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

CẢM BIẾN VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU Đề tài CẢNH BÁO RỊ RỈ KHÍ GAS Giảng viên hướng dẫn: TS.NGUYỄN HỮU QUANG Các thành viên nhóm: 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 thông 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 Servo SG90 Giới thiệu còi SFM 27 Giới thiệu Nodemcu esp8266  Giới thiệu cảm biến khí gas MQ-5 Sơ đồ đấu nối Giải thích chương trình code Tài liệu tham khảo Giới thiệu servo SG 90 o THƠNG SỐ KỸ THUẬT •Điện áp hoạt động: 4.8-5VDC •Tốc độ: 0.12 sec/ 60 deg (4.8VDC) •Lực kéo: 1.6 Kg.cm •Kích thước: 21x12x22mm •Trọng lượng: 9g o Phương pháp điều khiển PWM:  •Độ rộng xung 0.5ms ~ 2.5ms tương ứng 0-180 độ •Tần số 50Hz, chu kỳ 20ms o Sơ đồ dây: •Đỏ: Dương nguồn •Nâu: Âm nguồn •Cam: Tín hiệu Giới thiệu cịi SFM 27  THÔNG SỐ KĨ THUẬT 🔹Model: SFM-27 🔹Điện áp định mức : 12V 🔹Điện áp hoạt động : 3-24V 🔹Dòng định mức : ≤ 30mA 🔹Mức âm : ≥85dB 🔹Tần số cộng hưởng : 3000 ± 500Hz 🔹Đường kính: 30mm 🔹Độ dày: 15mm 🔹Chiều dài đầu lỗ : 40mm Giới thiệu NodeMCU ESP8266 • Bo mạch phát triển NodeMCU ESP8266 kèm với mô-đun ESP-12E chứa chip ESP8266 có vi xử lý Tensilica Xtensa 32bit LX106 RISC Bộ vi xử lý hỗ trợ RTOS hoạt động tần số xung nhịp điều chỉnh từ 80MHz đến 160 MHz NodeMCU có RAM 128 KB nhớ Flash 4MB để lưu trữ liệu chương trình Sức mạnh xử lý cao với tính Wi-Fi / Bluetooth Deep Sleep Operating tích hợp sẵn khiến trở nên lý tưởng cho dự án IoT • NodeMCU cấp nguồn giắc cắm Micro USB chân VIN (Chân nguồn cung cấp bên ngồi) Nó hỗ trợ giao diện UART, SPI I2C Cấu hình sơ đồ chân bảng phát triển NodeMCU Danh mục Pin Tên Mơ tả: Nguồn Micro-USB, 3.3V, GND, Vin Micro-USB: NodeMCU cấp nguồn thông qua cổng USB  3.3V: 3.3V quy định cung cấp cho chân để cấp nguồn cho bo mạch  GND: Chân nối đất  Vin: Nguồn điện bên Điều khiển Ghim EN, RST Chốt nút đặt lại vi điều khiển Pin tương tự A0 Được sử dụng để đo điện áp tương tự phạm vi 0-3,3V Chân GPIO GPIO1 đến GPIO16 NodeMCU có 16 chân đầu vào-đầu đa bo mạch 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) UART1 (RXD1 & TXD1) UART1 sử dụng để tải lên phần sụn / chương trình Chân I2C NodeMCU có hỗ trợ chức I2C chức bên chân này, bạn phải tìm chân 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 thông 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  THÔNG 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 Trong hình ảnh động trên, có chai chứa LPG, phun, nồng độ khí mơi trường xung quanh tăng lên Hàm lượng khí tăng lên đổ lần thứ hai thứ ba Khi hàm lượng khí tăng lên, điện áp đầu Cảm biến tăng lên, nhìn thấy đồng hồ vạn Khi đèn LED màu xanh mô-đun đạt đến ngưỡng định, phát sáng (có thể điều khiển chiết áp) Mạch cấu tạo MQ-5 • Trong sơ đồ, có op-amp LM393, op-amp điện áp bù thấp, điều khiển nguồn cung cấp +5V Mạch cấp nguồn 3.3V điện áp làm việc tối thiểu Cảm biến MQ-5 5V Chức khuếch đại op-amp chuyển đổi tín hiệu tương tự đầu vào thành tín hiệu kỹ thuật số Bên cạnh đó, mơ-đun Cảm biến khí MQ-5 có chiết áp 10K tích hợp để điều chỉnh độ nhạy điện áp kích hoạt Bên cạnh đó, hai đèn LED có mặt Đầu tiên đèn LED nguồn, thứ hai đèn LED kích hoạt Đèn LED nguồn sáng bảng cấp nguồn Đèn LED kích hoạt sáng đạt đến ngưỡng xác định trước Cuối cùng, bo mạch có hai tụ điện tách rời giúp giảm tiếng ồn Phương thức hoạt động MQ-5 • Hình mạch MQ-5 Cảm biến yêu cầu hai đầu điện áp: lò sưởi điện áp (VH) điện áp mạch (VC) VH sử dụng để cung cấp nhiệt độ làm việc tiêu chuẩn cho cảm biến sử dụng nguồn AC DC, VRL điện áp điện trở RL nối tiếp với cảm biến Vc cung cấp điện áp phát cho điện trở tải RL sử dụng nguồn DC Một số biểu đồ  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 1000ppm H2 khơng khí - Ro : điện trở cảm biến nồng độ khí khác 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 Sơ đồ đấu nối Code Tài Liệu Tham Khảo • https://html.alldatasheet.com/html-pdf/1304543/WINSEN/M Q-5/1268/5/MQ-5.html?fbclid=IwAR1FAPGGJ3G-LbfyjqaC Me4PlH8OrgIx90iehL2ruw5oSZDakxhWmFp1A-w • https://datasheet4u.com/datasheet-pdf/HANWEIELETRONIC S/MQ-5/pdf.php?id=904638&fbclid=IwAR39U5lMuiqt3NHT _p721fxTiaRPR8qRLk8sJleUVvyt9mIIpZsg07ZKHqA • https://circuitdigest.com/microcontroller-projects/interfacingmq5-gas-sensor-with-arduino?fbclid=IwAR3fm6A_xxkMXfY otkr9W069s6xekTCuFA3X3Xwj_AOKVy6oO6Z2Vr7NOek • Tài liệu sử dụng Microsoft Teams Cảm ơn thầy bạn lắng nghe!