bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu

Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Lời nói đầu
Các bộ cảm biến đóng vai trò cực kỳ quan trọng trong lĩnh vực đo lường và điều
khiển. Chúng cảm nhận và đáp ứng theo các kích thích thường là các đại lượng
không phải là điện, chuyển đổi các đại lượng này thành điện và truyền thông tin về
hệ thống đo lường điều khiển, giúp chúng ta nhận dạng, đánh giá và điều khiển
mọi biến trạng thái của đối tượng. Có thể ví vai trò của các bộ cảm biến đối với kỹ
thuật đo lường và điều khiển như là các giác quan đối với cơ thể sống.
Ý thức được tầm quan trọng của cảm biến, bài tập lớn cảm biến “Thiết kế và chế
tạo ôtô điện “ sẽ giúp cho chúng em học hỏi, tìm tòi và làm quen với các loại cảm
biến thông dụng như: cảm biến nhiệt độ, ánh sáng, vận tốc, tiếp xúc …vv cũng như
các ứng dụng cơ bản của chúng trong kỹ thuật.
Vì chủ đề rất rộng lớn của kỹ thuật cảm biến cũng như thời gian làm bài tập lớn
có hạn nên chắc bài tập lớn sẽ không tránh được thiếu sót nên chúng em rất mong
nhận được nhận xét và góp ý của thầy để bài tập lớn được hoàn thiện.
Chúng em xin trân thành cảm ơn thầy!
Nhóm 7 – cdt4
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Báo cáo Cảm biến
1.Cảm biến nhiệt độ
Tìm hiểu cảm biến LM335
Ở đây chúng ta chỉ hiệu đơn giản về cảm biến nhiệt độ LM35 thôi còn chi tiết vui
lòng xem trong datasheet!
Hình dạng của LM335 ngoài thực tế :
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nó có 3 chân chính : 2 chân cấp nguồn và 1 chân out tín hiệu Analog
Khi ta cấp điện áp 5V cho LM335 thì nhiệt độ đo được từ cảm biến sẽ chuyển

thành điện áp tương ứng tại chân số 2 (Vout). Điện áp này được tỉ lệ với giải nhiệt
độ mà nó đo được. Với độ giải của nhiệt độ đầu ra là 10mV/K. Hoạt động trong
giải điện áp từ 0 cho đến 5V và giải nhiệt độ đo được từ 0 oC đến 100oC. Và cần
chú ý đến những thông số chính sau :
+ Hoạt động chính xác ở dòng điện đầu vào từ 0.4mA đến 5mA. Dòng điện đầu
vào ngoài khoảng này kết quả đo sẽ sai
+ Điện áp cấp vào ổn định là 5V
+ Trở kháng đầu ra thấp 1 ôm
+ Giải nhiệt độ môi trường là từ 0 đến 100 C
Như vậy LM35 cho chúng ta tín hiệu tương tự (Analog) và chúng phải xử lý tín
hiệu này thành nhiệt độ
4 ) Tính giá trị nhiệt độ đầu ra
LM335 là cảm biến nhiệt độ , với nhiệt độ đầu ra là 10mV/K
if (sample_count==160) // sau 4s
{
// Place your code here
adc_vIn = (float)adc_data[0]*2000/1024;
nhietDo = (int)adc_vIn;
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
itoa(nhietDo,dis);
if (nhietDo>=38)
{
lcd_clear();
lcd_putsf("Nhiet do :");
lcd_puts(dis);
lcd_putsf("oC");
lcd_gotoxy(0,1);
lcd_putsf("!NGuy hiem");
delay_ms(800);

}
else
{
lcd_clear();
lcd_putsf("Nhiet do :");
lcd_puts(dis);
lcd_putsf("oC");
delay_ms(800);
}
}
CẢM BIẾN ÁNH SÁNG
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Cảm biến ánh sáng thông thường sử dụng quang trở, vì quang trở có một số đặc
tính sau, thông thường điện trở của quang trở khoảng 1000 000 ohms. Khi chiếu
ánh sáng vào, điện trở này giảm xuống rất thấp. Quang trở thường được dung cho
các mạch phát hiện sáng tối, có thể dung cho hệ thống đèn đường, đèn gia đình…
Mạch ứng dụng quang trở dưới đây có tác dụng bật bóng đèn khi trời tối và tắt
bóng đèn khi trời sáng.
Mạch nguyên lý
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nguyên lý dựa trên sự so sánh điện áp ngõ vào cộng và trừ của LM741, khi trời tối, quang trở
tăng số ohm, áp trên ngõ trừ giảm đến khi nhỏ hơn ngõ vào cộng thì ngõ ra = +Vcc, làm Q1 dẫn
và kích relay hoạt động.
VR điều chỉnh độ nhạy của quang trở.
diode D1 có tác dụng dập tắt dòng điện ngược do cuộn coil trong relay gây ra.
Cảm biến lùi
Cảm biến lùi được ứng dụng trong nhiều lình vực, trong gia đình cũng như trong
các nhà máy, xí nghiệp, trong ô tô.

Một vài proximity sử dụng hồng ngoại để thu phát, bộ thu phát có thể gồm 1 thiết
bị phát và thu hồng ngoại, có thể hoạt động theo dạng khi không có vật cản thì tia
phát bị phản xạ lại và thiết bị thu được tín hiệu phản xạ, hoặc có thể dùng thiết bị
phát luôn phát vào thiết bị thu, khi có vật cản đi qua hai thiết bị sẽ làm cho thiết bị
thu không thu được tín hiệu.
Sau đây là một vài hình ảnh về proximity của hang omron và vài ứng dụng của nó,
đầu ra có thể là relay hoặc dc transistor
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Cảm biến thực tế được sử dụng trên ô tô của lớp
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Cho đầu ra là rơle.
A- Phần lập trình :
Phần việc của em là lập trình cho VĐK nhận các tín hiệu đầu vào từ các cảm
biến và hiển thị lên LCD.
Bọn em sử dụng chip Atmega16 nên em dùng phần mềm Codevision để lập
trình.Quá trình lập trình bao gồm lập trình hiển thị nhiệt độ lên LCD từ
LM35;hiển thị tốc độ vòng quay lên LCD với tín hiệu vào từ Encoder;hiển thị
tốc độ bánh xe từ Proximity bánh xe;cho sáng đèn khi có tín hiệu từ cảm biến
lùi.
1- Hiển thị lên LCD
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Sử dụng Codevision wizard để thiết lập kết nối giữa VDK và LCD là
PORTC
Mô phỏng trên mạch nguyên lý :
Nhóm 7 cdt4

Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
2- Hiển thị nhiệt độ từ LM35
Sử dụng Codevision wizard thiết lập kết nối giữa VDK và LM35
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Mô phỏng trên mạch nguyên lý :
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
3- Kết nối với Encoder và Proximity bánh xe:
Sử dụng các trình ngắt là INT0 và INT1và INT2.Sử dụng Codevision
wizard :
Mô phỏng trên Proteus :
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
4- Kết nối với cảm biến lùi :
Thiết lập các I/O trên Codevision wizard:
Mô phỏng trên Proteus :
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Nhóm 7 cdt4
Bài tập lớn cảm biến và xử lý tín hiệu Đại học Bách Khoa Hà Nội
Chương 3: Kết luận, kiến nghị
* Mặt tích cực:
- Có thể nói nhóm đã hoàn thành được mục tiêu mà nhóm đã đề ra, dù chưa hoàn
thành hết được các cảm biến theo ý thầy nhưng mục tiêu của nhóm chỉ là có ô tô
chạy được, số cảm biến chạy được trên ½ thì nhóm đã đạt được.
- Các thành viên đều nhiệt tình tham gia, có tinh thần trách nhiệm tương đối tốt,
tham gia đầy đủ các buổi họp nhóm, không tham gia vì có việc riêng thì đều có báo
cáo rõ ràng.
- Các thành viên đã biết được sơ qua về mạch điện tử, một chút về lập trình, so với

mục tiêu nhỏ hẹp của nhóm thì có thể coi là thành công. Các thành viên đã biết
được các thành phần cơ bản của mạch điện tử, biết cách làm mạch in bằng tay, có
kỹ năng hàn, test mạch, phát hiện được các lỗi cơ bản…
- Rút ra được một số kinh nghiệm về việc quản lý tài liệu dùng cho môn học, cách
sắp xếp thời gian, lên kế hoạch…
Nhóm 7 cdt4