Lựa chọn thiết bị

PHẦN 2 : XÂY DỰNG MƠ HÌNH VẬT LÍ

2.2 Lựa chọn thiết bị

Thông số kỹ thuật E18 – D80NK

 Điện áp hoạt động: 5V

 Khoảng cách hoạt động tối đa: 3-80 cm

 Dịng kích ngõ ra: 300mA

 Thời gian phản hồi: Khoảng 2ms

 Hiển thị ngõ ra: LED đỏ

 Khẳng năng phát hiện đối tượng: trong suốt hoặc đục

 Nhiệt độ hoạt động: - 25°C - 55°C

 Đường kính: 18mm

 Chiều dài cảm biến: 45mm

 Chiều dài của dây: 45cm

 Chất liệu vỏ cảm biến: Nhựa

Thông số kỹ thuật Arduino R3 DIP

 Vi điều khiển: ATmega328 họ 8bit

 Tần số hoạt động: 16 MHz

 Dòng tiêu thụ: khoảng 30mA

 Điện áp vào khuyên dùng: 7-12V

 Điện áp vào giới hạn: 6-20V

 Số chân Digital I/O: 14 (6 chân hardware PWM)

 Số chân Analog: 6 (độ phân giải 10bit)

 Dòng tối đa trên mỗi chân I/O: 30 mA

 Dòng ra tối đa (5V): 500 mA

 Dòng ra tối đa (3.3V): 50 mA

 Bộ nhớ flash: 32 KB (ATmega328) với 0.5KB dùng bởi bootloader

 SRAM: 2 KB (ATmega328)

 EEPROM: 1 KB (ATmega328)

Thông số kỹ thuật LCD 1602

 LCD 16x2 được sử dụng để hiển thị trạng thái hoặc các thông số.

 LCD 16x2 có 16 chân trong đó 8 chân dữ liệu (D0 - D7) và 3 chân điều

 khiển (RS, RW, EN).

 5 chần còn lại dùng để cấp nguồn và đèn nền cho LCD 16x2.

 Các chân điều khiển giúp ta dễ dàng cấu hình LCD ở chế độ lệnh hoặc

 chế độ dữ liệu.

 Chúng cịn giúp ta cấu hình ở chế độ đọc hoặc ghi.

 LCD 16x2 có thể sử dụng ở chế độ 4 bit hoặc 8 bit tùy theo ứng dụng ta đang làm.

 Chức năng các chân của LCD:

 Chân 1: (Vss) Chân nối đất cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với GND của mạch điều khiển.

 Chân 2: VDD Là chân cấp nguồn cho LCD, khi thiết kế mạch ta nối chân này với VCC = 5V của mạch điều khiển.

 Chân 3: VEE là chân điều chỉnh độ tương phán của LCD. + Chân 4: RS Là chân chọn thanh ghi (Register select). Nối chân RS với logic “0” (GND) hoặc logic “1” (VCC) để chọn thanh ghi. Logic “0”: Bus DB0-DB7 sẽ nối

địa chỉ của LCD (ở chế độ “đọc” - read). Logic “1”: Bus DB0-DB7 sẽ nối với thanh ghi dữ liệu DR bên trong LCD.

 Chân 5: R/W là chân chọn chế độ đọc/ghi (Read/Write). Nối chân R/W với logic “0” để LCD hoạt động ở chế độ ghi, hoặc nối với logic “1” để LCD ở chế độ đọc.

 Chân 6: E Là 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 sẽ được LCD chuyển vào (chấp nhận) thanh ghi bên trong nó khi phát hiện một xung (high-to-low transition) của tín hiệu chân E. 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.

 Chân 7 - 14: DB0 - DB7 - Tám đường của bus dữ liệu dùng để trao | đổi thơng tin với MPU. Có 2 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 4 đường từ DB4 tới DB7, bit MSB

 Chân 15: Nguồn dương cho đèn nền.

 Chân 16: GND cho đèn nền.

Thông số kỹ thuật module sim 800L

 Nguồn cấp: 4.2VDC , có thể sử dụng với nguồn dịng thấp từ 500mAh trở lên (như cổng USB, nguồn từ Board Arduino).

 Khe cắm SIM : MICROSIM

 Dòng khi ở chế độ chờ: 10 mA

 Dòng khi hoạt động: 100 mA đến 2A.

 Hỗ trợ 4 băng tần phổ biến.

 Kích thước: 25 mm x 22 cm

 Chức năng các chân

 VCC: Nguồn vào 4.2V.

 TXD: Chân truyền Uart TX.

 RXD: Chân nhận Uart RX.

 DTR : Chân UART DTR, thường không xài.

 SPKP, SPKN: ngõ ra âm thanh, nối với loa để phát âm thanh (8 Ohm- 0.87W).

 MICP, MICN: ngõ vao âm thanh, phải gắn thêm Micro để thu âm thanh.

 Reset: Chân khởi động lại Sim800L (thường không xài).

 RING : báo có cuộc gọi đến

 GND: Chân Mass, cấp 0V.

 LCD có quá nhiều chân gây khó khăn trong quá trình kết nối và chiếm dụng nhiều chân của vi điều khiển? Module chuyển đổi I2C cho LCD sẽ giải quyết vấn đề này cho bạn, thay vì sử dụng tối thiểu 6 chân của vi điều khiển để kết nối với LCD (RS, EN, D7, D6, D5 và D4) thì với module chuyển đổi bạn chỉ cần sử dụng 2 chân (SCL, SDA) để kết nối. Module chuyển đổi I2C hỗ trợ các loại LCD sử dụng driver HD44780(LCD 1602, LCD 2004, … ), kết nối với vi điều khiển thông qua giao tiếp I2C, tương thích với hầu hết các vi điều khiển hiện nay.

 Ưu điểm

 Tiết kiệm chân cho vi điều khiển

 Dễ dàng kết nối với LCD

 Thông số kĩ thuật module I2C

 Điện áp hoạt động: 2.5-6V DC

 Hỗ trợ màn hình: LCD1602,1604,2004 (driver HD44780)

 Giao tiếp: I2C

 Địa chỉ mặc định: 0X27 (có thể điều chỉnh bằng ngắn mạch chân A0/A1/A2)

 Kích thước: 41.5mm(L)x19mm(W)x15.3mm(H)

 Trọng lượng: 5g

 Tích hợp Jump chốt để cung cấp đèn cho LCD hoặc ngắt

 Tích hợp biến trở xoay điều chỉnh độ tương phản cho LCD

Thông số kỹ thuật Loa Buzzer 5V

 Nguồn : 3.5V – 5.5V

 Dòng điện tiêu thụ: <25mA

 Tần số cộng hưởng: 2300Hz ± 500Hz

 Biên độ âm thanh: >80 dB

 Nhiệt độ hoạt động:-20 °C đến +70 °C

 Kích thước : Đường kính 12mm, cao 9,7 mm.

Thông số kỹ thuật

 Anten hỗ trợ mạng: GSM, GPRS, CDMA, WCDMA, TDSCDMA, 3G

 Kết nối loại: IPEX ipx13

 VSWR: SWR <= 1.8

 Độ lợi: 3dBi

 Tần số hoạt động: 800~900MHz, 1710~2170MHz

 Trở kháng: 50Ohm

 Chiều dài dây: 15cm

 Mặt lưng có lớp dán 3M

2.2.8 Mạch Giảm Áp DC LM2596 có hiển thị

Thông số kỹ thuật

 Dùng IC LM2596 với tần số lên đến 150Khz.

 Có nút nhấn chuyển chế độ hiển thị ngõ ra/vào.

 Điện áp đầu vào: Từ 4V đến 30V.

 Điện áp đầu ra: Điều chỉnh được trong khoảng 1.5V đến 29V.

 Dịng ngõ ra tối đa là 3A.

 Cơng suất: 15W

Là cảm biến được kết nối bởi 2 chữ Passive – InfaRed hay bộ (Passive) dùng nguồn kích là tia hồng ngoại (InfaRed). Cơ thể con người thông thường là 37 độ C và phát ra các tia hồng ngoại đo đó cảm biến sẽ hấp thụ và chuyển hóa nó thành tín hiệu điện. Vì nó hấp thụ nhiệt ra nên nó được gọi là thụ động (Passive). Mọi vật thể đều có thể phát ra được một loại tia được gọi là tia hồng ngoại, thân con người cũng phát ra tia nhiệt - tia hồng ngoại khi con người cảm biến hồng ngoại sẽ nhận biết được sự có mặt của nguồn nhiệt thế hồng ngoại và tự động cấp nguồn điện và báo động cho thiết bị. Khi chuyển động trong vùng quét của hồng ngoại thì thiết bị sẽ lập tức gửi đến trung tâm xử lí, lúc này hệ thống sẽ chạy theo chương trình mà bạn đã cà đặt cịi hú tại chỗ và gọi điện thoại hay gửi tin nhắn tới điện thoại của bạn.

2.6 Mơ hình cơ khí

 Cảm biến hồng ngoại được đánh giá là một trong những thiết bị ba ơm có giá thành tầm trung, phù hợp với điều kiện kinh tế của đông đảo lớp người dùng Việt. Bạn có thể lắp đặt sản phẩm tại nhà ở, nhà xưởng , kho chứa hàng ... Tại những vị trí dễ dàng bị kẻ gian đột nhập nhất để giúp bảo vệ tài sản hiệu quả cho khu vực ứng dụng.

 Có độ nhạy cao, vì thế khi phát hiện có sự chuyển động của con gười trong vùng bảo vệ thì ngay lập tức chế độ báo động được kích hoạt. Với nguyên tắc hoạt động đó, thiết bị thường được lắp đặt khu vực xung quanh của ngôi nhà nhằm ngăn chặn kịp thời trước khi kẻ trộm đột nhập được vào bên trong. Bên cạnh đó, với cịi hú âm lượng lớn sẽ khiến chúng hoảng sợ và nhanh chóng thốt chạy .

2.6.2 Nhược điểm

 Bộ thiết bị chống trộm hoạt động trên nguyên lý phát hiện sự chuyển động nên đối với gia đình ni mèo hay chó thì khi chạy qua sẽ gây báo động giả.

 Cơng nghệ hồng ngoại có nhược điểm là góc qt nhỏ, có điểm chết, khơng thể cảm biến xun vật cản. Chính vì cơng nghệ này phụ thuộc nhiều vào nhiệt độ để cảm biến hoạt động nên tại mơi trường có nhiệt độ cao thì càng kém nhạy. Nhiệt độ mơi trường càng thấp thì cảm biến hồng ngoại có độ nhạy cao hơn.

2.6.3 Phạm vi ứng dụng và giới hạn nghiên cứu

 Phạm vi ứng dụng: “Hệ thống cảnh báo chống trộm sử dụng cảm biến vật cản hồng ngoại” hồn thành sẽ góp phần vào việc ổn định an ninh xã hội, giảm thiểu thời gian và chi phí cho việc bảo vệ các tài sản cá nhân, tập thể, các cơ quan xí nghiệp ... Đồng thời là một giải pháp phù hợp với sự phát triển của khoa học công nghệ hiện đại ngày nay, khi mà một người từ một vị trí bất kì nơi đâu đều có thể gián tiếp bảo vệ tài sản của mình thơng qua mạng điện thoại .

 Giới hạn nghiên cứu: Dùng Arduino Uno R3 làm bộ điều khiển xử lí tín hiệu. Dùng cảm biến vật cảng hồng ngoại để cảm biến có trộm đưa vào vi xử lí điều khiển. Dùng Module SIM800L gọi điện và nhắn tin cảnh báo cho người dùng. Dùng còi hú để báo động.

2.6.4 Xu hướng phát triển

 Ngày nay đi cùng với sự phát triển của hiện đại, việc bảo mật đã trở nên quen thuộc và thông dụng đối với người dân Việt Nam. Tuy nhiên trong thời gian gần đây tình trạng trộm cắp ở các gia đình, cơ quan ... Diễn ra thường xuyên án hưởng tới tài sản, an ninh trật tự, an toàn xã hội. Xu hướng sử dụng thiết bị chống trộm được xem là giải pháp phịng vệ an tồn trong mọi tình huống có người lạ vào nhà. Từ những nhu cầu thực tế đó , nhóm tơi muốn đưa ra giải pháp thiết kế một hệ thống giám sát cho các gia đình, cơ quan thông qua cuộc gọi, ý tưởng lấy cơ sở là cuộc gọi để cảnh báo người dùng. Việc sử dụng cuộc gọi để cảnh có những thuận lợi là nhanh chóng, hiệu quả cao, mang tính cạnh tranh và cơ động cao (nghĩa là chỗ nào có phủ sóng mạng điện thoại di động ta cũng có thể nhận được thơng báo báo trộm. Ngoài ra , sản phẩm của ý tưởng cảm biến nhiệt này có tính mở, có thể áp dụng cho nhiều đối tượng khác nhau trong dân dụng cũng như trong cơng nghiệp.

2.6.5 Lắp Đặt

 Đặt khơng đúng thì thiết bị khơng thể đo được những sự thay đổi nhiệt độ một cách tối ưu nhất khi có người đi vào. Đặt thiết bị đúng cách sẽ là một vũ khí rất hữu ích cho việc bảo vệ tài sản và gia đình khỏi những trường hợp xấu có thể xảy ra. Và để tránh báo động giả ta cần tránh lắp đặt những nơi có ánh nắng trực tiếp chiếu vào hay có vật ni, tránh những nơi có thiết bị tảo nhiệt như máy điều hòa và mấy lạnh, tủ lạnh...

 Cảm biến vật cản hồng ngoại E18-D80NK nên được lắp đặt ở trên đầu vật cần được bảo vệ như là đầu tủ, với khoảng cách tầm 1m. Khoảng cách vừa phải giúp phạm vi quét của cảm biến được bao quát và rộng hơn, dễ dàng nhận biết các chuyển động trong khu vực này hơn. Tuy nhiên, cảm biến hồng ngoại có một góc quét ngang và dọc cố định, người dùng nên chủ động căn chỉnh để góc quét này trùng với khu vực cần cảnh báo.

 Sau khi lắp, người dùng có thể di chuyển lại gần, hoặc ra xa cảm biến, để kiểm tra phạm vi quét cũng như độ nhạy của cảm biến. Cảm biến hồng ngoại có thể chỉnh độ nhạy, nên cài đặt ở mức độ vừa phải. Cảm biến quá nhạy sẽ

 Đối với các thiết bị sử dụng cảm biến hồng ngoại nên có một số lưu ý về vị trí lắp đặt, cách canh chỉnh vùng quét và cách chống báo động giả.

 Hiện nay nhiều người sử dụng thiết bị chống trộm hồng ngoại nhưng đa số 90% là câu hỏi về thiết bị báo trộm hay có hiện tượng báo động giả liên tục. Nhiều người thì lại khẳng định do thiết bị hư hoặc nghi ngờ đến hoạt động của cảm biến hồng ngoại.

 Không hướng mắt sensor về phía dàn nóng máy lạnh. Vì dàn nóng máy lạnh khi hoạt động thường có nhiệt độ cao, tia bức xạ hồng ngoại của nó phát ra sẽ gây nhiễu cảm biến, khiến nó hoạt động khơng chính xác.

 Khơng hướng mắt sensor về phía cửa sổ có rèm che. Lý do của việc này là để tránh báo động giả. Khi cửa sổ mở, nhiều nguồn nhiệt xâm nhập, rèm che gặp gió sẽ có thể gây nhiễu cảm biến vi sóng.

 Khơng lắp đặt cảm biến E18-D80NK trong nhà ra ngoài trời. Điều này thường hay gặp, cảm biến E18-D80NK loại trong nhà khơng có tính năng chịu mưa nắng, để ngồi trời dù khơng trực tiếp gặp mưa nắng, nó cũng dễ bị hỏng dần chất liệu vỏ khiến chức năng hoạt động kém dần đi.

 Không hướng trực tiếp mắt sensor về nơi nhiều nắng mặt trời. Khuyến cáo này rất dễ hiểu, tia mặt trời có nhiều bức xạ hồng ngoại, khiến sensor bị nhiễu.

 Không nên đặt sensor gần dây điện nguồn, cảm biến E18-D80NK là một thiết bị điện tử, hoạt động ở điện áp thấp, nên hạn chế đặt gần điện nguồn cao áp.

2.6.6 Bảo dưỡng và sửa chữa

 Quan trọng: Vui lịng giữ máy dị đầu thu ở những nơi có mái che để tránh tiếp xúc của cả hai thiết bị với nước và ánh nắng trực tiếp.

 Đèn báo LED khơng sáng nếu pin yếu hoặc chết, lúc đó bạn nên thay pin.

 Lau chùi thường xuyên để tránh làm tắc nghẽn cảm biến bởi các hạt bẩn nhỏ.

 Cố gắng giữ nó ở những nơi khơ ráo.

 Không nên cố tháo rời các thiết bị khi đang vận hành.

 Khi thiết bị không được sử dụng, hãy tháo hết pin, vệ sinh cả thiết bị và cất giữ thiết bị ở nơi khơ ráo, thống mát.

 Cho dù có những thiết bị bảo vệ hay cảnh báo gì đi chăng nữa thì quá trình hoạt động của máy móc nào đó cũng phải được bảo trì định kỳ, bởi vì theo thời gian thì tất cả các máy móc thiết bị đều bị hao mịn nên chúng ta cần kiểm tra định kỳ. Thông thường đối với hệ thống mạch thì kiểm tra bảo trì định kỳ 1 tháng/lần, cơng việc kiểm tra bảo trì.

 Kiểm tra tình trạng làm việc của các bộ cảm biến, kiểm tra tín hiệu, chỉnh sửa nếu các khớp nối của các dây dẫn, vị trí nối dây có lỏng lẻo hay khơng, Kiểm tra kết nối và đường truyền tín hiệu điều khiển giữa module sim 800L với arduino và smarphone, Thường xuyên kiểm tra độ nhạy của cảm biến trong suốt quá trình sử dụng, kiểm tra nguồn cấp module sim có cịn điện hay khơng và sạc theo đinh kì 2 tuần/ lần, mạch giảm áp dc cho mudule sim có cịn hoạt động tốt hay khơng, kiểm tra cịi có kêu rõ khơng hay nếu có dấu hiệu rè âm, màn hình LCD có hiển thị đúng lệnh hay nhịe chữ khơng,....

 Ưu điểm của bảo dưỡng

 Đảm bảo độ ổn định – vận hành thông suốt hệ thống ở điều kiện tốt nhất.

 Đảm bảo an tồn cho hệ thống.

 Giảm thiểu chi phí phát sinh khơng đáng có, (máy hỏng), hạn chế rủi ro hư hại hệ thống, máy móc.

 Gia tăng tuổi thọ của thiết bị, Gia tăng khả năng làm việc của hệ thống, máy