Nguyên lý hoạt động của hệ thống: Hệ thống cảnh báo qn người trên xe có 3
khối chính khối giám sát, khối xử lý và điều khiển, cuối cùng là khối chấp hành. Khối giám sát có nhiệm vụ phát hiện tín hiệu sau đó truyền nó về cho bộ phận xử lý và điều khiển. Khi tắt công tắt máy Arduino mới được cấp nguồn và hoạt động. Trong khối giám sát có các bộ phận như bộ khóa cửa tài có tác dụng giám sát trạng thái của cửa tài đang đóng hay mở. Mạch chỉ hoạt động khi cửa tài đang ở trạng thái đóng. Trong trường hợp cửa đang đóng nhưng làm sao để biết được tài xế đã đi ra ngồi hay vẫn cịn ngồi trong xe. Tránh trường hợp tài xế tắt máy và ngồi nghỉ ngơi trên xe thì ở đây sẽ trang bị thêm một tín hiệu từ bộ gập gương chỉ khi nào gương gập lại hệ thống mới hoạt động được. Gương gập lại bằng cách bấm nút khóa trên chìa khóa thơng minh lúc này cả xe sẽ khóa lại. Để thực hiện việc giám sát cịn trẻ em hay vật ni trong khoang xe hay không chúng em sử dụng cảm biến chuyển động hồng ngoại sr602. Với đặc tính có thể phát hiện được những chuyển động của vật thể sống cảm biến này sẽ phát hiện được người trong xe và gửi tín hiệu về cho bộ phận xử lý thông tin và điều khiển.
ngoại khối xử lý thông tin là vi điều khiển Arduino với đặc tính xử lí thơng tin, so sánh các tín hiệu đầu vào với chương trình điều khiển đã được lập trình sẵn và điều khiển khối chấp hành. Nếu tín hiệu đầu vào đúng với chương trình đã được lập trình sẵn trong Arduino, mạch sẽ xuất tín hiệu điều khiển khối chấp hành hoạt động.
Trong khối chấp hành gồm có mo đun sim 800L, đèn tín hiệu, cịi báo. Để mọi người xung quanh có thể nhận biết và giải cứu người còn trong xe khi tài xế khơng ở gần đó, chúng em sử dụng hệ thống tín hiệu gồm các đèn xi nhan và cịi xe nhằm mục đích tăng thêm sự chú ý của người đi đường. Ngồi ra em cịn trang bị thêm một mo đun sim 800L với các đặc tính nổi bật như kích thước nhỏ gọn, hỗ trợ bốn băng tần, có thể kết nối từ xa để truyền thơng tin tín hiệu nên rất phù hợp với hệ thống. Nên chúng em sử dụng mo đun sim 800L để nhắn tin và gọi điện về cho tài xế giúp tài xế biết trong xe mình vẫn cịn người. Khi đã phát hiện trong xe còn người tài xế bấm mở khóa trên chìa khóa thơng minh hệ thống sẽ ngưng hoạt động.
3.2 Cấu tạo hệ thống cảnh báo quên người trên xe 3.2.1 Arduino 3.2.1 Arduino
3.2.1.1 Giới thiệu về Arduino
Arduino là một nền tảng mã nguồn mở được sử dụng để xây dựng các dự án điện tử. Arduino bao gồm cả bảng mạch lập trình (thường được gọi là vi điều khiển) và một phần mềm chạy trên máy tính, được sử dụng để viết code và tải chương trình từ máy tính qua Arduino.
3.2.1.2 Cấu tạo của Arduino
Hình 3.2: Hình ảnh cấu tạo các chân của Arduino [46]
- Arduino được cấp nguồn từ cáp USB hoặc đầu cắm nguồn cái, cấp nguồn vào
chân VIN và GND. Trong hình trên, cổng USB được đánh số (1) và đầu cắm nguồn cái được đánh số (2).
- Tuy nhiên không sử dụng nguồn điện lớn hơn 20V sẽ làm hư Arduino. Điện áp
thích hợp cho hầu hết các mơ hình Arduino là từ 6 đến 12V.
Chân (5V, 3,3V, GND, Analog, PWM, AREF)
- Các chân trên Arduino là nơi nối dây để xây dựng mạch (để liên kết bo mạch với các linh kiện thường có các đầu cắm bằng nhựa đen để có thể cắm ngay dây vào bo mạch). Arduino có nhiều loại chân khác nhau, mỗi loại được ghi chú trên bo mạch và được sử dụng cho các chức năng khác nhau.
- GND (3): Viết tắt của ‘Ground’ là chân nối mát, có thể sử dụng bất kỳ chân nào để nối đất cho mạch.
- Chân 5V (4) và chân 3,3V (5): Chân 5V cấp nguồn 5V, và chân 3,3V cấp nguồn 3,3V. Hầu hết các linh kiện sử dụng với Arduino chạy ổn định ở 5V hoặc 3,3V.
- Analog (6): Khu vực các chân có ký hiệu 'Analog In' (A0 đến A5 trên UNO) là các chân nhận tín hiệu đầu vào. Các chân này có thể đọc tín hiệu từ một cảm biến tương tự (như cảm biến nhiệt độ) và chuyển đổi nó thành một giá trị số mà chúng ta có thể đọc.
- Digital (7): Các chân digital (0 đến 13). Các chân này sử dụng cho cả đầu vào digital (ví dụ như cho biết nút nào được nhấn) và đầu ra digital (dùng để điều khiển đèn các thiết bị điện).
- PWM (8): Được kí hiệu bằng dấu ngã (~) bên cạnh một số chân số (3, 5, 6, 9, 10 và 11 trên UNO). Các chân này hoạt động như các chân digital thơng thường, ngồi ra có thể sử dụng để điều chỉnh độ rộng xung (PWM).
- AREF (9): Là viết tắt của tham chiếu analog. Chân này thường ít được sử dụng. Thỉnh thoảng nó được dùng để thiết lập điện áp tham chiếu bên ngoài (giữa 0 và 5V) làm giới hạn trên cho các chân analog đầu vào.
Nút reset
nào được nạp trên Arduino.
Đèn LED báo nguồn
Ngay bên dưới và bên phải của từ “UNO” trên bảng mạch có một đèn LED nhỏ bên cạnh chữ ‘ON’ (11). Đèn LED này sẽ sáng lên báo hiệu rằng Arduino đã được cấp nguồn điện.
Đèn LED RX TX
TX là viết tắt của truyền, RX là viết tắt của nhận. Những ký hiệu này xuất hiện khá nhiều trong các thiết bị điện tử để chỉ ra các chân chịu trách nhiệm về giao tiếp nối tiếp. Vị trí chân số 0 là RX, 1 là TX và 2 đèn báo RX, TX ở số 12. Những đèn LED này sẽ cung cấp chỉ dẫn trực quan bất cứ khi nào Arduino nhận hoặc truyền dữ liệu.
Mạch tích hợp – IC
IC hay mạch tích hợp (13) có màu đen với các chân kim loại. Có thể xem nó như là bộ não của Arduino. IC trên Arduino ở các bo mạch khác nhau có sự khác nhau, nhưng thường là dịng IC ATmega từ cơng ty ATMEL. Điều này rất quan trọng, vì cần phải biết loại IC (cùng với loại bo mạch) trước khi tải lên một chương trình.
Điều chỉnh điện áp
Bộ điều chỉnh điện áp (14) điều chỉnh lượng điện áp được đưa vào bo mạch Arduino. Nó sẽ xử lý điện áp phụ có thể gây hại cho mạch. Không cấp điện cho Arduino lớn hơn 20V.
3.2.1.3 Ứng dụng của Arduino
Phần cứng và phần mềm Arduino được thiết kế cho các nghệ sĩ, nhà thiết kế, lập trình và bất kỳ ai quan tâm đến việc tạo ra các đối tượng hoặc mơi trường tương tác. Arduino có thể tương tác với các nút, đèn LED, động cơ, loa, đơn vị GPS, máy ảnh, mạng và thậm chí cả điện thoại thông minh hoặc TV. Sự linh hoạt này cộng với phần mềm Arduino là miễn phí, các bo mạch phần cứng khá rẻ và dễ học.
3.2.2 Cảm biến chuyển động hồng ngoại 3.2.2.1 Giới thiệu về cảm biến hồng ngoại 3.2.2.1 Giới thiệu về cảm biến hồng ngoại
Trong các cơ thể sống, trong chúng ta ln có thân nhiệt (thông thường là ở 37⁰C), và từ cơ thể chúng ta sẽ luôn phát ra các tia nhiệt, hay còn gọi là các tia hồng ngoại,
người ta sẽ dùng một tế bào điện để chuyển đổi tia nhiệt ra dạng tín hiệu điện và nhờ đó mà có thể làm ra cảm biến phát hiện các vật thể nóng đang chuyển động. Cảm biến này gọi là thụ động vì nó khơng dùng nguồn nhiệt tự phát (làm nguồn tích cực, hay chủ động) mà chỉ phụ thuộc vào các nguồn thân nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể khác, như con người con vật…
Hình 3.3: Cách thức hoạt động của cảm biến hồng ngoại [9]
- Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng ngoại, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu thụ trên hai cảm biến hồng ngoại gắn trong đầu dò, và tạo ra điện áp được khuếch đại với transistor FET. Khi có một vật nóng đi ngang qua, từ hai cảm biến này sẽ cho xuất hiện hai tín hiệu và tín hiệu này sẽ được khuếch đại để có biên độ đủ cao và đưa vào mạch so áp để tác động vào một thiết bị điều khiển hay báo động.
Hình 3.4: Q trình nhận tín hiệu khi phát hiện có người [10]
- Khi có người chuyển động, từ thân nhiệt chúng ta sẽ ln phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ mạnh với kính fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy chúng ta chuyển động sẽ xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được cho vào mạch
xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.
3.2.2.2 Cấu tạo của hệ thống cảm biến chuyển động hồng ngoại
➢ Cấu tạo gồm có: thấu kính Fresnel, bộ lọc cắt tia hồng ngoại, cảm biến pyroelectric, nắp chụp mắt cảm biến, 1 chân tín hiệu, 1 chân nguồn, 1 chân mát.
Hình 3.5: Cảm biến hồng ngoại sr602 [11]
➢ Thông số kỹ thuật:
▪ Điện áp hoạt động: 5 ÷ 12V DC (khuyên dùng 5V);
▪ Dòng điện tiêu thụ: 65 mA;
▪ Điện áp đầu ra: mức cao 3,3V, mức thấp 0V;
▪ Thời gian trễ: điều chỉnh (0,3 ÷ 18 giây);
▪ Phạm vi cảm ứng: góc quét < 100° và xa 7 m;
▪ Nhiệt độ hoạt động: -20 ÷ 80°C;
▪ Kích thước mạch: 32*24 mm, lỗ vít 28 mm, đường kính vít 2 mm, nắp cảm ứng (đường kính) 23 mm.
➢ Chế độ hoạt động:
+ (H) Lặp lại: Khi phát hiện một chuyển động ngõ ra sẽ ở mức cao (3,3V), sau một
khoảng thời gian (được chỉnh bằng biến trở) ngõ ra sẽ xuống mức thấp (0V). Ở chế độ này, khi ngõ ra lên mức cao, dù người đó đã đi khỏi hay chưa thì sau một thời gian mới xuống lại mức thấp.
và giữ nguyên trạng thái. Khi người đó đi ra khỏi phạm vi hoạt động của cảm biến thì sau một khoảng thời gian (được chỉnh bằng biến trở) ngõ ra xuống mức thấp (0V).
3.2.2.3 Nguyên lý làm việc của cảm biến chuyển động hồng ngoại
❖ Nối dây giữa cảm biến hồng ngoại với Arduino