Đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” pot

90 2.7K 14
Đề tài “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” pot

Đang tải... (xem toàn văn)

Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống

Thông tin tài liệu

 ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” Giáo viên hướng dẫn : Họ tên sinh viên : Đỗ Thị Thu Trang  Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 MỤC LỤC MỤC LỤC DANH SÁCH CÁC HÌNH DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT LỜI NÓI ĐẦU 5 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 6 1.1 Khái niệm và phân loại cảm biến 6 1.1.1 Khái niệm 6 1.1.2 Phân loại cảm biến 6 1.2 Đường cong chuẩn của cảm biến 6 1.2.1 Khái niệm 6 1.2.2 Phương pháp chuẩn cảm biến 7 1.3 Các đặc trưng cơ bản 8 1.3.1 Độ nhạy của cảm biến 8 1.3.2 Độ nhạy trong chế độ tĩnh và tỷ số chuyển đổi tĩnh 8 1.3.3 Độ nhạy trong chế độ động 9 1.4 Độ tuyến tính 9 1.4.1 Khái niệm 9 1.4.1.1 Đường thẳng tốt nhất 10 1.4.1.2 Độ lệch tuyến tính 10 1.4.2 Sai số và độ chính xác 10 1.4.3 Độ nhanh và thời gian hồi áp 11 1.4.4 Giới hạn sử dụng của cảm biến 12 1.5 Nguyên lý chung chế tạo cảm biến 12 1.5.1 Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực 12 1.5.2 Hiệu ứng nhiệt điện 13 1.5.2.1 Hiệu ứng hoả điện 13 1.5.2.2 Hiệu ứng áp điện 14 1.5.2.3 Hiệu ứng cảm ứng điện từ 14 1.5.2.4 Hiệu ứng quang điện 15 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 1.5.2.5 Hiệu ứng quang - điện - từ 15 1.5.2.6 Hiệu ứng Hall 15 1.5.3 Nguyên tắc chế tạo cảm biến thụ động 16 1.6 Mạch đo 17 1.6.1 Sơ đồ mạch đo 17 1.6.2 Một số phần tử cơ bản của mạch đo 18 1.6.2.1 Bộ khuếch đại thuật toán (KĐTT) 18 1.6.2.2 Bộ khuếch đại đo lường IA 18 1.6.2.3 Khử điện áp lệch 19 CHƯƠNG 2 CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HÌNH 22 2.1 VI ĐIỀU KHIỂN 22 2.1.1 Tổng quan về 8051 22 2.1.1.1 Bộ vi điều khiển 8051 23 2.1.1.2 Sơ đồ khối chung của họ vi điều khiển 8051 23 2.1.2 Khảo sát họ vi điều khiển AT89XX 24 2.1.2.1 Giới thiệu chung 24 2.1.3 Cấu trúc bên trong vi điều khiển AT89S52 29 2.1.3.1 Hoạt động định thời của AT89S52 30 2.1.3.2 Các thanh ghi của bộ định thời 30 2.1.3.3 Các chế độ định thời của timer 1 và timer 0 33 2.1.3.4 Tổ chức ngắt của AT89S52 34 2.2 HIỂN THỊ NHIỆT ĐỘ BẰNG LCD 37 2.2.1 Phân loại LCD 37 2.2.3 Khả năng hiển thị của LCD 40 2.2.4 Nguyên tắc hiển thị kí tự trên LCD 41 2.3 GIAO TIẾP VỚI BỘ HIỂN THỊ TƯƠNG TỰ-SỐ(ADC) 42 2.3.1 Giới thiệu về ADC 42 2.3.2 Tìm hiểu về ADC 0804 42 2.4 CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ 44 2.4.1 Phân loại cảm biến nhiệt 44 2.4.2 Cặp nhiệt điện ( Thermocouples ) 45 2.4.3 Thermistor 46 2.4.4 Cảm biến nhiệt độ LM35 47 2.4.5 Dải nhiệt độ và sự thay đổi trở kháng theo nhiệt độ của LM35 49 2.4.5 Các bộ cảm biến nhiệt họ LM35 49 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 2.4.6 Phối hợp tín hiệu và sơ đồ khối phối ghép LM35 với 8051 50 2.5 CẢM BIẾN QUANG 50 2.5.1 Khái quát 50 2.5.2 Diode Cảm Quang ( photo diode ) 55 2.5.3 Ánh sang hồng ngoại 58 2.6 CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG 60 2.6.1 PIR 60 2.6.2 Kính hội tụ 63 CHƯƠNG 3. THIẾT KẾ HÌNH 65 3.1 THIẾT KẾ PHẦN CỨNG 65 3.1.1 Khối nguồn 65 3.1.2 Khối đo nhiệt độ 65 3.1.3 Khối vi điều điều khiển 66 3.1.4 Khối hiển thị LCD 67 3.1.5 Khối điều khiển thiết bị 68 3.1.6 Khối reset và tạo dao động 69 3.1.7 Sơ đồ mạch nguyên lý 70 3.1.8 Sơ đồ mạch in 71 3.1.9 hình thực tế 72 3.2 ỨNG DỤNG 72 KẾT LUẬN 75 TÀI LIỆU THAM KHẢO 76 PHỤ LỤC 77 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 DANH SÁCH CÁC HÌNH Hình 1. 1 Đường cong chuẩn cảm biến 7 Hình 1. 2 Phương pháp chuẩn cảm biến 7 Hình 1.3 Xác định các khoảng thời gian đặc trưng cho chế độ quá độ 11 Hình 1.4 Sơ đồ hiệu ứng nhiệt điện 13 Hình 1.5 Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện 13 Hình 1.6 Ứng dụng hiệu ứng áp điện 14 Hình 1.7 Ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ 14 Hình 1.8 Ứng dụng hiệu ứng quang – điện- từ 15 Hình 1.9 Ứng dụng hiệu ứng Hall 16 Hình 1.10 Sơ đồ mạch đo nhiệt độ băng cặp nhiệt 17 Hình 1.11 Mạch đo điện thế bề mặt 17 Hình 1.12 Sơ đồ bộ khuếch đại thuật toán 18 Hình 1.13 Sơ đồ bộ khuếch đai đo lường gồm ba KDTT ghép nối điện trở 19 Hình 1.14 Sơ đồ bộ khuếch đai đo lường gồm ba KDTT ghép nối điện trở 20 Hình 1.15 Mạch lặp lại điện áp 20 Hình 1.16 Sơ đồ mạch cầu 21 Hình 2.1 Bố trí bên trong sơ đồ khối của 8051 24 Hình 2.2 Sơ đồ chân IC AT89S52 26 Hình 2.3 Mạch dao động Thạch Anh XTAL 1 và XTAL 2 28 Hình 2.4 Mạch dao động 29 Hình 2.5 Cấu trúc bên trong VĐK AT89s52 29 Hình 2. 6 Hình ảnh LCD.2.2.2 Giới thiệu sơ đồ chân LCD 38 Hình 2.7 Sơ đồ chân LCD 38 Hình 2.8 Sơ đồ chân ADC 42 Hình 2.9 Cặp nhiệt điện 45 Hình 2.10 Thermistor 46 Hình 2.11 Họ cảm biến nhiệt độ LM35 47 Hình 2.12 cảm biến nhiệt độ LM35 48 Hình 2.13 Sơ đồ bước sóng của ánh sáng 52 Hình 2.14 Cấu tạo của quang trở điện 58 Hình 2.15 Cấu tạo của Diode 59 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 Hình 2.16 Đầu dò PIR 60 Hình 2.17 Nguyên lý làm việc của loại đầu dò PIR như hình sau 61 Hình 1.18 Nguyên lý phát hiện chuyển động ngang của các nguồn thân nhiệt 62 Hình 2.19 Nguyên lý làm việc của đầu dò PIR đối với người qua lại 62 Hình 2.20 Dùng vật liệu pyroelectric để cảm ứng với tia nhiệt 63 Hình 2.21 Kính hội tụ 64 Hình 3.1 Khối nguồn 65 Hình 3.2 Khối đo nhiệt độ 65 Hình 3. 3 Khối vi điều điều khiển 66 Hình 3.4 Khối hiển thị LCD 67 Hình 3.5 Khối điều khiển thiết bị 68 Hình 3.6 Khối reset 69 Hình 3.7 Khối dao động thạch anh 69 Hình 3.8 Sơ đồ mạch nguyên lý 70 Hình 3.9 Sơ đồ mạch in 71 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 DANH SÁCH CÁC BẢNG BIỂU Bảng 2.1 Đặc tính của 8051 đầu tiên 23 Bảng 2.2 Chức năng của các chân ở PORT 3 27 Bảng 2.3 Thanh ghi TMOD 31 Bảng 2.4 Thanh ghi điều khiển Timer (TCON) 32 Bảng 2.4 Thanh ghi điều khiển Timer (TCON) 33 Bảng 2.5 Tóm tắt các ngắt trong AT89S52 35 Bảng 2.6 Cho phép ngắt và cấm ngắt 35 Bảng 2. 1 Giới thiệu sơ đồ chân LCD 39 Bảng 2.8 Tập lệnh của LCD 40 Bảng 2.9 Tập lệnh của LCD 41 Bảng 2.10 Trở kháng của bộ cảm biến nhiệt theo nhiệt độ 49 Bảng 2.11 Hướng dẫn chọn loạt các cảm biến nhiệt họ LM35 49 Bảng 2.13 Đơn vị đo quang 54 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 DANH SÁCH CÁC TỪ VIẾT TẮT ADC Analog to Digita Bộ biến đổi tương tự sang số Converter EA External Access Tín hiệu vào IC Intergrated Circuit Vi mạch tích hợp IE INTERRUPT Cho phép ngắt IP Interrupt Priority Thanh ghi ngắt PSEN Program store enable Tín hiệu ngõ ra PSW Program Status Word Thanh ghi từ trạng thái chương trình RAM Random Access Memory Bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên ROM Read Only Memory Bộ nhớ chỉ đọc RST Reset SFR Special Function Register thanh ghi có chức Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 LỜI CAM ĐOAN Trong quá trình thực hiện đề tài tốt nghiệp này, em xin đảm bảo bài báo cáo tốt nghiệp này là do chính em thực hiện, không có sự sao chép nguyên văn của bất kì tài liệu nào. Nếu sai em xin chịu mọi hình thức kỷ luật của nhà trường. Hà Nội, Ngày 13 tháng 6 năm 2012 Người cam đoan (Ký, ghi rõ họ tên) Đỗ Thị Thu Trang Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử SVTH : Đỗ Thị Thu Trang Lớp : CĐĐT6 _ K11 5 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay, với sự phát triển mạnh mẽ của thế giới về mọi mặt, trong đó khoa học công nghệ nói chung và ngành công nghệ kỹ thuật điện tử nói riêng có nhiều phát triển vượt bậc, góp phần làm cho thế giới ngày càng hiện đại và văn minh hơn. Sự phát triển của kỹ thuật điện tử đã tạo ra hàng loạt những thiết bị với các đặc điểm như sự chính xác cao, tốc độ nhanh, gọn nhẹ và hoạt động ổn định. Là những yếu tố cần thiết làm cho hoạt động của con người đạt hiệu quả cao. Từ lâu cảm biến được sử dụng như những thiết bị để cảm nhận và phát hiện , nhưng chỉ từ vài ba chục năm trở lại đây chúng mới thể hiện vai trò quan trọng trong kỹ thuật và công nghiệp đặc biệt là trong lĩnh vực đo lường, kiểm tra và điều khiển tự động. Chính vì vậy em đã chọn đề tài : “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” cho đồ án tốt nghiệp của mình. Nội dung báo cáo này gồm 3 chương: CHƯƠNG 1 : TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN CHƯƠNG 2 : CÁC LINH KIỆN SỬ DỤNG TRONG HÌNH CHƯƠNG 3 : THIẾT KẾ HÌNH Mặc dù rất cố gắng hoàn thành bài báo cáo này nhưng vẫn không tránh khỏi thiếu sót mong quý thầy, cô và các bạn đóng ghóp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! [...]... dễ sử dụng thông thường người ta chế tạo cảm biến sao cho nó có sự liên hệ tuyến tính giữa biến thiên đầu ra và biến thiên đầu vào ∆s = S ∆m (1.1) Trong đ : S gọi là độ nhạy của cảm biến 1.1.2 Phân loại cảm biến Các bộ cảm biến được phân loại theo các đặc trưng cơ bản sau đây: Theo nguyên lý người ta chia cảm biến làm hai loại: + Cảm biến tích cực : là các cảm biến hoạt động như một máy phát, đáp ứng. .. hạn sử dụng của cảm biến Trong quá trình sử dụng, các cảm biến luôn chịu tác động của ứng lực cơ học, tác động nhiệt Khi các tác động này vượt quá ngưỡng cho phép, chúng sẽ làm thay đổi đặc trưng làm việc của cảm biến Bởi vậy khi sử dụng cảm biến, người sử dụng cần phải biết rõ các giới hạn này a.Vùng làm việc danh định Vùng làm việc danh định tương ứng với những điều kiện sử dụng bình thường của cảm. .. chế tạo cảm biến Các cảm biến được chế tạo dựa trên cơ sở các hiện tượng vật lý và được phân làm hai loại: 1 .Cảm biến tích cực 2 .Cảm biến thụ động 1.5.1 Nguyên lý chế tạo các cảm biến tích cực Các cảm biến tích cực được chế tạo dựa trên cơ sở ứng dụng các hiệu ứng vật lý biến đổi một dạng năng lượng nào đó (nhiệt, cơ hoặc bức xạ) thành năng lượng điện Dưới đây tả một cách khái quát ứng dụng một... lệ với từ thông cắt ngang dây trong một đơn vị thời gian, nghĩa là tỷ lệ với tốc độ dịch chuyển của dây Tương tự như vậy, trong một khung dây đặt trong từ trường có từ thông biến thiên cũng xuất hiện một suất điện động tỷ lệ với tốc độ biến thiên của từ thông qua khung dây Hình 1.7 Ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ Hiệu ứng cảm ứng điện từ được ứng dụng để xác định tốc độ dịch chuyển của vật thông qua... dạng tường minh (đồ thị hoặc biểu thức đại số) Khi chuẩn cảm biến, với một loạt giá trị đã biết chính xác mi của m, đo giá trị tương ứng si của s và dựng đường cong chuẩn Hình 1 2 Phương pháp chuẩn cảm biến SVTH : Đỗ Thị Thu Trang 7 Lớp : CĐĐT6 _ K11 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử 1.3 Các đặc trưng cơ bản 1.3.1 Độ nhạy của cảm biến Đối với cảm biến tuyến tính, giữa biến thiên đầu ra Δs và biến thiên...Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ CẢM BIẾN 1.1 Khái niệm và phân loại cảm biến 1.1.1 Khái niệm Cảm biếnthiết bị dùng để cảm nhận biến đổi các đại lượng vật lý và các đại lượng không có tính chất điện cần đo thành các đại lượng điện có thể đo và xử lý được (Đại lượng cần đo) Cảm biến s (đặc trưng điện) Đặc trưng điện S là hàm của đại lượng cần đo m: s = f(m) Quan... chuẩn có thể biểu diễn bằng biểu thức đại số dưới dạng s = F(m ) , hoặc bằng đồ thị như hình sau: SVTH : Đỗ Thị Thu Trang 6 Lớp : CĐĐT6 _ K11 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử Hình 1 1 Đường cong chuẩn cảm biến a Dạng đường cong chuẩn b Đường cong chuẩn của cảm biến tuyến tính 1.2.2 Phương pháp chuẩn cảm biến Chuẩn cảm biến là phép đo nhằm mục đích xác lập mối quan hệ giữa giá trị s đo được của đại lượng... vật liệu và kích thước hình học của tấm vật liệu SVTH : Đỗ Thị Thu Trang 15 Lớp : CĐĐT6 _ K11 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử Hình 1.9 Ứng dụng hiệu ứng Hall Hiệu ứng Hall được ứng dụng để xác định vị trí của một vật chuyển động.Vật cần xác định vị trí lien kết cơ học với thanh nam châm ở mọi thời điểm , vị trí thanh nam châm xác định giá trị của từ trường B và góc θ tương ứng với tấm bán dẫn mỏng... control : Điều khiển ngắt + Other registers : Các thanh ghi khác + 128 Byte RAM : RAM 128 Byte + Timer 2, 1 , 0 : Bộ định thời 2 , 1 , 0 + CPU : Đơn vị điều khiển trung tâm + Oscillator : Mạch dao động + Bus control: Điều khiển Bus + I/O ports: Các ports vào/ ra + Serial port: port nối tiếp + Address/data : địa chỉ/ dữ liệu SVTH : Đỗ Thị Thu Trang 23 Lớp : CĐĐT6 _ K11 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử Hình. .. thể hoả điện Hình 1.5 Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện Hiệu ứng hoả điện được ứng dụng để đo thông lượng của bức xạ ánh sáng Khi ta chiếu một chùm ánh sáng vào tinh thể hoả điện, tinh thể hấp thụ ánh sáng và nhiệt độ của nó tăng lên, làm thay đổi sự phân cực điện của tinh thể Đo điện áp V SVTH : Đỗ Thị Thu Trang 13 Lớp : CĐĐT6 _ K11 Trường : ĐHCN Hà Nội Khoa : Điện Tử ta có thể xác định được thông lượng ánh .  ĐỀ TÀI “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” Giáo viên hướng dẫn : Họ tên. động. Chính vì vậy em đã chọn đề tài : “NGHIÊN CỨU VỀ CẢM BIẾN, ỨNG DỤNG THIẾT KẾ MÔ HÌNH NHÀ THÔNG MINH SỬ DỤNG : CẢM BIẾN CHUYỂN ĐỘNG, CẢM BIẾN NHIỆT ĐỘ, CẢM BIẾN QUANG” cho đồ án tốt nghiệp. 1.5 Ứng dụng hiệu ứng hỏa điện 13 Hình 1.6 Ứng dụng hiệu ứng áp điện 14 Hình 1.7 Ứng dụng hiệu ứng cảm ứng điện từ 14 Hình 1.8 Ứng dụng hiệu ứng quang – điện- từ 15 Hình 1.9 Ứng dụng hiệu ứng

Ngày đăng: 27/06/2014, 03:20

Từ khóa liên quan

Tài liệu cùng người dùng

Tài liệu liên quan