Cảm biến tiệm cận hồng ngoại E18-D80NK dùng ánh sáng hồng ngoại để xác định khoảng cách tới tiệm cận cho độ phản hồi nhanh và rất ít nhiễu do sử dụng mắt nhận và phát tia hồng ngoại theo tần số riêng biệt. Cảm biến có thể chỉnh khoảng cách báo mong muốn thông qua biến trở, ngõ ra cảm biến ở dạng cực thu hở nên cần thêm một trở treo lên nguồn ở chân tín hiệu khi sử dụng.
Thông số kỹ thuật:
Khoảng cách phát hiện: 3 ~ 80cm.
Có thể điều chỉnh khoảng cách qua biến trở.
Dòng kích ngõ ra: 300mA.
Ngõ ra dạng NPN cực thu hở giúp tùy biến được điện áp ngõ ra, trở treo lên áp bao nhiêu sẽ tạo thành điện áp ngõ ra bấy nhiêu.
Chất liệu sản phẩm: nhựa.
Có led hiển thị ngõ ra màu đỏ.
Kích thước: 1.8cm (D) x 7.0cm (L).
Hình 2.15: Sơ đồ cảm biến tiệm cận hồng ngoại E18-D80NK
Sơ đồ chân:
1. Màu nâu: VCC, nguồn dương 5VDC. 2. Màu xanh dương: GND, nguồn âm 0VDC
3. Màu đen: Chân tín hiệu ngõ ra cực thu hở NPN, cần phải có trở kéo để tạo thành mức cao.
Lưu ý: Tín hiệu ra có dòng rất nhỏ nên không được kích trực tiếp vào relay (rơ le) sẽ gây cháy cảm biến, có thể tham khảo các module rơ le đã được thiết kế bảo vệ.
2.5. Giới thiệu về rơ le
Trước khi tiến hành mạch để điều khiển rơ le ta phải xem xét hai thông số quan trọng của rơ le. Thông số đầu tiên là điện áp khởi động, đây là điện áp cần thiết để bật rơ le và thay đổi tiếp xúc từ Com->NC to Com->NO. Rơ le có điện áp
khởi động 5V, nhưng ta cũng có thể tìm rơ le có điện áp 3V, 6V và thậm chí 12V; vì vậy chọn một rơ le dựa vào điện áp sẵn có. Thông số khác là điện áp phụ tải và dòng điện phụ tải, đây là điện áp hoặc dòng điện mà thiết bị đầu cuối NC, NO hoặc Com của rơ le có thể chịu được, trong trường hợp đối với DC này, điện áp và dòng điện tối đa là 12V và 1A. Đảm bảo phụ tải đang sử dụng nằm trong khoảng này.
Hình 2.16: Mạch nguyên lý của rơ le
Mạch trên là nguyên lý tối thiểu về vận hành rơ le. Vì rơ le có điện áp khởi động 5V thì chúng ta sử dụng một nguồn điện +12DC vào một đầu cuộn cảm và một đầu tiếp đất thông qua một công tắc. Công tắc này có thể từ một tranzito nhỏ đến một bộ vi điều khiển hoặc một bộ vi xử lý để có thể vận hành chuyển mạch. Chúng ta cũng có thể sử dụng nối diode qua cuộn cảm của rơ le, diode này được gọi là Diode quét ngược.
Mục đích của diode là bảo vệ công tắc không tăng vọt điện áp do cuộn cảm rơ le. Theo đó, một đầu phụ tải có thể được nối với pin.
Com và một đầu khác được nối với NO hoặc NC. Nếu được nối với NO, phụ tải bị ngắt kết nối trước khi khởi động và nếu được nối với NC, phụ tải được kết nối trước khi khởi động.
Đây là một rơ le khởi động mức thấp hai kênh và có thể được áp dụng cho Arduino và Raspberry Pi. Các rơ le phù hợp để dẫn động các thiết bị điện tử công suất cao như đèn, quạt điện và điều hòa không khí. Một rơ le có thể được sử dụng để kiểm soát điện áp thấp bằng cách nối rơ le với MCU .
Hình 2.17: Relay 5 chân SRD-12VDC
Relay 5 chân SRD-12VDC
Là loại linh kiện đóng ngắt điện cơ đơn giản. Nó gồm 2 phần chính là cuộn hút và các tiếp điểm. Cấu tạo của relay được mô tả trong hình.
Hình 2.18: Sơ đồ chân Rơ le SRD-12VDC
Chân 1 và chân 2 được nối vào cuộn hút, khi có điện vào cuộn hút sẽ hút tiếp điểm chuyển từ vị trí 4 xuống tiếp điểm 5.
Chân 4, chân 5: tiếp điểm.
Ứng dụng của Rơ le:
Nhìn chung, công dụng của rơ le là "dùng một năng lượng nhỏ để đóng cắt nguồn năng lượng lớn hơn".
Rơ le được dùng khá thông dụng trong các ứng dụng điều khiển động cơ và chiếu sáng.
Khi cần đóng cắt nguồn năng lượng lớn, rơ le thường được ghép nối tiếp. Nghĩa là một rơ le nhỏ điều khiển một rơ le lớn hơn, và rơ le lớn sẽ điều khiển nguồn công suất.
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp điều khiển: 12V - Dòng điện cực đại: 10A - Thời gian tác động: 10ms - Thời gian nhả hãm: 5ms
- Nhiệt độ hoạt động: -45oC ~ 75oC
Phân loại rơle
Có nhiều loại rơ le với nguyên lí và chức năng làm việc rất khác nhau. Do vậy có nhiều cách để phân loại rơ le:
a) Phân loại theo nguyên lí làm việc gồm các nhóm
+ Rơ le điện cơ (rơ le điện từ, rơle từ điện, rơ le điện từ phân cực, rơ le cảm ứng,...).
+ Rơ le nhiệt. + Rơ le từ.
+ Rơ le điện tử -bán dẫn, vi mạch. + Rơ le số.
b) Phân theo nguyên lí tác động của cơ cấu chấp hành
+ Rơ le có tiếp điểm: loại này tác động lên mạch bằng cách đóng mở các tiếp điểm.
+ Rơ le không tiếp điểm (rơ le tĩnh): loại này tác động bằng cách thay đổi đột ngột các tham số của cơ cấu chấp hành mắc trong mạch điều khiển như: điện cảm, điện dung, điện trở,...
c) Phân loại theo đặc tính tham số vào + Rơ le dòng điện.
+ Rơ le điện áp. + Rơ le công suất. + Rơ le tổng trở,...
d) Phân loại theo cách mắc cơ cấu
+ Rơ le sơ cấp: loại này được mắc trực tiếp vào mạch điện cần bảo vệ. + Rơ le thứ cấp: loại này mắc vào mạch thông qua biến áp đo lường hay biến dòng điện.
e) Phân theo giá trị và chiều các đại lượng đi vào rơ le + Rơ le cực đại.
+Rơ le cực tiểu.
+Rơ le cực đại-cực tiểu. +Rơ le so lệch.
+Rơ le định hướng.
2.6. Giới thiệu về Màn hình LCD
2.6.1. Tổng quan
LCD (Liquid Crystal Display) được sử dụng trong rất nhiều các ứng dụng của Vi Điều Khiển. LCD có rất nhiều ưu điểm so với các dạng hiển thị khác. Nó có khả năng hiển thị kí tự đa dạng, trực quan (chữ, số và kí tự đồ họa), dễ dàng đưa vào mạch ứng dụng theo nhiều giao thức giao tiếp khác nhau, tốn rất ít tài nguyên hệ thống và giá thành rẻ…
2.6.2. Giới thiệu về LCD 20x4
LCD 20x4 là màn hình tinh thể lỏng nhỏ dùng để hiện thị chữ hoặc số trong bảng mã ACSII. Màn hình sử dụng là màn hình text LCD 20x4 xanh dương, có khả năng hiển thị 4 dòng với mỗi dòng là 20 ký tự, các ký tự có màu trắng và có
LCD 20x4 sử dụng MPU SPLC780D-01 điều khiển và truy xuất dữ liệu LCD LCD 20x4 nghĩa là loại có 4 dòng và mỗi dòng chỉ hiển thị được 20 kí tự. Đây là loại màn hình được sử dụng rất phổ biến trong các loại mạch điện.
Thông số kỹ thuật
- Điện áp hoạt động: 4.5-5VDC - Dòng tiêu thụ: 2.0 – 5.0mA
- Điện thế LCD nhận biết mức cao(V¿¿OH)¿: 2.4V - Điện thế LCD nhận biết mức thấp(V¿¿OL)¿: 0.4V - Nhiệt độ hoạt động : -10°C đến 60°C
- Hiển thị tối đa 20 ký tự trên 4 dòng - Ngõ giao tiếp: 16 chân
- Chữ đen nền xanh lá hoặc xanh dương
Chức năng các chân của LCD
Bảng 2.11: Chức năng các chân của LCD
Chân Ký hiệu Mô tả
1 VSS GND 2 VDD Nguồn cấp cho LCD 3 V0 Điều chỉnh độ tương phản 4 RS Chọn thanh ghi: RS=0: chọn thanh ghi lệnh RS=1: chọn thanh ghi dữ liệu
5 R/W
Chọn thanh ghi đọc viết dữ liệu: R/W=0: thanh ghi viết
R/W=1: thanh ghi đọc
6 E
Chân cho phép (Enable). Sau khi các tín hiệu được đặt lên bus DB0-DB7, các lệnh chỉ được chấp nhận khi có 1 xung cho phép của chân E.
Ở chế độ ghi: dữ liệu ở bus LCD chuyển vào thanh ghi bên
trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) Ở chế độ đọc: dữ liệu sẽ được LCD xuất ra DB0-DB7 khi
phát hiện cạnh lên (low-to-high transition) ở chân E và được LCD giữ ở bus đến khi nào chân E xuống mức thấp.
7 - 14 DB0 – DB7
Chân truyền dữ liệu. Có hai chế độ sử dụng 8 đường bus này:
Chế độ 8 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 8 đường, với bit MSB là bit DB7.
Chế độ 4 bit: Dữ liệu được truyền trên cả 4 đường từ DB4 đến DB7, với bit MSB là bit DB7.
15 A Cực dương led nền 16 K Cực âm led nền
Các thanh ghi
Chip HD44780 có 2 thanh ghi 8 bit quan trọng: thanh ghi lệnh IR (Instructor Register) và thanh ghi dữ liệu DR (Data Register)
Thanh ghi IR: để điều khiển LCD, người dùng phải ra lệnh thông qua 8 đường bus DB0-DB7. Mỗi lệnh được nhà sản xuất LCD đánh địa chỉ rõ ràng. Người dùng chỉ việc cung cấp địa chỉ lệnh bằng cách nạp vào thanh ghi IR. Nghĩa là khi ta nạp vào thanh ghi IR một chuỗi 8 bit, chip HD44780 sẽ tra bảng mã lệnh tại địa chỉ mà IR cung cấp và thực hiện lệnh đó.
Thanh ghi DR: thanh ghi DR dùng để chứa dữ liệu 8 bit để ghi vào vùng RAM DDRAM hoặc CGRAM (ở chế độ ghi) hoặc dùng để chứa dữ liệu từ hai vùng RAM này gởi ra MPU (ở chế độ đọc). Nghĩa là, khi MPU ghi thông tin vào DR, mạch nội bên trong chíp sẽ tự động ghi thông tin này vảo DDRAM hoặc CGRAM. Hoặc khi thông tin về địa chỉ được ghi vào IR, dữ liệu ở địa chỉ này trong vùng RAM nội của HD44780 sẽ được chuyển ra DR để truyền cho MPU. Bằng cách điều khiển chân RS và R/W chúng ta có thể chuyển qua lại giữa 2 thanh ghi này khi giao tiếp với MPU. Bảng sau đây tóm tắt lại các thiết lập đối với hai chân RS và R/W theo mục đích giao tiếp.
Bảng 2.12: Chức năng các chân RS và R/W
RS R/W Chức năng
0 0 Ghi vào thanh ghi IR để ra lệnh cho LCD
0 1 Đọc cờ bận ở DB7 và giá trị của bộ đếm địa chỉ ở DB0-DB6
1 0 Ghi vào thanh ghi DR
1 1 Đọc dữ liệu từ DR
Cờ báo bận (Busy Flag)
Khi thực hiện các hoạt động bên trong chip, mạch nội bên trong cần một khoảng thời gian để hoàn tất. Khi đang thực thi các hoạt động bên trong chip như thế, LCD bỏ qua mọi giao tiếp với bên ngoài và bật cờ BF lên để báo cho MPU biết nó đang bận. Dĩ nhiên, khi xong việc, nó sẽ đặt cờ BF lại mức 0.
Tập lệnh của LCD Bảng 2.14: Tập lệnh của LCD Tên lệnh Hoạt động Clear Display Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 0 0 0 0 1
Lệnh Clear Display (xóa hiển thị) sẽ ghi một khoảng trống - blank vào tất cả ô nhớ trong DDRAM, sau đó trả bộ đếm địa AC=0, trả lại kiểu hiển thị gốc nếu nó bị thay đổi. Nghĩa là: tắt hiển thị, con trỏ dời về góc trái (hàng đầu tiên), chế độ tăng AC.
Return Home
Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 0 0 0 1 *
Lệnh Return home trả bộ đếm địa chỉ AC về 0, trả lại kiểu hiển thị gốc nếu nó bị thay đổi. Nội dung của DDRAM không thay đổi. Entry
mode set
Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 0 0 1 [I/D] [S]
I/D: Tăng (I/D=1) hoặc giảm (I/D=0) bộ đếm địa chỉ hiển thị AC 1 đơn vị mỗi khi có hành động ghi hoặc đọc vùng DDRAM. Vị trí con trỏ cũng di chuyển theo sự tăng giảm này.
S: Khi S=1 toàn bộ nội dung hiển thị bị dịch sang phải (I/D=0) hoặc sang trái (I/D=1) mỗi khi có hành động ghi vùng DDRAM.
Khi S=0: không dịch nội dung hiển thị. Nội dung hiển thị không dịch khi đọc DDRAM hoặc đọc/ghi vùng CGRAM.
Display on/off control
Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 0 1 [D] [C] [B]
D: Hiển thị màn hinh khi D=1 và ngược lại. Khi tắt hiển thị, nội dung DDRAM không thay đổi.
C: Hiển thị con trỏ khi C=1 và ngược lại.
B: Nhấp nháy kí tự tại vị trí con trỏ khi B=1 và ngược lại.
Cursor or display shift
Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 0 0 1 [S/C] [R/L] * *
Lệnh Cursor or display shift dịch chuyển con trỏ hay dữ liệu hiển thị sang trái mà không cần hành động ghi/đọc dữ liệu. Chi tiết sử dụng xem bảng dưới đây:
S/ C
R/
L Hoạt động
0 0 Dịch vị trí con trỏ sang trái 0 1 Dịch vị trí con trỏ sang phải
1 0 Dịch toàn bộ nội dung hiển thị sang trái, con trỏcũng dịch theo 1 1 Dịch toàn bộ nội dung hiển thị sang phải, con trỏcũng dịch theo
Function Set
Mã lệnh
DBx DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0
DBx 0 0 0 [DL] [N] [F] * *
DL: Khi DL=1, LCD giao tiếp với MPU bằng giao thức 8 bit (từ bit DB7 đến DB0). Ngược lại, giao thức giao tiếp là 4 bit (từ bit DB7
đến bít DB0). Khi chọn giao thức 4 bít, dữ liệu đựơc truyền / nhận 2 lần liên tiếp, với 4 bít cao gởi/nhận trước, 4 bít thấp gởi/nhận sau. N: Thiết lập hàng hiển thị. F: Thiết lập kiểu ký tự. Set CGRAM address Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = 0 1 [ACG][ACG][ACG][ACG][ACG][ACG]
Lệnh này ghi vào AC địa chỉ của CGRAM. Kí hiệu [AGG] chỉ 1 bit của chuỗi dữ liệu 6 bit. Ngay sau lệnh này là lệnh đọc/ghi dữ liệu từ CGRAM tại địa chỉ đã được chỉ định.
Read BF and address
Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [BF][AC][AC][AC] [AC][AC][AC][AC]
Khi cờ BF bật, LCD đang làm việc và lệnh tiếp theo (nếu có) sẽ bị bỏ qua nếu cờ BF chưa về mức thấp. Cho nên, khi lập trình điều khiển, ta phải kiểm tra cờ BF trước khi ghi dữ liệu vào LCD.
Khi đọc cờ BF, giá trị AC cũng được xuất ra các bit [AC]. Nó là địa chỉ của CGRAM hay DDRAM là tùy thuộc vào lệnh trước đó
Write data to CGRAM or DDRAM Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [Write data]
Khi thiết lập RS=1, R/W=0, dữ liệu cần ghi được đưa vào các chân DBx từ mạch ngoài sẽ được LCD chuyển vào trong LCD tại địa chỉ được xác định từ lệnh ghi địa chỉ trước đó. Sau khi ghi, bộ đếm địa chỉ AC tự động tăng/giảm 1 tùy theo thiết lập Entry mode.
Read data from CGRAM or DDRAM Mã lệnh DBx = DB7 DB6 DB5 DB4 DB3 DB2 DB1 DB0 DBx = [Read data]
Khi thiết lập RS=1, R/W=1, dữ liệu từ CGRAM/DDRAM được chuyển ra MPU thông qua các chân DBx. Sau khi đọc, AC tự động tăng/giảm 1 tùy theo thiết lập Entry mode, tuy nhiên nội dung hiển thị không bị dịch bất chấp chế độ Entry mode.
2.7. Adapter 5VDC-2A.
Nguồn Adapter 5VDC-2A được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị sử dụng điện áp 5VDC, nguồn có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp led báo nguồn, độ bền cao, dòng đầu theo thông số nhà sản xuất lên đến 2A.
Hình 2.20:Adapter 5VDC-2A
Thông số kỹ thuật:
- Điện áp ngõ vào: 100 – 240VAC. - Điện thế ngõ ra: 5VDC.
- Dòng tối đa ngõ ra: 2A. - Kiểu nguồn: nguồn xung. - Có led hiển thị trạng thái nguồn
2.8. Adapter 12VDC-2A
Adapter 12V 2A dùng cho quạt mini đây là loại nguồn chuyên dụng hay còn gọi là Adapter đúng công suất 24W dùng cho quạt mini 12V, máy phun sương và thiết bị điện khác.
Thông số kỹ thuật :
- Điện áp ngõ vào: AC 110-260V 50/60HZ. - Điện thế ngõ ra: DC 12V 2A.
- Dòng tối đa ngõ ra: 2A. - Công suất: 24W.
- Có led hiển thị trạng thái nguồn.
Hình 2.21: Adapter 12VDC-2A
2.9. Adapter 24VD-2A
Adapter 24V 2A dùng cho máy bơm nước mini đây là loại nguồn chuyên dụng hay còn gọi là Adapter đúng công suất 48W dùng cho máy bơm nước mini 24V áp lực dùng cho máy phun sương, máy bơm mini và thiết bị điện khác.
Thông số kỹ thuật :