Nghiên cứu xây dựng hệ thống đo lường và phân tích tín hiệu cảm biến

0 BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO ðẠI HỌC ðÀ NẴNG TÓM TẮT ðỀ TÀI KHOA HỌC CÔNG NGHỆ CẤP ðẠI HỌC ðÀ NẴNG Tên ñề tài: NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG HỆ THỐNG ðO LƯỜNG VÀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU CẢM BIẾN Mã số: ð2013-06-12-BS Chủ nhiệm ñề tài: TS VÕ NHƯ TIẾN ðà Nẵng – 11/2014 MỞ ðẦU Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực ñề tài - Tình hình nghiên cứu nước ngoài: Hiện ngày nhiều công ty giới Hoa Kỳ, Nhật, Anh, Pháp, ðức,…nghiên cứu sản xuất, chế tạo nhiều loại cảm biến khác nhau, nhiên việc xây dựng hệ thống ño lường, khảo sát, phân tích cảm biến phục vụ cho công tác giảng dạy chưa ñược ñơn vị quan tâm ñúng mức…Một số hãng chế tạo cảm biến, ñồng thời viết phần mềm kèm theo bán thị trường giá thành ñắt - Tình hình nghiên cứu nước: Các quan, ñơn vị nước chưa quan tâm ñến lĩnh vực nghiên cứu sản xuất chế tạo loại cảm biến, trường ñại học kỹ thuật, công nghệ nước năm gần ñây bắt ñầu ñưa môn học cảm biến vào chương trình giảng dạy cho ngành ñiện tử, ñiện tự ñộng, khóa ñào tạo sau ñại học,…ðã có vài tác giả viết giáo trình cảm biến, phần lớn ñều giới thiệu thiên lý thuyết, tài liệu thiên ứng dụng thực tế hoi Tính cấp thiết ñề tài Thực ñổi giáo dục ñào tạo mà phần trọng tâm ñổi phương pháp giảng dạy, “học phải ñi ñôi với hành”, ñối với khối trường kỹ thuật, công nghệ, việc ñầu tư thêm thiết bị dạy học, ñặc biệt trang thiết bị công nghệ cần thiết Việc nghiên cứu khảo sát, xây dựng hệ thống ño lường tín hiệu ñược ño ñạc từ cảm biến, nhằm giúp cho cán ngành ñiện tự ñộng, ñiện tử, truyền ñộng, ñiều khiển nắm hiểu ñược số loại cảm biến, từ ñó tiếp tục phát triển kiến thức liên quan ñến loại cảm biến mà ñang ñược ứng dụng hầu hết lĩnh vực quân sự, khoa học công nghệ, giao thông vận tải, … Mục tiêu ñề tài Các tín hiệu ño ñạc ñược từ cảm biến thông qua chuyển ñổi tín hiệu, biến ñổi thành tín hiệu ñiện thông qua mạch ño lường xử lý tín hiệu gồm vi xử lý 16 bít, truyền tín hiệu ñến chuyển ñổi truyền thông, chuyển tín hiệu ñến máy tính, tín hiệu ñược ño ñạc, in theo biểu bảng, dạng sóng ðối tượng phạm vi nghiên cứu ðối tượng nghiên cứu số loại cảm biến tiêu biểu cảm biến nhiệt, cảm biến quang, cảm biến từ,… nghiên cứu ñể kết nối cảm biến với máy tính thông qua board mạch Arduino Từ ñó ño ñạc hiển thị kết lên hình máy tính in kết Phạm vi nghiên cứu: nghiên cứu số loại cảm biến thông dụng, từ ñó làm tản cho nghiên cứu ứng dụng rộng Phương pháp nghiên cứu: lý thuyết thực nghiệm Ý nghĩa khoa học thực tiễn: Các tác giả ñã kết hợp sử dụng vi ñiều khiển máy tính ñể làm xử lý thị thông tin cảm biến, tận dụng ưu vi ñiều khiển ñể lập trình ño lường xử lý tin hiệu cảm biển, nhiều loại cảm biến khác nhau, ưu ñiểm máy tính kết hợp với vi ñiều khiển hiển thị thông tin cách rõ ràng Nội dung chính: Trong hệ thống ño lường, ñiều khiển, trình ñều thể biến trạng thái nhiệt ñộ, áp suất, ánh sáng, tốc ñộ, vị trí…ðể ñiều khiển trình cần thu thập thông tin ño ñạc, theo dõi biến thiên biến trạng thái trình, cảm biến thực chức trình ñiều khiển ðề tài ý nội dung sau: - Nghiên cứu nguyên lý làm việc số loại cảm biến - Thiết kế module cảm biến, mạch thu phát, xử lý, hiển thị tín hiệu, sử dụng vi lý Arduino lập trình ñiều khiển…, xây dựng hệ thống hiển thị tín hiệu máy tinh - Xây dựng hệ thống thực nghiệm, ño ñạc khảo sát, lấy kết Sản phẩm kết dự kiến: - Kết dự kiến: tập báo cáo khoa học - Sản phẩm + 01 báo khoa học ñăng tạp chí nước, + 01 Hệ thống thực nghiệm ño lường tín hiệu từ cảm biến Hiệu dự kiến: ðề tài gắn với thực tế, mang lại hiệu thiết thực giảng dạy môn học kỹ thuật cảm biến cho học viên cấp thấp 4 CHƯƠNG GIỚI THIỆU CHUNG VỀ CẢM BIẾN VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ðỘNG CỦA CẢM BIẾN 1.1 Các khái niệm ñặc trưng 1.1.1 Khái niệm: Cảm biến thiết bị ñể cảm nhận biến ñổi ñại lượng vật lý, ñại lượng cần ño, có tính chất ñiện thành ñại lượng có tính chất ñiện, ño lường, ñiều khiển ñược, chứa ñựng thông tin cho phép xác ñịnh giá trị ñại lượng cần ño 1.1.2 Các ñặc trưng cảm biến 1.1.2.1 ðường cong chuẩn a) Khái niệm: ðường cong chuẩn cảm biến ñường cong biểu diễn phụ thuộc ñáp ứng (s) (y)ở ñầu cảm biến vào giá trị ñại lượng ño (m) (x) ñầu vào Hình 1 ðường cong chuẩn cảm biến b) Chuẩn cảm biến: Chuẩn cảm biến phép ño nhằm mục ñích xác lập mối quan hệ giá trị ño ñược s ñại lượng ñiện ñầu gía trị m ñại lượng ño ñầu vào có tính ñến yếu tố ảnh hưởng, sở ñó xây dựng ñường cong chuẩn dạng tường minh 1.1.2.2 ðộ nhạy cảm biến ðại lượng S xác ñịnh: S = , ñộ nhạy cảm biến 1.1.2.3 ðộ tuyến tính 1.1.2.4 Sai số ñộ chánh xác 1.1.2.5 ðộ nhanh thời gian hồi ñáp 1.1.2.6 Giới hạn sử dụng cảm biến 1.2 Nguyên lý chung chế tạo cảm biến 1.2.1 Nguyên lý chế tạo cảm biến tích cực Hiệu ứng quang ñiện, hiệu ứng nhiệt ñiện, hiệu ứng hỏa ñiện, hiệu ứng từ, hiệu ứng Hall… 1.2.2 Nguyên lý chế tạo cảm biến thụ ñộng Cảm biến thụ ñộng thường ñược chế tạo từ trở kháng có thông số chủ yếu nhạy với ñại lượng cần ño Giá trị trở kháng phụ thuộc kích thước hình học, tính chất ñiện vật liệu chế tạo Vì tác ñộng ñại lượng ño ảnh hưởng riêng biệt ñến kích thước hình học ,tính chất ñiện hay ñồng thời hai 6 CHƯƠNG THIẾT KẾ HỆ THỐNG ðO LƯỜNG VÀ PHÂN TÍCH TÍN HIỆU CÁC LOẠI CẢM BIẾN 2.1 Nguyên lý làm việc xử lý tín hiệu cảm biến Bản chất cảm biến thiết bị dùng ñể cảm nhận ñại lượng vật lý hoá học thành tín hiệu ñiện chứa ñựng thông tin cần ño ñạc Do ñó nguyên lý làm việc xử lý phân tích tín hiệu cảm biến xử lý tín hiệu ñiện dựa vào tính chất loại cảm biến mà xử lý ñược lập trình ñể phân tích tín hiệu từ cảm biến thành thông tin cần thiết cho trình hiển thị thông tin ñể làm tín hiệu phản hồi cho hệ thống Hiện xử lý phân tích cảm biến thường ñược dựa vào cách sau: Thiết kế xây dựng mạch ñiện bán dẫn, Sử dụng vi ñiều khiển, Sử dụng máy tính với thiết bị chuyên dùng Cách thứ thiết kế mạch ñiện bán dẫn thường ñược sử dụng dân dụng chi phí thấp thực nhiệm vụ ño lường phân tích tốt, nhiên hạn chế mạch ñiện thông thường thích hợp ñối với loại cảm biến ñịnh thay ñổi loại cảm biến muốn phân tích thêm thông tin phải thiết kế chế tạo mạch ñiện khác Cách thứ sử dụng vi ñiều khiển Ưu ñiểm việc sử dụng vi ñiều khiển giá thành tương ñối thấp, lập trình ñể phân tích ñược nhiều tín hiệu từ nhiều cảm biến khác nhau, nhiên sử dụng vi ñiều khiển hạn chế có khả bị nhiễu muốn hiển thị thông tin phải có thiết bị kèm Cách thứ sử dụng máy tính với thiết bị chuyên dùng từ công ty chế tạo cảm biến Cách thường ñược sử dụng công nghiệp cho ñộ xác cao, bị nhiễu tuổi thọ sử dụng cao Tuy nhiên chi phí cao thích hợp ñối với số loại cảm biến ñịnh Các tác giả ñã kết hợp sử dụng vi ñiều khiển máy tính ñể làm xử lý thị thông tin cảm biến tận dụng ưu vi ñiều khiển ñể lập trình ño lường xử lý tin hiệu cảm biển, nhiều loại cảm biến khác nhau, ưu ñiểm máy tính kết hợp với vi ñiều khiển hiển thị thông tin cách rõ ràng Trong số mạch vi ñiều khiển bảng mạch Arduino Uno ñược sử dụng phổ biến giới ñược sử dụng nhiều trường ñại học ñể ñào tạo ñó tác giả ñã lựa chọn bảng mạch kết hợp với lập trình phần mềm Matlab máy tính ñể làm xử lý phân tích tín hiệu cho kit cảm biến 2.2 Mô tả Kit Arduino Uno Kit Arduino Uno bảng mạch vi ñiều khiển tích hợp chip AVR ATmega328 Bảng mạch có 14 chân, ñóng vai trò ngõ vào/ra – Digital Input/Output (trong ñó chân ñược dùng chân ñiều chế ñộ rộng xung-PWM), chân ñóng vai trò ngõ vào tương tự (Analog Inputs), dao ñộng dùng thạch anh 16Mhz, kết nối USB, kết nối nguồn riêng với Adapter AC-DC, nút nhấn RESET ñầu cắm ICSP Thông số chip ATmega328: ðiện áp hoạt ñộng : 5V Chân số (Digital I/O) : 14 chân ñó có chân PWM Chân tương tự (Analog ): Dòng DC cho ngõ vào/ra: 40mA Dòng DC cho chân 3.3V: 50mA Bộ nhớ Flash: 32KB SRAM: 2KB, EEPROM: 1KB Clock Speed: 16Mhz 2.3 Lập trình cho bảng mạch Arduino Phổ biến sử dụng ngôn ngữ C ñể lập trình cho Arduino phần mếm ñể nạp chương trình cho vi ñiều khiển Arduino IDE ñược cung cấp miễn phí ñịa website Arduino Ngoài bảng mạch ñược lập trình phần mềm processing (link tham khảo processing.org), phần mềm tương tự như Arduino IDE có thêm thư viện hỗ trợ cho việc lập trình ñược nhanh chóng dễ dàng 9 Từ năm 2011, Matlab có hỗ trợ lập trình cho bảng mạch Arduino Simulink Do sử dụng ngôn ngữ lập trình ñồ hoạ nên việc lập trình ñơn giản, có phần giả lập mô Simulink nên mô tín hiệu trước cài ñặt lên vi ñiều khiển Ngoài ra, người lập trình tận dụng thư viện hỗ trợ có sẵn từ Matlab PID controller, Fuzzy controller, GUI, … ñể thực việc ñiều khiển giao tiếp lấy tín hiệu từ cảm biến hiệu Phần mềm lập trình Simulink Matlab tương ñối ñược cài ñặt từ phiên bản Matlab 2010 trở lên, nhiên bắt ñầu từ phiên Matlab 2012 công cụ Arduino Toolbox Simulink ñược cài ñặt trực tiếp hỗ trợ lập trình cho bảng mạch Arduino hiệu Cách cài ñặt phần mềm môi trường Simulink khác ñối với phiên Matlab khác Trong ñề tài tác giả sử dụng phiên Matlab 2012b cài ñặt trực tiếp Arduino Toolbox từ Matlab 2.3.1 Hướng dẫn cài ñặt phiên Matlab 2012b (hoặc cao hơn) Bước 1: Cài ñặt Matlab 2012b Bước 2: Mở ứng dụng Matlab Bước 3: Gõ lệnh “targetinstaller” Matlab - > sau nhấn enter hình hướng dẫn cài ñặt lên -> chọn internet nhấn Next Bước 4: Chọn Arduino 10 Bước 5: Login vào tài khoản Matlab ñể cài ñặt (phần mềm hỗ trợ miễn phí nên cần ñăng ký tài khoản miến phí Matlab ñược) -> bắt buộc phải có kết nối internet ñể tải phần mềm trực tiếp cho việc cài ñặt Bươc 6: Sau cài ñặt hoàn tất nhận ñược thông báo cài ñặt thành công, cần phải khởi ñộng lại máy tính ñể sử dụng ñược phần mềm công cụ hỗ trợ 2.3.2 Giới thiệu Arduino Toobox Sau cài ñặt khởi ñộng lại PC, mở phần mềm Matlab bật Simulink lên (gõ lệnh “simulink” click vào biểu tượng Simulink) Chọn “Simulink Support Package for Arduino” thấy khối nhập xuất tín hiệu từ Simulink Phần hướng dẫn lập trình xử lý tín hiệu hiển thị thông tin ñược trình bày phần sau với loại cảm biến cụ thể Hiện việc lập trình cho vi ñiều khiển thông thường ngôn ngữ Assembly hay tốt C, C++ ñòi hỏi người lập trình kiến thức vi ñiều khiển cần phải có kiến thức tương ñối ngôn ngữ lập trình Tuy nhiên ñến năm 2012 Matlab ñã bước ñầu xây dựng thư viện lập trình cho vi ñiều khiển ATM tích hợp với mạch Arduino Simulink [2],[5] 11 Các khối lập trình cho vi ñiều khiển Arduino Việc lập trình vi ñiều khiển ñồ họa tảng ñầu tiên giúp cho việc lập trình cho vi ñiều khiển trở nên thuận tiện, tránh ñược sai sót dễ dàng việc lập trình cho vi ñiều khiển Các khối hàm simulink dùng việc lập trình vi ñiều khiển tương ñối ñơn giản, thuận tiện cho ứng dụng, nhiên người lập trình viết thêm khối hàm riêng ñể lập trình cho vi ñiều khiển với mức ñộ phức tạp Ngoài ñối với bảng mạch Arduino, ñã có thư viện giao tiếp thời gian thực trực tiếp vi ñiều khiển máy tính, ñó khả thi cho việc khảo sát ñáp ứng cảm biến cấu chấp hành việc hiển thị thông tin tín hiệu hình máy tính 12 CHƯƠNG XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 3.1 Sơ ñồ hệ thống thực nghiệm Cảm biến Mạch khuếch đại tín hiệu vào cam biến (trong trường hợp cần thiết) Tín hiệu giao tiếp với máy tính Mạch đo lường xử lý tín hiệu Sử dụng vi xử lý Arduino Mega Cổng USB PC Cảm biến Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống thực nghiệm Cảm biến Vi điều khiển • • • Hình 3.2 Sơ ñồ thực nghiệm Máy tính Hiển thị tín hiệu Xuất tín hiệu điều khiển 13 3.2 Thực hành thí nghiệm 3.2.1 Cảm biến nhiệt ñộ Cảm biến nhiệt ñộ cảm biển thông dụng ñời sống công nghiệp Họ cảm biến DS18B20 loại cảm biến nhiệt ñộ ñược sử dụng nhiều công nghiệp dân dụng + Phạm vi ñiện áp làm việc 3,0 V ñến 5,5 V + Nhiệt ñộ ño -55 ° C ñến 125° C tương ñương 67 ° F ñến 257 ° F, ñộ xác ± 0,5 ° C + Cảm biến nhiệt ñộ chuyển ñổi thông tin nhiệt ñộ thành ñịnh dạng ñến 12-bit Digital Word tương ứng với ñộ phân giải 0.5° C,0.25° C,0.125° C,0.0625° C Với tốc ñộ ño tối ña 750 mili giây cho lần ño nhiệt ñộ Chi tiết chuyển ñổi cần tham khảo thêm file data ñính kèm + Cảm biến DS18B20 bao gồm chân chân nguồn, chân nối ñất chân ñọc liệu (- chân nối ñất, chân Vcc, S chân nối với tín hiệu ño I (signal)) + Tuyệt ñối không nhầm lẫn gắn nhầm chân nguồn nối ñất làm hỏng cảm biến DS18B20 Thiết bị thí nghiệm • • Máy tính có cài phần mềm Arduino Bộ ðiều khiển Arduino , Mô ñun cảm biến DS18B20 14 Hình 3.3 Sơ ñồ nối dây cảm biến nhiệt Bảng 3.1 Nhiệt ñộ ño ñược cảm biến nhiệt 15 3.2.6 Cảm biến nhiệt ñộ ñộ ẩm Hình 3.4 Cảm biến nhiệt ñộ ñộ ẩm DHT11 Cảm biến nhiệt ñộ ñộ ẩm DHT11 có cổng nối, ñó gồm cổng nối ñất, cổng nguồn cung cấp Vcc cổng nối lấy tín hiệu Cảm biến DHT11 tương ñối xác làm việc nhạy nên ñược dùng phổ biến Cảm biến bao gồm module ño ñộ ẩm kiểu ñiện trở phần ño nhiệt ñộ theo kiểu NTC (negative temperature coefficient) cung cấp chất lượng cao, ñáp ứng nhanh, chống nhiễu tốt hiệu chi phí sử dụng Bảng 3.2: Giá trị cảm biến DHT11 ðiện áp sử dụng từ 3-5V sử dụng thêm tụ 100nF ñể lọc tín hiệu Giao tiếp cảm biến xử lý khoảng 4ms cho giao tiếp Tín hiệu bao gồm phần nguyên phần thập phân; giao tiếp hoàn chỉnh có 40 bit (5 byte) Trong ñó theo thứ tự byte 0,1,2,3,4 phần nguyên ñộ ẩm 16 (8bit), phần thập phân ñộ ẩm (8bit), phần nguyên nhiệt ñộ (8bit), phần thập phân nhiệt ñộ (8bit), phần kiểm tra (8bit) Cảm biến cần có tín hiệu kích hoạt ñể truyền nhận liệu, chi tiết phần xem thêm file data cảm biến ñính kèm theo 3.2.3 Cảm biến từ trường Reed Cảm biến từ trường reed sử dụng thép ñặt gần có từ trường tác ñộng lên thép chạm ñóng mạch ñiện xuất tín hiệu ñầu cảm biến Chương trình dùng ñể ño tín hiệu cảm biến xuất lên hình máy tính ñược viết tích hợp simulink với tín hiệu ño lường thời gian thực Xem file ñính kèm (file lập trình giao tiếp với máy tính file matlab simulink) Hình 3.5 Kết tín hiệu cảm biến từ máy tính môi trường Simulink 17 3.2.4 Cảm biến phát vật cản Cảm biến phát vật cản gồm mắt phát mắt thu hồng ngoại dùng ñể phát vật cản phía trước cảm biến Trên cảm biến có nút ñiều chỉnh (biến trở) ñể ñiều chỉnh khoảng cách phát vật cản Trên module cảm biến tích hợp sẵn ñèn LED báo có vật cản nằm vùng ñiều chỉnh Chương trình dùng ñể ño tín hiệu cảm biến xuất lên hình máy tính ñược viết tích hợp vào simulink với tín hiệu ño lường thời gian thực Hình 3.6 Tín hiệu máy tính môi trường Simulink 3.2.5 Cảm biến lửa Cảm biến lửa dùng ñể phát lửa dựa vào bước sóng nhận ñược cảm biến từ 760nm ñến 1100nm Module 18 cảm biến lửa có ngõ xuất tín hiệu theo analog digital ñể người sử dụng tùy chỉnh lựa chọn làm việc Chương trình dùng ñể ño tín hiệu cảm biến lửa xuất lên hình máy tính ñược viết tích hợp vào simulink với tín hiệu ño lường thời gian thực Trong ñó tín hiệu vào cảm biến qua vi ñiều khiển ñến máy tính, máy tính xử lý xuất tín hiệu vào vi ñiều khiển ñể thắp sang module LED Hình 3.7 Tín hiệu cảm biến lửa môi trường Simulink 3.2.6 Cảm biến màu IC TCS3200 cảm biến màu thí nghiệm dùng ñể phát màu sắc, dựa vào chuyển ñổi tần số kết hợp diode tách sóng quang silicon tích hợp môdun ðầu sóng vuông (50 % chu kỳ) với tần số tỉ lệ trực tiếp với cường ñộ sáng (bức xạ) Tần số ñầu ñầy ñủ quy mô ñược tỉ lệ hóa lại ba giá trị ñặt trước thông qua hai chân 19 ñầu vào S0 S1 (bảng 2).Trong TCS3200, chuyển ñổi ánh sáng - tần số gổm ma trận x ñiốt tách sóng quang ñó 16 ñiốt tách sóng quang có lọc màu xanh dương, 16 ñiốt có lọc màu xanh cây, 16 ñiốt có lọc màu ñỏ, 16 ñiốt không lọc (tất ánh sáng ñều ñi qua) Các chế ñộ lọc ñiốt tách sóng quang ñược tùy chỉnh qua giá trị hai chân ñầu vào S2 S3 (Bảng 3.2) Bảng 3.2 Các giá trị S0,S1,S2,S3 chế ñộ lọc xuất tín hiệu Khi lập trình ñể lựa chọn màu sắc kết hợp chế ñộ lọc từ ñó cho ñược kết chinh xác nhiều so với loại cảm biến màu sử dụng photo ñiốt không sử dụng chế ñộ lọc Do ñó, cảm biến ño ñạc ñược màu sắc nhiều màu khác (trong thí nghiệm làm việc với màu ñen, trắng, vàng, ñỏ, xanh xanh dương) 20 Hình 3.9 Sơ ñồ nối dây cảm biến màu với mạch Arduino 3.2.7 Cảm biến Encorder Cảm biến encoder dùng ñể ño góc quay tốc ñộ quay ñộng cấu chấp hành Encoder ño tốc ñộ di chuyển quãng ñường cách ñếm số xung encoder ñưa Hình 3.11 Giao diện Matlab GUI hiển thị tín hiệu từ cảm biến encorder theo thời gian thực 21 Hình 3.12 Cảm biến encoder dùng ñể ño góc quay tốc ñộ quay ñộng cấu chấp hành Trong hình 3.11 giao diện người dùng ñã ñược tác giả lập trình máy tính ñể lấy tín hiệu cảm biến encoders ño góc quay cảm biến, tín hiệu giao diện GUI (graphic user interface) cho biết ñược góc lệch cảm biến chiều lệch cảm biến bên phải hay bên trái 22 KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu ñã hoàn thành việc xây dựng thí nghiệm cảm biến, gồm nhiều cảm biến khác nhau, kích thước nhỏ gọn, phục vụ tốt cho công tác ñào tạo Từ khả giao tiếp thời gian thực với máy tính ta ứng dụng vào lập trình cho giao diện người dùng, nhằm hiển thị thông tin cần thiết lên hình máy tính Sử dụng giao diện GUI cho phép thiết kế giao diện hiển thị nhiều thông tin lúc lập trình tính toán ñể cho người sử dụng biết ñược thông số phức tạp Một ưu ñiểm GUI tín hiệu hiển thị liên tục thay hiển thị theo vị trí cửa số hiển thị khối Scope Maltab HẠN CHẾ VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN Việc lập trình Matlab Simulink cho vi ñiều khiển ñược thực ñơn giản, nhiên thư viện Simulink cho việc lập trình Arduino ñược phát triển, số hạn chế, số hàm chưa nhiều ðối với loại cảm biến phức tạp cảm biến màu, cần hàm lấy mẫu ñể ño tần số tín hiệu Matlab Simulink chưa thực ñược ðây hướng phát triển ñề tài nhằm xây dựng thư viện phong phú cho việc lập trình bảng mạch Arduino nói chung xa tạo thư viện Matlab Simulink lập trình cho bảng mạch loại khác MCU430 hay LM4F120 Texas Instrument 23 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Lê Văn Doanh, Phạm Thượng Hàn,… “ Các cảm biến kỹ thuật ño lường ñiều khiển”, Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2001 [2] Phạm Quốc Ngô, Nguyễn ðức Chiến “ Giáo trình cảm biến” Nhà xuất Khoa học kỹ thuật, 2001 [3] Võ Như Tiến, Võ Như Thành “ Hệ thống cảm biến hoạt ñộng Arduino giaon tiếp với Matlab-Simulink, Tạp Chí Khoa học Công nghệ ðại học ðà Nẵng, số …… [4] Anuja Apte, “Set up and Blink - Simulink with Arduino” Adafruit learning system, updated 27/2/2014 [5] Pravallika Vinnakota, “Motor Control with Arduino: A Case Study in Data-Driven Modeling and Control Design” ECE digital edition, April 2013 [6] Sebastian Groß, “Low-Cost hardware connectivity with Simulink” MATLAB-Day RWTH Aachen, October 24th, 2013 [7] Arjun Shekar Sadahalli, “Arduino Platform for PMDC Motor Modeling & Control using MATLAB/Simulink, Arduino Target Blockset, & Other Mathworks Tools” Southern Illinois University, 2013 [...]... giữa cảm biến và bộ xử lý khoảng 4ms cho một giao tiếp Tín hiệu sẽ bao gồm phần nguyên và phần thập phân; một giao tiếp hoàn chỉnh sẽ có 40 bit (5 byte) Trong ñó theo thứ tự từng byte 0,1,2,3,4 lần lượt là phần nguyên ñộ ẩm 16 (8bit), phần thập phân ñộ ẩm (8bit), phần nguyên nhiệt ñộ (8bit), phần thập phân nhiệt ñộ (8bit), và phần kiểm tra (8bit) Cảm biến cần có tín hiệu kích hoạt ñể có thể truyền nhận... ứng của các cảm biến và cơ cấu chấp hành bằng việc hiển thị thông tin tín hiệu trên màn hình máy tính 12 CHƯƠNG 3 XÂY DỰNG HỆ THỐNG THỰC NGHIỆM 3.1 Sơ ñồ hệ thống thực nghiệm Cảm biến Mạch khuếch đại tín hiệu vào của cam biến (trong trường hợp cần thiết) Tín hiệu giao tiếp với máy tính Mạch đo lường và xử lý tín hiệu Sử dụng vi xử lý Arduino Mega Cổng USB PC Cảm biến Hình 3.1 Cấu trúc hệ thống thực nghiệm... góc quay của cảm biến, tín hiệu trên giao diện GUI (graphic user interface) cho biết ñược góc lệch của cảm biến và chiều lệch của cảm biến là về bên phải hay bên trái 22 KẾT LUẬN Nhóm nghiên cứu ñã hoàn thành việc xây dựng bộ thí nghiệm cảm biến, gồm nhiều cảm biến khác nhau, kích thước nhỏ gọn, phục vụ tốt cho công tác ñào tạo Từ khả năng giao tiếp thời gian thực với máy tính ta có thể ứng dụng vào... ngữ Assembly hay tốt hơn là C, C++ do vậy ñòi hỏi người lập trình ngoài kiến thức về vi ñiều khiển còn cần phải có kiến thức tương ñối về ngôn ngữ lập trình Tuy nhiên ñến năm 2012 thì Matlab ñã bước ñầu xây dựng thư viện lập trình cho vi ñiều khiển ATM tích hợp với mạch của Arduino trên nền Simulink [2],[5] 11 Các khối lập trình cho vi ñiều khiển Arduino Việc lập trình vi ñiều khiển bằng ñồ họa là nền... + Nhiệt ñộ ño -55 ° C ñến 125° C tương ñương 67 ° F ñến 257 ° F, ñộ chính xác ± 0,5 ° C + Cảm biến nhiệt ñộ là chuyển ñổi thông tin nhiệt ñộ thành ñịnh dạng 9 ñến 12-bit Digital Word tương ứng với ñộ phân giải lần lượt là 0.5° C,0.25° C,0.125° C,0.0625° C Với tốc ñộ ño tối ña là 750 mili giây cho mỗi lần ño nhiệt ñộ Chi tiết chuyển ñổi cần tham khảo thêm ở file data ñính kèm + Cảm biến DS18B20 bao... nhiều ðối với các loại cảm biến phức tạp như cảm biến màu, cần các hàm lấy mẫu ñể ño tần số của tín hiệu thì trong Matlab Simulink vẫn chưa thực hiện ñược ðây cũng là hướng phát triển của ñề tài nhằm xây dựng một thư viện phong phú hơn cho việc lập trình bảng mạch Arduino nói chung và xa hơn nữa là tạo thư viện Matlab Simulink lập trình cho các bảng mạch loại khác như MCU430 hay LM4F120 của Texas Instrument