báo cáo đồ án môn nhập môn kỹ thuật XÂY DỰNG Ý TƯỞNG CHO THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM DỰA TRÊN CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP.HCM
KHOA ĐIỆN TỬ - VIỄN THÔNG


BÁO CÁO ĐỒ ÁN MÔN HỌC
MÔN : NHẬP MÔN KỸ THUẬT
HK1 - NĂM HỌC : 2019 - 2020

TÊN ĐỒ ÁN :

XÂY DỰNG Ý TƯỞNG CHO THIẾT BỊ CHỐNG TRỘM
DỰA TRÊN CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG
LỚP: 19DTV1 – Nhóm số: 6
Họ tên thành viên
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Trần Ngọc Ánh
Tô Hữu Bằng
Đỗ Đặng Quốc Bảo
Dương Quốc Bảo
Nguyễn Gia Bảo
Vũ Quốc Bảo

Hồ An Bình
Hứa Thanh Bình
Võ Hà Bảo Chánh
Đỗ Nguyên Chất
TP.HCM – 11/2019

19200242
19200244
19200245
19200246
19200247
19200249
19200251
19200252
19200254
19200255


BẢNG THỐNG KÊ CẬP NHẬT TÀI LIỆU KỸ THUẬT
SỐ LẦN CẬP NHẬT TÀI LIỆU KỸ THUẬT
Phiên
bản

Mơ tả

Thành viên

Ngày

Xác nhận (Trưởng

nhóm)

Ngày xác
nhận

1.0

Tạo tài liệu

Vũ Quốc Bảo

02/11/17

Đỗ Nguyên Chất

03/11/17

2.0

Tạp/Cập nhật chương
1

Dương Quốc Bảo

02/11/17

Đỗ Nguyên Chất

03/11/17

2.0

Tạp/Cập nhật chương
2

Dương Quốc Bảo

02/11/17

Đỗ Nguyên Chất

03/11/17

Nhập môn Kỹ thuật – DTV19

BÁO CÁO NHẬP MÔN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

2


DANH MỤC HÌNH
Hình 1.2.1: Đầu dị PIR………………………………………………………………… 6
Hình 1.2.2: Cách dùng đầu dị PIR …………………………………………………….7
Hình 1.3.1: Ngun lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt ………7
Hình 1.3.2: Hình diễn tả ngun lý làm việc của đầu dị PIR…………………………..8
Hình 1.4.1: Sự dao động của các phân tử……………………………………………... 8
Hình 1.4.2: Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dị tia nhiệt ………..9
Hình 1.5.1: Thấu kính hội tụ……………………………………………………….… 10
Hình 2.2.1: Mơ hình đề xuất ……………………………………………………..…...11
Hình 2.2.2a: Sản phẩm demo ……………………………………………………….. 12

Hình 2.2.2b: Các linh kiện thiết kế …………………………………………….……..12
DANH MỤC BẢNG
CHỮ VIẾT TẮT
MỞ ĐẦU…………………………………………………………………..………….5
CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU VỀ PIR
1.1 PIR là gi ? ………………………………………………………………………..6
1.2 Cấu trúc của một cảm biến PIR……………………………………………..….6-7
1.3 Ngun lí làm việc của loại đầu dị PIR……………………………………......7-8
1.4 Nguyên lí hoạt động của các tia nhiệt của loại đầu dò PIR…………………....8-9
1.5 Thiết bị tiêu tụ tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR…………………….…..9-10
CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT
2.1 Chuẩn bị…………………………………………………………………………10
2.2 Thiết kế và thực hiện…………………………………………………………….11
2.2.1 mô hình đề xuất………………………………………………………...11

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

3


2.2.2 Mơ hình triển khai……………………………………………………...12
2.2.3 Thực hiện lập trình code cho thiết bị chống trộm……………………...13
KẾT LUẬN - TÀI LIỆU THAM KHẢO

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

4


MỞ ĐẦU

Trước tiên thay mặt nhóm em xin cảm ơn thầy và các bạn đã dành thời gian cho đồ
án của nhóm. Trong thời buổi hiện nay, tình hình tội phạm ngày càng gia tăng, đặt biệt là
các thành phố lớn như tp.HCM, Hà Nội, Đà Nẵng,…thực tế những khoá cửa cơ khí hiện
tại cũng khơng đảm bảo an tồn cho ngơi nhà của bạn, trộm có thể phá khố cửa chưa đầy
5s và thời điểm hay đột nhập nhất là: lúc sáng sớm 3-4h sáng khi bạn đang ngủ sâu giấc,
hoặc khi bạn đi làm, đi công tác xa nhà,…trộm có thể đột nhập bất cứ lúc nào khi bạn ra
khỏi nhà.
Vì vậy, đồ án này hướng đến sự phổ biến rộng rãi của hệ thống chống trộm hay các
thiết bị chống trộm để có thể giúp cho mọi người có thể bảo vệ tài sản cá nhân một cách
hợp lí nhất. Đồng thời giúp cho đất con người Việt Nam trở nên văn minh hơn và cũng như
là giúp cho đất nước Việt Nam trở nên hội nhập và bắt kịp với cuộc cách mạng công nghệ
4.0

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

5


Chương 1: GIỚI THIỆU VỀ PIR
1.1 PIR là gì ?
Nó là chữ viết tắt của Passive InfraRed sensor (PIR sensor), tức là bộ cảm biến
thụ động dùng nguồn kích thích là tia hồng ngoại. Tia hồng ngoại (IR) chính là các tia nhiệt
phát ra từ các vật thể nóng. Trong các cơ thể sống, trong chúng ta ln có thân nhiệt (thông
thường là ở 37 độ C), 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 tha nhiệt, đó là thân nhiệt của các thực thể
khác, như con người con vật…
1.2 Cấu trúc của một cảm biến PIR

Hình 1.2.1: Đầu dị PIR
Trên đây là đầu dị PIR, loại bên trong gắn 2 cảm biến tia nhiệt, nó có 3 chân ra,
một chân nối masse, một chân nối với nguồn volt DC, mức áp làm việc có thể từ 3 đến
15V. Góc dị lớn. Để tăng độ nhậy cho đầu dị, Bạn dùng kính Fresnel, nó được thiết kế
cho loại đầu có 2 cảm biến, góc dị lớn, có tác dụng ngăn tia tử ngoại.
BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

6


Hình vẽ cho thấy cách dùng đầu dị PIR để phát hiện người hay con vật di chuyển
ngang

Hình 1.2.2: Cách dùng đầu dị PIR
1.3 Ngun lí làm việc của loại đầu dò PIR

Các nguồn nhiệt (với người và con vật là nguồn thân nhiệt) đều phát ra tia hồng
ngoại, qua kính Fresnel, qua kích lọc lấy tia hồng ngoại, nó được cho tiêu tụ trên 2 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 2 cảm biến này sẽ cho xuất hiện 2 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 1.3.1: Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt
Hình vẽ cho thấy 2 vùng cảm ứng nhậy cảm tương ứng với 2 cảm biến trong đầu
dị. Khi có một con vật đi ngang, từ thân con vật sẽ luôn phát ra tia nhiệt, nó được tiêu tụ
BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

7

mạnh với kính Fresnel và rồi tiêu tụ trên bia là cảm biến hồng ngoại, vậy khi con vật đi
ngang, ở ngả ra của đầu dò chúng ta sẽ thậy. Xuất hiện một tín hiệu, tín hiệu này sẽ được
cho vào mạch xử lý để tạo tác dụng điều khiển hay báo động.
Bạn xem hình sau đây dùng diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua
lại:

Hình 1.3.2: Hình diễn tả nguyên lý làm việc của đầu dị PIR
1.4 Ngun lí hoạt động của các tia nhiệt của loại đầu dị PIR

Hình 1.4.1: Sự dao động của các phân tử
Mọi vật thể đều được cấu tạo từ các phân tử nhỏ li ti, nhiệt là một dạng năng lượng
tạo ra từ các dao động của các phân tử (Bạn xem hình), đó là các chuyển động hỗn loạn,
BÁO CÁO NHẬP MÔN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

8


khơng trật tự. Từ các dao động này, nó phát ra các tia nhiệt, bằng cảm giác thông thường
của giác quan, con người chúng ta nói đó là sức nóng. Ở mỗi người nguồn thân nhiệt thường
được điều ổn ở mức 37 độ C, đó là nguồn nhiệt mà ai cũng có và nếu dùng linh kiện cảm
ứng thân nhiệt, chúng ta sẽ có thiết bị phát hiện ra người, đó chính là ý tưởng mà người ta
chế ra thiết bị motion detector, điều khiển theo nguồn thân nhiệt chuyển động.
Hình vẽ sau đây cho thấy vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dị tia nhiệt.

Hình 1.4.2: Vật liệu nhóm pyroelectric được dùng làm cảm biến dị tia nhiệt
Người ta kẹp vật liệu pyroelectric giữa 2 bản cực, khi có tác kích của các tia nhiệt,
trên hai 2 bản cực sẽ xuất hiệu tín hiệu điện, do tín hiệu yếu nên cần mạch khuếch đại.
Trong bộ đầu dò PIR, người ta gắn 2 cảm ứng PIR nằm ngang, và cho nối vào cực

Gate (chân Cổng) của một transistor FET có tính khuếch đại. Khi cảm biến pyroelectric
thứ nhất nhận được tia nhiệt, nó sẽ phát ra tín hiệu và khi nguồn nóng di chuyển ngang, sẽ
đến cảm biến pyroelectric thứ hai nhận được tia nhiệt và nó lại phát ra tín hiệu điện. Sự
xuất hiện của 2 tín hiệu này cho nhận biết là đã có một nguồn nhiệt di động ngang và mạch
điện tử sẽ phát ra tín hiệu điều khiển. Tín hiệu này có thể dùng tắt mở đèn hay dùng để báo
động khi có kẻ lạ vào nhà.
1.5 Thiết bị tiêu tụ gôm tia nhiệt rọi trên bề mặt cảm ứng PIR
Chúng ta biết các tia nhiệt phát ra từ thân thể người rất yếu và rất phân tán, để tăng
độ nhậy phải dùng kính có mặt kính lồi tạo chức năng tiêu tụ, quen gọi là kinh Focus, hình
động dưới đây cho thấy các mặt sóng của các tia sáng khi đi qua một mặt kính lồi đã được
cho gơm lại tại một điểm nhỏ, điểm đó gọi là tiêu điểm ( 焦点 ， theo âm Hán Việt, chữ
tiêu 焦 bên dưới có bộ hỏa 灬 火 , vậy nó có nghĩa là điểm nóng, nhiều Bạn dùng kính lúp
tạo ra điểm nóng, điểm nóng này có thể đốt cháy giấy đấy, đó là trị chơi của các bạn nhỏ).
BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

9


Hình 1.5.1: Thấu kính hội tụ
Khuyết điểm của loại kính hội tụ dùng mặt lồi thông thường là khi mặt kính mở
rộng, điểm tiêu tụ sẽ khơng nằm ở một chổ, người ta cho hiệu chỉnh sai lệch này bằng mặt
kính Fresnel (Bạn xem hình, các mặt cong ở xa trục quang đã được chỉnh lại). Bạn thấy
khi ở xa trục quang học, độ cong của mặt kính được hiệu chỉnh lại, với cách làm này, chúng
ta sẽ có thể hội tụ nhiều tia sáng tốt hơn, trên một diện tích rộng lớn hơn và như vậy sẽ tăng
được độ nhậy cao hơn và có góc dị rộng hơn.

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

10

Chương 2: THIẾT KẾ VÀ CÀI ĐẶT
2.1 Chuẩn bị
Board Arduino UNO R3
Module PIR – cảm biến chuyển động
Một đèn LED
Một cái Loa
2.2 Thiết kế và thực hiện
2.2.1 mơ hình đề xuất

Hình 2.2.1: Mơ hình đề xuất

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

11


2.2.2 Mơ hình triển khai

Hình 2.2.2a: Sản phẩm demo

Hình 2.2.2b: Các linh kiện thiết kế

BÁO CÁO NHẬP MÔN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHÓM: 6

12


2.2.3 Thực hiện lập trình code cho thiết bị chống trộm
1. int ledPin = 13; // chọn chân 13 báo hiệu LED

2. int inputPin = 2; // chọn ngõ tín hiệu vào cho PIR
3. int pirState = LOW; // Bắt đầu với khơng có báo động
4. int val = 0;
5. int pinSpeaker = 10; //chọn chân cho chng khi có đột nhập
6.
7. void setup()
8. {
9. pinMode(ledPin, OUTPUT);
10.
pinMode(inputPin, INPUT);
11.
pinMode(pinSpeaker, OUTPUT);
12.
Serial.begin(9600);
13.
}
14.
void loop()
15.
{
16.
val = digitalRead(inputPin); // đọc giá trị đầu vào.
17.
if (val == HIGH) // nếu giá trị ở mức cao.(1)
18.
{
19.
digitalWrite(ledPin, HIGH); // LED On
20.
playTone(300, 160); // thời gian chuông kêu

21.
delay(150);
22.
23.
if (pirState == LOW)
24.
{
25.
Serial.println("Motion detected!");
26.
pirState = HIGH;
27.
}
28.
}
29.
else
30.
{
31.
digitalWrite(ledPin, LOW);
32.
playTone(0, 0);
33.
delay(300);
34.
if (pirState == HIGH)
35.
{
36.

Serial.println("Motion ended!");
37.
pirState = LOW;
38.
}
39.
}
40.
}
41.
void playTone(long duration, int freq)
42.
{
43.
duration *= 1000;
44.
int period = (1.0 / freq) * 1000000;
45.
long elapsed_time = 0;
46.
while (elapsed_time < duration)
47.
{
48.
digitalWrite(pinSpeaker,HIGH);
49.
delayMicroseconds(period / 2);
50.
digitalWrite(pinSpeaker, LOW);
51.

delayMicroseconds(period / 2);
52.
elapsed_time += (period);
53.
}
54.
}

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

13


TÀI LIỆU THAM KHẢO

Thông tin về Arduino: />
BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

14


BÁO CÁO KỸ NĂNG
1. Kỹ năng làm việc nhóm và quản lý dự án
Nhiệm vụ
Lên ý tưởng
Họp triển khai
Duyệt mục tiêu
Tài chính
Yêu cầu phần mềm
Yêu cầu phần cứng

Nhân sự
Yêu cầu kĩ thuật
Tìm kiếm thơng tin
Viết báo cáo
Chạy thử 1
Chạy thử 2
Chạy thử cuối
Tung sản phẩm

Tên
Trần Ngọc Ánh
Tô Hữu Bằng
Đỗ Đặng Quốc Bảo
Dương Quốc Bảo
Nguyễn Gia Bảo
Vũ Quốc Bảo
Hồ An Bình
Hứa Thanh Bình
Võ Hà Bảo Chánh
Đỗ Ngun Chất

Giao cho
Cả nhóm
Cả nhóm
Đỗ Nguyên Chất
Hồ An Bình
Dương Quốc Bảo
Đỗ Nguyên Chất
Trần Ngọc Ánh
Nguyễn Gia Bảo

Cả nhóm
Vũ Quốc Bảo
Nguyễn Gia Bảo
Tơ Hữu Bằng
Đỗ Đặng Quốc Bảo
Hứa Thanh Bình

Ưu tiên
●
●
●
●
●
●

Bảng đánh giá từng thành viên
Mức độ tham gia
Đóng góp
Tốt
9
Tốt
7
Tốt
9
Tốt
9
Tốt
10
Tốt
9

Tốt
10
Tốt
9
Tốt
7
Tốt
10

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

Tình trạng
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành

Hoàn thành cơng việc
Hồn thành
Hồn thành

Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hoàn thành

15


Kế hoạch thực hiện
Nhiệm vụ
Lên ý tưởng
Họp triển khai
Duyệt mục tiêu
Tài chính
Yêu cầu phần mềm
Yêu cầu phần cứng
Nhân sự
Yêu cầu kĩ thuật
Tìm kiếm thơng tin
Viết báo cáo
Chạy thử 1
Chạy thử 2
Chạy thử cuối
Tung sản phẩm

Giao cho

Cả nhóm
Cả nhóm
Đỗ Nguyên Chất
Hồ An Bình
Dương Quốc Bảo
Đỗ Nguyên Chất
Trần Ngọc Ánh
Nguyễn Gia Bảo
Cả nhóm
Vũ Quốc Bảo
Nguyễn Gia Bảo
Tơ Hữu Bằng
Đỗ Đặng Quốc Bảo
Hứa Thanh Bình

Bắt đầu
26/10
28/10
29/10
29/10
30/10
30/10
28/10
30/10
26/10
30/10
02/11
02/11
02/11
04/11

Kết thúc
27/10
29/10
29/10
02/11
02/11
02/11
29/10
02/11
29/10
30/10
02/11
02/11
02/11
04/11

Số ngày
2
2
1
5
4
4
2
4
4
1
1
1

1
1

Tình trạng
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hồn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành
Hoàn thành

Tung sản phẩm
Chạy thử cuối
Chạy thử 2
Chạy thử 1
Viết báo cáo
Tìm kiếm thông tin
Yêu cầu kĩ thuật
Nhân sự
Yêu cầu phần cứng
Yêu cầu phần mềm
Tài chính

Duyệt mục tiêu
Họp triển khai
Lên ý tưởng
20/10/19 22/10/19 24/10/19 26/10/19 28/10/19 30/10/19 1/11/19

3/11/19

5/11/19

Tỉ lệ phần trăm hoàn thành dự án
Hoàn thành
Quá hạn
Đang thực hiện
Chưa bắt đầu

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

80%
0%
10%
10%

16


Hoàn thành
Quá hạn
Đang thực hiện
Chưa bắt đầu

2. Tự đánh giá các kỹ năng/kiến thức
Nhóm tự đánh giá tổng hợp các kỹ năng, kiến thức đạt được qua đồ án môn học
Các kỹ năng
Đánh giá (*)
Kỹ năng làm việc nhóm, giao tiếp, hành xử chuyên
A
nghiệp, khả năng lãnh đạo và làm việc độc lập
2
Kỹ năng tư duy phản biện
B
3
Kỹ năng thuyêt trình
B
4
Giao tiếp kỹ thuật(viết báo cáo kỹ thuật)
B
5
Kỹ năng tư duy sáng tạo
B
6
Kỹ năng quản lý dự án/thời gian thực hiện dự án
A
7
Hình thành nội dung, xác định vấn đề và kỹ năng giải
A
quyết vấn đề
8
Kiến thức, thực nghiệm qua đồ án môn học
B
(*)

Ghi chú: Đánh giá theo mức A/B/C/D (A: Rất tốt, B: Tốt, C: Trung bình, D: Chưa tốt)
STT
1

BÁO CÁO NHẬP MƠN KỸ THUẬT – 19DTV1B – NHĨM: 6

17