Cảm biến và xử lí tín hiệu đề tài cảnh báo rò rỉ khí gas 2

CẢM BIẾN VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU Đề tài CẢNH BÁO RỊ RỈ KHÍ GAS Giảng viên hướng dẫn: NGUYỄN HỮU QUANG Các thành viên nhóm 04: Dương Văn Việt 20195230 Võ Trường Giang 20194992 Cao Mạnh Trường 20195209 Giới thiệu chung Mục tiêu, lí thực đề tài 1.1 Mục tiêu • Thiết kế hệ thống đo tự động sử dụng vi điều khiển cảm biến với mức độ xác định • Tìm hiểu kỹ thơng số đặc trưng loại cảm biến lựa chọn, xử lí tín hiệu cảm biến • Biết cách ghép nối cảm biến mạch xử lí tín hiệu với vi điều khiển, lập trình vi điều khiển để tính tốn, xử lí tín hiệu hiển thị kết đo 1.2 Lý chọn đề tài • Hiện việc cháy nổ xảy thường xuyên phổ biến, nhiều việc xảy đáng tiếc ngây nhiều tổn hại đến tài sản tính mạng người • Nhờ có thiết bị cảnh báo giúp người chủ động việc phòng tránh giảm tối đa thiệt hại cháy nổ gây Giới thiệu chung Tổng quan phần trình bày  Giới thiệu Nodemcu esp8266  Giới thiệu cảm biến khí ga MQ-5  Phương thức giao tiếp  Độ xác sản phẩm  Giải thích chương trình code Sơ đồ ghép nối Triển khai thực nghiệm  Tài liệu tham khảo Giới thiệu MODULE ADC HX711 • Bo mạch phát triển NodeMCU ESP8266 đi kèm với mơđun ESP-12E chứa chip ESP8266 có bộ vi xử lý Tensilica  Xtensa 32-bit LX106 RISC. Bộ vi xử lý này hỗ trợ RTOS và  hoạt động ở tần số xung nhịp có thể điều chỉnh từ 80MHz  đến 160 MHz. NodeMCU có RAM 128 KB và bộ nhớ Flash  4MB để lưu trữ dữ liệu và chương trình. Sức mạnh xử lý  cao của nó với các tính năng Wi-Fi / Bluetooth và Deep  Sleep Operating tích hợp sẵn khiến nó trở nên lý tưởng  cho các dự án IoT • NodeMCU có thể được cấp nguồn bằng giắc cắm Micro  USB và chân VIN (Chân nguồn cung cấp bên ngồi). Nó hỗ  trợ giao diện UART, SPI và I2C Cấu hình sơ đồ chân bảng phát triển NodeMCU Danh mục Pin Tên Mô tả: Sức mạnh Micro-USB, 3.3V, GND, Vin Micro-USB: NodeMCU có thể được cấp nguồn thơng qua  cổng USB  3.3V: 3.3V quy định có thể được cung cấp cho chân này để  cấp nguồn cho bo mạch  GND: Chân nối đất  Vin: Nguồn điện bên ngồi Điều khiển Ghim EN, RST Chốt và nút đặt lại bộ vi điều khiển Pin tương tự A0 Được sử dụng để đo điện áp tương tự trong phạm vi 0-3,3V Chân GPIO GPIO1 đến GPIO16 NodeMCU có 16 chân đầu vào-đầu ra đa năng trên bo  mạch của mình Chân SPI SD1, CMD, SD0, CLK NodeMCU có bốn chân có sẵn để giao tiếp SPI Chân UART TXD0, RXD0, TXD2, RXD2 NodeMCU có hai giao diện UART, UART0 (RXD0 & TXD0) và  UART1 (RXD1 & TXD1). UART1 được sử dụng để tải lên  phần sụn / chương trình Chân I2C NodeMCU có hỗ trợ chức năng I2C nhưng do chức năng  bên trong của các chân này, bạn phải tìm chân nào là I2C NodeMCU ESP8266 Thơng số kỹ thuật & Tính •Vi điều khiển: Tensilica 32-bit RISC CPU Xtensa LX106 •Điện áp hoạt động: 3.3V •Điện áp đầu vào: 7-12V •Chân I / O kỹ thuật số (DIO): 16 •Chân đầu vào tương tự (ADC): •UART: •SPIs: •I2C: •Bộ nhớ Flash: MB •SRAM: 64 KB •Tốc độ xung nhịp: 80 MHz •USB-TTL dựa CP2102 bao gồm bo mạch, Bật Plug n Play •Ăng ten PCB •Mơ-đun có kích thước nhỏ để phù hợp thơng minh bên dự án IoT Giới thiệu cảm biến khí gas MQ-5  Các thơng số kĩ thuật cảm biến MQ-5 Giới thiệu cảm biến khí gas MQ-5  THƠNG SỐ KĨ THUẬT 🔹 Nguồn cung cấp: 2.5 V ~ 5V 🔹 Tích hợp MQ –5 gas Sensor 🔹 Kích thước : 40mm * 21mm 🔹 Led báo hiệu 🔹Sơ đồ kết nối chân 🔹Sơ đồ kết nối - Chân DOUT : digital output - Chân AOUT : analog output - Chân GND: đất chung - Chân VCC: kết nối nguồn 2.5 V ~ 5V 🔹Nguyên lí hoạt động - Khi cảm biến hoạt động truyền tín hiệu từ chân DOUT AOUT vi điều khiển 🔹 Tín hiệu DOUT: - Tín hiệu thấp : có khí gas - Tín hiệu cao : khơng có khí gas Tín hiệu AOUT: cho tín hiệu tương tự 🔹Và có khí gas đèn LED module phát sáng PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP • Hình trên là mạch cở bản của MQ-5. Cảm biến u cầu hai đầu điện áp: lị sưởi  điện áp (VH) và điện áp mạch (VC). VH được sử dụng để cung cấp nhiệt độ làm việc  tiêu chuẩn cho cảm biến và nó có thể sử dụng nguồn AC hoặc DC, trong khi VRL là  điện áp của điện trở RL nối tiếp với cảm biến. Vc cung cấp điện áp phát hiện cho  điện trở tải RL và nó sẽ sử dụng nguồn DC   Tọa độ tỷ lệ điện trở cảm biến (R/Ro) Rs có nghĩa kháng cự khơng khí mục tiêu với nồng độ khác nhau, Ro có nghĩa điện trở cảm biến khơng khí  Hình bên điển hình đặc điểm độ nhạy MQ-5 số loại khí điều kiện: Nhiệt độ: 20°C Độ ẩm :65% Nồng độ O2 : 21% RL = 20 kΩ - Rs : điện trở cảm biến ở 1000ppm H2  trong khơng khí sạch - Ro : điện trở cảm biến ở các nồng độ  khí khác nhau Nồng độ Đường cong độ nhạy điển hình  Hình bên cho thấy phụ thuộc điển hình MQ-5 vào nhiệt độ độ ẩm - Ro: điện trở cảm biến 1000 ppm h2 khơng khí 33% RH 20°C - Rs : điện trở cảm biến nhiệt độ độ ẩm khác Đặc điểm nhiệt độ/ độ ẩm điển hình  Hình bên cho thấy VRL C3H8 với nồng độ khác Tải trọng điện trở 4,7 k Ω điều kiện tiêu chuẩn Đường cong độ nhạy  Hình bên cho thấy thay đổi VRL trình đặt cảm biến vào khí mục tiêu loại bỏ ngồi Đặc điểm nhiệt độ/ độ ẩm điển hình Ổn định lâu dài PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP  Phương thức giao tiếp Module HX711 Arduino sử dụng chuẩn giao tiếp I2C: • I2C viết tắt "Inter-Integrated Circuit", chuẩn giao tiếp phát minh nhằm đơn giản hóa việc trao đổi liệu ICs Đơi gọi Two Wire Interface (TWI) sử dụng kết nối để truyền tải liệu, kết nối giao tiếp I2C gồm: SDA (Serial Data Line) SCL (Serial Clock Line)  I2C sử dụng hai đường truyền tín hiệu: • Một đường xung nhịp đồng hồ(SCL) Master phát ( thông thường 100kHz 400kHz Mức cao 1Mhz 3.4MHz) • Một đường liệu(SDA) theo hướng • Có nhiều thiết bị kết nối vào bus I2C, nhiên không xảy chuyện nhầm lẫn thiết bị, thiết bị nhận bởỉ địa với quan hệ chủ/tớ tồn suốt thời gian kết nối Mỗi thiết bị hoạt động thiết bị nhận truyền liệu hay vừa truyền vừa nhận Hoạt động truyền hay nhận tùy thuộc vào việc thiết bị chủ (master) tớ (slave) PHƯƠNG THỨC GIAO TIẾP  Cách hoạt động: Mỗi thiết bị có địa cài sẵn địa thiết bị để thiết bị chủ (Master) giao tiếp chân SDA VÀ SCL chân giao tiếp I2C, chân SCL chân Clock, có tác dụng đồng hóa việc truyền liệu thiết bị, việc tạo xung clock thiết bị chủ (Master) Chân lại chân SDA chân truyền liệu (DATA) chân hoạt động chế độ mở, để sử dụng cần phải có trở kéo tức nối +5v => trở => I2C thiết bị bus I2C hoạt động mức thấp Giá trị thường sử dụng cho điện trở từ 2K ohm cho tốc độ vào khoảng 400 kbps, 10K ohm cho tốc độ thấp khoảng 100 kbps Tài Liệu Tham Khảo • Wikipedia.org • Arduino.vn • Google.com • Github.com • Tài liệu sử dụng Microsoft Teams Cảm ơn thầy bạn lắng nghe!