BÁO cáo đồ án cảm biến ánh sáng

BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM BỘ GIAO THÔNG VẬN TẢI TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI TP.HỒ CHÍ MINH KHOA ĐIỆN - ĐIỆN TỬ VIỄN THÔNG ~~~~~~*~~~~~~ BÁO CÁO ĐỒ ÁN KĨ THUẬT ĐO CẢM BIẾN QUANG Đ Ề TÀI: (Quang trở LDR) GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: DƯƠNG THÙY LIÊN NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM THÀNH VIÊN : 1.Trần Trung Kiệt 2.Đặng Trần Hoàn Tất 3.Bùi Hữu Thắng 4.Lỡ Tất Thành 5.Phạm Ngọc Thảo TD16A TD16A TD16A TD16A TD16A Thành phố Hồ Chí Minh, tháng 11, năm 2018 BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay,sự phát triển của giới mặt,trong khoa học cơng nghệ nói chung lĩnh vực điện-điện tử nói riêng nỗi lên mạnh mẽ phát triển vượt bậc làm cho giới ngày văn minh đại hơn.Với đời cảm biến,vai trò quan trọng,nó sử dung thiết bị cảm nhận phát đặc biệt chúng thể vai trò vơ đặc biệt kĩ thuật công nghiêp,đo lường,kiểm tra điều khiển tự động Với ứng dụng quan trọng vậy,nhóm chọn đề tài CẢM BIẾN ÁNH SÁNG ( QUANG TRỞ LDR) nhằm mục đích tìm hiểu,nghiên cứu ngun lý làm việc cảm biến ánh sáng nói chung thiết bị quang điện trở LDR nói riêng Song song với tìm hiểu q trình hoạt động điều khiển,truy xuất liệu hình LCD,Arduino mơ thực tế Dù cố gắng để hình thành mơ hình có thiếu sót,mong bạn đóng góp ý kiến để mơ hình hồn chỉnh hơn.Qua đây,nhóm xin chân thành cảm ơn cô Dương Thùy Liên,thuộc khoa Điện-Điện tử viễn thông trường Đại học Giao Thơng Vận Tải Thành phố Hồ Chí Minh phụ trách mơn “Kĩ thuật đo 2” hướng dẫn nhóm thực mơ hình BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM MỤC LỤC Trang LỜI NÓI ĐẦU …………………………………………………………… MỤC LỤC……………………………………………………………… Chương 1: TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN QUANG 1.1Khái niệm chung cảm biến ……………………………………… 1.2 Khái niệm ánh sáng ……………………………………………… 1.3 Quang điện trở LDR ……………………………………………… 1.3.1 Khái niệm quang điện trở …………………………………… 1.3.2 Cấu tạo quang điện trở …………………………………………… 1.3.3 Nguyên lí hoạt động …………………………………………… 1.3.4 Các thông số quang trở …………………………………… Chương 2: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN 2.1 Các linh kiện sử dụng ……………………………………………… … 2.1.1 Arduino uno …………………………………………………… 2.1.2 Quang trở LDR …………………………………………………… 2.1.3 Điện trở 1k …………………………………………………… … 2.1.4 LCD 16,02 …………………………………………………… … 2.1.5 Led ……………………………………………………………… 2.1.6 Bus cắm testboard ……………………………………………… 2.1.7 Testboard………………………………………………………… 2.1.8 Phần mềm nạp code cho arduino………………………………… 2.1.9 Bộ giao tiếp I2C………………………………………………… 2.2 Sơ đồ lắp mạch sơ đồ đấu dây ……………………………………… 2.3 Lưu đồ giải thuật …………………………………………………… … 2.4 Code …………………………………………………………………… 10 Chương 3: KẾT LUẬN …………………………………………………….11 Tài liệu tham khảo ………………………………………………… 11 BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM CHƯƠNG 1:TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN QUANG 1.1 Khái niệm chung cảm biến Bộ cảm biến thiết bị điện tử cảm nhận trạng thái hay trình vật lý hay hóa học mơi trường cần khảo sát, biến đổi thành tín hiệu điện để thu thập thơng tin trạng thái hay q trình Đại lượng vật lý hóa học INPUT Cảm biến OUTPUT Tín hiệu điện 1.2 Khái niệm cảm biến quang Cảm biến quang sử dụng để chuyển thông tin từ ánh sáng nhìn thấy tia hồng ngoại (IR) tia tử ngoại (UV) thành tín hiệu điện 1.3 Quang điện trở LDR 1.3.1 Khái niêm quang điện trở (Photon resistor) - Là loại linh kiện bán dẫn cực - Có điện trở thay đổi theo lượng ánh sáng chiếu vào - Làm việc dựa tượng quang điện 1.3.2 Cấu tạo quang điện trở - Một phiến bán dẫn nhạy sáng đa tinh thể hay đơn tinh thể - Hai đầu mạ kim loại để hàn điện cực -Toàn phiến bán dẫn bọc vỏ kim loại phủ lớp nhựa dẻo suốt để ánh sáng chiếu qua 1.3.3 Ngun lí hoạt động quang điện trở - Khi photon có lượng đủ lớn đập vào, làm bật electron khỏi phân tử, trở thành tự khối chất làm chất bán dẫn thành dẫn điện Mức độ dẫn điện tuỳ thuộc số photon hấp thụ - Khi có ánh sáng chiếu vào chất bán dẫn, làm xuất điện tử tự do, làm dẫn điện tăng lên, làm giảm điện trở chất bán dẫn (nếu có nối vào mạch điện mạch nối tắt, ngắn mạch) - Khi khơng có ánh sáng chiếu vào, nội trở chất bán dẫn tăng dần đến vơ ( có nối vào mạch điện hở mạch) BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM - Cách lấy giá trị quang trở: sử dụng cầu phân áp, LDR thay đổi giá trị điện trở cường độ ánh sáng, điện áp có mặt V OUT xác định công thức chia điện áp 1.3.4 Các thông số Quang điện trở     Nguồn cấp: 3,3 - V Giới hạn đo: 10 -1000 lux Ngưỡng độ nhạy: 0,01 Thông số ngõ cảm biến: tín hiệu analog từ V CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH THỰC HIỆN BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM 2.1 Các linh kiện sử dụng 2.1.1 Arduino uno : 10 bít, thạch anh 1600Hz, kết nối với cảm biến,màn hình LCD 2.1.2: quang trở LDR, sử dụng cầu phân áp để lấy giá trị analog cảm biến 2.1.3: điện trở: sử dụng cầu phân áp đẻ lấy giá trị analog cảm biến 2.1.4 LCD 16×02 : Xuất giá trị 2.1.5 Led: Thay đèn cho mơ hình BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM 2.1.6 Bus cắm Testboard : Kết nối linh kiện thành mạch điều khiển 2.1.7 Testboard : Làm đế cắm cho linh kiện bus cắm 2.1.8 Phần mềm nạp code cho adruino : Adruino IDE 2.1.9: giao tiếp I2C: moulde chuyển đổi I2c cho LCD 2.2 Sơ đồ lắp mạch mơ hình đấu dây BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM 2.3 Lưu đồ giải thuật BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM Cấp nguồn Đo Giá trị ADC= gttb Đo giá trị mức ánh sáng gtas= (0.97*gttb)+10 Xuất gtas LCD Sau cấp nguồn cho mạch, arduino đọc giá trị analog cảm biến cho giá trị ADC từ 1023 gán vào biến gttb Sau đó, dùng cơng thức tính mức ánh sáng thơng qua giá trị ADC vừa nhận Vì xét quang trở LDR cho mức điện áp analog từ V, mức ánh sáng cho phép nhận quang trở LDR từ 10 1000 lux, nên ta có cơng thức Cơng thức tính mức ánh sáng : gtas= (0.97*gttb)+10 ( với 0.97=( 1000-10)/1023 ) Sau tính giá trị mức ánh sáng xuất hỉnh LCD 2.4 Code #include BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2); int quangtro= A2; // khởi tạo chân đọc điện áp chân A2 Arduino void setup() { Serial.begin(9600); lcd.backlight();// sáng hình lcd lcd.begin(16, 2); lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("NHOM 8"); lcd.setCursor(1, 1); lcd.print("CAM BIEN QUANG"); delay(1000); // delay 0.75s lcd.clear(); } void loop() { uint16_t gttb = analogRead(quangtro);// đọc giá trị ADC cảm biến uint16_t gtas = (0.97 * gttb)+10 ;// công thức tính mức ánh sáng thơng qua giá trị ADC Serial.println(gttb); // Xuất giá trị Serial Monitor delay(500); lcd.clear(); // xóa hình LCD lcd.setCursor(0, 0); lcd.print("GIA TRI ANH SANG"); lcd.setCursor(1, 1); lcd.print(gtas); // xuất giá trị mức ánh sáng lcd lcd.print(" lux "); } CHƯƠNG 3: KẾT LUẬN 10 BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHĨM Sau thời gian tìm hiểu qua nghiên cứu, nhóm tìm hiểu thành cơng hoạt động ứng dụng cảm biến cường độ ánh sáng đời sống Cảm biến dược ứng dụng nhiều đời sống: ví dụ hệ thống tự động bất tắt bóng đèn trời tối, … Trong qua trình tìm hiểu,cảm biến hoạt động ổn định, giá trị cường độ ánh sáng đảm bảo độ xác Tài liệu tham khảo  LDR datasheet  Arduino.vn  Wikipedia  Giáo trình kỹ thuật đo 11 ... cho LCD 2.2 Sơ đồ lắp mạch mơ hình đấu dây BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM 2.3 Lưu đồ giải thuật BÁO CÁO ĐỒ ÁN KỸ THUẬT ĐO NHÓM Cấp nguồn Đo Giá trị ADC= gttb Đo giá trị mức ánh sáng gtas= (0.97*gttb)+10... Với ứng dụng quan trọng vậy,nhóm chọn đề tài CẢM BIẾN ÁNH SÁNG ( QUANG TRỞ LDR) nhằm mục đích tìm hiểu,nghiên cứu nguyên lý làm việc cảm biến ánh sáng nói chung thiết bị quang điện trở LDR nói... analog cảm biến cho giá trị ADC từ 1023 gán vào biến gttb Sau đó, dùng cơng thức tính mức ánh sáng thơng qua giá trị ADC vừa nhận Vì xét quang trở LDR cho mức điện áp analog từ V, mức ánh sáng cho