Project Report Cảm Biến Ánh Sáng Dùng Quang Trở Tự Động Bật Đèn Khi Trời Tối.pdf

Xuất phát từ ý tưởng tạo nên một thiết bị đèn cảm ứng có khả năng tự động bật khi trời tối và tắt khi trời sáng thay thế cho những bóng đèn phải bật tắt thủ công mà nhiều khi dẫn đến tìn

HANOI UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY SCHOOL OF ELECTRONICS AND TELECOMMUNICATION

PROJECT REPORT

CẢM BIẾN ÁNH SÁNG DÙNG QUANG TRỞ TỰ ĐỘNG BẬT

ĐÈN KHI TRỜI TỐI

Group name/ Student list: Trần Thu Phương - 20224103

2 Quản Thu Hằng - 20223701

3 Đinh Công Lâm - 20224035

4 Đinh Quang Lâm - 20223712

5 Nguyễn Quang Anh - 20223852

Instructor: Nguyễn Tiến Dũng

Hanoi, 2/2023

LỜI MỞ ĐẦU

Ngày nay đời sống đang phát triển theo hướng ngày càng hiện đại Chính vì thế, không thể thiếu được sự hiện diện của những thiết bị điện, điện tử Những thiết bị này xuất hiện ở tất

cả mọi nơi trong đời sống hàng ngày để phục vụ cho lợi ích của con người, từ cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cho đến các hoạt động sản xuất Tất cả tạo nên những giá trị vật chất cho con người, giúp nâng cao chất lượng đời sống

Trong xã hội hiện đại như ngày nay, các thiết bị thông minh sử dụng cảm biến để hoạt động ngày càng phổ biến Những thiết bị chiếu sáng như là bóng đèn cũng không phải ngoại lệ Xuất phát từ ý tưởng tạo nên một thiết bị đèn cảm ứng

có khả năng tự động bật khi trời tối và tắt khi trời sáng thay thế cho những bóng đèn phải bật tắt thủ công mà nhiều khi dẫn đến tình trạng quên tắt điện gây tiêu phí năng lượng, nhóm chúng em đã quyết định thiết kế bóng đèn sử dụng cảm biến ánh sáng dùng quang trở tự động bật đèn khi trời tối

Trong quá trình thực hiện đề tài, do vốn kiến thức còn hạn chế nên nhóm không tránh khỏi những sai xót Chúng em rất mong nhận được những phản hồi, đóng góp, chia sẻ của thầy

để các sản phẩm tới sẽ hoàn thiện hơn

Chúng em xin chân thành cảm ơn!

1 Giới thiệu

Sản phẩm của nhóm em là Cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở tự động bật đèn khi trời tối Sản phẩm này sẽ có tính ứng dụng cao khi có thể được sử dụng để lắp cho hành lang, ban công, cổng, sân vườn, nhà xưởng, đèn đường…giúp hệ thống điện mở/tắt hợp lý tùy theo trường hợp sáng tối của môi trường, giúp tiết kiệm thời gian theo dõi tắt mở đèn và tối đa hóa khả năng tiết kiệm điện trong việc sử dụng đèn chiếu sáng công cộng, nhà máy, gia đình…Ngoài ra bóng đèn này còn giúp khắc phục vấn đề thất thoát điện năng do quên tắt bóng đèn và có thể sử dụng để chống trộm hiệu quả vì đèn ban công, đèn cổng

mở khi trời tối và tự tắt khi sáng mặc dù chủ không có ở nhà khiến trộm không dám đột nhập vì nghĩ rằng có người

ở trong nhà

1.1 Lựa chọn đề tài

- Giá thành rẻ, phù hợp với kinh tế sinh viên

- Có thể tham khảo các sản phẩm có sẵn trên thị trường để phục vụ việc nghiên cứu và chế tạo

- Đề tài đáp ứng được nhu cầu môn học

2 Mô tả sản phẩm

2.1 Khái quát sản phẩm

Cảm biến ánh sáng sử dụng quang trở có khả năng thay đổi điện trở theo cường độ ánh sáng chiếu vào Tín hiệu xuất ra của cảm biến là digital HIGH(5V) và LOW tượng trưng cho các trạng thái bật, tắt thiết bị điện tự động

Cảm biến ánh sáng quang trở nhạy cảm nhất với cường độ ánh sáng môi trường xung quanh và cường

độ ánh sáng Khi cường độ ánh sáng môi trường xung quanh bên ngoài vượt quá một ngưỡng quy định, ngõ ra modun D0 là mức logisc thấp

2.2 Yêu cầu chức năng

Nhỏ gọn

Độ chính xác cao

Các thành phần phụ như điện trở, tụ điện cần thiết cho mạch đã được gắn đầy đủ Chỉ cần cấp nguồn , nối dây điều khiển vào rơ le là có thể tắt/ mở bóng đèn hay

các thiết bị khác theo cường độ ánh sáng chiếu vào cảm biến

Sử dụng điện áp chuẩn 5V tương thích với nền tảng Arduino

2.3 Yêu cầu phi chức năng

Cảm biến ánh sáng có thể điều chỉnh được độ nhạy Trên mạch có 1 biến trở 10 kΩ dùng để điều chỉnh độ nhạy sáng:

Vặn về bên trái (nhìn theo hướng từ dưới lên quang trở): bạn sẽ tăng độ nhạy của cảm biến với ánh sáng: chỉ cần lượng ánh sáng nhỏ thì mạch sẽ tự ngắt Vặn về bên phải: bạn sẽ giảm độ nhạy của cảm biến với ánh sáng, cần lượng ánh sáng với cường độ mạnh hơn để ngắt mạch

3 Lập kế hoạch

3.1 Bảng công việc

ST

4/10-18/12/2022

10/12-18/12/2022

3 Chỉnh sửa và lên ý tưởng lần 2

18/12-30/12/2022

20/12-30/12/2022

5 Lập danh sách linh kiện cần mua 2/1-7/1/2023

7 Lắp mạch + Nạp dữ liệu 10/2-14/2/2023

8 Chạy thử + sửa lỗi + hoàn thiện 15/2-17/2/2023

3.2 Bảng phân công việc

Thời gian Công việc Mô tả Phụ trách

22/10-18/12/2022 tưởngLên ý và tìm hiểu về cảm Lên ý tưởng, chỉnh sửa

biến đèn tự động bật

Thu Hằng Thu Phương

khi trời tối 18/12/2022

-7/1/2023

Lập kế

hoạch Lên kế hoạch chi tiết cho dự án Quang Lâm

7/1-14/1/2023 kiệnMua linh Dựa trên kế hoạch, cân nhắc và lựa chọn

các linh kiện tối ưu, chi phí phù hợp

Quang Lâm

10/2-14/2/2023 Lắp mạch Nối dây, hàn mạch, … Cả nhóm

10/2-14/2/2023 liệuNạp dữ Nạp code cho mạch hoạt động Quang Lâm

15/2-17/2/2023 hoàn Sửa lỗi và

thiện

Cả nhóm

27/1-

28/2/2023 cáo sản Viết báo

phẩm

Thu Hằng

4 Thiết kế

4.1 Sơ đồ khối

4.2 Chi tiết các khối, phương án tối ưu

a Nguồn

b Cảm biến

Tổng quan:

Cảm biến ánh sáng quang trở phát hiện cường độ ánh sáng, sử dụng bộ cảm biến photoresistor loại nhạy cảm, cho tín hiệu ổn định, rõ ràng và chính xác gơn so với quang trở Ngõ ra D0 trên cảm biến được dùng để xác định cường độ sáng của môi trường, khi ở ngoài sáng, ngõ ra D0 là giá trị 0, khi ở trong tối, ngõ ra D0 là 1 Trên cảm biến có 1 biến trở để diều chỉnh cường độ sáng phát hiện, khi văn cùng chiều kim đồng hồ thì sẽ làm giảm cường độ sáng nhận biết của cảm biến, tức là môi trường phải ít sáng hơn nữa thì cảm biến mới đọc giá trị digital

là 1

Thông số kỹ thuật:

- Điện áp làm việc: 3.3 ~ 5 VDC

Hình 4.3: Cảm biến ánh sáng

- Output: Digital

- Có thể điều chỉnh cường độ ánh sáng phát hiẹn bằng biến trở gắn trên cảm biến

- Kích thước: 3.2 cm x 1.4 cm

c Arduino Uno R3

Tổng quan: Arduino Uno là một bo mạch vi điều khiển dựa trên chip Atmega328P Uno có 14 chân I/O digital (trong đó có 6 chân xuất xung PWM), 6 chân Input analog, 1 thạch anh 16 MHz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn DC, 1 nút reset.[1]

Thông số kỹ thuật:

Vi điều khiển ATmega328 (8bit)

Điện áp hoạt động 5V DC (chỉ được cấp qua cổng

USB)

Điện áp vào khuyên dùng 7-12V DC

Điện áp vào giới hạn 6-20 V DC

Số chân Digital I/O 14 ( có 6 chân PWM)

Số chân Analog 6 ( độ phân giải 10 bit)

Dòng tối đa trên mỗi chân

Hình 4.4: Arduino Uno R3

Dòng ra tối đa (5V) 500 mA

Dòng ra tối đa (3.3V) 50 mA

Bộ nhớ flash 32 KB (ATmega328) với 0.5KB

dùng bởi bootloader

d Bóng đèn

5 Chế tạo sản phẩm

5.1 Lắp các linh kiện thành mạch

Bước 1: Cắm các dây cắm kết nối vào các chân của module cảm biến

Bước 2: Kết nốt module cảm biến với mạch Arduino Uno R3 -Chân VCC nối với nguồn 5V

-Chân GND nối với nguồn GND

-Chân DO nối với nguồn 2 Digital Pin

Bước 3: Cắm đèn LED vào nguồn 13 Digital Pin của mạch Bước 4: Nối mạch Arduino Uno R3 với dây căm USB

5.2 Mạch mô phỏng sản phẩm

5.3 Nạp code cho Arduino Uno R3

Bước 1: Tải app Arduino IDE về máy tính Bước 2: Nhập code

-Code1:

int Sensor = A0;

int Value;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(Sensor, INPUT);

}

void loop()

{

Value = analogRead(Sensor) ;

Serial.print(‘’value read from sensor: ‘’);

delay(1000);

}

-Code2:

int Sensor = 2;

int Value;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(Sensor, INPUT);

}

void loop()

{

Value = digitalRead(Sensor);

Serial.print(‘’Value read from sensor: ‘’); Serial.println(Value);

delay(1000);

}

-Code3:

int Sensor = A0;

int Value;

int Ledpin = 13;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

pinMode(Ledpin, OUTPUT);

digitalWrite(Ledpin, LOW);

pinMode(Sensor, INPUT);

}

void loop()

{

Value = analogRead(Sensor);

Serial.print(‘’Value read from sensor: ‘’);

Serial.println(Value);

if (Value >=500)

digitalWrite(Ledpin, HIGH);

else

digitalWrite(Ledpin, LOW);

delay(1000);

}

Bước 3: Cắm dây USB kết nối mạch Arduino Uno R3 vào máy tính

Bước 4: Nhấn chuột vào “Tools”, chọn Board là “Arduino Uno”, Port là “COM3”

Bước 5: Chạy lần lượt từng đoạn code để kiểm tra tính ổn định của mạch

5.4 Hoàn thiện sản phẩm

Sau khi chạy ổn định 3 đoạn code, sẽ xảy ra các trường hợp sau:

-Trong điều kiện ánh sáng bình thường, đèn LED không phát sáng

-Trong điều kiện không có ánh sáng xung quanh hoặc đã che

đi cảm biến, đèn LED phát sáng

6 Kết luận, tổng kết

Qua bài tập lớn này, chúng em đã hiểu được những kiến thức thực tế về mạch chứ không còn là lý thuyết trên lớp nữa Chúng em đã hiểu làm thế nào để thiết kế một mạch theo yêu cầu bài toán, nắm được các linh kiện cơ bản và đặc biệt hơn là chúng em làm được những sản phẩm điện tử đầu tiên do chính tay mình thiết kế

Bài tập thực nghiệm này đã cung cấp cho sinh viên chúng em những kiến thức về thực nghiệm, cũng như kiểm nghiệm lại các kiến thức đã học về kỹ thuạt điện tử nâng cao Chúng em đã có các khả năng thực tế về linh kiện điện

tử, các thiết bị đo và kiểm tra, các phần mềm thiết kế mô phỏng mạch điện, thấy được nguyên lý hoạt động cũng như ứng dụng của mạch trong đời sống hàng ngày Từ đó lắp ráp một số mạch điện tử có ứng dụng trong thực tế Quá trình nghiện cứu và làm bài tập đã giúp chúng em có những nền tảng kiến thức thực tế để chuẩn bị cho các môn học thực hành sau này

Trong quá trình làm bài tập chúng em còn nhiều thiếu sót cần được củng cố Chúng em mong nhận được những ý kiến của thầy để sản phẩm được hoàn thiện hơn