Cảm biến và xử lí tín hiệu đề tài cảnh báo rò rỉ khí gas

05:25
09/06/2023

Documents
Downloader

CẢM BIẾN VÀ XỬ LÍ TÍN HIỆU
Đềtài
CẢNHBÁORỊRỈKHÍGAS
Giảng viên hướng dẫn: TS.NGUYỄN HỮU QUANG

Các thành viên nhóm:
Dương Văn Việt20195230
Võ Trường Giang20194992
Cao Mạnh Trường 20195209

/>document

1/23


Giớithiệuchung
1.Mụctiêu,lídothựchiệnđềtài
1.1.Mụctiêu

• Thiếtkế1hệthốngđotựđộngsửdụngviđiềukhiểnvàcảmbiếnvớimộtmứcđộchính
xácnhấtđịnh
• Tìmhiểukỹvềcácthơngsốđặctrưngcủaloạicảmbiếnđãlựachọn,xửlítínhiệuracủac
ảmbiến
• Biếtcáchghépnốicảmbiếnvàmạchxửlítínhiệuvớiviđiềukhiển,lậptrìnhviđi
ềukhiểnđểtínhtốn,xửlítínhiệuvàhiểnthịkếtquảđo

1.2.Lýdochọnđềtài

• Hiệnnayviệccháynổxảyrakháthườngxunvàphổbiến,nhiềusựviệcxảy ra khá đáng
tiếcngâyranhiềutổnhạiđếntàisảncũnglàtínhmạngconngười
• Nhờ có thiết bị cảnh báo sẽ giúp con người chủ động hơn trong việc
phòngtránhcũngnhưlàgiảmtốiđathiệthạidocháynổgâyra


Giới thiệu chung
2. Tổng quan phần trình bày
Giới

thiệu về Servo SG90
Giới thiệu về còi SFM 27

thiệu về Nodemcu esp8266
 Giới thiệu về cảm biến khí gas MQ-5
Sơ đồ đấu nối
Giải thích về chương trình code
Tài liệu tham khảo
Giới


Giới thiệu servo SG 90
THÔNG SỐ KỸ THUẬT
Điện áp hoạt động: 4.8-5VDC
Tốc độ: 0.12 sec/ 60 deg (4.8VDC)
Lực kéo: 1.6 Kg.cm
Kích thước: 21x12x22mm
Trọng lượng: 9g.

o
Phương pháp điều khiển PWM:
Độ rộng xung 0.5ms ~ 2.5ms tương ứng 0-180 độ
Tần số 50Hz, chu kỳ 20ms
o

Sơ đồ dây:
Đỏ: Dương nguồn
Nâu: Âm nguồn
Cam: Tín hiệu
o


Giới thiệu cịi SFM 27


THƠNG SỐ KĨ THUẬT

Model: SFM-27
Điện áp định mức : 12V
Điện áp hoạt động : 3-24V
Dòng định mức : ≤ 30mA
Mức âm thanh : ≥85dB
Tần số cộng hưởng : 3000 ± 500Hz
Đường kính: 30mm
Độ dày: 15mm
Chiều dài 2 đầu lỗ : 40mm


GiớithiệuvềNodeMCUESP8266
• Bo mạch phát triểnNodeMCU ESP8266
đikèmvớimơ-đunESP12EchứachipESP8266 có bộ vi xử lý
Tensilica Xtensa 32bitLX106RISC.Bộvixửlýnà y hỗtrợRTOSvàho
ạtđộngởtầnsốxungnhịpcóthểđiềuchỉnhtừ80MHz
đến160MHz.
NodeMCUcóRAM128KBvàbộnhớFlash4MBđểl
ưutrữdữliệuvàchươngtrình.Sứcmạnhxửlýcao
củanóvớicácnhnăngWiFi
/Bluetoothv à Deep S l e e p O p e r a  n g  ch h
ợpsẵnkhiếnnótrởnênlýtưởngchocácdựánIoT.
• NodeMCUcóthểđượccấpnguồnbằnggiắccắ
mMicroUSBvàchânVIN(Chânnguồncungcấpb
ênngồi).NóhỗtrợgiaodiệnUART,SPIvàI2C.


Cấu hình sơ đồ chân của bảng phát triển NodeMCU
DanhmụcPin

Tên

Mơtả:

Nguồn

MicroUSB,3. 3 V , GN D , Vi n

Micro-USB: NodeMCU có thể được cấp nguồn thông

ĐiềukhiểnGhim

EN,RST

Chốtvànútđặtlạibộviđiềukhiển

Pintươngtự

A0

Đượcsửdụngđể đo đi ệ n áp tươngtựtrongph ạ m vi0- 3 , 3 V

ChânGPIO

GPIO1đếnGPIO16

NodeMCUcó16chânđầuvàođầurađanăngtrênbomạchcủamình

ChânSPI

SD1,CMD,SD0,CLK

NodeMCUcóbốnchâncósẵnđểgiaoếpSPI.

ChânUART

TXD0,RXD0,TXD2,RXD2

NodeMCU có hai giao diện UART, UART0 (RXD0 & TXD0)
vàUART1(RXD1&TXD1).UART1đượcsửdụngđểtảilênphầnsụn/chươngtrình.

ChânI2C

quacổngUSB
3.3V: 3.3Vquyđịnhcóthểđượccungcấpchochânnàyđểcấpng
uồnchobomạch
GND: Chânnốiđất
Vin:Nguồnđiệnbênngồi

NodeMCUcóhỗtrợchứcnăngI2Cnhưngdochứcnăng
bêntrongcủacácchânnày,bạnphải m m chânnàolàI2C.


NodeMCUESP8266Thơngsốkỹthuật&Tínhnăng
• Viđiềukhiển:Tensilica32bitRISCCPUXtensaLX106
• Điệnáphoạt động:3.3V
• Điệnápđầu vào:7-12V
• ChânI/Okỹthuậtsố(DIO):16
• Chânđầuvàotươngtự(ADC):1
• UART:1
• SPIs:1
• I2C:1
• BộnhớFlash:4MB
• SRAM:64KB
• Tốcđộxungnhịp:80MHz
• USBTTLdựatrênCP2102đượcbaogồmtrênbomạch,Bậ
tPlugnPlay
• ĂngtenPCB
• Mơđuncókíchthướcnhỏđểphùhợpt h ơ n g minhbên
trongcácdựánIoT

Giới thiệu về cảm biến khí gas MQ-5
m

Các thơng số kĩ thuật chính của cảm biến MQ-5


Giới thiệu vềcảm biếnkhí gasMQ-5
THƠNGSỐKĨTHUẬT
Nguồn

cungcấp:2.5V~5V.
Tích

hợpMQ–5gasSensor.
m

Kíchthước:40mm*21mm.
Ledbáohiệu.
Sơđồkếtnốichân
Sơđồkếtnối
-ChânDOUT:digitaloutput.
-ChânAOUT:analogoutput.
-ChânGND:đấtchung.
-ChânVCC:kếtnốinguồn2.5V~5V.
Ngunlíhoạtđộng
- Khi cảm biến hoạt động nósẽ truyềntín hiệu từcác chân DOUT và AOUT của mình vềvi điều khiển.
TínhiệuDOUT:
-Tínhiệuthấp:cókhígas.
-Tínhiệucao:khơngcókhígas.

TínhiệuAOUT:chotínhiệutươngtự.
Vàkhicókhígas2đènLEDtrênmodulesẽphátsáng.



Trong hình ảnh động trên, chúng ta có một chai chứa LPG, và khi nó được phun, nồng độ khí trong m


MạchcấutạoMQ-5

• Trong sơ đồ, chúng ta có một op-amp LM393, là một op-amp điện áp bù thấp,
cóthểđượcđiềukhiểnbởinguồncungcấp+5V.Mạchkhơngthểđượccấpnguồnbằng3.3Vvìđiệnáplàm
việctốithiểucủaCảmbiếnMQ-5là5V.Chứcnăngcủabộkhuếchđạiop-amp này là chuyển đổi n hiệu tương tự
đầu vào thành n hiệu kỹ thuật số. Bêncạnh đó, mơ-đun Cảm biến khí MQ-5 có chiết
áp 10K ch hợp để điều chỉnhđộ nhạycủa điện áp kíchhoạt. Bên cạnh đó, hai đèn LED
có mặt. Đầu ên là đèn LED nguồn,và thứ hai là đèn LED kích hoạt. Đèn LED nguồn
sáng khi bảng được cấpnguồn. ĐènLEDkíchhoạtsángkhiđạtđếnngưỡngxácđịnhtrước.Cuốicùng,bomạchcóhai
tụđiệntáchrờigiúpgiảmếngồn.


PhươngthứchoạtđộngMQ-5

• HìnhtrênlàmạchcơbảncủaMQ-5.Cảmbiếnucầuhaiđầuđiệnáp:lịsưởiđiện
áp(VH) và điện áp mạch (VC). VH được sử dụng để cung
cấpnhiệtđộlàmviệctiêuchuẩnchocảmbiếnvànócóthểsửdụngnguồnAC
hoặcDC,trongkhiV RL làđiệnápcủađiệntrởR L nốitiếpvớicảmbiến.Vccungc
ấpđiệnáppháthiệnchođiệntrởtảiR L vànósẽsửdụngnguồnDC


Mộtsốbiểuđồcơbản

Tọađộlàtỷlệđiệntrởcủacảm
biến (R/Ro). Rs có nghĩa
làkháng cự trong khơng khí
mụctiêu với nồng độ khác nhau,
Rocónghĩalàđiệntrởcủacảmbiế
ntrongkhơngkhísạch

m

Hìnhbênlàđiểnhìnhđặcđiểmđộ
nhạyMQ5đốivớimộtsốloạikhíởđiềukiện:
Nhiệtđộ:20°C
Độẩm:65%
NồngđộO2:21%
RL=20kΩ


Rs:điệntrởcảmbiếnở1000ppmH2trong
khơngkhísạch
Ro:đ i ệ n trởcảmbiếnởcácnồngđộkhí
khácnhau

Nồngđộ

Đườngcongđộnhạyđiểnhình




Hình bêncho thấy sự

phụthuộcđiểnhìnhcủaMQ-

5vàonhiệtđộvàđộẩm
- Ro:điện trở cảm biến ở
1000ppm h2 trong khơng khí ở
33%RHvà20°C
- Rs :điện trở cảm biến ở
nhiệtđộvàđộẩmkhácnhau
Đặcđiểmnhiệtđộ/độẩmđiểnhình




Hình bên cho thấy VRL trong C3H8 với nồng độ khác nhau. Tải trọng điện tr




Hình bên cho thấy sự thay đổi

của VRL trong quá trình đặt cảm biến vào khí mục tiêu và loại bỏ nó ra ngồi

Đặc điểm nhiệt độ/ độ ẩm


Ổn định lâu dài


Sơ đồ đấu nối

Code