Công nghệ NIDR thực chất nhƣ một cảm biến quang phổ đơn giản thƣờng đƣợc sử dụng đóng vai trò nhƣ một máy dò khí. Khi một chùm ánh sáng hồng ngoại đƣợc phát ra từ nguồn sáng, năng lƣợng hồng ngoại đƣợc phép đi qua buồng lấy mẫu khí mà không bị biến dạng, nó không bị phân tán hoặc bị phân tán bởi các chất giữa nguồn sáng và máy dò. Khí trong đƣờng ống dẫn từ nguồn sáng hồng ngoại đến máy dò. Trong hệ thống NDIR ánh sáng đƣợc hấp thụ bởi các khí.
Hình 3.9: Cấu tạo của công nghệ NDIR
Bao gồm: Bộ phát hồng ngoại, buồng mẫu, khí thử, bộ lọc bƣớc sóng, máy dò hồng ngoại.
Nguyên lý hoạt động:
Một chùm ánh sáng hồng ngoại đƣợc phát ra từ bộ phát hồng ngoại, các chùm ánh sáng hồng ngoại đƣợc đo bởi máy dò hồng ngoại đặt ở đầu bên kia của buồng thử chứa đầy khí thử. (Dải bức xạ hồng ngoại 4.2 micromet do đèn tạo ra rất gần với dải hấp thụ CO2 4.26 micromet)
Khi chùm ánh sáng hồng ngoại đi qua ống thử, các phân tử khí CO2 sẽ hấp thụ dải ảnh sáng hồng ngoại
Sau đó, ánh sáng còn lại chạm vào bộ lọc quang hấp thụ mọi bƣớc sóng ánh sáng ngoại trừ bƣớc sóng chính xác đƣợc hấp thụ bởi CO2. Trong cảm biến NDIR đo khí CO2, bộ lọc bƣớc sóng đƣợc đặt ngay trƣớc máy dò hồng ngoại chỉ cho phép bƣớc sóng của năng lƣợng IR đƣợc hấp thụ bởi CO2 để đi qua. Máy dò hồng ngoại đo nồng độ của bƣớc sóng ánh sáng hồng ngoại sau khi đi qua mẫu.
Cuối cùng, một máy dò hồng ngoại đọc lƣợng ánh sáng không bị hấp thụ bởi các phần tử CO2 hoặc bộ lọc quang.Sự khác biệt giữa lƣợng ánh sáng đƣợc chiếu bởi bộ phát hồng ngoại và lƣợng ánh sáng hồng ngoại mà máy dò nhận đƣợc. Sự khác biệt tỉ lệ thuận với số lƣợng phân tử CO2 trong không khí bên trong ống.
22
3.3.3. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.4: Thông số kỹ thuật cảm biến MH-Z19
3.3.4. Cách sử dụng
Bảng 3.5: Xác định chân của cảm biến MH-Z19
Chân Chức năng
1 Vout (Điện áp ra 3.3V, dòng < 10mA) 2 Rx (Tín hiệu vào với 0-3.3V)
3 Tx (Tín hiệu ra với 0-3.3V) 4 SR (Factory Reserved) 5 HD (Factory Reserved) 6 Vin (Điện áp vào)
7 GND
8 AOT (Factory Reserved)
9 PWM
Module MH-Z19
Khí đo CO2
Điện áp hoạt động 3.6 ~ 5.5 V DC
Dòng trung bình < 18 mA
Mức điện áp giao tiếp 3.3V
Phạm vi đo 0 -5000ppm (sai số 5%)
Tín hiệu đầu ra UART
PWM Thời gian khởi động 3 phút Thời gian phản hồi T90 < 60 s Nhiệt độ hoạt động 0 ~ 50 oC
Độ ẩm hoạt động 0 ~ 95% RH
Kích thƣớc(LxWxH) 33 mm x 20 mm x 9 mm
Khối lƣợng 21 g
23 Ta chỉ cần quan tâm đến 4 chân của cảm biến: Vin, GND, Tx, Rx, PWM. Cách kết nối dây sử dụng nhƣ sau:
Vin: đƣợc cấp nguồn từ 3.3V-5V
GND: nối với GND của nguồn, GND của Arduino Mega Tx: Nối với Rx của Arduino Mega
Rx: nối với Tx của Arduino Mega
PWM: thiết lập nối với một trong các chân PWM của Arduino Mega
3.4. Module SIM 800L 3.4.1. Giới thiệu
Module GSM SIM 800L có khả năng nhắn tin SMS, nghe, gọi, GPRS,… nhƣ một điện thoại nhƣng có kích thƣớc nhỏ nhất trong các loại module SIM (25 mm x 22 mm). Điều khiển module sử dụng bộ tập lệnh AT dễ dàng, chân kết nối dùng hàng rào đƣợc thông dụng (male header) chuẩn 100 mil.
Hình 3.10: Module SIM 800L thực tế
3.4.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.6: Thông số kỹ thuật Module SIM 800L
Module SIM 800L
Nguồn cung cấp 3.7-4.2V
Dòng cung cấp 100mA-1A
Khe SIM Micro SIM
Dòng tiêu thụ ở chế độ chờ 10mA
Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến GSM850MHz, EGSM900MHz, DSC1800MHz, PCS1900MHz
Kích thƣớc 25 mm x 22mm
Led báo hiệu Có
24
3.4.3. Cách sử dụng
Chú ý khi sử dụng Module SIM 800L phải cấp đủ nguồn cho Module, nên sử dụng nguồn từ 3.7V-4.2V/1A. Nguồn không đủ công suất sẽ không khởi động đƣợc Module SIM 800L.
Bảng 3.7: Chức năng các chân của Module SIM 800L
Module SIM 800L
VCC Nguồn vào 3.7V-4.2V
TXD Chân truyền Uart
RXD Chân nhận Uart Rx
DTR Chân UART DTR, thƣờng không sử dụng SPKP,
SPKN
Ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát thanh.
MICP,MICN Ngõ vào âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh
Reset Chân khởi động lại SIM 800L, thƣờng không sử dụng
RING Báo có cuộc gọi đến
GND Chân Mass
Ta chỉ cần quan tâm đến 4 chân của Module: Tx,Rx,GND,VCC. Cách kết nối dây sử dụng nhƣ sau:
VCC: Cấp nguồn 3.7V-4.2V
GND: Kết nối với GND của nguồn và GND của Arduino Mega Tx: Kết nối với Rx của Arduino Mega
Rx: Kết nối với Tx của Arduino Mega
3.5 Module GPS NEO-6M V2 3.5.1. Giới thiệu
GPS NEO-6M V2 là Module định vị toàn cầu sử dụng hệ thống vệ tinh GPS của Mỹ. Module GPS NEO-6M cho tốc độ xác định vị trí nhanh và chính xác, có nhiều mức năng lƣợng hoạt động, phù hợp với các ứng dụng chạy pin.
25
Hình 3.11: Module GPS NEO-6M V2 thực tế
3.5.2. Thông số kỹ thuật
Bảng 3.8: Thông số kỹ thuật Module GPS NEO 6M-V2
Module GPS NEO-6M V2
Nguồn cung cấp 3.3-5V
Dòng tiêu thụ 55 mA
Giao tiếp UART/TTL
Thời gian chính xác 1us
Vệ tinh 50
Baudrate mặc định 9600
Hệ toạ độ tham chiếu WGS-84
Độ cao tối đa 18000 m
3.5.3. Cách sử dụng
Module có 4 chân cần quan tâm bao gồm: VCC,GND,TX,RX. Cách sử dụng cũng tƣơng tự nhƣ các Module khác:
VCC: Cấp nguồn cho Module từ 3.3V-5V
GND: Kết nối với GND của nguồn và GND của Arduino Mega Tx: Kết nối với Rx của Arduino Mega
Rx: Kết nối với Tx của Arduino Mega
3.6 Module I2C LCD 3.6.1. Giới thiệu
Nhóm sử dụng màn hình LCD 16x2 để hiển thị giá trị đọc đƣợc của cảm biến CO2 bao gồm giá trị nồng độ ppm của CO2 và nhiệt độ đƣợc đặt trên xe. Do LCD sử dụng quá
26 nhiều chân của Arduino, để khắc phục tình trạng đó module I2C đƣợc sử dụng để giao tiếp giữa Arduino và LCD đƣa ra chỉ còn 2 chân.
Hình 3.12: Module I2C thực tế