Thiết kế mạch xử lý tín hiệu và truyền phát không dây cho đầu dò nhấp nháy báo cáo thực tập tôt nghiệp

Thiết kế mạch xử lý tín hiệu truyền phát khơng dây cho đầu dò nhấp nháy Lời cảm ơn  Để hoàn thành báo cáo thực tập này, xin chân thành gửi lời cảm ơn sâu sắc tới Th.S Bùi Ngọc Hà công tác Viện Kĩ Thuật Hạt Nhân Vật Lý Môi Trường  Xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể giảng viên, cán nhân viên Viện Kĩ Thuật Hạt Nhân Vật Lý Mơi Trường tận tình giảng dạy, tơi suốt q trình học  Cuối cùng, xin cảm ơn tới Gia đình, tập thể lớp Kỹ thuật Hạt nhân K58 ủng hộ, khích lệ động viên tơi q trình thực tập báo cáo tốt nghiệp Mở đầu  Trong lĩnh vực kỹ thuật hạt nhân, đo phóng xạ nhằm đảm bảo an toàn cho dân chúng phép đo với nguồn phóng xạ phải đảm bảo an tồn cho người tiến hành  Hầu hết hệ đo phóng xạ sử dụng kết nối có dây, người tiến hành cần túc trực trường đo đạc nhận thêm liều chiếu Tích hợp kết nối khơng dây với hệ đo phóng xạ giúp giảm liều chiếu cho nhân viên tiến hành, cập nhật số liệu liên tục lên máy tính giúp người tiến hành thuận tiện việc lắp đặt, tháo dỡ, di chuyển hệ đo  Do trình thực tập tốt nghiệp viện Kĩ thuật hạt nhân Vật lý môi trường, lựa chọn đề tài : “Thiết kế mạch xử lý tín hiệu truyền phát khơng dây cho đầu dò nhấp nháy” Mở đầu  Với mục đích đề tài :  Thiết kế mạch xử lý tín hiệu truyền phát Bluetooth cho đầu dò nhấp nháy  Nội dung thực tập tốt nghiệp gồm hai nhiệm vụ :  Thiết kế mạch xử lý tín hiệu cho đầu dò nhấp nháy  Thiết kế mạch truyền phát Bluetooth Phần 1: Đặt vấn đề Đầu dò nhấp nháy Hệ xử lý tín hiệu đầu dò Đầu dò nhấp nháy Khi xạ vào chất nhấp nháy, chúng phát photon vào ống nhân quang điện, tín hiệu nhân lên nhiều lần tạo tín hiệu điện lớn lối Hệ xử lý tín hiệu đầu dò  Hệ xử lý tín hiệu gồm: tiền khuyếch đại, khối khuyếch đại khối đếm xung Phần 2: Phương pháp thực nghiệm Sơ đồ khối Khối xử lý tín hiệu Khối vi điều khiển Khối truyền phát không dây 1.Sơ đồ khối Đầu dò Tiền khuyếch đại Vi điều khiển Bluetoot h Máy tính  Tiền khuyếch đại có nhiệm vụ phối hợp trở kháng với đầu dò, tăng tỉ số S/N, khuyếch đại tín hiệu tạo xung vng biên độ chuẩn 5V  Khối vi điều khiển đếm xung gửi tới khối Bluetooth  Khối Bluetooth có nhiệm vụ truyền liệu tới máy tính 2 Khối xử lý tín hiệu    Tiền khuyếch đại nhạy điện tích có nhiệm vụ :  Phối hợp trở kháng với đầu dò  Nâng cao tỉ số tín hiệu tạp âm  Tích phân tín hiệu điện tích, biến đổi chúng thành xung điện  tạo thành mạch vi phân :  tạo thành mạch tích phân:  Lọc nhiễu:  Hệ số khuyếch đại: Khối xử lý tín hiệu  Mạch so sánh: Tạo xung vuông chuẩn 5V  Sử dụng IC tốc độ cao LF356 (5MHz), LM318 (15MHz)… Khối vi điều khiển hiển thị  Sử dụng Kit vi điều khiển Atmega 328p, 16MHz Có đầy đủ ngoại vi ADC, Bộ đếm, chân điều khiển  Phần mềm lập trình: Arduino IDE, hỗ trợ đầy đủ tập lệnh, giúp người dùng nhanh chóng nắm bắt vi điều khiển  Thơng dụng giới, cộng đồng hỗ trợ mạnh mẽ 3 Khối vi điều khiển hiển thị  Chuẩn giao tiếp UART : Dữ liệu truyền chút liệu truyền hết  UART cách giao tiếp đơn giản vi điều khiển máy tính, hổ trợ việc gỡ lỗi chương trình  Việc thao tác UART đơn giản hóa hàm thư viện Arduino  Serial.begin( tốc độ kết nối ): khởi tạo kêt nối serial  Serial.print(val): Hàm biến đổi liệu sang chuỗi trước gửi 3 Khối vi điều khiển hiển thị  Timer/Counter có chức định thời, đếm kiện, tạo xung  Trên chip Atmega328p Arduino có Timer/Counter  Sử dụng Timer/Counter để đếm xung Timer/Counter0 để định thời 4.Khối truyền phát không dây  Bluetooth đời với mục đích "khơng dây hóa" chuẩn serial RS-232 chuẩn hóa giao tiếp serial  Bluetooth giao tiếp sóng radio băng tần 2.4 đến 2.480 GHz  Băng tần hoạt động Bluetooth thay đổi liên tục với 79 kênh (từ 2.400 GHz đên 2.480 GHz) Đảm bảo bluetooth chống lại việc xâm nhập hiệu  Bước sóng bluetooth khoảng 12cm Đây chiều dài ănten module 4.Khối truyền phát không dây  Bluetooth thực giao tiếp chủ-tớ Thông tin truyền theo phương thức giao chuyển gói  Giả sử có mạng thiết bị, User muốn gửi thông tin đến User  User chia thông tin cần chuyển thành gói nhỏ  Các gói thơng tin đường truyền khác Thơng tin truyền nhanh chóng Sau nhận gói xếp lại theo thứ tự ban đầu 4.Khối truyền phát khơng dây  Module Bluetooth HC-05 có hai chế độ hoạt động là Command Mode và Data Mode  Command Mode: sử dụng tập lệnh AT  AT+PSWD=1234  AT+INQ: Set Pin cho thiết bị Bắt đầu tìm kiếm thiết bị để ghép nối  Ở chế độ Data Mode module truyền nhận liệu tới module bluetooth khác Thực nghiệm 1.Chế tạo, đo đạc khối xử lý tín hiệu 2.Chế tạo, đo đạc khối vi điều khiển hiển thị 1.Chế tạo, đo đạc khối xử lý tín hiệu  Mạch thực tế Khối xử lý tín hiệu ghép nối với đầu dò nhấp nháy  Thơng số kĩ thuật:  Nguồn ni: +5V  Dòng tiêu thụ: 20mA 5V  Công suất tiêu thụ: 100mW  Đầu vào: kết nối với dinode ống nhân quang  Đầu ra: Xung vuông biên độ chuẩn 5V 1.Chế tạo, đo đạc khối xử lý tín hiệu  Kết đo đạc với nguồn Cs-137: Xung từ dinode, xung dương, 300mV,20us Xung từ khối tiền khuyếch đại nhạy điện tích, xung âm, 1000mV,20us 1.Chế tạo, đo đạc khối xử lý tín hiệu  Kết đo đạc với nguồn Cs-137: Xung từ tầng khuyếch đại đảo, Xung từ mạch so sánh, xung dương, xung dương, biên độ 3V, độ rộng 20us biên độ 5V, độ rộng 15 us 2.Chế tạo, đo đạc khối vi điều khiển hiển thị Thơng số kĩ thuật: • Tần số xung vng cực đại : 2.5MHz • Sai số đếm: 0,05->0,25 % ( hoạt động liên tục 2h nhiệt độ 30 độ C) • Khoảng cách truyền: 15m • Chuẩn truyền: Bluetooth 2.0 • Nguồn nuôi: 5V • Dòng tiêu thụ: 10mA • Cơng suất tiêu thụ: 50mW Mạch 3D khối vi điều khiển truyền phát Bluetooth 2.Chế tạo, đo đạc khối vi điều khiển hiển thị  Phần mềm hiển thị:  Arduino Serial Plotter: vẽ đồ thị đầu dự án Arduino thời gian thực, sử dụng thông qua kết nối USB Số đếm truyền lên máy tính đo đạc với nguồn Cs 137 sát đầu dò Phần 3: Kết luận  Kết :  Hiểu nguyên lý hoạt động đầu dò nhấp nháy  Thiết kế thành cơng mạch xử lý tín hiệu truyền phát Bluetooth cho đầu dò nhấp nháy  Ưu điểm:  Tích hợp tiền khuyếch đại, khuyếch đại, khối đếm vào mạch  Truyền liệu không dây giúp đảm bảo an toàn cho người đo phép đo sử dụng nguồn phóng xạ hoạt độ lớn  Nhược điểm:  Mạch nhiều tín hiệu nhiễu, tiêu thụ công suất cao Phần 3: Kết luận  Hướng phát triển:  Nâng cao độ ổn định độ bền, giảm nhiễu tín hiệu,  Nâng cao khoảng cách truyền phát không dây cách sử dụng wifi, Bluetooth 4.0 để đảm bảo an toàn cho người đo đạc  Xây dựng trạm quan trắc phóng xạ truyền liệu lên internet điện thoại thông minh  Xây dựng thiết bị đo đạc truyền phát không dây ứng dụng kiểm tra không phá hủy  Xây dựng robot ứng phó khẩn cấp xảy cố liên quan đến nguồn phóng xạ, thay người vào đo đạc, gắp nguồn vùng suất liều cao  ...  Thiết kế mạch xử lý tín hiệu cho đầu dò nhấp nháy  Thiết kế mạch truyền phát Bluetooth Phần 1: Đặt vấn đề Đầu dò nhấp nháy Hệ xử lý tín hiệu đầu dò Đầu dò nhấp nháy Khi xạ vào chất nhấp nháy, ... lý tín hiệu truyền phát khơng dây cho đầu dò nhấp nháy Mở đầu  Với mục đích đề tài :  Thiết kế mạch xử lý tín hiệu truyền phát Bluetooth cho đầu dò nhấp nháy  Nội dung thực tập tốt nghiệp. .. nhấp nháy  Thiết kế thành cơng mạch xử lý tín hiệu truyền phát Bluetooth cho đầu dò nhấp nháy  Ưu điểm:  Tích hợp tiền khuyếch đại, khuyếch đại, khối đếm vào mạch  Truyền liệu không dây giúp