Tải bản đầy đủ - 0 (trang)
4 Tổng quan về một số linh kiện được sử dụng trong đề tài.

4 Tổng quan về một số linh kiện được sử dụng trong đề tài.

Tải bản đầy đủ - 0trang

Hình 2.10: Vi điều khiển Arduino Nano.

Arduino Nano có đầy đủ các chức năng và chương trình có trên Arduino Uno

do cùng sử dụng MCU ATmega328P. Nhờ việc sử dụng IC dán của ATmega328P thay

vì IC chân cắm nên Arduino Nano có thêm 2 chân Analog so với Arduino Uno.

Arduino Nano được kết nối với máy tính qua cổng Mini - B USB và sử dụng chip

CH340 để chuyển đổi USB sang UART thay vì dùng chip ATmega16U2 để giả lập

cổng COM như trên Arduino Uno hay Arduino Mega



Hình 2.11: Sơ đồ chân của Arduino Nano

Bảng 2.2: Thông số Arduino Nano.

29



Vi điều khiển



ATmega328P-AU.



Điện áp hoạt động



5V – DC



Điện áp đầu



16 MHz



Dòng tiêu thụ



30mA



Điện áp vào khuyên dùng



7-12V – DC



Điện áp vào giới hạn



6-20V – DC



Số chân Digital I/O



14 (trong đó có 6 chân PWM)



Số chân Input Analog



8 (độ phân giải 10bit)



Dòng tối đa trên mỗi chân I/O



40mA



Dòng ra tối đa (5V)



500 mA



Dòng ra tối đa (3.3V)



50 mA



Bộ nhớ flash



32 KB (ATmega328) với 2KB dùng bởi bootloader



SRAM



2 KB (ATmega328)



EEPROM



1 KB (ATmega328)



2.4.2



Giới thiệu về Module SIM A7 GSM/GPRS/GPS



Hình 2.12: Module SIM A7 GSM/GPRS/GPS và sơ đồ chân.

Mạch GSM GPRS GPS A7 được sản suất bởi hãng Ai Thinker chuyên về các

thiết bị IoT, đã từng được biết đến là nhà sản suất của các module Wifi SoC ESP8266

đang rất phổ biến hiện nay trên thị trường, mạch có thiết kế nhỏ gọn, tích hợp đầy đủ

các tính năng như các module Sim hiện có trên thị trường như Sim900, Sim800,..., là

module chức năng GSM / GPRS / GPS, hoạt động được ở 4 băng tần

850/900/1800/1900. ngồi ra mạch còn được tích hợp thêm khả năng định vị GPS.

30



Mạch GSM GPRS GPS A7 giao tiếp qua UART với bộ tập lệnh AT quen thuộc đi

kèm, rất dễ để điều khiển, lập trình và kết nối với Vi điều khiền hoặc kết nối trực tiếp

với máy tính qua mạch chuyển USB-UART.





Thơng số kỹ thuật

- Hỗ trợ GSM, GPRS và



- Hỗ trợ GPS + AGPS

- Thơng tin vị trí GPS hỗ trợ



GPS, tất cả ba chức năng



đầu ra NEMA nối tiếp



trong một mô-đun.

- Ăng-ten GSM và GPS

- GPRS Class 10

- Nhiệt độ làm việc: -30℃



riêng biệt và được đọc bởi

AT

- Hỗ trợ dịch vụ dữ liệu



đến +80℃

- Điện áp làm việc: 3.3V -



GPRS, tốc độ dữ liệu tối

đa, tải về - 85.6Kbps, tải



4.2V

- Điện áp: >3.4V

- Dòng sử dụng max: 2A

- Dòng ở trạng thái chờ:



lên - 42.8Kbps

trợ

tiêu



- Hỗ



GSM07.07, 07.05 các lệnh



3mA



AT và lệnh mở rộng của Ai



- Giao thức truyền thông: sử



– Thinker

- Hỗ trợ 2 cổng nối tiếp: một



dụng cổng nối tiếp TTL

- Tốc độ baud: 115200bps

- Đế sim card tích hợp trên



cổng nối tiếp để tải và một

cổng lệnh AT

- Hỗ trợ giao diện lệnh chuẩn



board

- Hỗ trợ GSM / GPRS với 4

băng



tần,



bao



AT và TCP / IP

- Hỗ trợ cho âm thanh số và



gồm



850/900/1800/1900 MHZ

- Độ nhạy: < -105

- Hỗ trợ các cuộc gọi thoại



âm thanh tương tự cho mã

hóa giọng nói HR, FR,



tích hợp ngõ ra tai nghe và



EFR, AMR

- Hỗ trợ ROHS, FCC, CE,



microphone;

- Hỗ trợ tin nhắn SMS

- GPIO cấp 2.8V







chuẩn



chứng chỉ CTA

- Số chân: 24 chân



Đặc điểm sản phẩm

Truyền dữ liệu

- GPRS

- Hỗ trợ PBCCH

- Sơ đồ mã hóa CS 1, 2, 3, 4

31



- CSD hỗ trợ lên đến 14,4 kbps

- Hỗ trợ USSD

- Ngăn xếp PPP / TCP / UDP / HTTP / FTP / SMTP / MUX



Tin nhắn







- Nhắn tin điểm đến

- Tin nhắn quảng bá

- Chế độ Text/PDU





Chế độ mã hố giọng nói

- Mức độ một nửa (HR)

- Mức độ đầy đủ (EFR)

- Tăng cường mức độ đầy đủ (EFR)

 AMR

- Cơ chế xử lý âm thanh

- Lược bỏ tiếng vang

- Cách âm

2.4.3

Cảm biến siêu âm SRF05









Module cảm biến siêu âm SRF05 dùng để đo khoảng cách đến vật chắn



bằng sóng siêu âm. Module có hai đầu thu và phát sóng, khoảng cách được xác định

bằng cách đo khoảng thời gian mà sóng siêu âm được phát ra từ module truyền đến vật

chắn rồi phản hồi về.





Module SRF05 được nâng cấp thêm từ SRF04: khoảng cách xa hơn 1m,



thêm 1 chế độ hoạt động. Khi giữ chân Mode trên module xuống mass, SRF05 sẽ sử

dụng chung 1 chân cho cả trigger và echo để có thể tiết kiệm chân cho vi điều khiển,

đồng thời thêm vào 1 khoảng delay nhỏ để hỗ trợ cho những vi điều khiển cũ. Khi

chân Mode khơng nối thì SRF05 sẽ hoạt động giống như SRF04, với 2 chân riêng biệt

cho trigger và echo.



32









Hình 2.13: Cảm biến siêu âm HY – SRF 05



















Nguyên lý hoạt động:

Sử dụng bằng cách truyền 1 xung vào chân trigger của module, sau đó



chờ 1 xung trả về trên chân echo, độ dài của xung phản hồi tương ứng với thời gian

của sóng siêu âm truyền trong khơng khí, từ đó tính ra được khoảng cách đến vật thể



chắn.

 Hình 2. 14: Hoạt động phát và nhận phản hồi sóng siêu âm của SRF – 05.





Đặc điểm kỹ thuật:

- Điện áp hoạt động: 5V

33



-



Dòng cấp: 30 mA ; 50 mA Max.

Tần số: 40kHz

Khoảng cách đo được xa nhất: 3m

Phát hiện vật cản trong khoảng: 3cm đến 3m

Các mơ-đun có thể được sử dụng trong hai chế độ khác nhau: Single Pin;



Dual Pin

 Chức năng của các chân này như sau:

- Vcc: cấp nguồn cho cảm biến.

- Trigger: kích hoạt q trình phát sóng âm. Q trình kích hoạt khi một chu

kì điện cao / thấp diễn ra.

- Echo: bình thường sẽ ở trạng thái 0V, được kích hoạt lên 5V ngay khi có

tín hiệu trả về, sau đó trở về 0V.

- Gnd: nối với cực âm của mạch

- OUT: không sử dụng







Các chế độ của SRF – 05

- Chế độ 1: tương ứng SRF – 04: tách biệt, kích hoạt và phản hồi

Để đo khoảng cách, ta phát 1 xung rất ngắn (5 microSeconds) từ chân



TRIG. Sau đó cảm biến sẽ tạo ra 1 xung HIGH ở chân ECHO cho đến khi nhận được

xung phản xạ ở chân này. Chiều rộng của xung sẽ bằng với thời gian sóng siêu âm

được phát từ cảm biến quay trở lại. Tốc độ của âm thanh trong không khí là 340 m/s

tương đương với 29,412 microSeconds/cm(1000000/(340*100)). Khi đã tính được thời

gian ta chia cho 29,412 để được khoảng cách cần đo.







Hình 2.15: Chế độ 1 của SRF – 05



34









Hình 2.16: Giảm đồ định thời SRF – 05 ở chế độ 1.



- Chế độ 2 – dùng 1 chân cho kích hoạt và phản hồi.



Ta sử dụng chân OUT để nó vừa phát ra xung rồi nhận xung phản xạ







về,chân chế độ thì nối đất.Tín hiệu hồi tiếp sẽ suất hiện trên cùng 1 chân với tín hiệu

kích hoạt.SR05 sẽ khơng tăng dòng phản hồi cho đến 700uS sau khi kết thúc các tín

hiệu kích hoạt và bạn đã có thời gian để kích hoạt pin xoay quanh và làm cho nó trở

thành 1 đầu vào.









Hình 2.17: Chế độ 2 của SRF – 05.



35









Hình 2.18: Giảm đồ định thời SRF – 05 ở chế độ 2.



2.4.4 Cảm biến độ ẩm đất





Cảm biến độ ẩm đất: đúng với tên gọi của nó là cảm biến dùng để đo độ



ẩm của đất, trạng thái đầu ra mức thấp (0V), khi đất thiếu nước đầu ra sẽ lên mức cao

(5V), độ nhạy cao có thể điều chỉnh bằng biến trở. Phần đầu đo được cắm xuống đất

để phát hiện độ ẩm của đất thông qua sự hập thụ độ ẩm (hơi nước) làm biến đổi các

thành phần cảm nhận trong cảm biến (ở đây là các chất hóa học như LiCL, P2O5) làm

thay đổi điện trở của cảm biến qua đó xác định được độ ẩm. Khi độ ẩm đạt ngưỡng

thiết lập, đầu ra DO sẽ chuyển trạng thái từ mức thấp lên mức cao. Nhờ thế, ta có thể

sử dụng Analog hoặc Digital của Arduino để đọc giá trị từ cảm biến.





Cảm biến độ ẩm đất có 4 chân: VCC, GND, 2 ngõ ra là D0 (cho giá trị



trả về là mức logic 0 – 1) và A0 (giúp ta có thể đọc được chính xác hơn độ ẩm của

đất). Ta có thể dùng 1 trong 2 chân này.





Thơng số kĩ thuật:

- Điện áp hoạt động: 3.3V – 5V.

- Khích thước PCB: 3cm*1.6cm.

- Led đỏ báo nguồn vào, Led xanh báo độ ẩm.

- IC so sánh: LM393.

- VCC: 3.3V – 5V

- D0: đầu ra tín hiệu số (0 và 1).

- A0: đầu ra Analog (tín hiệu tương tự).



36









Hình 2.19: Cảm biến độ ẩm đất.



 Nguyên lý hoạt động:

- Khi cấp nguồn, led báo nguồn sáng.

- Mạch có 2 đầu ra D0 và A0 tương ứng với digital output và analog output.

- Board mạch tích hợp 1 mạch phân áp và 1 mạch so sánh sử dụng opam.

- Mạch phân áp đưa tín hiệu đầu ra analog đưa vào chân so sánh của mạch



opam và chân đầu ra analog.

- Mạch so sánh có chức năng so sánh và đưa tính hiệu logic (1 or 0) ở đầu



ra digital. Ngồi ra board còn tích hợp 2 led gồm led báo nguồn và led báo

trạng thái.

- Ở chân digital output: Mạch hoạt động như sau: Cài đặt ngưỡng so sánh



bằng biến trở. Điện trở của cảm biến tỷ lệ thuận với độ ẩm, độ ẩm càng

cao điện trở càng cao, mặt khác theo sơ đồ phân áp, điện áp đầu ra mạch

phân áp tỉ lệ thuận với điện trở cảm biến, vậy độ ẩm đất tỷ lệ thuận với

điện áp đầu ra. Khi thay đổi độ ẩm -> điện trở trên cảm biến thay đổi dẫn

đến điện áp đầu ra đưa vào cổng so sánh trên opam thay đổi, điện áp này

được so sánh với điện áp đặt được đặt bằng biến trở, nếu điện áp đọc về từ

37



cảm biến chưa vượt qua ngưỡng đặt thì đầu ra D0 là mức thấp và led báo

trạng thái không sáng, khi điện áp đầu vào vượt qua ngưỡng đặt thì đầu ra

D0 là mức cao và led báo trạng thái sẽ sáng lên.

- Ở chân analog output: chân này được nối trực tiếp với mạch phân áp của



cảm biến không qua mạch so sánh opam, đưa trực tiếp tín hiệu điện áp tới

đầu ra A0, phục vụ cho các mục đích đo lường, quan trắc, giảm sát,…













Hình 2.20: Sơ đồ mạch nguyên lý cảm biến độ ẩm đất.



Khi module cảm biện độ ẩm đất phát hiện, khi đó sẽ có sự thay đổi về



điện áp ngay tại đầu vào của ic LM393. Ic này nhận biết có sự thay đổi nó sẽ đưa ra

một tín hiệu 0V để cáo hiệu. Và thay đổi như thế nào sẽ được tính tốn để đọc được độ

ẩm đất.





Cảm biến độ ẩm đất rất nhạy với độ ẩm môi trường xung quanh, thường



được sử dụng để phát hiện độ ẩm của đất.





Khi độ ẩm đất vượt quá giá trị được thiết lật, ngõ ra của module D0 ở



mức giá trị là 0V.





Ngõ ra D0 có thể được kết nối trực tiếp với vi điều khiển như (Arduino,



PIC, AVR, STM) để phát hiện cao và thấp, và do đó để phát hiện độ ẩm của đất.

38







Đầu ra Analog A0 có thể được kết nối với bộ chuyển đổi ADC, ta có thể



nhận được các giá trị chính xác hơn độ ẩm đất.





Cảm biến độ ẩm đất có 2 đầu dò là thanh kim loại nên sẽ dễ bị ăn mòn.



Vì thế phải kiểm tra cảm biến thường xuyên để có thể cho ra kết quả chính xác.

2.4.5 Cảm biến nhiệt độ DS18B20 (dây)





Cảm biến nhiệt độ DS18B20 dùng để đo nhưng nơi cách xa board điều



khiển hơn. Đây là phiên bản chống nước, ẩm của cảm biến DS18B20, nó có thể hoạt

động ở 125 độ C nhưng do dây dẫn được làm từ nhựa PVC nên chỉ có khả năng đo từ

100 độ trở xuống.





Tín hiệu ra của cảm biến là dạng tín hiệu số cho nên cảm biến sẽ khơng



bị suy hao tín hiệu trên dây dẫn. DS18B20 có độ phân giải từ 9 – 12 bit giao tiếp với

bộ điều khiển trung tâm thông qua một dây duy nhất (1 wire conmunication).

DS18B20 hoạt động với điện áp từ 3V – 5V. Mỗi cảm biến nhiệt DS18B20 đều có một

mã số duy nhất, nên có thể sử dụng nhiều cảm biến để lấy dữ liệu nhiều nới trên cùng

một dây.





 Hình 2.21 : Cảm biến DS18B20.









Thơng số kỹ thuật:

- Điện áp cấp: 3 – 5V.



39



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

4 Tổng quan về một số linh kiện được sử dụng trong đề tài.

Tải bản đầy đủ ngay(0 tr)

×