TRÌN H VI ĐIỀU KHlỂN ARM HƯỚNG DẨN SỪ DỤNG STM32 (IV THUVếT-THựC HANH) GIÁO TRĨNH BOLtftfNG CẢM BIẾN (IÝ THUYỂT-TRựCRÀNH) MVEIỊỊC MỤC LỤC GIÁO TRÌNH ĐO LtftfNG CẢM BIẾN (LÝ THUYỂT-THựC HÀNH) NỘI DUNG TRANG CHƯƠNG 1: THIẾT BỊ ĐO LƯỜNG ĐIỆN (LÝ THUYẾT) 1.1 CÁC T H IẾ T BỊ ĐO T U Y Ệ T ĐỐI VÀ T H IẾ T BỊ ĐO THỨ CẤP 1.2 N G UYÊN TẮC HOẠT ĐỘNG VỀ Đ IỆN CỦA CÁC T H IẾ T BỊ ĐO 1.3 CÁC YẾU TỐ CẦN T H IẾ T CỦA T H IẾ T BỊ C H Ỉ THỊ 10 1.4 MÔ MEN HOẠT ĐỘNG 10 1.5 MÔ MEN Đ IỀU KHIỂN 10 1.6 MÔ MEN GIẢM CHẤN 15 1.7 AM PE KẾ VÀ VÔN KẾ DẠNG ĐĨA SẮT QUAY 21 1.8 C ÁC T H IẾ T BỊ ĐO LOẠI HÚT M.l 22 1.9 CÁC T H IẾ T BỊ ĐO LOẠI ĐẨY M.l 25 1.10 C ÁC NGUYÊN NHÂN GÂY SAI SỐ 29 1.11 C ÁC UU VÀ NHUỐC ĐIỂM 30 1.12 MỒ MEN QUAY THEO s ự BIẾN THIÊN TRONG ĐIỆN CẢM 30 1.13 MỞ RỘNG THANG ĐO BẰNG ĐIỆN TRỞ SHUNT VÀ MẠCH NHÂN 32 1.14 CÁC T H IẾ T BỊ ĐO CÓ CUỘN DÂY DI C HU YÊN 39 1.15 CÁC T H IẾ T BỊ ĐO sử DỤNG NAM CHÂM VĨNH cửu 39 1.16 ƯU Đ IỂ M VÀ NHUỢC Đ IỂM 42 1.17 MỞ RỘNG PHẠM VI ĐO 44 1.18 ĐỘ NHẠY CỦA VÔN KẾ 52 1.19 VÔN KẾ VỚI NHIỀU THANG ĐO 52 1.20 T H IỂ T BỊ ĐO KIỂU ĐIỆN ĐỘNG 56 1.21 CÁC THIẾT BỊ ĐO sử DỤNG DÂY ĐỐT 62 1.22 KHUẾCH ĐẠI ĐỘ GIÃN NỞ 64 1.23 AM PE KẾ CẶP N H IỆ T ĐIỆN 68 1.24 M EGO HM M ÉT 70 1.25 VÕN KỂ VÀ AMPE KẾ KlỂU CẢM ỨNG 75 4H GIÁO TRINH BO LOONG CẢM BIẾN (LÝ THOYẼT-Tlực IÀNO) MỤC LỊỊC 1.26 A M PE KẾ CẢM ỨNG 79 1.27 VÔN KẾ CẢM ỨNG 85 1.28 SAI SỐ TRO NG CÁC T H IẾ T BỊ ĐO KIỂU CẢM ỨNG * 86 1.29 ƯU Đ IỂ M VÀ NHƯỢC Đ IE M 86 1.30 VÔ N KẾ TĨN H Đ IỆ N 87 1.31 VÔ N KỂ TĨN H Đ IỆ N KlỂư ĐĨA HÚT 88 1.32 VÔ N KẾ TĨN H Đ IỆ N KlỂư ĐĨA GĨC PHẦN T 90 1.33 VƠN KẾ N HIỀU NGĂN KELVIN 93 1.34 ƯU Đ IỂ M VÀ HẠN CHẾ CỦA VÔN KẾ TĨN H Đ IỆ N 94 1.35 MỞ RỘNG THA NG ĐO C H O VÔN KẾ TĨN H Đ IỆ N 95 1.36 W A TT KẾ 100 1.37 W A TT KỂ Đ IỆ N ĐỘ N G 101 1.38 C ÁC SAI SỐ TRO NG W A TT KẾ 106 1.39 W A TT KẾ CẢM ỨNG 117 1.40 ƯU Đ IỂ M VÀ HẠN CHẾ CỦA W A TT KẾ CẢM ỨNG 122 1.41 Đ Ỏ N G HỒ Đ O Đ IỆ N NĂNG 122 1.42 Đ Ổ N G H Ó Đ IỆ N NĂNG DẠNG Đ IỆ N PHÂN 123 1.43 Đ Ồ N G HỔ Đ IỆ N NĂNG DẠNG Đ Ộ N G C ố 124 44 C ÁC SAI SỐ TRO NG ĐỔNG H ổ ĐO DẠNG ĐỘ N G c o 125 1.45 Đ Ồ N G HỒ Đ O DUNG LƯỢNG (ĐÓNG H A M PE-G IỜ ) 127 1.46 Đ Ồ N G HỒ A M P E-G IỜ DẠNG ĐỘ NG C ố TH Ủ Y NGÂN 127 1.47 BÙ MA SÁT 131 1.48 ĐỎNG HỒ THỦY NGÂN HIỆU CHỈNH LÀM ĐỒNG H ố ĐIỆN NĂNG 132 1.49 Đ Ồ N G HỒ DẠNG ĐỘ N G CỔ SỬ DỤNG BỘ C H U YỂ N m c h 133 1.50 LOẠI CẢM ỨNG S IN G LE -P H A SE 136 1.51 CÁC SAI SỐ TRO NG W A TT KỂ CẢM ƯNG 141 1.52 Đ IỆ N KẾ TR Ọ N G Lực 152 1.53 Đ IỆ N KE DAO Đ Ộ N G 157 1.54 M ÁY Đ O TẦN SỐ DẠNG LƯỔI RUNG 161 1.55 TẦN SỐ KẾ KIỂU Đ IỆ N Đ Ộ N G 165 417 1.56 TẦ N SỐ KẾ KIỂU SẮT QUAY 168 1.57 C O S ộ KẾ KIỀU Đ IỆ N ĐỘ N G 170 1.58 C O S ộ LOẠI S Ắ T QUAY 1.59 C O S ộ KẾ KIỂU SẮT QUAY NALDER-LIPM AN 1.60 C H IẾ T ÁP DC 173 176 178 1.61 C H IẾ T ÁP ĐỌC GIÁ TRỊ TRỰC T IẾ P 181 1.62 T IÊ U CHUẨN HÓA C H IẾ T ÁP 182 1.63 H IỆ U C HỈNH CHO AMPE KẾ 182 1.64 C HỈNH ĐỊNH VÔN KẾ 184 1.65 C H IẾ T ÁP AC 186 66 C H IẾ T ÁP DẠNG c ự c DRYSDALE 188 1.67 C H IẾ T ÁP TỌA ĐỘ GALL 189 CHƯƠNG 2: CÂM BIẾN VÀ BỘ CHUYÊN Đổl (LÝ THUYẾT) 191 2.1 TỔ N G QUAN VỀ CẢM BIẾN VÀ BỘ C H U YỂ N Đ ổ l 191 2.2 CÁC CẢM BIẾN TƯƠNG T ự VÀ CẢM BIẾN KỸ TH U Ậ T s ố 194 2.3 H IỆU C HỈNH TÍN HIỆU C H O CẢM BIẾN 197 2.4 CẢM BIẾN V| T R Í (POSITION S EN SO R S) 200 CẢM BIỂN VỊ TR Í CẢM ỨNG (IN D U C TIV E POSITION SEN S O R S) 203 B iến áp vi sai biến tu yến tín h -L V D T 203 C ả m biến tiệm c ậ n 206 C ả m biến tiệm cận c ả m ứng 212 C ả m biến tiệm cận đ iện dung 222 BỘ Mà HÓA QUAY (ROTARY E N C O D E R S ) 227 MÁY ĐO GÓC TU Y Ệ T ĐỐI 239 C ẢM BIẾN HALL 241 C ẢM BIẾN N H IỆ T Đ ộ 243 2.10 C ẢM BIẾN ÁNH SÁN G 262 2.11 BỘ C H U YỂ N ĐỔI ÂM THA NH 265 4M giao TRINI RO IƯỮNG GẢM BIẾN (LÝ TIOYẾT-Tlực HÀNI) MỤC LỤC CHƯƠNG 3: BÀI TẬP THựC HÀNH ĐO LƯỜNG VỚI ARDUINO 273 BÀI TẬP : T H IẾ T KẾ AMPE KẾ s ố VỐI ARD UINO 274 BÀI TẬP 2: T H IẾ T KẾ VÔN KẾ s ố V Ô I ARD UINO 280 BÀI TẬP 3: T H IẾ T KẾ VÔN KẾ XOAY C HIẾU VỚI ARDUINO 285 BÀI TẬP 4: T H IẾ T KẾ OHM KẾ VỚI ARD UINO 293 BÀI TẬP 5: MẠCH Đ O Đ IỆ N DUNG s DỤNG ARD UINO 301 BÀI TẬP 6: MẠCH Đ ẾM TẦN s ố s DỤNG A R D U IN O 309 BÀI TẬP 7: W A TT KẾ s DỤNG ARD UINO 316 CHƯƠNG 4: BÀI TẬP THựC HÀNH CẢM BIẾN VỚI ARDUINO 4.1 ỨNG DỤNG THỜI GIAN THỰC CỦA CẢM BIẾN 328 CẢM BIẾN LÀ GÌ? 328 4.3 PHÂN LOẠI CẢM BIẾN 329 4.4 C ÁC LOẠI CẢM BIỂN KHÁC NHAU 330 4.5 BÀI TẬ P THỰC HÀNH CẢM BIỂN VỚI A RD UINO BÀI TẬP 1A: KIỂM SOÁT N H IỆ T Đ Ộ DÙNG MẠCH RỜI 331 BÀI TẬP 1B: BÀI TẬP 1B: ĐO N H IỆ T ĐỘ s DỤNG ARD UINO VÀ CẢM BIẾN LM35 335 BÀI TẬP 1C: ĐO N H IỆ T ĐỘ s DỤNG CẢM BIỂN LM35 VÀ H IỂN THỊ TR Ê N MÀN HÌNH LCD 339 BÀI TẬP 2: CẢM BIẾN HỔNG NGOẠI 341 BÀI TẬP 3: SỬ DỤNG LDR PHÁ T HIỆN ÁNH SÁNG 345 BÀI TẬP 4: CẢM BIẾN ÂM THANH VÀ ARDUINO 361 BÀI TẬP 5: CẢM BIẾN KHÍ VÀ KHĨI (GAS - GAS AND SMOKE) 375 BÀI TẬP 5A: CẢM BIẾN KHÓI 375 BÀI TẬP 5B: MẠCH PHÁT H IỆN RỊ RỈ KHÍ HĨA LỎNG LPG 379 BÀI TẬP 5C: ĐO NỒNG ĐỘ CỒN VỚI MÀN HÌNH OLED 384 BÀI TẬP 6: CẢM BIỂN DỊCH C HU YỂN PIR VÀ ARDUINO 394 BÀI TẬP 7: CẢM BIẾN ĐỘ Ẩ m - MẠCH TƯỚI CÂY Tự ĐỘNG 411 BÀI TẬP 8: CẢM BIẾN Y SINH VỚI ARDUINO 416 MỤC LỤC 435 GIÁO TRÌNH BO LƯ0N6 CẢM BIẾN (LÝ THOYẾT-THựC BÀNH) MỤC LỌC , ?r > : GIÁO TRÌNH BO LtftfNG CẢM BIẾN (LÝ THUYẾT-THựC HÀNH) TS NGUYỄN VŨ QUỲNH - KS PHẠM QUANG HUY Chịu trách nhiệm xuất bản: Giám đốc - Tổng Biên Tập: Lê Thanh Hà Biên tập: Mai Thị Ánh Duyên Sửa in thử: Phạm Quang Hiển Trình bày: Cơng ty TNHH Thương mại STK NHÀ XUẤT BẢN THANH NIÊN 64 Bà Triệu - Hà Nội - ĐT: (84.024) 39434044 - 62631719 Fax: 024.39436024 Website: nxbthanhnien.vn Email: info@nxbthanhnien.vn Chi nhánh: 145 Pasteur, Phường 6, Quận 3, TP.HỒ Chí Minh ĐT: (028) 39106963 Website: nxbthanhnlen.vn TỔNG PHÁT HÀNH CÔNG TY TNHH Thương mại STK 742 Điện Biên Phủ, Phường 10, Quận 10, Tp Hồ Chí Minh Điện thoại: (+84)02838334168 Fax: (+84)02838334168 Mail: nhasachstk@yahoo.com.vn- stkbook@yahoo.com.vn In 1.000 cuốn, khổ (16 X 24) cm, Công ty TNHH sân xuất in ấn Tuấn Nam Địa chỉ: 57A, đường Nguyên Hồng, p 11 Quận Bình Thạnh, TP.HCM Sổ đăng kỷ xuất bản: 2625-2019/CXBIPH/39-74ATN; ISBN: 978-604-9849-18-3 Số QĐXB: 910/QĐ-TN ngày 31 tháng 12 năm 2019 In xong nộp lưu chiểu qúy II năm 2020 ... lý cảm biến, Lê Chí Kiên, Nhà xuất Đại học Quốc gia TP.HCM, 2013 [2] Giáo trình đo lường điện cảm biến đo lường, Nguyễn Văn Hòa, Bùi Đăng Thảnh, Hoàng Sỹ Hồng, Nhà xuất Giáo Dục, 2005 [3] Các cảm. .. cả"> « in va chuvển đói, cảm Mến tưong tự cảm biến ký thuật sô h°«u tin hiệu cho cảm Mến cảm biên vị trí, biến áp VI sẵi biến tuvín tính-LVDT, cảm biến tiêm cân, cảm biến pm T.!fn tuyen 1.” _... nói, cảm biến hệ thống điều khiển tự động đóng vai trò quan trọng giống giác quan người Tất nhiên kèm với hệ thống điều khiển cần có thiết bị đo tương ứng Như tên gọi ? ?Giáo trình đo lường cảm biến