6. Điểm: (Bằng chữ: )
2.4 Module cảm biến mưa
Cảm biến mưa là thiết bị dùng để phát hiện mưa, được ứng dụng trong thời tiết, các bộ báo mưa, các bộ báo rò rỉ nước…v.v.
2.4.1 Hình ảnh thực tế
Hình 2. 38 : Module cảm biến mưa thực tế 2.4.2 Mô tả
Module cảm biến mưa bao gồm:
Raindrops và bộ điều khiển riêng biệt, dễ dàng nối dây.
Tấm cảm biến mưa lớn, thuận lợi để phát hiện mưa.
Board có lỗ định vị dễ dàng lắp đặt
LM393 khoảng so sánh điện áp rộng
2.4.3 Thông số kỹ thuật.
Kích thước tấm cảm biến mưa: 54 x 40mm
Kích thước board PCB: 30 x 16mm
Điện áp: 5V
Đầu ra: đầu ra kỹ thuật số (0 và 1) và đầu ra tương tự điện áp A0;
Lỗ cố định bu lông dễ dàng để cài đặt.
Có đèn báo hiệu nguồn và đầu ra.
Đầu ra TTL, tín hiệu đầu ra TTL có giá trị thấp. Có thể điều khiển trực tiếp relay, buzzer, a small fan...
Độ nhạy có thể được điều chỉnh thông qua chiết áp.
LED sáng lên khi không có mưa đầu ra cao, có mưa, đầu ra thấp LED tắt.
2.4.4 Chế độ kết nối.
Bảng 2. 3 : Chế độ kết nối cảm biến mưa
Tên Chức năng
Vcc Nối nguồn 5V
GND Nối đất
D0 Đầu ra tín hiệu TTL chuyển đổi
A0 Đầu ra tín hiệu Analog
2.4.5 Nguyên lí hoạt động
Mạch cảm biến mưa hoạt động bằng cách so sánh hiệu điện thế của mạch cảm biến nằm ngoài trời với giá trị định trước (giá trị này thay đổi được thông qua 1 biến trở màu xanh) từ đó phát ra tín hiệu đóng / ngắt rơ le qua chân D0. Vì vậy, chúng ta dùng một chân digital để đọc tín hiệu từ cảm biến mưa.
Khi cảm biến khô ráo (trời không mưa), chân D0 của module cảm biến sẽ được giữ ở mức cao (5V). Khi có nước trên bề mặt cảm biến (trời mưa), đèn LED màu đỏ sẽ sáng lên, chân D0 được kéo xuống thấp (0V).
2.5 Động cơ DC giảm tốc .
2.5.1 Động cơ DC giảm tốc là gì?
Động cơ điện có số vòng quay rất lớn, thường 2900rpm, 1450rpm, 960rpm nhưng moment xoắn lại nhỏ. Mô-men xoắn đặc trưng cho khả năng chịu tải tức thời của động cơ đó. Khi gắn hộp giảm tốc vào động cơ điện, làm cho moment xoắn tăng lên. Những động cơ có gắn hai thiết bị trên được gọi là động cơ DC giảm tốc.
2.5.2 Hộp số giảm tốc 2.5.2.1 Giới thiệu
Hộp số giảm tốc là cơ cấu truyền động bằng ăn khớp trực tiếp, có tỉ số truyền không đổi. Được dùng để giảm vận tốc góc,tăng momen xoắn và là bộ máy trung gian giữa động cơ điện với các bộ phận làm việc của máy công tác.
2.5.2.2 Hộp số giảm tốc sử dụng bánh răng chuyển hướng vuông góc
Là kiểu vận hành ứng dụng sự ăn khớp của các bánh răng để giảm vận tốc góc và tăng momen xoắn.
Hình 2. 40 : Cấu tạo bên trong hộp giảm tốc.
Ưu điểm:
Không gian bên trong rộng, tỏa nhiệt tốt, làm cho tăng hiệu suất cho hộp giảm tốc.
Sửa chữa, bảo trì đơn giản.
Dễ xác định nguyên nhân hư hỏng bên trong và dễ dàng thay thế.
2.5.3 Động cơ DC giảm tốc chuyển hướng vuông góc
Hình 2. 42 : Động cơ DC gi ảm tốc chuyển hướng vuông góc
Động cơ giảm tốc chuyển hướng vuông góc thích hợp với những ứng dụng cần tốc độ chậm, khỏe, cần khóa trục khi không cấp điện, các ứng dụng như cơ cấu nâng hạ (giàn phơi thông minh), cơ cấu kẹp. Do cơ cấu bánh răng trục vít cho nên khi không được cấp điện, trục sẽ bị khóa lại, nghĩa là không thể quay trục bằng tay.
Thông số kỹ thuật:
Điện áp: 12V.
Tốc độ quay không tải : 90rpm.
Đường kính trục: 6mm.
Kích thước : 77 x 32 x 21.5mm.
2.6 Module công tắc hành trình. 2.6.1 Giới thiệu. 2.6.1 Giới thiệu.
Công tắc hành trình được dùng nhiều trong ngành xây dựng, khai thác mỏ, cảng, công nghiệp nặng trong các dây chuyền tự động, thiết bị nâng, băng tải để kiểm soát chuyển động, hành trình, tốc độ, an toàn ... Các công tắc hành trình có thể
là các nhút nhấn (button) thường đóng, thường mở, công tắc 2 tiếp điểm, và cả công tắc quang...
Các kiểu của công tắc hành trình như: kiểu gạt, nhấn, hạn vị đầu tang, kéo và treo.
Công tắc hành trình trước tiên là cái công tắc tức là làm chức năng đóng mở mạch điện, và nó được đặt trên đường hoạt động của một cơ cấu nào đó sao cho khi cơ cấu đến 1 vị trí nào đó sẽ tác động lên công tắc. Hành trình có thể là tịnh tiến hoặc quay.
Khi công tắc hành trình được tác động thì nó sẽ làm đóng hoặc ngắt một mạch điện do đó có thể ngắt hoặc khởi động cho một thiết bị khác. Người ta có thể dùng công tắc hành trình vào các mục đích như:
Giới hạn hành trình ( khi cơ cấu đến vị trí dới hạn tác động vào công tắc sẽ làm ngắt nguồn cung cấp cho cơ cấu -> nó không thể vượt qua vị trí giới hạn)
Hành trình tự động: Kết hợp với các role, PLC hay VDK để khi cơ cấu đến vị trí định trước sẽ tác động cho các cơ cấu khác hoạt động (hoặc chính cơ cấu đó).
2.6.2 Module công tắc hành trình.
Hình 2. 43 : Hình ảnh thực tế module công tắc hành trình 2.6.2.1 Đặc điểm kỹ thuật.
Module công tắc hành trình được thiết kế sao cho khi xảy ra va chạm với tiếp điểm, ngõ ra của module ở mức thấp, còn khi không xảy ra va chạm thì ngõ ra của module ở mức cao.
Trên module có thêm đèn LED hiển thị, khi xảy ra va chạm ở tiếp điểm thì đèn bật sáng, khi không va chạm ở tiếp điểm thì đèn tắt.
2.6.2.2 Thông số kỹ thuật
Vcc : Nguồn cung cấp (3V-12V).
GND: nối đất
OUT : ngõ ra của module
Kích thước: 25mmx19mm / 9.75 "x0.74" (inch)
2.6.2.3 Sơ đồ mạch
Chương 3
NỘI DUNG NGHIÊN CỨU CHÍNH 3.1 Chuẩn giao tiếp SPI
3.1.1 Giới thiệu
SPI (Serial Peripheral Interface – Giao diện Ngoại vi Nối tiếp) là một chuẩn đồng bộ nối tiếp để truyền dữ liệu ở chế độ song công toàn phần (full-duplex), do công ty Motorola thiết kế nhắm đảm bảo sự liên hợp giữa các vi điều khiền và thiết bị ngoại vi một cách đơn giản.
Đây là kiểu truyền thông Master-Slave, trong đó có 1 chip Master điều phối quá trình truyền thông và các chip Slaves được điều khiển bởi Master vì thế truyền thông chỉ xảy ra giữa Master và Slave.
SPI cung cấp một giao diện nối tiếp đơn giản giữa vi xử lý và thiết bị ngoại vi. Giống với các Bus nối tiếp khác như I2C, CAN hoặc USB. Chuẩn giao tiếp SPI ngày càng được sử dụng rộng rãi trong lĩnh vực điện tử, đặc biệt là trong giao tiếp trao đổi dữ liệu với các thiết bị ngoại vi.
Giao diện SPI được sử dụng tích hợp trong một số loại thiết bị như:
Các bộ chuyển đổi (ADC và DAC)
Các loại bộ nhớ (EEPROM và FLASH)
Các loại IC thời gian thực
Các loại cảm biến (nhiệt độ, áp suất...)
Và một số loại thiết bị khác như: bộ trộn tín hiệu analog, LCD, Graphic LCD...
3.1.2 Chuẩn truyền thông SPI 3.1.2.1 Cấu trúc SPI 3.1.2.1 Cấu trúc SPI
Giao diện SPI được thực hiện thông qua Bus 4 dây MISO, MOSI, SCK và SS nên đôi khi SPI còn được gọi là “giao diện 4 dây”.
MISO – Master Input/ Slave Output
Chân MISO dùng để truyền dữ liệu ra khỏi SPI khi đặt cấu hình là Slave và nhận dữ liệu khi đặt cấu hình là Master. MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau.
MOSI – Master Output/ Slave Input
Chân MOSI dùng để truyền dữ liệu ra khỏi SPI khi đặt cấu hình là Master và nhận dữ liệu khi đặt cấu hình là Slave. MISO của Master và các Slaves được nối trực tiếp với nhau.
SCK – Serial Clock
Xung giữ nhịp cho giao tiếp SPI, vì SPI là chuẩn truyền thông đồng bộ nên cần một đường giữ nhịp, mỗi nhịp trên chân SCK báo 1 bit dữ liệu đến hoặc đi. Sự tồn tại của chân SCK giúp quá trình truyền ít bị lỗi và vì thế tốc độ truyền của SPI có thể đạt hiệu quả cao.
Xung nhịp chỉ được tạo ra bởi chip Master
SS – Slave Select
SS là đường chọn Slave cần giao tiếp, trên các chip Slave đường SS sẽ ở mức cao khi không làm việc. Nếu chip Master kéo đường SS của một Slave nào đó xuống mức thấp thì việc giao tiếp sẽ xảy ra giữa Master và Slave đó.
Chỉ có một đường SS trên mỗi Slave nhưng có thể có nhiều đường điều khiển trên Master tùy thuộc vào thiết kế của người dùng.
Có thể mô tả tóm tắt các tín hiệu của giao diện SPI bằng bảng sau:
Bảng 3. 1 : Tóm tắt các tín hiệu của giao diện SPI
Tên tín hiệu Chiều Mô tả
SCK
Master: đầu ra Slave: đầu vào
Clock đồng bộ truyền/nhận dữ liệu luôn được cung cấp bởi Master
SS
Master: đầu ra Slave: đầu vào
Tín hiệu kết nối với Slave. Master kích hoạt tín hiệu này nếu muốn truyền/nhận dữ liệu với Slave.
Master: MOSI
Slave: SDO hoặc SO
Đầu ra
Đầu ra dữ liệu nối tiếp
- Với Master tín hiệu có tên Master Out Slave In
- Với Slave tín hiệu có tên Slave Data Out
Master: MISO Slave: SDI hoặc SI
Đầu vào
Đầu vào dữ liệu nối tiếp
- Với Master tín hiệu có tên Master In Slave Out
- Với Slave tín hiệu có tên Slave Data In
3.1.2.2 Truyền thông SPI như thế nào.
Mô tả cơ chế
Hình dưới đây mô tả quá trình truyền một gói dữ liệu thực hiện bởi module SPI trong AVR, bên trái là chip Master và bên phải là Slave.
Hình 3. 2 : Truyền dữ liệu SPI
Giản đồ định thời giao tiếp SPI – Motorola
Khi Master muốn truyền/nhận dữ liệu, nó kéo tín hiệu chọn chip SS xuống mức thấp. Sau đó, Master cung cấp Clock đồng bộ việc truyền/nhận dữ liệu trên đường SCK.
Vị trí lấy mẫu dữ liệu và dịch dữ liệu theo xung SCK phụ thuộc vào hai thông số cấu hình được quy định bởi chuẩn SPI là pha của Clock (CPHS – Clock Phase) và cực của Clock (CPOL – Clock Polarity)
Cực của Clock quyết định trạng thái rảnh (idle) của tín hiệu SCK. Nếu CPOL = 0 thì mức logic khi idle của SCK là mức 0. Nếu CPOL = 1 thì ngược lại.
Dựa vào pha của Clock chúng ta sẽ biết lấy điểm mẫu ở đâu:
Nếu pha Clock bằng 0 thì dữ liệu được lấy mẫu khi SCK chuyển từ trạng thái idle sang active, có thể là cạnh lên hoặc cạnh xuống tùy vào giá trị
CPOL.
Nếu pha Clock bằng 1 thì dữ liệu được lấy mẫu khi SCK chuyển từ trạng thái active sang idle.
3.1.3 Các kiểu kết nối SPI
3.1.3.1 Kết nối điểm – điểm ( point-to-point )
Đây là kiểu kết nối cơ bản nhất của giao thức SPI là một master kết nối với một slave.
Hình 3. 4 : Kết nối point-to-point, một master nối với một slave
Cả Master và Slave đều có thanh ghi dịch nối tiếp (thanh ghi dữ liệu 8 bits) ở bên trong. Thiết bị Master bắt đầu việc trao đổi dữ liệu bằng cách truyền đi một bit vào thanh ghi dịch của nó, sau đó bit dữ liệu sẽ được đưa sang Slave theo đường tín hiệu MOSI (SDI), Slave sẽ truyền dữ liệu nằm trong thanh ghi dịch của chính nó ngược trở về Master thông qua đường tín hiệu MISO (SDO). Bằng cách này, dữ liệu của hai thanh ghi sẽ được trao đổi với nhau. Việc đọc và ghi dữ liệu vào Slave diễn ra cùng một lúc nên tốc độ trao đổi dữ liệu diễn ra rất nhanh. Do đó, giao thức SPI là một giao thức rất có hiệu quả.
Trong kiểu kết nối này, chỉ có thiết bị Master mới có thể điều khiển (phát ra) xung SCK. Dữ liệu sẽ không được truyền đi nếu như Master không cung cấp xung
SCK và tất cả các thiết bị Slave đều được điều khiển bởi xung nhịp phát ra từ Master trong khi đó, Slave lại không có khả năng phát xung.
3.1.3.2 Kết nối Multi-Slave.
Kết nối nhiều slave độc lập (Independent slaves) hay kết nối song song:
Trong cách kết nối này, tín hiệu SCK và SDO từ Master được cung cấp đến từng Slave. Đường tín hiệu SDO của các Slave nối chung lại với nhau và truyền về Master. Lúc này, Master sẽ lựa chọn Slave nào để trao đổi dữ liệu thông qua các chân SS riêng lẻ.
Hình 3. 5 : Kết nối nhiều slave song song
Kết nối nối tiếp hay kết nối Daisy-Chained
Trong kết nối này, chân SS và SCK của master nối song song đến tất cả các slave. Chân SDO của slave trước nối đến SDI của slave sau. Chân MOSI của master nối đến SDI của slave đầu tiên trong chuỗi và MISO được nối đến SDO của slave cuối cùng trong chuỗi.
Việc truyền dữ liệu từ master đến các slave và dữ liệu master nhận từ slave cuối cùng được minh họa với các slave như sau:
Hình 3. 6 : Kết nối nối tiếp (Daisy-Chained) 3.1.3.3 Kết nối Multi-Master
Kết nối nhiều master độc lập (Independent masters hay Multi-master). Đối với kiểu kết nối này có nhiều cách kết nối và nhiều vấn đề hơn.
Kết nối nhiều master song song đến một slave
Với cách kết nối này, phần cứng ngoại vi phải hỗ trợ thêm các tín hiệu điều khiển khác để tránh xung đột khi hai master cùng truy xuất đến slave. Ví dụ một trong các cách hỗ trợ multi-master như trong hình sau:
Hình 3. 7 : Kết nối hai master song song đến một slave
Giải pháp ở đây là ngoài các tín hiệu SPI thông thường, phần cứng của hai master SPI hỗ trợ thêm tín hiệu SS_IN để master này biết master kia có đang chọn slave hay không. Đồng thời tín hiệu SS nối đến slave được mắc qua một cổng XNOR để nếu hai master cùng chọn thì tín hiệu SS của slave vẫn không tích cực.
Bên cạnh đó, trong mạch trên, ngoài txd (chính là tín hiệu MOSI) thì đường SCK cũng phải Hi-Z khi master không chọn slave.
Kết nối hai master với nhau
Đây là một dạng khác của multi-master. Trong đó hai master nối trực tiếp với nhau, giao tiếp qua 5 đường.
Hình 3. 8 : Kết nối hai master với nhau 3.2 Web server.
3.2.1 Web server là gì?
Web Server (máy chủ Web): máy chủ mà trên đó cài đặt phần mềm chạy Website, đôi khi người ta cũng gọi chính phần mềm đó là Web Server. Tất cả các Web Server đều hiểu và chạy được các file *.htm và *.html, tuy nhiên mỗi Web Server lại phục vụ một số kiểu file chuyên biệt chẳng hạn như IIS của Microsoft dành cho *.asp, *.aspx…; Apache dành cho *.php…; Sun Java System Web Server của SUN dành cho *p…
Máy chủ Web Server là máy chủ có dung lượng lớn, tốc độ cao, được dùng để lưu trữ thông tin như một ngân hàng dữ liệu, chứa những website đã được thiết kế cùng với những thông tin liên quan khác. (các mã Script, các chương trình, và các file Multimedia)
Web Server có khả năng gửi đến máy khách những trang Web thông qua môi trường Internet (hoặc Intranet) qua giao thức HTTP – giao thức được thiết kế để gửi các file đến trình duyệt Web (Web Browser), và các giao thức khác.
Tất cả các Web Server đều có một địa chỉ IP (IP Address) hoặc cũng có thể có một Domain Name.
Bất kỳ một máy tính – máy chủ nào cũng có thể trở thành một Web Server bởi việc cài đặt lên nó một chương trình phần mềm Server Software và sau đó kết nối vào Internet.
Khi máy tính của bạn kết nối đến một Web Server và gửi đến yêu cầu truy cập các thông tin từ một trang Web nào đó, Web Server Software sẽ nhận yêu cầu và gửi lại cho bạn những thông tin mà bạn mong muốn.
3.2.1.1 Hoạt động của máy chủ Web.
Các tiến trình cơ bản :
Theo mô hình trên, trình duyệt web (bên trái) thực hiện một kết nối tới máy