NGUYÊN CỨU LÝ THUYẾT VỀ CẢM BIẾN ÁNH SÁNG VÀ CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG 1.1 Cảm biến ánh sáng
Khái niệm về cảm biến ánh sáng
Cảm biến ánh sáng là một thiết bị hoặc bộ phận công nghệ được sử dụng để phát hiện mức độ ánh sáng trong môi trường xung quanh và chuyển đổi thông tin về ánh sáng thành tín hiệu điện hoặc số học Cảm biến ánh sáng có khả năng đo lường mức độ chiếu sáng, cường độ sáng, hoặc thậm chí cả màu sắc của ánh sáng.
Cảm biến ánh sáng thường được sử dụng trong nhiều ứng dụng khác nhau, bao gồm: Điều khiển ánh sáng tự động: Trong ngôi nhà thông minh hoặc các hệ thống chiếu sáng công nghiệp, cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để tự động điều chỉnh độ sáng của đèn dựa trên mức độ ánh sáng tự nhiên trong phòng, giúp tiết kiệm năng lượng và tạo môi trường thoải mái hơn cho người dùng.
Bảo vệ mắt: Cảm biến ánh sáng có thể được tích hợp trong các thiết bị điện tử như điện thoại di động hoặc máy tính bảng để điều chỉnh độ sáng màn hình tự động dựa trên mức độ ánh sáng xung quanh, giúp bảo vệ mắt khỏi tác động quá mức của ánh sáng mạnh. Điều khiển thiết bị ngoại trời: Trong ứng dụng ngoại trời như đèn đường, đèn đường phố, hoặc đèn chiếu sáng công cộng, cảm biến ánh sáng có thể được sử dụng để tự động bật/tắt đèn vào ban đêm và ban ngày để tiết kiệm năng lượng.
Phân loại của cảm biến ánh sáng
Cảm biến ánh sáng có thể được phân loại dựa trên nhiều tiêu chí khác nhau, bao gồm nguyên lý hoạt động, ứng dụng, và loại ánh sáng mà chúng có khả năng phát hiện Dưới đây là một số phân loại phổ biến của cảm biến ánh sáng:
Cảm biến ánh sáng phát quang (Photocell): Cảm biến này thay đổi trở kháng dựa trên lượng ánh sáng mà nó nhận được Điều này thường được sử dụng trong đèn đường tự động hoặc hệ thống chiếu sáng trong nhà.
Cảm biến ánh sáng dựa trên diode phát quang (Photodiode): Cảm biến này phát hiện ánh sáng bằng cách sử dụng một diode phát quang để chuyển đổi ánh sáng thành dòng điện Nó thường được sử dụng trong các ứng dụng như đọc mã vạch hoặc trong các máy ảnh kỹ thuật số.
Cảm biến ánh sáng môi trường (Ambient Light Sensor): Cảm biến này được sử dụng để đo lượng ánh sáng tự nhiên trong môi trường và điều chỉnh độ sáng của màn hình hoặc đèn tự động tùy thuộc vào điều kiện ánh sáng.
Cảm biến ánh sáng trong các thiết bị di động: Các thiết bị như điện thoại di động và máy tính bảng thường sử dụng cảm biến ánh sáng để điều chỉnh độ sáng màn hình và tiết kiệm pin.
Cảm biến ánh sáng dùng cho đèn giao thông: Đèn giao thông thông minh thường sử dụng cảm biến ánh sáng để phát hiện sự thay đổi trong điều kiện ánh sáng và điều chỉnh đèn giao thông tự động.
Cảm biến ánh sáng sử dụng tầm nhìn (Visible Light Sensors): Phát hiện ánh sáng có thể nhìn thấy bằng mắt người, nằm trong phổ ánh sáng tròn quanh.
Cảm biến ánh sáng hồng ngoại (Infrared Light Sensors): Cảm biến này phát hiện ánh sáng hồng ngoại, được sử dụng trong ứng dụng như điều khiển từ xa và cảm biến chuyển động.
Cảm biến điện trở (Resistor-based Sensors): Cảm biến ánh sáng phát quang và môi trường thường sử dụng nguyên tắc điện trở để đo lượng ánh sáng.Cảm biến photođi-ốt (Photodiode Sensors): Sử dụng diode photođi-ốt để phát hiện ánh sáng và chuyển đổi nó thành tín hiệu điện.
Cảm biến CCD (Charge-Coupled Device Sensors): Sử dụng một mảng các cảm biến CCD để ghi lại hình ảnh dựa trên ánh sáng và được sử dụng rộng rãi trong máy ảnh số và các thiết bị quang học khác.
Nguyên lý hoạt động
Cảm biến ánh sáng hoạt động dựa trên nguyên lý của hiệu ứng quang điện Hiệu ứng quang điện là hiện tượng một số chất đặc biệt sau khi hấp thụ ánh sáng sẽ chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện. Hiệu ứng quang điện gồm có:
Hiệu ứng quang điện trong: Hiện tượng quang điện trong thường diễn ra với chất bán dẫn Khi chiếu ánh sáng vào vật liệu, năng lượng này sẽ làm thay đổi điện trở suất bên trong vật liệu gây ra suất điện động làm thay đổi tính chất điện của vật liệu.
Hiệu ứng quang điện ngoài: Khi bề mặt của vật liệu được chiếu bởi ánh sáng, các điện tử sẽ hấp thụ năng lượng để tạo ra điện Khi các điện tử từ bên trong vật liệu bật ra ngoài bề mặt của vật liệu sẽ tạo ra hiệu ứng quang điện ngoài.
Đặc điểm
Các tế bào phát xạ ảnh: là các photodevices giải phóng các electron tự do từ một vật liệu nhạy sáng như xêzi khi bị một photon tràn đầy năng lượng Lượng năng lượng mà các photon phụ thuộc vào tần số ánh sáng và tần số càng cao, năng lượng càng nhiều thì các photon chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện.
Các tế bào dẫn điện ảnh: photodevices này thay đổi điện trở của chúng khi chịu ánh sáng Photoconductivity kết quả từ ánh sáng đánh một vật liệu bán dẫn mà kiểm soát dòng chảy hiện tại thông qua nó Do đó, nhiều ánh sáng tăng dòng điện cho một điện áp áp dụng đã cho Vật liệu quang dẫn phổ biến nhất là Cadmium Sulphide được sử dụng trong quang điện LDR.
Các tế bào quang điện: Các photodevices này tạo ra một emf tương ứng với năng lượng ánh sáng bức xạ nhận được và tương tự có hiệu lực với quang điện Năng lượng ánh sáng rơi vào hai vật liệu bán dẫn kẹp lại với nhau tạo ra điện áp xấp xỉ 0.5V Vật liệu quang điện phổ biến nhất là Selen được sử dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời.
Thiết bị ghép nối ảnh: thiết bị quang này chủ yếu là các thiết bị bán dẫn thực sự như photodiode hoặc phototransistor sử dụng ánh sáng để điều khiển dòng electron và lỗ trên đầu nối PN của chúng Thiết bị chụp ảnh được thiết kế đặc biệt cho ứng dụng máy dò và sự thâm nhập ánh sáng với phản ứng quang phổ của chúng được điều chỉnh theo bước sóng ánh sáng tới.
Ứng dụng cảm biến ánh sáng
Cảm biến ánh sáng mang đến rất nhiều lợi ích và được ứng dụng phổ biến trong nhiều lĩnh vực, cụ thể như:
Ứng dụng trong các thiết bị đèn chiếu sáng.
Cảm biến tự động điều chỉnh ánh sáng màn hình của điện thoại thông minh và máy tính bảng.
Cảm biến ánh sáng sử dụng trong ô tô để hỗ trợ tầm nhìn cho người lái xe Khi trời quá tối, hệ thống đèn ô tô sẽ tự động bật nhờ vào cảm biến phát hiện ánh sáng.
Ứng dụng trong bảo mật cho quá trình vận chuyển hàng hóa, các cảm biến có thể phát hiện các thùng hàng bị hở hoặc thất lạc.
Ưu điểm & Nhược điểm
+Các thiết kế nhỏ gọn, thông minh và vô cùng hiện đại +Khả năng chiếu sáng cũng khá tốt nhưng giá thành lại phù hợp đặc biệt vô cùng tiết kiệm điện năng
+Tiện nghi trong quá trình sử dụng nhờ vào cảm biến ánh sáng, dễ dàng điều khiển và sử dụng
+Mang lại không gian gia đình, công sở sang trọng, đẹp mắt và cực kỳ hiện đại
+Thao tác lắp đặt thi công dễ dàng, có thể ứng dụng lắp đặt ở mọi vị trí trong gia đình.
Các loại cảm biến ánh sáng quang trở đến các thiết bị cảm biến ánh sáng 220V Rất đa dạng về chủng loại mẫu mã Khiến cho khách hàng nhiều khi băn khoăn không biết nên lựa chọn loại nào cho phù hợp với không gian gia đình.
Cảm biến chuyển động
1.2.1 Khái niệm về chuyển động a Khái niệm: Chuyển động là sự thay đổi vị trí hoặc tình trạng vận tốc của một vật thể qua thời gian Nó là một khía cạnh quan trọng của vật lý và khoa học tự nhiên và có nhiều biểu hiện và phương thức khác nhau. b Ứng dụng:
+ Bảo mật và Giám sát
+ Ánh sáng tự động và Tiết kiệm năng lượng
+ Công nghiệp và Tự động hóa:
1.2.2 Khái niệm về cảm biến chuyển động
Cảm biến chuyển động là một loại cảm biến hoặc thiết bị có khả năng phát hiện và ghi nhận các sự thay đổi về vị trí hoặc chuyển động của các đối tượng trong môi trường xung quanh Chúng hoạt động bằng cách sử dụng một loạt các công nghệ và nguyên tắc, chẳng hạn như sử dụng sóng âm thanh, sóng hồng ngoại, hoặc cường độ ánh sáng để phát hiện sự di chuyển hoặc thay đổi vị trí của các đối tượng.
Cảm biến chuyển động có thể được sử dụng để thực hiện các nhiệm vụ khác nhau, chẳng hạn như báo động khi có sự xâm nhập vào khu vực bảo vệ, kích hoạt các thiết bị tự động hoặc tắt đèn khi không có người trong phòng để tiết kiệm năng lượng Cảm biến chuyển động cũng thường được sử dụng trong các hệ thống giám sát và an ninh để theo dõi hoạt động trong các khu vực quan trọng.
Cảm biến chuyển động có một loạt ứng dụng trong cuộc sống hàng ngày và là một phần quan trọng của công nghệ tự động hóa và thông minh, giúp tạo ra các hệ thống và thiết bị thông minh và tiện ích hơn cho con người.
1.2.3 Phân loại về cảm biến chuyển động
Các loại cảm biến chuyển động
Tùy vào công nghệ hỗ trợ và mục đích sử dụng, cảm biến chuyển động được phân thành 4 loại chủ yếu sau đây
Loại hồng ngoại (Pir) Đây là loại cảm biến được sử dụng phổ biến nhất và được ứng dụng để phát hiện nhiệt độ cơ thể, từ đó cảnh báo về sự xuất hiện của người hay động vật.
Cảm biến hồng ngoại còn được gọi với tên gọi khác là Pir vì hầu hết động vật máu nóng đều sản sinh ra bức xạ IR - đây là căn cứ để loại cảm biến này có thể phát hiện ra những biến đổi bất thường trong môi trường để đưa ra những cảnh báo kịp thời.
Cảm biến vi sóng là loại cảm biến hoạt động thông qua việc gửi xung vi sóng ra môi trường trong một phạm vi nhất định để giám sát sự chuyển động của những vật thể trong phạm vi ấy.
Tùy theo độ rộng - hẹp của phạm vi phủ sóng mà độ nhạy cũng như chi phí của loại cảm biến này cũng sẽ được thay đổi theo Cụ thể là nếu bạn lựa chọn phạm vi phủ sóng rộng thì độ nhạy của cảm biến sẽ mạnh hơn và chi phí cũng sẽ cao hơn.
Loại siêu âm Đây là loại cảm biến sử dụng sóng siêu âm được phát ra trong một phạm vi không gian nhất định để giám sát và theo dõi sự chuyển động của bất kì vật thể nào trong phạm vi ấy.
Thông qua phản xạ của sóng âm, cảm biến này sẽ phát hiện và tính toán sự chuyển động của vật thể trong môi trường ấy một cách chính xác nhất.
Loại công nghệ kép Đây là loại cảm biến được đánh giá là hiện đại và đem lại kết quả chính xác nhất Được tích hợp nhiều công nghệ cảm biến khác nhau, cảm biến công nghệ kép có độ nhạy chính xác hơn và đem đến hiệu quả tốt hơn trong quá trình hoạt động.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị cảm biến chuyển động được hiểu đơn giản như sau:
Khi có vật thể (con người, con vật, đồ vật, ) xuất hiện trong phạm vi không gian hoạt động của các loại cảm biến như: Tia hồng ngoại, vi sóng, sóng âm, thì các tia/ sóng này ngay lập tức sẽ bị tán xạ khiến cho cảm biến bị ngắt và tín hiệu sẽ được gửi trực tiếp đến các trung tâm điều khiển được cài đặt sẵn từ trước như: Điện thoại thông minh, laptop,
Ví dụ: Cảm biến chuyển động có thể phát hiện và gửi báo động đến thiết bị điện thoại của chủ nhà khi có sự đột nhập của người lạ
Nhờ vào những lợi ích to lớn của cảm biến chuyển động đem lại mà nó đang được vận dụng ngày càng phổ biến trong đời sống hàng ngày của chúng ta Một vài lợi ích của thiết bị này mà ta có thể kể đến đó là:
Phát hiện sự xâm nhập trái phép
Người dùng có thể lắp đặt thiết bị này tại nhà ở để đảm bảo an toàn cho bản thân và gia đình trước những sự cố như trộm cắp, đột nhập trái phép, dựa vào những phát hiện về chuyển động bất thường, thiết bị sẽ mau chóng gửi tín hiệu đến người dùng để có những biện pháp đối phó phù hợp, bảo vệ cho tính mạng và tài sản.
Ý tưởng
Sử dụng một ứng dụng di động hoặc điều khiển giọng nói để tắt và điều chỉnh đèn từ xa.
Kết nối với hệ thống điều khiển thông qua Wi-Fi hoặc Bluetooth.
Sử dụng cảm biến ánh sáng để tự động bật/tắt đèn dựa trên mức độ sáng tự nhiên trong môi trường.
Cài đặt tùy chỉnh để quyết định đèn nào sẽ bật và độ sáng tương ứng.
Thêm cảm biến chuyển động để kích hoạt đèn khi có người hoặc vật thể chuyển qua. Điều này có thể tăng tính an toàn và tiết kiệm năng lượng. Điều chỉnh màu sắc:
Cung cấp khả năng điều chỉnh màu sắc của đèn điện để tạo ra các ứng dụng thú vị hoặc tương thích với các công cụ cụ thể.
Sử dụng đèn LED RGB để có nhiều màu sắc tùy chọn.
Thiết lập lịch trình tự động để bật và tắt các công cụ thời gian trong ngày hoặc tuần.
Hỗ trợ tính năng "biểu đồ
Lựa chọn linh kiện
2.2.1 Thiết bị cảm biến ánh sáng LM393 a Thông số:
- Điện áp cung cấp: 3.3 - 5 VDC
- Module bao gồm 2 chân nguồn (Vcc - Gnd) và 2 chân tín hiệu (Analog - Digital)
- Độ nhạy cao ánh sáng được điều chỉnh bằng biến trở
- Kích thước: 32 x 14 mm b Tính năng
- Điều khiển thiết bị bật tắt theo ánh sáng
- Điều khiển đèn chiếu sáng tự động
- Hệ thống cảnh báo chống trộm sử dụng kết hợp với module lazer
- Truyền tải dữ liệu bằng thu nhận xung laser c Ứng dụng:
Điều khiển thiết bị bật tắt theo ánh sáng, ví dụ như đèn chiếu sáng tự động, hệ thống cảnh báo chống trộm, v.v.
Điều khiển độ ẩm, nhiệt độ, đo mức nhiên liệu bằng cách phản ứng với ánh sáng.
Truyền tải dữ liệu bằng thu nhận xung laser.
Tạo ra âm thanh, báo thức nhẹ và điều khiển âm thanh bằng cách kết hợp với các cảm biến ánh sáng khác. d Sơ đồ hình vẽ minh họa:
2.2.2 Thiết bị cảm biến chuyển động HC-SR501: a Thông số:
* Dòng hoạt động lúc nghỉ: 50uA @ 5V
* Dòng hoạt động làm việc: 300uA @ 5V
* Chân ra OUT không bị kích hoạt ở mức 0V (LOW), khi kích hoạt ở mức 3.3V (HIGH)
* Thời gian giữ mức cao: 0.5 giây – 200 giây (điều chỉnh bằng biến trở Tx)
* Kích thước: 32mm x 24mm x 24mm (dài x rộng x cao) b Chế độ đo:
Thiết bị HC-SR501 có một số cấu hình và thước đo chế độ có thể được điều chỉnh bằng cách điều chỉnh các cài đặt trên nó Dưới đây là một số cơ sở đo lường chế độ mà bạn có thể định cấu hình cho HC-SR501:
Sản phẩm Chế độ (H) và Trình kích hoạt Chế độ (L): Thiết bị có hai chế độ hoạt động chính và bạn có thể chuyển đổi giữa chúng bằng cách đặt jumper trên bo mạch.
Sản phẩm Chế độ Sản phẩm (H): Ở chế độ này, cảm biến sẽ kích hoạt mỗi khi phát hiện sự chuyển động và tiếp tục duy trì tín hiệu đầu ra cho một khoảng thời gian (thời gian hoạt động) sau khi chuyển động liên tục
Trình kích hoạt chế độ (L): Ở chế độ này, biến thể chỉ kích hoạt một lần khi phát hiện chuyển động và sau đó tắt Sau khi thời gian hoạt động kết thúc, cảm biến sẽ kích hoạt lại nếu có chuyển động mới. Điều chỉnh thời gian hoạt động (Độ trễ thời gian): Bạn có thể điều chỉnh thời gian mà đèn hoạt động sau khi phát hiện chuyển động Điều này có thể được thực hiện bằng cách điều chỉnh Trimpot (biến trở) trên bo mạch Thời gian hoạt động có thể điều chỉnh từ vài giây đến vài phút. Điều chỉnh cách phát hiện khoảng cách (Độ nhạy): Bạn cũng có thể điều chỉnh độ nhạy của biến cảm biến để xác định mức độ tối ưu của khoảng cách cho chuyển động phát hiện Điều này thường được thực hiện bằng cách điều chỉnh Trimpot trên bo mạch. c Ứng dụng
- Thiết kế thi công các mạch báo chống tr mộm
- Làm mạch thi công các cửa tự đ ng đóng mởộm d Sơ đồ hình vẽ minh họa:
Khi nhắc tới dòng mạch Arduino dùng để lập trình hay nghiên cứu chế tạo thì dòng đầu tiên mà người ta thường tìm hiểu đó chính là dòng Arduino UNO Hiện dòng mạch này đã phát triển tới thế hệ thứ 3 (R3) Nếu bạn là người mới tìm hiểu thì tôi khuyên bạn nên sử dụng Arduino Uno R3 để phục vụ cho việc học tập và nghiên cứu của mình hơn là các dòng Arduino khác vì dòng Arduino Uno R3 có kích thước nhỏ gọn, đầy đủ tính năng và rất dễ sử dụng đối với những người mới tiếp cận về lập trình.
Bảng phát triển NodeMCU ESP8266 đi kèm với mô-đun 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 128 KB RAM và 4MB bộ nhớ Flash để lưu trữ dữ liệu và chương trình Sức mạnh xử lý cao của nó với Wi-Fi / Bluetooth và các tính năng Điều hành Ngủ sâu tích hợp 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 ngoài) Nó hỗ trợ giao diện UART, SPI và I2C. b Thông số kỹ thuật c Sơ đồ minh họa
NodeMCU là một phần mềm nguồn mở dựa trên Lua và bảng phát triển được nhắm mục tiêu đặc biệt cho các Ứng dụng dựa trên IoT Nó bao gồm phần sụn chạy trên ESP8266 Wi-Fi SoC của Espressif Systems và phần cứng dựa trên mô-đun ESP-12. b Thông số kỹ thuật
Bộ vi điều khiển: CPU RISC 32-bit Tensilica Xtensa LX106
Chân I / O kỹ thuật số (DIO): 16
Chân đầu vào tương tự (ADC): 1
Tốc độ đồng hồ: 80 MHz
USB-TTL dựa trên CP2102 được bao gồm trên bo mạch, cho phép Plug n Play
Mô-đun có kích thước nhỏ để phù hợp thông minh bên trong các dự án IoT của bạn c Sơ đồ minh họa
2.2.6 Dây cáp Arduino Uno R3 a Thông số
- Chiều dài cáp nạp: 30cm
- Tương thích sử dụng cho Arduino Uno - Arduino Mega
- Thích hợp nạp code cho arduino, dây tín hiệu cho máy in b Tính năng
- Cáp nạp A-B là mẫu cáp sử dụng kết nối Arduino Uno - Arduino Mega và nhiều thiết bị khác
- Thiết kế nhựa dẻo - cao cấp - bền
- Có lớp bọc bảo vệ chống nhiễu
2.2.7 Transistor trường FET a Giới thiệu
Khác với transistor lưỡng cực (BJT- Bipolar junction transistor) mà đặc điểm chủ yếu là dòng điện trong chúng do cả hai loại hạt dẫn (điện tử và lỗ trống) tạo nên (xem lại tại đây), transistor trường (Field Effect
Transistor – FET) hoạt động dựa trên nguyên lý hiệu ứng trường, điều khiển độ dẫn điện của đơn tinh thể bán dẫn nhờ tác dụng của một điện trường ngoài Dòng điện trong FET chỉ do một loại điện tích tạo nên.
Công nghệ bán dẫn, vi điện tử càng tiến bộ, FET càng tỏ rõ ưu điểm quan trọng trên mặt xử lý gia công tín hiệu với độ tin cậy cao và mức tiêu hao năng lượng cực bé.
Sự khác nhau cơ bản giữa BJT và FET được chỉ rõ ở hình 1.66.
Transistor hiệu ứng trường FET gồm có hai loại chính:
FET điều khiển bằng tiếp xúc p – n (hay gọi là FET mối nối đơn): Junction
FET, viết tắt là JFET Chính là phần nội dung được đề cập phía dưới.
FET có cực cửa cách điện: Insulated Gate FET viết tắt là IGFET.
Thông thường lớp cách điện là lớp ôxít nên gọi là Metal Oxide
Semiconductor FET (MOSFET hay MOS) Trong loại transistor trường có cực cửa cách điện lại chia làm hai loại là MOS có kênh sẵn và MOS có kênh cảm ứng Xem thêm tại bài viết khác theo đường dẫn này.
Mỗi loại FET lại được chia làm hai loại, kênh N và kênh P.
Transistor trường có ba chân cực: cực nguồn (Source) ký hiệu là S, cực cổng (Gate) ký hiệu là G và cực máng ký hiệu là D (Drain).
– Cực nguồn S là nơi mà các hạt dẫn đa số đi vào kênh và tạo ra dòng điện nguồn Is.
– Cuc máng D là nơi các hạt dẫn đa số đi ra khỏi kênh.
– Cực cửa G là cực điều khiển dòng điện chạy qua kênh.
Transistor trường có những ưu điểm nổi bật so với transistor lưỡng cực BJT là dòng điện qua FET chỉ do một loại hạt dẫn đa số tạo nên, do vậy FET là linh kiện một loại hạt dẫn FET có trở kháng vào rất cao, tiếng ồn trong FET ít hơn nhiều so với BJT Nó không bù điện áp tại vùng ID =0 và do đó nó là phần tử ngắt điện, FET có độ ổn định về nhiệt cao và có tần số làm việc cao Tuy nhiên nó có nhược điểm là hệ số khuếch đại thấp hơn nhiều so với BJT. b Cấu tạo & Đặc tính
1 Cấu tạo và ký hiệu của JFET
JFET được gọi là FET có mối nối đơn, có hai loại là JFET kênh N và kênh P.
JFET kênh N có cấu tạo gồm thanh bán dẫn loại N, hai đầu nối với hai dây ra gọi là cực máng D và cực nguồn S Hai bên thanh bán dẫn loại N là hai vùng bán dẫn loại P tạo thành mối nối p- n như diode Hai vùng này được nối với nhau gọi là cực cửa G (hình 1.67).
JFET kênh P có cấu tạo tương tự nhưng bóng bán dẫn ngược lại với JFET kênh N.
Ký hiệu của JFET như hình 1.68a (kênh N) và 1.68b (kênh P).
Xét JFET kênh N có cực D nối với dương nguồn, S nối với âm nguồn như hình 1.69. c Nguyên lí hoạt động
Ghép nối
R e s e t B T N O N w w w T h e E n g in e e rin g P ro je c ts c o m PD0/RXD 0
PD1/TXD 1 PD2/INT0 2 PD3/INT1 3 PD4/T0/XCK PD6/AIN0 PD7/AIN1 PD5/T1 4 5 6 7
PB0/ICP1/CLKO PB2/SS/OC1B PB1/OC1A 8 9 10 PB3/MOSI/OC2A PB4/MISO PB5/SCK 11 12 13 AREF
PC5/ADC5/SCL A5 PC4/ADC4/SDA A4 PC3/ADC3 A3 PC2/ADC2 A2 PC1/ADC1 A1 PC0/ADC0 A0
Nguyên lý làm việc
Nguyên lý hoạt động của đèn ngoài trời thông minh dựa trên việc sử dụng các công nghệ hiện đại như cảm biến, mạng không dây và điều khiển từ xa để cải thiện tính tiện lợi, tiết kiệm năng lượng và an toàn Dưới đây là một số nguyên lý cơ bản trong hoạt động của đèn ngoài trời thông minh:
Biến cảm và thông tin thu thập: Đèn ngoài trời thông minh sử dụng cảm biến như cảm biến ánh sáng, cảm biến chuyển động, cảm biến nhiệt độ, và cảm biến môi trường khác để thu thập thông tin về môi trường xung quanh.
Phân tích dữ liệu và quyết định:
Dữ liệu từ các biến cảm ứng được thu thập và phân tích để xác định các sự kiện hoặc điều kiện cụ thể Ví dụ: nếu cảm thấy chuyển động phát hiện chuyển động, hệ thống có thể quyết định bật đèn điện. Điều khiển và tương tác: Đèn ngoài trời thông minh có thể được điều khiển từ xa thông qua ứng dụng di động, giọng nói hoặc lịch trình tự động Người dùng có thể bật/tắt hoặc điều chỉnh độ sáng từ xa.
Tích hợp Mạng và Liên kết: Đèn ngoài trời thường có khả năng kết nối mạng như Wi-Fi, Bluetooth, Zigbee hoặc LoRa để có thể tương tác với các hệ thống khác và được điều khiển từ xa.
Hệ thống đèn ngoài trời thông minh thường được thiết kế để tiết kiệm năng lượng Điều này bao gồm việc sử dụng đèn LED tiết kiệm năng lượng và điều chỉnh độ sáng dựa trên cảm biến ánh sáng tự nhiên.
Người dùng có thể tạo lịch trình tự động cho đèn ngoài trời, cho phép họ kích hoạt công cụ cài đặt vào thời điểm hiện tại nhất trong ngày hoặc tuần. Đèn ngoài trời thông minh có thể tích hợp các hệ thống thông minh khác trong nhà, như hệ thống chiếu sáng trong nhà, hệ thống an ninh và hệ thống điều khiển thông minh khác để tạo một môi trường thông minh toàn diện.
Code
2.5.1 Hướng dẫn cách chạy phần mềm Arduino
B c 1: K t n i Arduino UNO R3 vào máy tínhước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ối Arduino UNO R3 vào máy tính
B c 2: Tìm c ng k t n i c a Arduino Uno R3 v i máy tínhước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính ết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ối Arduino UNO R3 vào máy tính ủa Arduino Uno R3 với máy tính ớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính
Khi Arduino Uno R3 kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi vớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi máy tính, nó sẽ sử dụng mộmt cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM (Communication port - cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng dữ liệu ảo) để máy tính và bo mạch có thể truyền tải dữ liệu qua lại thông qua cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng này Windows có thể quản lí đết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhn 256 cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM Để tìm được cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM đang được sử dụng để máy tính và mạch
Arduino UNO R3 giao tiết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhp vớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi nhau, bạn phải mở chức năng Device Manager của Arduino Uno R3 với máy tínha Windows.
Bạn mở cửa sổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính Run và gõ lệnh mmc devmgmt.msc.
Sau đó bấm Enter, cửa sổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính Device Manager sẽ hiện lên.
Mở mục Ports (COM & LPT), bạn sẽ thấy cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM Arduino Uno R3 đang kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi
Cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi ở đây là COM3.
Thông thường, trong những lần kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi tiết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhp theo, Windows sẽ sử dụng lại cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM3 để kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi nên bạn không cần thực hiện thêm thao tác tìm cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM này nữa.
B c 3: Kh i đ ng Arduino IDEước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ở ộm
B c 4: C u hình phiên làm vi c cho Arduino IDEước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ấ ệ
Vào menu Tools -> Board -> chọn Arduino Uno
Vào menu Tools -> Serial Port -> chọn cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng Arduino đang kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínht nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi vớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi máy tính Ở máy của Arduino Uno R3 với máy tínha mình là COM3.
Xác nhận cổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tínhng COM của Arduino Uno R3 với máy tínha Arduino IDE ở góc dước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi cùng bên phải cửa sổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính làm việc
Vào menu Tools -> Programmer -> chọn AVR ISP
B c 5: M và n p mã ngu n ch ng trình m uước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tính ở ạ ồn chương trình mẫu ương trình mẫu ẫu
Nạp mộmt chương trình mẫung trình mẫuu bằng cách vào menu File -
Bạn sẽ thấy Arduino IDE mở mộmt cửa sổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính mớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi chứa mã nguồn chương trình mẫun Blink Mã này có chức năng là điều khiển đèn LED màu cam trên mạch Arduino Uno R3 nhấp nháy vớc 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi chu kì 1 giây.
Bấm tổng kết nối của Arduino Uno R3 với máy tính hợp phím Ctrl + U để tải chương trình mẫung trình lên mạch Arduino Uno R3 Bạn sẽ thấy IDE xác nhận đã lập trình thành công như hình dước 1: Kết nối Arduino UNO R3 vào máy tínhi.
#define NUTBATTAT 3 unsigned long DemGiay=0; unsigned long DemThoiGian=0; byte CamBienPIR=0; // trạng thái khởi động cảm biến PIR byte CheDo=0; // chedo =0 dieu khien bang tay, chedo=1 dieu khien tu dong byte TrangThaiDenBao=0; byte TrangThaiDenSang=0; int DoSang=0; void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(9600); pinMode(CAMBIENPIR,INPUT); pinMode(CAMBIENANHSANG,INPUT); pinMode(DENBAO,OUTPUT); pinMode(DENSANG,OUTPUT); pinMode(NUTCHEDO,INPUT_PULLUP); pinMode(NUTBATTAT,INPUT_PULLUP); digitalWrite(DENBAO,LOW); // Tắt đèn báo analogWrite(DENSANG,0);// tắt đèn sáng
// put your main code here, to run repeatedly: if(CamBienPIR==0)
TrangThaiDenBao=1; digitalWrite(DENBAO,HIGH); // bật đèn báo
TrangThaiDenBao=0; digitalWrite(DENBAO,LOW); // tat đèn báo }
{ delay(250); while(digitalRead(NUTBATTAT)==0); if(TrangThaiDenSang==0)
{ delay(250); while(digitalRead(NUTCHEDO)==0); if(CheDo==0)
CheDo=1; digitalWrite(DENBAO,HIGH); // bật đèn báo } else
CheDo=0; digitalWrite(DENBAO,LOW); // tat đèn báo } analogWrite(DENSANG,0);
Serial.println(analogRead(CAMBIENANHSANG)); if(digitalRead(CAMBIENPIR)==1) analogWrite(DENSANG,DoSang); else analogWrite(DENSANG,0);
Đánh giá ưu/ nhược điểm của mô hình
Đèn thông minh thường được thiết kế theo nhiều kiểu dáng và màu sắc khác nhau, giúp phù hợp với nhiều không gian và phong cách trang trí nhà cửa.
Có thể điều chỉnh đèn thông minh thông qua ứng dụng trên điện thoại hoặc bằng giọng nói, giúp tiện lợi và linh hoạt trong việc điều khiển ánh sáng từ xa.
Việc lắp đặt đèn thông minh không đòi hỏi công việc phức tạp hoặc kỹ thuật cao, giúp giảm thiểu chi phí lắp đặt.
Với công nghệ mới và chất liệu an toàn, đèn thông minh thường có độ an toàn cao hơn, giảm nguy cơ gây cháy nổ so với các loại đèn truyền thống.
Đèn không chứa thủy ngân và có tuổi thọ dài, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Các ứng dụng điều khiển đèn thông minh có thể gặp sự cố hoặc trục trặc, dẫn đến việc khó khăn trong việc điều khiển ánh sáng.
Một số loại đèn thông minh chỉ hỗ trợ điều khiển qua Bluetooth, điều này có nghĩa là bạn chỉ có thể điều khiển chúng khi bạn ở trong phạm vi Bluetooth.
Phạm vi ứng dụng
+ Khi chúng tôi nghĩ đến ánh sáng thông minhnó là bình thường để làm điều đó trong một trong những chúng tôi sử dụng trong nhà Tuy nhiên, cũng có đèn chiếu sáng và các giải pháp chiếu sáng khác cho phép điều khiển thông qua các ứng dụng, trợ lý giọng nói và tự động hóa được thiết kế cho bên ngoài nhà Vì vậy, chúng ta hãy nói về nó và những gì bạn nên biết nếu bạn muốn làm cho ngôi nhà của bạn thông minh từ trong ra ngoài.
+ Hoặc, ít nhất, điều này là dồi dào và thậm chí còn thông minh hơn Bởi vì có một tiêu điểm đơn giản cho phép bạn đến cửa mà không vấp phải bất cứ điều gì sẽ là quá đủ Nhưng hãy nhìn nó theo cách khác, nếu bạn có một khu vườn, một sân thượng hoặc một số không gian ngoài trời, nơi bạn có thể tổ chức một bữa tối với bạn bè hoặc chỉ đi ra ngoài và tận hưởng không khí trong lành, tại sao không làm điều đó với phong cách và sự thoải mái.
Xu hướng phát triển
Xu hướng phát triển của đèn ngoài trời thông minh bao gồm điều khiển bằng giọng nói, điều khiển từ xa qua ứng dụng di động, tích hợp cảm biến ánh sáng và chuyển động, điều khiển tự động dựa trên điều kiện thời tiết, sử dụng năng lượng mặt trời, tích hợp tính năng an ninh và giám sát, đèn đa năng và tích hợp vào hệ thống IoT Mục tiêu của những xu hướng này là tạo ra đèn ngoài trời thông minh thông minh, tiết kiệm năng lượng và cung cấp trải nghiệm tùy chỉnh và tiện lợi cho người dùng.