Cảm biến chuyển động là một thiết bị phát hiện chuyển động vật lý trên thiết bị hoặc trong môi trường, có khả năng phát hiện và nắm bắt các chuyển động vật lý hoặc động học trong thời gian thực.Những cảm biến này đo lực gia tốc và lực quay dọc theo ba trục. Danh mục này bao gồm gia tốc kế, cảm biến trọng lực, con quay hồi chuyển và cảm biến vectơ quay.
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA CÔNG NGHỆ ĐỒ ÁN HỌC PHẦN KỸ THUẬT VI ĐIỀU KHIỂN ( CN581 ) TÌM HIỂU VỀ ADC VÀ CẢM BIẾN TRỌNG LỰC THIẾT KẾ MẠCH ĐO HIỂN THỊ TRỌNG LƯỢNG TRÊN LED ĐOẠN HOẶC LCD Giảng viên hướng dẫn: Phần dành cho đơn vị Sinh viên thực hiện: Nhóm NỘI DUNG BÁO CÁO I Mục tiêu II Nội dung tìm hiểu III Đề xuất hướng giải đề tài I MỤC TIÊU ⁃ Tìm hiểu nắm vững kiến thức MSP430GSử dụng vdk MSP430G thiết kế mạch điện gồm led đoạn nút ấn đơn, sử dụng timer vdk lập trình điều khiển trạng thái khác II NỘI DUNG TÌM HIỂU 1.Tìm hiểu đối tượng: - Giới thiệu MSP430: MSP chữ viết tắt “MIXED SIGNAL PROCESSORS” mixedsignal có nghĩa tích hợp tín hiệu Analog Digital MSP430 dịng vi điều khiển có kiến trúc RISC 16 bit siêu tiết kiệm lượng, sử dụng nguồn điện áp từ 1,8 volt – 3,6 volt - Cấu hình MSP430 : + Bộ nhớ chương trình từ 1KB đến 256KB Flash/ROM nhớ SRAM thay đổi từ 128B đến 18KB + Ngày MSP430 phát triển thêm nhớ tốc độ cao, không bị liệu nguồn nuôi gọi nhớ FRAM với tốc độ lên đến 2MBps (trong nhớ Flash 12kBps) + MSP430 khơng có bus nhớ nên bị hạn chế với nhớ chip (MSP430 có tối đa 256 KB Flash memory 18 KB RAM – tuỳ chip) II NỘI DUNG TÌM HIỂU 1.Tìm hiểu đối tượng: -ADC (Analog to Digital Converter) : chuyển đổi tín hiệu tương tự (thơng thường điện áp) sang tín hiệu số, tín hiệu số chuyển đổi biểu diễn biên độ tín hiệu đầu vào - Module ADC MSP430 : tất vi điều khiển MSP430 có biến đổi ADC Nhà sản xuất thiết kế tích hợp tính ADC 10 bit 12 bit bên chip MSP430 với độ tin cậy độ xác cao -Đối với MSP430G2553: chân thuộc PORT1 (P0.1 đến P0.7) đọc tín hiệu Analog Và vi điều khiển có biến đổi ADC10 II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: Module ADC MSP430 II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Một số đặc điểm module ADC10 : +Lấy mẫu giữ mẫu chu kì +Có thể điều khiển khởi tạo chuyển đổi ADC phần mềm Timer +Phần mềm chọn nguồn điện tham chiếu 1.5V 2.5V +Phần mềm lựa chọn điện tham chiếu nội tham chiếu ngoại +Cho phép lựa chọn nguồn xung clock cần chuyển đổi ADC II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: Thanh ghi ADC10CTL0 : kiểm soát , thiết lập khởi tạo nguồn điện tham chiếu điều khiển trình lấy giữ mẫu , điều khiển trình biến đổi ADC SREFx : chọn điện tham chiếu ADC10SHTx : chọn thời gian lấy giữ mẫu REFON REF2_5 : chọn điện tham chiếu nội ADC10ON : bật tắt chuyển đổi ADC ADC10SC ENC : thiết lập bắt đầu chuyển đổi II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Thanh ghi dùng để chọn kênh , chọn chia INCHx : chọn kênh đầu vào ADC CONSQx : chế độ hoạt động ADC10 ADC10DIVx : chia tần số xung clock ADC10SSELx : chọn nguồn cấp xung clock ADC10AE0x ADC10AE1x : loại bỏ đệm input output khỏi chức GPIO tiết kiệm lượng ADC10MEM : truy xuất đến liệu chuyển đổi II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Load cell thiết bị chuyển năng: chuyển đổi lực trọng lượng thành tín hiệu điện Load cell thường sử dụng cảm biến biến dạng điện trở kim loại kết nối thành mạch cầu Wheatstone Mạch cầu Wheatstone Nguyên lý hoạt động II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Một số loại Loadcell : + Loadcell đơn + Loadcell ( uốn đơn ) + Loadcell uốn kép + Loadcell trụ dẹp + Loadcell trụ nén + Loadcell Z + Loadcell số …………… II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Ứng dụng Loadcell : +Các loại cân: cân điện tử, cân băng tải, cân định lượng, cân đóng bao, cân treo , cân đĩa,… +Kiểm tra tải, khối lượng xe, Loadcell Loadcell II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tìm hiểu đối tượng: - Ưu điểm nhược điểm + Ưu điểm: Ưu điểm cơng nghệ xuất phát từ yêu cầu thực tế, với tham số xác định trước, có sản phẩm thiết kế phù hợp cho ứng dụng người dùng + Nhược điểm: Tín hiệu điện áp đầu Loadcell nhỏ (thường khơng q 30mV) Những tín hiệu nhỏ dễ dàng bị ảnh hưởng nhiều loại nhiễu công nghiệp như: + Nhiễu điện từ: sinh q trình truyền phát tín hiệu điện môi trường xung quanh + Sự thay đổi điện trở dây cáp dẫn tín hiệu: thay đổi thất thường nhiệt độ môi trường tác động lên dây cáp truyền dẫn + Tín hiệu chung hệ nhiều Load cell dựa sở đầu tín hiệu trung bình Load cell Điều gây nên dễ xảy tượng có Load cell bị lỗi mà không nhận biết II NỘI DUNG TÌM HIỂU Tài liệu tham khảo: • • • • Slide giảng Cảm Biến – Chuyển Năng, thầy Trần Nhựt Thanh Slide giảng Kỹ thuật Vi điều khiển, thầy Lưu Trọng Hiếu https://tailieu.vn/tag/vi-dieu-khien.html https://tailieu.vn/doc/giao-trinh-vi-dieu-khien-vi-xu-ly-gv-tran-thai-anhau-1826563.html • https://tailieu.vn/doc/vi-dieu-khien-giao-tiep-adc-830794.html • http://schneider.com.vn/phan-loai-loadcell-1-2-247477.html III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Mô tả ý tưởng: Dùng Loadcell 10kg thông qua mạch chuyển đổi ADC 24BIT Loadcell HX711 chuyển tín hiệu tương tự sang tín hiệu số Vi điều khiển MSP430G2553 đọc tín hiệu, thơng qua phép tính tốn cho kết quả, hiển thị lên hình LCD • Mục tiêu đề tài: Với vi điều khiển MSP430G2553, thiết kế thành công hệ thống đo đạt trọng lượng hiển thị lên hình LCD Từ áp dụng vào nhiều lĩnh vực sống thường ngày • Chức đề tài: Dùng cho cân điện tử, hệ thống công nghiệp sản xuất cần hiển thị khối lượng 10kg, III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Cách tiếp cận: Tìm hiểu nguyên lý hoạt động Loadcell 10kg, cách nối dây cấu hình cho hình LCD 16x2 cách sử dụng ghi ADC10 vi điều khiển MSP430G2553 • Phương pháp thực : -Tham khảo tài liệu tiếp thu kiến thức cần thiết cho đề tài -Phác thảo lưu đồ, thiết kế mạch qua phần mềm Proteus -Mua thiết bị thực việc lắp mạch thực tế -Lập trình cho vi điều khiển chạy thử hệ thống -Sửa code mạch cho yêu cầu hoàn tất đồ án III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Mơ hình hệ thống: Khối nguồn Khối cảm biến (loadcell) Khối chuyển đổi ADC (HX711) Khối điều khiển (MSP430G2553) Hiển thị (LCD) III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Thiết kế phần cứng: III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Thiết kế phần mềm: Lưu đồ giải thuật -Giải thích lưu đồ: Đầu tiên bắt đầu, tắt watchdog timer Sau khởi động hình LCD, xóa hình LCD Vào vịng lập chính, đọc giá trị module HX711 gán giá trị cho gam; Kế tiếp in hình LCD câu ”ELECTRONIC SCALE” vị trí (0,0), in hình ”KL: “ vị trí (4,1), in hình giá trị gam vị trí (8,1) cuối in kí tự ”g” vị trí (12,1) kết thúc vịng lặp tiếp tục vịng lặp III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • CODE hệ thống: III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Dự kiến kết đạt được: -Hệ thống sau hoàn tất đáp ứng yêu cầu đề tài: đo hiển thị trọng lượng lên LCD với sai số nhỏ • Khả ứng dụng đề tài thực tế: -Cân vật có khối lượng nhỏ với độ xác cao loại cân thơng thường đóng gói loại bánh, kẹo loại gia vị -Ngồi ta dựa vào việc đo trọng lượng để mở rộng hướng phát triển tương lai: phân loại sản phẩm theo khối lượng, III ĐỀ XUẤT HƯỚNG GIẢI QUYẾT ĐỀ TÀI • Vật tư, thiết bị sử dụng : MSP430G2553 Loadcell 10kg Mạch chuyển đổi ADC 24BIT Loadcell HX711 Màn hình LCD Bảng mạch, dây dẫn , nút nhấn, biến trở 2K TRẢ LỜI CÂU HỎI BÁO CÁO Ý nghĩa việc sử dụng chuyển HX-711: -Nguyên lý chuyển đổi liệu: chuyển nối với cảm biến vào cho ngỏ ngỏ xung clock ngỏ data Ngỏ data ngỏ nhận tín hiệu từ vi điều khiển để bắt đầu thực chuyển đổi , thực thay đổi tốc độ chuyển đổi tức thời gian hoàn thành lần chuyển đổi Ngỏ xung clock ngỏ tín hiệu số sau chuyển đổi Để đọc tín hiệu từ hx711 cấp tín hiệu vào chân data cho chuyển đổi bắt đầu đọc tín hiệu từ cảm biến , điều chỉnh tốc độ đọc Nhận tín hiệu số qua chân clock sau xử lí để giá trị cảm biến đọc Vì thế, khơng thể xác định trọng lượng vật không sử dụng chuyển HX-711 PHỤ LỤC: PHÂN CHIA CÔNG VIỆC