Tải bản đầy đủ
b. Cảm biến siêu âm

b. Cảm biến siêu âm

Tải bản đầy đủ

-

Sóng này va chạm với môi trường xung quanh và bị phản xạ lại.
Dựa vào thời gian phát thu , khoảng cách giữa vật chủ và môi trường xung
quanh được tính ra

Cảm biên siêu âm SRF05 cũng dựa trên nguyên tắc trên, thiết bị gồm 2 loa – thu và
phát – cùng với 5 chân để kết nối chân với cảm biến với Arduino. Theo tài liệu từ nhà
sản xuất tầm hoạt động của cảm biến siêu âm là từ 2cm – 5m.
Cảm biến siêu âm SRF05:
Cảm biến siêu âm SRF05 được sử dụng rất phổ biến để xác định khoảng cánh vì giá
rẻ và độ chính xác cao. Cảm biến xử dụng sóng siêu âm có thể đo khoảng các từ 2 cm
đến 5m với độ chính xác gần như chỉ phụ thuộc vào cách lập trình. Bảng 2.2 là miêu tả
về chức năng của các chân cảm biến siêu âm SRF05.

Bảng 2.2: Các chân của cảm biên siêu âm
Chân
Chức năng
Vcc

Nguồn 5 V

Trig

Chân lối ra Digital

Echo

Chân
lối
Digital

Out

Cài đặt

GND

Đất

vào

Hình 2.15 là hình ảnh trên thực tể của mô-đun cảm biến siêu âm SRF05. Nó có 2 bộ
phận phát (Trig) và thu (Echo) tín hiệu. Hình ảnh trực quan trông giống như 2 cái mắt
của mô-đun.

20

Hình 2.15 : Mô-đun cảm biến siêu âm SRF05
Để đo được khoảng cách SRF05 sẽ phát ra 1 xung rất ngắn (5 µs) từ chân Trig. Sau
đó cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân Echo cho đến tận khi nhận được sóng phản
xạ từ chân này. Chiều rộng của xung sẽ là khoảng thời gian sóng siêu âm từ cảm biến
gặp vật và quay lại [10]. Hình 2.16 miêu tả dòng thời gian của cảm biến siêu âm
SRF05.

Hình 2.16: Dòng thời gian cảm biến siêu âm
Công thức tính khoảng cách:
Trong không gian sóng siêu âm di chuyển với tốc độ là 340 m/s, tương đương với
29.412 µs/cm.
Gọi T là thời gian tín hiệu phát đến lúc chân Echo nhận được. D là khoảng cách
giũa vật cản và cảm biến siêu âm. Phương trình 1 tính ra được khoảng cách:

21

D = (cm)

(1)

2.3 Phần mềm
2.3.1 Arduino IDE
Thiết bị sẽ được lập trình trên môi trường Arduino IDE do nhà sản xuất vi điều
khiển cung cấp. Dựa trên ngôn ngữ lập trình C, Arduino IDE đưa đến cho người sử
dụng 1 môi trường thân thiện, rất dễ dùng. Nó hỗ trợ nhiều thư viện khác nhau như về
Robot, Ethernet, Wifi, GSM…[11]
Arduino được hỗ trợ bở 1 cộng đổng đông đảo với rất nhiều các dự án khác nhau.
Nó 1 nguồn tài liệu tham khảo vô cùng phong phú và hữu ích đối với những người sử
dụng. Việc tối ưu hóa các hàm thực thi vừa là điểm mạnh và điểm yếu của Arduino
IDE. Các hàm được tích hợp sắn sẽ đương đối dễ sự dụng, nhưng đôi khi người sử
dụng sẽ không hiểu được bản chất của vấn đề dẫn đến sử dụng chúng không đúng ý
nghĩa vốn có. Hình 2.17 là 1 cửa sổ hiển thị của Arduino IDE.

Hình 2.17: Arduino IDE
2.3.2 Thuật toán của hệ đo mưa
a. Cách xác định ngưỡng cảnh báo
Mỗi một khu vực khác nhau lại có địa hình và lượng mưa khác nhau. Tùy thuộc vào
độ dốc của địa hình và thống kê lượng mưa trung bình trong năm, ta có thể đưa ra
được một điều kiện cảnh báo lũ quét và sạt lở đất cho từng địa phương nhất định. Đồ
22

án này dưa trên việc quan trắc, thống kê lượng mưa và khả năng xảy ra lũ trong nhiều
năm ở Hà Giang, địa phương được lựa để đặt hệ thử nghiệm.
Lượng mưa sẽ được tính toán theo thời gian theo quy tắc:
-Thời điểm mực nước mưa thấp nhất trong gầu đo mưa là , mực nước thực tế trong
bình là .
-Thời điểm mực nước dâng đến vạch đo tiếp theo là , và mực nước trong bình là
-Mực nước tích lũy: x = - (mm)
-Cường độ mưa tính theo giờ: y =

(mm/h)

-Hàm đưa ra cảnh báo y = 131 [12]
-Nếu > 131 đưa ra cảnh báo, nếu không thì tiếp tục quan trắc.
b. Lưu đồ thuật toán của hệ đo mưa
Như đã giới thiệu ở phần đầu, báo cáo này sẽ trình bày 2 phương pháp khác nhau về
mặt kĩ thuật để có thể đo được lượng nước, đó là sử dụng cảm biến mức và cảm biến
siêu âm. Hình 2.18 là lưu đồ thuật toán của cảm biến siêu âm, hình 2.19 là lưu đồ thuật
toán sử dụng cảm biến mức.

23