1. 5Ý nghĩa thực tiễn
2.3 .3 Arduino Mega256
Giới thiệu:
Arduino Mega 256 là board mạch vi điều khiển, xây dựng dựa trên Atmega 256. Nó có 54 chân I/O (trong đó có 15 chân có thể sử dụng làm chân ouput với chức năng PWM), 16 chân đầu vào Analog, 4 UART, 1 thạch anh 16Mhz, 1 cổng USB, 1 jack nguồn, 1 header, 1 nút nhấn reset.
Hình 2.8 Arduino 256
Thông số kỹ thuật:
Vi điều khiển Atmega 256
Điện áp hoạt động 5V
Điện áp đầu vào (đề nghị) 7-12V
Điện áp đầu vào (giới hạn) 6-20V
Số lượng chân Digital I/O 54 chân, với 15 chân PWM
16
Dòng điện mỗi chân I/O 20mA
Dòng điện chân nguồn 3.3V 50mA
SRAM 8KB
EEPROM 4KB
Chiều dài 101,52 mm
Bề rộng 53,3 mm
Cân nặng 37
Bảng 2.1 Thông số kỹ thuật vi điều khiển
Ứng dụng:
Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các ứng dụng điện tử tương tác với nhau hoặc với môi trường được thuận lợi hơn. Arduino giống như một máy tính nhỏ để người dùng có thể lập trình và thực hiện các dự án điện tử mà không cần phải có các công cụ chuyên biệt để phục vụ việc nạp code.
Giới thiệu phần mềm Arduino IDE:
Arduino IDE là phần mềm dùng để lập trình cho Arduino. Môi trường lập trình đơn giản dễ sử dụng, ngôn ngữ lập trình Wiring dễ hiểu và dựa trên nền tảng C/C++. Arduino IDE có thể chạy trên 3 nền tảng phổ biến nhất hiện nay là Windows, MAC OS X và Linux. Hai hàm để tạo ra một chương trình vòng thực thi có thể chạy được:
- Setup(): hàm này chạy mỗi khi khởi động một chương trình, dùng để thiết lập các cài đặt
17
Hình 2.9 Giao diện phận mềm Arduino IDE
Vùng lệnh: bao gồm các nút lệnh menu (File, Edit, Sketch, Tools, Help). Phía dưới là các icon cho phép sử dụng nhanh các chức năng thường dùng của IDE được miêu tả như hình sau:
18
Hệ thống cảm biến và đo lường
- Camera: là một thiết bị ghi hình mà bạn có thể ghi lại hình ảnh trong một khoảng thời gian nào đó, lưu trữ và xem lại bất cứ khi nào bạn muốn.
Hình 2.11 Camera
Phân loại camera theo kĩ thuật hình ảnh:
- Camera Analog: Ghi hình băng từ xử lý tín hiệu analog, xử lý tín hiệu màu vector màu, loại Camera này hiện nay ít dùng.
- Camera CCD (Charge Couple Device) (100% số):
Camera CCD sử dụng kĩ thuật CCD để nhận biết hình ảnh. CCD là tập hợp những ô tích điện có thể cảm nhận ánh sáng sau đó chuyển tín hiệu ánh sáng sang tín hiệu số để đưa vào các bộ xử lý. Nguyên tắc hoạt động của CCD có thể mô tả : CCD thu nhận những hình ảnh thông qua các hệ thống thấu kính của Camera. CCD có hàng ngàn những điểm ảnh sẽ chuyển đổi ánh sáng thành những hạt điện tích và được số hoá. Đây là một qúa trình chuyển đổi tương tự số.
- Camera CMOS (complementary metal oxide semiconductor):
CMOS có nghĩa là chất bán dẫn có bổ sung oxit kim loại. Các loại Camera số sử dụng công nghệ CMOS. Các Camera số thương mại sử dụng công nghệ CMOS thì chưa đủ khả năng cung cấp trong thời điểm này khi so sánh chất lượng hình ảnh
19
và giá cả so với Camera CCD. Các Camera thương mại dùng công nghệ CMOS có giá thành khoảng 500 USD đến 50.000 USD, hiện nay chủ yếu sử dụng cho máy chụp ảnh chuyên nghiệp.
- Cảm biến tiệm cận: (còn được gọi là “Công tắc tiệm cận” hoặc đơn giản là “PROX” tên tiếng anh là Proximity Sensors) phản ứng khi có vật ở gần cảm biến. Trong hầu hết các trường hợp, khoảng cách này chỉ là vài mm. Cảm biến tiệm cận thường phát hiện vị trí cuối của chi tiết máy và tín hiệu đầu ra của cảm biến khởi động một chức năng khác của máy. Đặc biệt cảm biến này hoạt động tốt ngay cả trong những môi trường khắc nghiệt.
Cảm biến tiệm cận chuyển đổi tín hiệu về sự chuyển động hoặc xuất hiện của vật thể thành tín hiệu điện. Có 3 hệ thống phát hiện để thực hiện công việc chuyển đổi này: hệ thống sử dụng dòng điện xoáy được phát ra trong vật thể kim loại nhờ hiện tượng cảm ứng điện từ, hệ thống sử dụng sự thay đổi điện dung khi đến gần vật thể cần phát hiện, hệ thống sử dụng nam châm và hệ thống chuyển mạch cộng từ.
Hình 2.12 Các loại cảm biến tiệm cận
Đặc điểm :
- Phát hiện vật thể không cần tiếp xúc, không tác động lên vật, khoảng cách xa nhất tới 30mm.
20
- Tốc độ đáp ứng nhanh, tuổi thọ cao so với công tắc giới hạn (limitswitch). - Đầu sensor nhỏ có thể lắp ở nhiều nơi.
- Có thể sử dụng trong môi trường khắc nghiệt Nguyên lí hoạt động :
Cảm biến tiệm cận hoạt động theo nguyên lý trường điện từ phát ra xung quanh cảm biến với khoảng cách tối đa 30mm và gặp vật thể thì nó sẽ phát tín hiệu truyền về bộ xử lý
Phân loại :
Có hai loại cảm biến tiệm cận chính có thể kể đến. Đó là loại cảm ứng từ và loại điện dung.
Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ:
+ Cảm ứng từ loại có bảo vệ (Shielded): Từ trường được tập trung trước mặt sensor nên ít bị nhiễu bởi kim loại xung quanh, tuy nhiên khoảng cách đo ngắn đi.
+ Cảm ứng từ loại không có bảo vệ (Un-Shielded): Không có bảo vệ từ trường xung quanh mặt sensor nên khoảng cách đo dài hơn, tuy nhiên dễ bị nhiễu của kim loại xung quanh.
Cảm biến tiệm cận loại cảm ứng điện dung:
Cảm ứng này phát hiện theo nguyên tắc tĩnh điện (sự thay đổi điện dung giữa vật cảm biến và đầu sensor), có thể phát hiện tất cả vật thể.
Ứng dụng :
Cảm biến tiệm cận ứng dụng phổ biến trong công nghiệp nhà máy như gắn trên các dây truyền sản xuất, gắn trên các điện thoại cảm ứng, các loại xe ô tô,…
Một số ứng dụng dễ thấy như: + Kiểm soát chất lỏng trong bể chứa
21
CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHÂN LOẠI SẢN PHẨM ỨNG DỤNG XỬ LÝ ẢNH