Thiết kế hệ thống xe 4 bánh có thể nhận biết vật cản ở phía sau thì còi hú, đèn sáng dùng cảm biến siêu âmSóng siêu âm được định nghĩa là một loại sóng có tần số cao mà con người không thể nghe thấy được
CHÀO MỪNG CÔ VÀ CÁC BẠN ĐÊN VƠI BÀI THUYẾT TRÌNH CỦA NHĨM BÀI THUYẾT TRÌNH MƠN ĐO LƯỜNG CẢM BIẾN Thiết kế hệ thống xe bánh nhận biết vật cản phía sau cịi hú, đèn sáng dùng cảm biến siêu âm Giảng Viên Hướng Dẫn: Th.s Lê Thị Thanh Nga Sinh Viên Thực Hiện: Cao Ngọc Nam Trần Bá Thuận Lớp: EE20C5.1 NỘI DUNG ĐỀ TÀI NỘI DUNG ĐỀ TÀI Sóng Siêu Âm, Cảm biến siêu âm Cấu tạo ,Nguyên lý Ư điểm,nhược điểm Công dụng Ứng Dụng Giới thiệu Một số loại cảm biến Vào đề tài - Sóng siêu âm gì? Sóng siêu âm định nghĩa loại sóng có tần số cao mà người nghe thấy Trong tự nhiên, sóng siêu âm tìm thấy loài động vật dơi, cá heo … Chúng dùng sóng siêu âm để định hướng đi, liên lạc với đồng loại, hay để săn mồi… Khi điều tra nghiên cứu loài động vật hoang dã này, nhà khoa học tìm hiểu khám phá nguyên tắc mà chúng sử dụng sóng âm để xu đơn mê Cơ gồm : • Đối tượng phát sóng âm • Sóng âm va chạm với vật cản phản xạ lại • Khoảng cách xác định dựa thời gian phát / thu Tuy nhiên, quy trình xác lập khoảng cách nhờ vào nhiều vào môi trường tự nhiên truyền dẫn Cụ thể, sóng âm truyền môi trường tự nhiên khác có thời hạn phản hồi khác Ví dụ : Sóng âm truyền thiên nhiên mơi trường chất lỏng hay rắn nhanh nhiều so với sóng âm truyền thiên nhiên mơi trường khơng khí Điểm hạn chế lớn sóng âm khơng truyền môi trường tự nhiên chân không Dựa nguyên tắc này, với tân tiến khoa học công nghệ tiên tiến tân tiến, nhà khoa học cung ứng thị trường nhiều ứng dụng : thiết bị khuynh hướng cho tàu ngầm, mạng lưới hệ thống đo khoảng cách công nghiệp, môi trường tự nhiên : đo độ sâu hồ nước, đo khoảng cách vật thể dây chuyền sản xuất, đo mức chất lỏng … từ loại cảm ứng siêu âm … Sóng siêu âm có an tồn khơng? Như định nghĩa mục trên, sóng siêu âm đơn sóng âm có tần số cao, ngồi lực cảm nhận âm tai người Chính vậy, sóng siêu âm khơng gây hại cho sức khoẻ người môi trường tự nhiên sống Dải tần số sóng siêu âm Vì sóng bảo đảm an tồn, sóng siêu âm ứng dụng ngành : chuẩn đốn hình ảnh siêu âm y khoa, kiểm tra khơng phá huỷ cấu trúc khí, ứng dụng ngành quan trắc thiên nhiên mơi trường, hố học, sinh học, … qua loại cảm ứng siêu âm Đầu tiên ta cần biết, siêu âm loại âm mà vượt qua khỏi giới hạn nghe tai người Thơng thường tai người nghe tần số giới hạn 20.000 Hz trở xuống Cịn siêu âm thường có tần số từ 20.000Hz trở lên Ngồi siêu âm ta cịn có Hạ âm loại âm có tần số thấp, vào khoảng 20 Hz Vậy Cảm biến siêu âm gì? Nói cách đơn giản, cảm biến siêu âm là thiết bị cảm biến hoạt động dựa sóng siêu âm Ta hiểu Sóng siêu âm sóng học có tần số lớn tần số âm nghe thấy (trên 20kHz Cũng giống loại cảm biến áp suất hay cảm biến nhiệt độ, cảm biến siêu âm dùng chủ yếu để đo khoảng cách vận tốc Ngoài cịn sử dụng ứng dụng làm sóng siêu âm dùng siêu âm y khoa (siêu âm chuẩn đốn hình ảnh) Cấu tạo cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm sử dụng ngun lí phản xạ sóng siêu âm Cảm biến siêu âm bao gồm phận phát sóng siêu âm đầu dị cơng suất nhỏ có khả phát tín hiệu Đầu dị siêu âm có nhiều dạng khác chia thành đầu dị thẳng ( sóng dọc ) đầu dị ngang ( sóng ngang ), đầu dị sóng bề mặt, đầu dị kép ( phát tín hiệu – nhận tín hiệu … Tuỳ vào mục đích sử dụng người ta chọn đầu dị cảm biến siêu ậm phù hợp Tất có chung cấu tạo cảm biến siêu âm sau: – Máy phát: Rung máy rung (thường làm từ chất liệu gốm có đường kính khoảng 15 mm) để tạo sóng siêu âm lan truyền vào khơng khí – Máy thu: Khi máy rung nhận sóng siêu âm, tạo rung động học tương ứng theo sóng siêu âm chuyển đổi thành lượng điện đầu máy thu – Điều khiển: Điều khiển truyền siêu âm máy phát cách sử dụng mạch tích hợp đánh giá xem máy thu có nhận tín hiệu (sóng siêu âm) kích thước tín hiệu thu hay khơng – Nguồn điện: Cảm biến siêu âm thường cung cấp nguồn điện DC bên với điện áp PCB ± 10% 24 V ± 10% cung cấp cho cảm biến thông qua mạch ổn áp bên Và loại cảm ứng siêu âm hoạt động giải trí dựa nguyên tắc tương tự Đầu tiên, đầu cảm ứng phát chùm sóng siêu âm lên mặt phẳng cần đo khoảng cách Khi sóng siêu âm gặp mặt phẳng vật cản phản xạ ngược lại Khi cảm ứng thu lại chùm sóng siêu âm Dựa vào thời hạn phản xạ tốc độ sóng, cảm ứng tính khoảng cách từ cảm ứng lên mặt phẳng vật thể Ưu điểm Ưu nhược điểm cảm biến sóng siêu âm: Bất kỳ loại thiết bị cảm ứng cơng nghiệp có ưu điểm điểm yếu khác Và cảm ứng siêu âm Sử dụng sóng siêu âm nên hồn tồn đo khoảng cách mà không cần tiếp xúc với vật chất cần đo Vì thế, cảm ứng siêu âm thường dùng để đo mức chất lỏng có độ ăn mịn cao acid xăng, dầu, … Sóng siêu âm loại âm có tần số cao nên độ nhạy cảm ứng cao, thời hạn phân phối nhanh Độ chuẩn cảm ứng siêu âm gần tuyệt đối, sai số trung bình khoảng chừng 0,15 % so với khoảng cách m trở lại Nhược điểm Cảm biến siêu âm chịu tác động ảnh hưởng nhiều nhiệt độ áp suất Vì hoạt động giải trí tốt mơi trường tự nhiên có nhiệt độ từ 60 độ C trở xuống áp suất khoảng chừng bar trở lại Các loại cảm ứng siêu âm đo mức chất lỏng có ngân sách góp vốn đầu tư bắt đầu cao so với loại cảm ứng đo mức chất lỏng khác Một điểm yếu khác cảm ứng siêu âm dễ bị nhiễu tín hiệu nên lắp ráp, bạn cần phải lắp theo hướng dẫn nhà phân phối Ứng dụng cảm biến siêu âm: Sau tất Em xin giới thiệu thêm vài ứng dụng cảm ứng siêu âm Cảm biến siêu âm công nghiệp: Trong công nghiệp, cảm ứng siêu âm ứng dụng ứng dụng phát dị tật mẫu sản phẩm ; phát mẫu sản phẩm bị ngã đổ băng chuyền, phát loại sản phẩm bị nứt bể, … Ngoài ra, người ta dùng cảm ứng siêu âm để đo mức nguyên vật liệu bể xác lập kích cỡ loại sản phẩm sau sản xuất Cảm biến siêu âm đo khoảng cách: Khi sử dụng cảm ứng siêu âm ; cảm ứng phát chùm tia sóng hình nón xuống vị trí cần đo khoảng cách Thông thường người ta dùng cảm ứng siêu âm để đo khoảng cách từ cảm ứng xuống mặt phẳng loại sản phẩm băng chuyền Nếu khoảng cách từ cảm ứng xuống mặt phẳng loại sản phẩm bất thần tăng cao lực mẫu sản phẩm bị móp, méo bị nứt Từ cảm ứng báo động loại mẫu sản phẩm khỏi băng chuyền Cảm biến siêu âm đo mức nước: Ngoài ứng dụng để đo mức nước, người ta dùng cảm ứng siêu âm đo mức chất lỏng nói chung Tức gồm có dầu ăn, dầu diesel, socola, nước trái cây, đường, muối, acid ăn mịn, … Lý dòng cảm ứng siêu âm đo mức chất lỏng hồn tồn đo mức mà khơng cần tiếp xúc với thiên nhiên môi trường đo nên không bị tác động ảnh hưởng độ ăn mòn đươc dùng ứng dụng đo mức thực phẩm Cảm biến vân tay siêu âm: Bạn có nghe,hiện số dịng điện thồi thơng minh có tương hỗ cảm ứng vân tay siêu âm Bạn có biết cảm ứng hoạt động giải trí dựa nguyên tắc sóng siêu âm Cảm biến hoạt động dựa công nghệ gọi “3D Sonic Sensor” Nó hoạt động cách thu lại sóng âm bị phản hồi lại từ da bạn Nó ghi lại thơng tin chi tiết ngón tay xuyên qua nước, kem dưỡng da dầu mỡ, vào ban đêm ánh sáng ban ngày Khi bạn đặt tay lên bàn hình điện thoại cảm ứng, sóng siêu âm phát từ hình hiển thị đến vân tay bạn Cảm biến siêu âm phát vật cản đề tài nhóm em nghiên cứu Như ví dụ phía trên, dòng xe lúc giờ, phần đầu xe đuôi xe trang bị cảm ứng siêu âm đo khoảng cách Khi phát phần đầu xe đuôi xe gần va chạm cảm ứng xuất tín hiệu báo động để báo cho tài xế biết có va chạm Và nhiều ứng úng dụng khác quân sự,trong đánh bắt thủy hải sải,trong y học đời sống thường ngày Các loại cảm biến siêu âm: Trên thực tế thị trường có nhiều loại cảm ứng siêu âm khác Mỗi loại lại có cấu trúc hiệu khác Sau em xin giới thiệu số loại Cảm biến siêu âm chống nước : Các loại cảm ứng siêu âm thường lắp vị trí cao phía băng chuyền ; lắp board mạch Vì khơng n cầu phải có tiêu chuẩn chống nước Nhưng so với loại cảm ứng siêu âm đo mức chất lỏng ; thường phải có chuẩn chống nước mức IP67 cao Lý loại cảm ứng thường lắp ráp ngồi trời ; nên cần phải có chuẩn chống nước để bảo vệ trước thời tiết nắng, mưa Cảm biến siêu âm arduino: Thực arduino tên loại cảm ứng siêu âm Mà arduino tảng mã nguồn mở sử dụng để kiến thiết xây dựng ứng dụng điện tử tương tác với với thiên nhiên môi trường thuận tiện Cảm biến siêu âm omron: Omron tên thương hiệu lớn Nhật Bản, nước Châu Á Thái Bình Dương nằm nhóm G7 Cảm biến siêu âm Carlo Gavazzi: Là dòng cảm ứng hãng Carlo Gavazzi đến từ Italy ; nhóm G7 Có khoanh vùng phạm vi đo 350 mm đến 6000 mm, tất hồn tồn thiết lập thang đo ; miễn số lượng giới hạn 6000 mm Tín hiệu output cảm ứng dạng analog 4-20 mA 0-10 V Cảm biến siêu âm đo mức nước Dinel: Dinel tên thương hiệu lớn Cộng hòa Séc chuyên loại cảm ứng đo mức ; báo mức chất lỏng, chất rắn … Đề tài triển khai: Thiết kế hệ thống xe bánh nhận biết vật cản phía sau dung cảm biến siêu âm Cảm biến siêu âm HC-SR04 HC-SR04 Loại cảm ứng khoảng cách siêu âm sử dụng thông dụng để xác lập khoảng cách RẺ CHÍNH XÁC Cảm biến siêu âm Ultrasonic HC-SR04 Nó có lực đo khoảng cách khoảng chừng từ -> 300 cm sử dụng để nhận biết khoảng cách từ vật thể đến cảm biến nhờ sóng siêu âm, cảm biến có thời gian phản hồi nhanh, độ xác cao, phù hợp cho ứng dụng phát vật cản, đo khoảng cách sóng siêu âm Thơng số kỹ thuật HC-SR04 : Điện áp hoạt động: 5VDC Dịng tiêu thụ: 10~40mA Chân tín hiệu: Echo, Trigger Góc quét: