Đối với ứng dụng báo đầy báo cạn mức nước trên bể chứa thì chúng ta lắp đặt 2 con cảm biến.. Khi nước đầy thì cảm biến sẽ báo tín hiệu về để ngắt máy bơm và ngược lại.. Nguyên lý hoạt độ
Trang 1TRƯỜNG ĐIỆN -ĐIỆN TỬ
BÁO CÁO NHẬP MÔN ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG
Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Nguyễn Đức MinhHà Nội, 02/2024
Trang 2CHƯNG 1: X"Y D%NG & TƯ'NG 3
1.1.V)n đ, l g0 (What)? 3
1.2.Tại sao cần (Why)? 3
1.3.Đối tượng sử dụng sản phẩm (Who)? 3
1.4 Khi n.o cần, cần trong ho.n cảnh n.o? 3
2.2.3.Mối quan hệ giữa đầu ra v đầu v.o 7
2.2Chỉ tiêu phi chức năng 8
CHƯNG 3: KẾ HOẠCH TH%C HIỆN 8
CHƯNG 4: C S' L& THUYẾT 9
4.1Nguyên lí hoạt đTng 9
4.1.1Cảm biVn siêu âm để đo mUc nước 9
4.1.2 Sử dụng kit Arduino Uno R3 đưa ra tín hiệu ngkt điện 10
4.2C)u tạo của sản phẩm 10
4.2.1Khối đọc khoảng cách 10
4.2.2Khối xử lp dữ liệu 12
4.2.3Khối đi,u khiển 15
4.2.4Còi: 18
Trang 3CHƯNG 1: X"Y D%NG & TƯ'NG
1.1.V)n đ, l g0 (What)?
● Hiện nay, do khi bơm nước hay rút nước từ bể thì người dùng không nhận
biết được bể khi nào đầy, khi nào cạn Vì vậy ý tưởng của nhóm đó chính là tạo ra một thiết bị có thể cảnh báo được mực nước sắp tràn hoặc cạn.
1.2.Tại sao cần (Why)?
1.3.Đối tượng sử dụng sản phẩm (Who)?
● Hộ gia đình đang sử dụng bể nước.
● Người hay quên, không để ý tắt bể nước để nước bị tràn.
1.4 Khi n.o cần, cần trong ho.n cảnh n.o?
● Khi gia đình bắt đầu nhận ra rằng việc để bể nước bị tràn nước quá nhiều
gây ra sự lãng phí không cần thiết và theo thời gian sẽ gây thiệt hại đến kinh tế của gia đình
1.5 Cần ở đâu (Where)?
● Thiết bị được đặt ở nơi có bể nước VD: bể nước gia đình, bể nước ở các tòa nhà chung cư,
Trang 41.6 MTt số sản phẩm trong thUc tV
● Cảm biVn báo đầy báo cạn mức nước DLS-35 Dinel.
Cảm biến báo đầy báo cạn mức nước hay còn gọi là công tắc đo mức nước Đây là loại sensor chuyên dùng để phát hiện mức chất lỏng; chất rắn với ngõra là tín hiệu xung kích relay Ngoài ra, chúng ta cũng có thể sử dụng cảm biến này như là một công tắc dòng chảy để lắp trên đường ống nước Mục đích là để phát hiện nước có chảy trong đường ống hay không.
Tín hiệu ngõ ra của sensor là xung kích rơ le Chúng ta có thể điều khiển đóng, ngắt máy bơm; đèn còi cảnh báo khi nước đầy hoặc cạn Đối với ứng dụng báo đầy báo cạn mức nước trên bể chứa thì chúng ta lắp đặt 2 con cảm biến Một con lắp trên cao để phát hiện nước đầy và một con lắp dưới đáy đểphát hiện nước cạn Khi nước đầy thì cảm biến sẽ báo tín hiệu về để ngắt máy bơm và ngược lại.
● Phao báo mUc nước
Trang 5Nguyên lý hoạt động của loại cảm biến đo mức nước dạng phao được chia làm 2 loại: on/off và liên tục.
Dạng on/off: công tắc phao cảm biến mực nước chỉ báo được mức cạn và mức đầy tương ứng ở điểm thấp nhất hoặc cao nhất Khi chất lỏng ở mức báo cạn thì cảm biến sẽ điều khiển bật motor bơm Ngược lại khi phao báo đầy thì cảm biến sẽ ngừng hoạt động của motor bơm.
Ở dạng liên tục: cảm biến đo mức nước dạng phao hoạt động liên tục dựa theo sự thay đổi mức điện trở và chuyển đổi thành tín hiệu 4-20mA tương ứng Tại vị trí phao thấp nhất (cạn) tín hiệu là 4mA sẽ mở bơm và 20mA tại vị trí phao cao nhất (đầy) sẽ đóng bơm.
Trang 6● So sánh các loại công tắc
Cảm biến báo đầy báo cạn mực
Chỉ tiêu
kĩ thuật Nguồn cung cấp: 7…34VDCNgõ ra: xung kích PNP, NPNNhiệt độ làm việc: -40 +200độ C
Áp suất làm việc: 50bar tại 30độ C hoặc 25bar tại 80 độ C
Ren kết nối: G3/4″Vật liệu que đo: inoxChuẩn bảo vệ: IP68Que đo có bọc lớp FPEchống dính
Chiều dài que đo:100mm… 6000mm
Có đèn LED báo trạng thái vàđiều chỉnh được độ nhạy
Model: NEOP.H07RN-F
MAC3-Xuất xứ: ItaliaLoại sản phẩm: Phaobáo mức
Dây cáp: 3G1Chiều dài dây phao:5m
Nguồn điện:20A/250V và16A/250V
Nhiệt độ làm việc: 50 độ C
0-Cấp bảo vệ: IP68Kích thước phao:106x154x54 mm
Trọng lượng: 250gram
Nhượcđiểm
Trang 7CHƯNG 2: CHỈ TIÊU KỸ THUẬT2.1Chỉ tiêu chức năng
Bảng đầu vào - đầu ra tương ứng:
Trang 82.2Chỉ tiêu phi chức năng
Năng lượng :Điện áp: 9VDòng điện: 1A
Công suất tiêu thụ: 9WNguồn điện: DCNgoại quan cơ khí :
Kích thước: 25x20x15 cm, hình hộpVật liệu: Nhựa chống nước
Màu sắc: Trắng beHiệu năng:
1s mỗi lần đo mực nướcTiêu chuẩn:
An toàn CEKháng nước IPX4
An toàn điện TCVN 5699-1:1998 (IEC 335-1:1991)Môi trường hoạt động:
Nhiệt độ phòng, thường xuyên tiếp xúc với môi trường ẩm ướtChi phí sản xuất:
250.000-350.000 VNĐ / 1 sản phẩmNhân lực: 4 người
Vốn: 450.000 VNĐ ( Mạch, cảm biến, vật liệu, )Mạch thử nghiệm: KIT Arduino UNO R3 CH340G
CHƯNG 3: KẾ HOẠCH TH%C HIỆN
hiệnHọp nhóm lần 1 và chốt ý tưởng cho dự án
Trang 9Họp nhóm lần 2 để phân công nhiệm vụChuẩn bị slide thuyết trình
Nghiên cứu và tìm hiểu về các linh kiện tạo nên sản phẩm và tìm hiểu thị trường
Vẽ sơ đồ khối,lưu đồ thuật toán, mô phỏng sơ đồ nguyên lý mạch, layout mạch
Họp nhóm lần 3 để sửa slide thuyết trình Mua linh kiện
Mô tả phương pháp thí nghiệm mạch và thiết kế sản phẩmNhận xét kết quả thực hiện và đánh giá chất lượng sản phẩm Làm báo cáo, hoàn thiện slide thuyết trình và tổng kết dự án, đưa ra bài học kinh nghiệm
Đinh Vũ LongPhạm Minh TuấnLê Thế LinhNguyễn Văn Khang
CHƯNG 4: C S' L& THUYẾT4.1Nguyên lí hoạt đTng
4.1.1 Cảm biVn siêu âm để đo mUc nước
Thiết bị này được dùng để đo mực nước trong bể khi mà nước đầy haykhi nước cạn
Trang 104.1.2 Sử dụng kit Arduino Uno R3 đưa ra tín hiệu ngkt điện
4.2C)u tạo của sản phẩm 4.2.1Khối đọc khoảng cách
C)u tạo
Thiết bị cảm biến siêu âm được cấu tạo bởi một bộ phận đầu dò phát ra tín hiệu Đầu dò của cảm biến hoạt động như một microphone để nhận và phát âm thanh siêu âm Chúng được thiết kế với nhiều hình dạng như:
Đầu dò thẳng (sóng dọc).Đầu dò ngang (sóng ngang).Đầu dò sóng bề mặt.
Đầu dò kép (một đầu phát và một đầu nhận tín hiệu).
Mặc dù thiết kế khác nhau nhưng các thiết bị đầu dò cảm biến sóng siêu âm này đều có chung cấu tạo gồm:
Bộ phát: Là bộ phận được cấu tạo từ gốm, với đường kính rộng 15mm, hoạt động nhờ cơ chế chuyển động bằng máy rung để tạo ra các sóng siêu âm truyền vào không khí.
Bộ thu: Có chức năng hình thành các rung động cơ học tương thích với sóngsiêu âm và chuyển đổi thành năng lượng điện ở đầu ra của bộ thu.
Điều khiển: Là bộ phận sử dụng mạch điện tích hợp để điều khiển sự truyền sóng siêu âm của bộ phát, từ đó đánh giá được khả năng nhận tín hiệu và kích thước của bộ thu.
Nguồn điện DC: Cung cấp năng lượng cho thiết bị cảm biến thông qua mạchổn áp, với mức điện áp PCB ± 10%, 24V ± 10%.
Nguyên lp hoạt đTng cảm biVn siêu âm
Cảm biến siêu âm có nguyên lý hoạt động dựa trên quá trình cho và nhận, cónghĩa là hệ thống cảm biến sẽ liên tục phát ra các sóng âm thanh ngắn với tần số cao hơn mức mà con người có thể nghe và có tốc độ lan truyền mạnh Khi các sóng âm này gặp phải vật cản là chất rắn hay chất lỏng thì sẽ tạo ra
Trang 11các bước sóng phản hồi Sau cùng, thiết bị cảm biến sẽ tiếp nhận, phân tích và xác định chính xác khoảng cách từ cảm biến đến vật cản
MTt số sản phẩm trên thị trường:
Cảm biến Cảm biến siêu âm SRF04 Cảm Biến Siêu Âm US-015
Trang 12Thông số kĩ
thuật - Điện áp: 5V DC- Dòng hoạt động: < 2mA- Mức cao: 5V
- Mức thấp: 0V- Góc tối đa: 15 độ
- Khoảng cách: 2cm – 450cm (4.5m)
- Độ chính xác: 3mm
- Điện thế hoạt động: DC 5V- Dòng tiêu thụ: 2.2mA- Khoảng nhiệt độ hoạt động: 0 ~+ 70’C
- Chuẩn tín hiệu: TTL- Góc quét: < 15 degree- Khoảng cách nhận: 2 ~ 400cm- Độ chính xác: 0.3cm + 1%.
Trang 13Chức năng: Điều khiển cảm biến và mạch điều khiển, xử lý dữ liệu được
gửi về từ cảm biến
Chưung tr0nh của khối đi,u khiển
MTt số sản phẩm đi,u khiển trung tâm trên thị trườngArduino Uno R3
CH340
Arduino Nano CH340
Arduino MEGA2560
Trang 14Chỉ tiêu kĩ thuật
- Vi điều khiển: ATmega328 - Điện áp đầu vào khuyên dùng: 7- 12VDC
- Điện áp hoạt động: 5V - DC
- Điện áp vào giới hạn:
6 -20V DC - Số chân Digital I/O: 14
(6 chân hardware PWM)
- Số chân Analog: 6 - Dòng ra tối đa (5V): 500mA
- Bộ nhớ Flash: 32KBvới 0.5KB dùng bởi bootloader - SRAM: 2KB- EEPROM: 1KB - Xung nhịp: 16 MHz- Kích thước: 6.86cm x 5.34cm
- Trọng lượng: 25g
- IC chính: ATmega328P- IC nạp và giao tiếp UART: CH340 - Điện áp hoạt động: 5V - DC
- Điện áp đầu vào giớihạn: 6-20V - DC - Số chân Digital I/O: 14 (trong đó có 6 chânPWM)
- Số chân Analog: 8 - Dòng ra tối đa (5V): 500mA
- Bộ nhớ flash : 32KB với 2KB dùng bởi bootloader - SRAM: 2KB - EEPROM: 1KB - Xung nhịp: 16MHz - Kích thước: 1.85cm x 4.3cm
- Trọng lượng: 5g
- Vi điều khiển:: ATmega 2560 - IC nạp và giao tiếp UART: CH340 - Điện áp hoạt động: 5V - DC
- Điện áp đầu vào giới hạn: 6-20V - DC - Số chân Digital I/O: 54 (trong đó có 15 chân PWM) - Số chân Analog: 16 - Dòng ra tối đa (5V): 800mA - Bộ nhớ flash : 256KB với 8KB dùngbởi bootloader - SRAM: 8KB - EEPROM: 4KB - Xung nhịp: 16MHz - Kích thước: 10.15cm x 5.33cm - Trọng lượng: 37g
Trang 15ThiVt bị của nhóm sử dụng: Kit Arduino Uno R3 CH340G
4.2.3Khối đi,u khiển
Đầu v.o: Tín hiệu điều khiển từ khối 2 Đầu ra: Tín hiệu điện công tắc
Chức năng: Khi nhận tín hiệu điều khiển từ khối 2, công tắc có chức năng
ngắt hoặc cho dòng điện chạy qua để bật (tắt) máy bơm
Linh kiện nhóm sử dụng: Module Relay Mini 1 kênh 5V10A BLK
Trang 16Bảng thông số kỹ thuật
Điện áp hoạt đTng của Module 5V
Mức tín hiệu Logic đi,u khiển High/Low(Thay đổi được bằng jump chốt)
Trang 17Đầu v.o: Tín hiệu điều khiển từ khối 2 Đầu ra: Âm thanh còi được phát ra
Chức năng: Khi nhận tín hiệu điều khiển từ khối 2, còi sẽ kêu đồng thời lúc
relay ngắt hoặc cho dòng điện chạy qua để bật (tắt) máy bơm
Linh kiện nhóm sử dụng: Còi chip 5V