bài tập lớn môn đo lường cảm biến đề tài : ỨNG DỤNG CẢM BIẾN QUANG HỒNG NGOẠI PHÁT HIỆN VÀ BÁO ĐỘNG NGƯỜI VÀO BAN ĐÊM Ngày nay cảm biến hồng ngoại càng trở nên thân thuộc, được nhiều người biết đến và sử dụng bởi tính tiện lợi thông minh và đặc biệt hoàn toàn tự động. Và nó được ứng dụng vào việc bảo vệ an toàn cho gia đình trước những kẻ gian muốn đột nhập vào ngôi nhà của bạn. Có thể nói đây là một ứng dụng vô cùng hiệu của sản phẩm so với các thiết bị chống trộm khác thì việc sử dụng thiết bị cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm tốt nhất, bảo vệ được gia đình. Bởi khi đêm đến nếu có trộm bước vào nhà hay đi qua sân vườn, ban công của nhà bạn, khi chúng đi ngang qua mắt cảm ứng mà trộm không xác định được vị trí lắp đặt của cảm biến thì thiết bị hú còi và ngay lúc đó thì chủ nhà biết có trộm để đề phòng và có biện pháp xử lý kịp thời.
BỘ CÔNG THƯƠNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI BÀI TẬP LỚN Đề tài ỨNG DỤNG CẢM BIẾN CẢM BIẾN HỒNG NGOẠI BÁO ĐỘNG KHI CÓ NGƯỜI ĐI QUA VÀO BAN ĐÊM Sinh viên: Mã sinh viên: Hà Nội – 2021 MỤC LỤC I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Error! Bookmark not defined 1.1 Đặt vấn đề 1.2 Ưu nhược điểm cảm biến hồng ngoại II PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 2.1 Tìm hiểu cảm biến hồng ngoại 2.2 Sơ đồ khối thông số chi tiết mạch 2.2.1 Khối điều khiển 2.2.2 Khối cảm biến IR 2.3 Lắp mạch lập trình vi xử lý Error! Bookmark not defined 2.3.1.Giải thích nguyên lý làm việc Error! Bookmark not defined III KẾT QUẢ I TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Đặt vấn đề Ngày cảm biến hồng ngoại trở nên thân thuộc, nhiều người biết đến sử dụng tính tiện lợi thơng minh đặc biệt hồn tồn tự động Và ứng dụng vào việc bảo vệ an tồn cho gia đình trước kẻ gian muốn đột nhập vào ngơi nhà bạn Có thể nói ứng dụng vô hiệu sản phẩm so với thiết bị chống trộm khác việc sử dụng thiết bị cảm biến hồng ngoại giúp chống trộm tốt nhất, bảo vệ gia đình Bởi đêm đến có trộm bước vào nhà hay qua sân vườn, ban công nhà bạn, chúng ngang qua mắt cảm ứng mà trộm không xác định vị trí lắp đặt cảm biến thiết bị hú cịi lúc chủ nhà biết có trộm để đề phịng có biện pháp xử lý kịp thời 1.2 Ưu nhược điểm cảm biến hồng ngoại Ưu điểm cảm biến hồng ngoại Đèn rada loại đèn có độ nhạy cao, có khả phát chuyển động dù nhỏ nhất, kể chuyển động xuyên qua lớp tường mỏng, lớp gỗ nhựa Đèn rada có góc quét rộng, khoảng 360 độ có độ nhạy cảm ứng lên đến khoảng cách từ đến 8m nên thích hợp cho khơng gian rộng lớn Đèn không chịu chi phối từ nhiệt độ môi trường xung quanh Đặc biệt, đèn có có khả phân biệt chuyển động người đồ vật Bạn hồn tồn điều chỉnh góc cảm ứng theo ý muốn sử dụng vách ngăn để tránh vùng không muốn cảm ứng Nhược điểm cảm biến hồng ngoại Độ nhạy cao cảm biến radar nhược điểm lớn công nghệ dễ bị nhầm lẫn phát vật chuyển động Khác với đèn rada đại trên, đèn dùng cơng nghệ cảm biến hồng ngoại lại có nhiều yếu điểm góc quét nhỏ, có điểm chết, cảm biến xuyên vật cản Cảm biến hồng ngoại phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ nên mơi trường có nhiệt độ cao đèn nhạy Phạm vi đèn cảm biến nằm khoảng từ đến 3m II PHƯƠNG PHÁP THIẾT KẾ 2.1 Tìm hiểu cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại hay gọi IR Sensor, thiết bị điện tử dung để đo phát xạ hồng ngoại nhiều môi trường xung quanh bạn Theo nghiên cứu, xạ hồng ngoại nhà thiên văn học William Herchel vơ tình phát ông đo nhiệt độ màu ánh sang khác vào năm 1800 Lúc ông nhận thấy nhiệt độ vượt ánh sang đỏ cao Cảm biến hồng ngoại đo xạ nhiệt để phát vật cản Cảm biến hồng ngoại mắt người khơng thể nhìn thấy bước sóng rộng ánh sáng khả kiến Trên thực tế, thứ phát nhiệt độ K phát xạ hồng ngoại Hiện có hai loại cảm biến hồng ngoại thị trường cảm biến chủ động thụ động: Cảm biến hồng ngoại chủ động: Được cấu tạo từ phần diode phát sáng (LED) máy thu Khi vật thể đến gần cảm biến, ánh sáng hồng ngoại từ diode phát sáng phản xạ khỏi vật thể người nhận phát Cảm biến hồng ngoại thụ động: Đây cảm biến phát nhận tia hồng ngoại phát từ vật thể khác, cảm biến hồng ngoại thụ động tự phát tia hồng ngoại Sau nhận nguồn nhiệt, phận cảm biến hồng ngoại thụ động phân tích để xác định điều kiện báo động Cảm biến thụ động cấu tạo từ phần gồm cảm biến nhiệt điện, lọc hồng ngoại thấu kính Fresnel Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại dựa vào nguyên tắc hoạt động sử dụng cảm biến ánh sáng để phát bước sóng ánh sáng phổ hồng ngoại Muốn xem cường độ ánh sáng nhận được, bạn sử dụng đèn LED tạo ánh sáng có bước sóng với cảm biến hồng ngoại tìm kiếm Khi vật gần cảm biến, ánh sáng từ đèn LED khỏi vật thể vào cảm biến ánh sáng Đây gọi bước nhảy lớn cường độ 2.2 Sơ đồ khối thông số chi tiết linh kiện mạch 2.2.1 Sơ đồi khối mạch Cảm biến hồng ngoại Vi xử lý (Arduino) Khối nguồn 2.2.2 Đối Tượng Điều Khiển Chân 1: output OA1 Chân 2: đầu vào âm OA1 Chân 3: đầu dương OA1 Chân 4: đất Chân 5: đầu dương OA2 Chân 6: đầu vào âm OA2 Chân 7: đầu OA2 Chân 8: dương nguồn IC LM358 : khuếch đại thuật tốn kép cơng suất thấp, Phần 2: Đối Tượng Điều Khiển Chân 1: output OA1 Chân 2: đầu vào âm OA1 Chân 3: đầu dương OA1 Chân 4: đất Chân 5: đầu dương OA2 Chân 6: đầu vào âm OA2 Chân 7: đầu OA2 Chân 8: dương nguồn IC LM358 : khuếch đại thuật tốn khuếch đại có ưu điểm so với khuếch đại thuật toán chuẩn ứng dụng dùng nguồn đơn - Sử dụng nguồn đơn từ 3-32V - Có thể dử dụng nguồn đơi từ 2-15V - Độ lợi khuếch đại dải K=0 tơi 100db - Điện áp ngõ dải từ tới 1,5 IC LM358 hoạt động nguồn điện áp thấp 3V cao lên tới 32V LM358 có cơng suất cực máng thấp, nhiên có độ lợi cao 100dB Cấu tạo bên IC LM358 gồm khuếch đại thuật tốn, tương thích với nhiều loại mạch logic khác 2.3 Các tính khuếch đại thuật toán -Bảo vệ áp lối -Tầng khuếch đại vi sai lối vào -Dòng cung cấp lối vào thấp -Dải tín hiệu pha mở rộng tới nguồn âm 2.2.3 Cảm biến hồng ngoại IR Cảm biến có khả nhận biết vật cản môi trường với cặp LED thu phát hồng ngoại để truyền nhận liệu hồng ngoại Tia hồng ngoại phát với tần số định, có vật cản đường truyền LED phát phản xạ vào LED thu hồng ngoại, LED báo vật cản module sáng, khơng có vật cản, LED tắt Với khả phát vật cản khoảng ~ 30cm khoảng cách điều chỉnh thơng qua chiết áp cảm biến cho thích hợp với ứng dụng cụ thể như: xe dò line, xe tránh vật cản, … Thông số kỹ thuật IC so sánh: LM393 Điện áp: 3.3V - 6VDC Dòng tiêu thụ: Vcc = 3.3V: 23 mA Vcc = 5.0V: 43 mA Góc hoạt động: 35° Khoảng cách phát hiện: ~ 30 cm LED báo nguồn LED báo tín hiệu ngõ Mức logic ngõ ra: Mức thấp - 0V: có vật cản Mức cao - 5V: khơng có vật cản Kích thước: 3.2cm x 1.4cm Pinout Ký hiệu pin Mô tả VCC Pin nguồn 3.3V/5V GND 0V OUT (digital) Ngõ số 2.3 Lắp mạch lập trình vi xử lý 2.3.1 Sơ đồ mạch 2.3.2Giải thích sơ đồ nguyên lý: Khi cấp nguồn vào mạch, Led phát phát tia hồng ngoại, xảy hai trường hợp: TH1: Nếu gặp vật cản ( người), tia hồng ngoại bị vật cản đập lại vào Led thu, điện trở Led thu ( Rthu) vô bé Từ suy Vcc tức đèn Led sáng TH2: Nếu không gặp vật cản, Led phát luôn phát tia hồng ngoại, điện trở Led thu vô lớn, suy =>tức đèn Led không sáng Lưu ý: Khi gặp vật cản, ta phải điều chỉnh biến trở tam giác cho V3>V2 đèn Led sáng, cịn chưa điều chỉnh thỏa mãn đèn Led tắt III KẾT QUẢ -Hiểu chức điều khiển IC LM358 -Làm mạch cảm biến hồng ngoại phát người -Hạn chế: khoảng cách làm việc cảm biến chưa lớn ... Cảm biến hồng ngoại thụ động: Đây cảm biến phát nhận tia hồng ngoại phát từ vật thể khác, cảm biến hồng ngoại thụ động tự phát tia hồng ngoại Sau nhận nguồn nhiệt, phận cảm biến hồng ngoại. .. Cảm biến hồng ngoại mắt người khơng thể nhìn thấy bước sóng rộng ánh sáng khả kiến Trên thực tế, thứ phát nhiệt độ K phát xạ hồng ngoại Hiện có hai loại cảm biến hồng ngoại thị trường cảm biến. .. điều kiện báo động Cảm biến thụ động cấu tạo từ phần gồm cảm biến nhiệt điện, lọc hồng ngoại thấu kính Fresnel Nguyên lý hoạt động cảm biến hồng ngoại Cảm biến hồng ngoại dựa vào nguyên tắc hoạt