Tóm tắt đề tài - Nghiên cứu xây dựng hệ thống đo lường và phân tích tín hiệu cảm biến
0 B GIÁO D C VÀ ðÀO T O ð I H C ðÀ N NG TểM T T ð TÀI KHOA H C CễNG NGH C P ð I H C ðÀ N NG Tờn ủ tài: NGHIấN C U XÂY D NG H TH NG ðO LƯ NG VÀ PHÂN TÍCH TÍN HI U C M BI N Mó s : ð2013 06 12 BS Ch nhi m ủ tài: TS. Vế NHƯ TI N ðà N ng – 11/2014 1 M ð U 1. T ng quan tỡnh hỡnh nghiờn c u thu c lĩnh v c c a ủ tài Tỡnh hỡnh nghiờn c u nư c ngoài: Hi n nay ngày càng nhi u cỏc cụng ty trờn th gi i nh t là Hoa Kỳ, Nh t, Anh, Phỏp, ð c,nghiờn
Tóm tắt tài liệu Tóm tắt đề tài - Nghiên cứu xây dựng hệ thống đo lường và phân tích tín hiệu cảm biến, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
c u s n xu t, ch t o ra nhi u lo i
c m bi n khác nhau, tuy nhiên vi c xây d ng h th ng đo
lư ng, kh o sát, phân tích c m bi n ph c v cho cơng tác gi ng
d y thì chưa đư c các đơn v quan tâm đúng m cM t s
hãng ch t o c m bi n, đ ng th i vi t các ph n m m kèm theo
và bán trên th trư ng nhưng giá thành khá đ t.
Tình hình nghiên c u trong nư c: Các cơ quan, đơn
v trong nư c chưa quan tâm đ n lĩnh v c nghiên c u s n xu t
ch t o các lo i c m bi n, các trư ng đ i h c k thu t, cơng
ngh trong nư c trong nh ng năm g n đây m i b t đ u đưa
mơn h c c m bi n vào chương trình gi ng d y cho các ngành
cơ đi n t , đi n t đ ng, các khĩa đào t o sau đ i h c,ðã cĩ
m t vài tác gi vi t các giáo trình c m bi n, nhưng ph n l n
đ u gi i thi u thiên v lý thuy t, các tài li u thiên v ng d ng
th c t cịn r t hi m hoi.
2 Tính c p thi t c a đ tài
Th c hi n đ i m i giáo d c và đào t o mà ph n tr ng
tâm là đ i m i phương pháp gi ng d y, “h c ph i đi đơi v i
hành”, đ i v i kh i các trư ng k thu t, cơng ngh , vi c đ u tư
thêm các thi t b d y h c, đ c bi t các trang thi t b cơng ngh
m i là h t s c c n thi t. Vi c nghiên c u kh o sát, xây d ng
2
m t h th ng đo lư ng các tín hi u đư c đo đ c t c m bi n,
nh m giúp cho cán b ngành đi n t đ ng, cơ đi n t , truy n
đ ng, đi u khi n n m hi u đư c m t s lo i c m bi n, t đĩ
ti p t c phát tri n ki n th c liên quan đ n các lo i c m bi n mà
hi n đang đư c ng d ng trong h u h t các lĩnh v c như quân
s , khoa h c cơng ngh , trong giao thơng v n t i,
3. M c tiêu c a đ tài
Các tín hi u đo đ c đư c t c m bi n thơng qua b
chuy n đ i tín hi u, bi n đ i thành tín hi u đi n thơng qua
m ch đo lư ng và x lý tín hi u g m vi x lý 16 bít, truy n tín
hi u đ n b chuy n đ i truy n thơng, r i chuy n tín hi u đ n
máy tính, tín hi u s đư c đo đ c, in ra theo bi u b ng, ho c
d ng sĩng.
4. ð i tư ng và ph m vi nghiên c u
ð i tư ng nghiên c u là m t s lo i c m bi n tiêu bi u
như c m bi n nhi t, c m bi n quang, c m bi n t , nghiên
c u đ k t n i c m bi n v i máy tính thơng qua board m ch
Arduino. T đĩ đo đ c và hi n th k t qu lên màn hình máy
tính ho c in k t qu .
Ph m vi nghiên c u: nghiên c u m t s lo i c m bi n
thơng d ng, t đĩ làm n n t n cho nghiên c u và ng d ng
r ng hơn.
5. Phương pháp nghiên c u: lý thuy t và th c nghi m
6. Ý nghĩa khoa h c và th c ti n: Các tác gi đã k t h p s
d ng vi đi u khi n và máy tính đ làm b x lý và hi n th
thơng tin c m bi n, t n d ng ưu th c a vi đi u khi n đ l p
trình đo lư ng và x lý tin hi u c m bi n, c a nhi u lo i c m
3
bi n khác nhau, ưu đi m c a máy tính khi k t h p v i vi đi u
khi n là hi n th thơng tin m t cách rõ ràng.
7. N i dung chính:
Trong các h th ng đo lư ng, đi u khi n, các quá trình đ u
th hi n b i các bi n tr ng thái như nhi t đ , áp su t, ánh sáng,
t c đ , v tríð đi u khi n các quá trình chúng ta c n thu
th p thơng tin đo đ c, theo dõi s bi n thiên c a các bi n tr ng
thái c a quá trình, b c m bi n s th c hi n ch c năng này
trong quá trình đi u khi n. ð tài chú ý các n i dung sau:
Nghiên c u v nguyên lý làm vi c m t s lo i c m bi n.
Thi t k các module c m bi n, các m ch thu phát, x lý, hi n
th tín hi u, s d ng b vi lý Arduino và l p trình đi u khi n,
xây d ng h th ng hi n th tín hi u trên máy tinh.
Xây d ng h th ng th c nghi m, đo đ c kh o sát, l y k t qu
8. S n ph m và k t qu d ki n:
K t qu d ki n: 1 t p báo cáo khoa h c
S n ph m
+ 01 bài báo khoa h c đăng trên t p chí trong nư c,
+ 01 H th ng th c nghi m đo lư ng tín hi u t c m bi n.
9. Hi u qu d ki n: ð tài g n v i th c t , mang l i hi u qu
thi t th c trong gi ng d y mơn h c k thu t c m bi n cho h c
viên và các c p th p hơn.
4
CHƯƠNG 1. GI I THI U CHUNG V C M BI N VÀ
NGUYÊN LÝ HO T ð NG C A C M BI N
1.1 Các khái ni m và đ c trưng cơ b n
1.1.1 Khái ni m: C m bi n là thi t b đ c m nh n và bi n đ i
các đ i lư ng v t lý, các đ i lư ng c n đo, cĩ ho c khơng cĩ
tính ch t đi n thành các đ i lư ng cĩ tính ch t đi n, cĩ th đo
lư ng, đi u khi n đư c, nĩ ch a đ ng thơng tin cho phép xác
đ nh giá tr đ i lư ng c n đo.
1.1.2 Các đ c trưng cơ b n c a c m bi n
1.1.2.1 ðư ng cong chu n
a) Khái ni m: ðư ng cong chu n c a c m bi n là đư ng cong
bi u di n s ph thu c c a đáp ng (s) ho c (y) đ u ra c a
c m bi n vào giá tr c a đ i lư ng đo (m) ho c (x) đ u vào.
Hình 1. 1 ðư ng cong chu n c m bi n
b) Chu n c m bi n: Chu n c m bi n là phép đo nh m m c
đích xác l p m i quan h gi a giá tr đo đư c s c a đ i lư ng
đi n đ u ra và gía tr m c a đ i lư ng đo đ u vào cĩ tính
5
đ n các y u t nh hư ng, trên cơ s đĩ xây d ng đư ng cong
chu n dư i d ng tư ng minh.
1.1.2.2. ð nh y c a c m bi n
ð i lư ng S xác đ nh: S = , đ nh y c a c m bi n.
1.1.2.3 ð tuy n tính
1.1.2.4 Sai s và đ chánh xác
1.1.2.5 ð nhanh và th i gian h i đáp
1.1.2.6 Gi i h n s d ng c a c m bi n
1.2 Nguyên lý chung ch t o c m bi n
1.2.1 Nguyên lý ch t o c m bi n tích c c
Hi u ng quang đi n, hi u ng nhi t đi n, hi u ng h a đi n,
hi u ng t , hi u ng Hall
1.2.2 Nguyên lý ch t o c m bi n th đ ng
C m bi n th đ ng thư ng đư c ch t o t m t tr
kháng cĩ các thơng s ch y u nh y v i đ i lư ng c n đo. Giá
tr c a tr kháng ph thu c kích thư c hình h c, tính ch t đi n
c a v t li u ch t o. Vì v y tác đ ng c a đ i lư ng đo cĩ th
nh hư ng riêng bi t đ n kích thư c hình h c ,tính ch t đi n
hay đ ng th i c hai.
6
CHƯƠNG 2 THI T K H TH NG ðO LƯ NG VÀ
PHÂN TÍCH TÍN HI U CÁC LO I C M BI N
2.1 Nguyên lý làm vi c c a các b x lý tín hi u c m bi n
B n ch t c m bi n là m t thi t b dùng đ c m nh n các
đ i lư ng v t lý ho c hố h c thành các tín hi u đi n ch a đ ng
các thơng tin c n đo đ c. Do đĩ nguyên lý làm vi c c a các b
x lý và phân tích tín hi u c m bi n cũng chính là các b x lý
tín hi u đi n và d a vào tính ch t c a t ng lo i c m bi n mà các
b x lý này đư c l p trình đ phân tích tín hi u t c m bi n
thành thơng tin c n thi t cho quá trình hi n th thơng tin ho c đ
làm tín hi u ph n h i cho h th ng.
Hi n nay các b x lý và phân tích c m bi n thư ng
đư c d a vào 3 cách sau:
Thi t k và xây d ng m ch đi n bán d n,
S d ng vi đi u khi n,
S d ng máy tính v i thi t b chuyên dùng.
Cách th nh t là thi t k m ch đi n bán d n thư ng đư c s
d ng nh t trong dân d ng vì chi phí th p và cĩ th th c hi n
nhi m v đo lư ng và phân tích khá t t, tuy nhiên h n ch là
m i m ch đi n thơng thư ng ch thích h p đ i v i m i lo i
c m bi n nh t đ nh và n u thay đ i lo i c m bi n ho c mu n
phân tích thêm thơng tin thì ph i thi t k và ch t o m t m ch
đi n khác.
Cách th 2 là s d ng vi đi u khi n. Ưu đi m c a vi c s
d ng vi đi u khi n là giá thành tương đ i th p, cĩ th l p trình
7
đ phân tích đư c nhi u tín hi u t nhi u c m bi n khác nhau,
tuy nhiên s d ng vi đi u khi n v n cịn h n ch là cĩ kh năng
b nhi u và mu n hi n th thơng tin thì ph i cĩ thi t b kèm.
Cách th 3 là s d ng máy tính v i các thi t b chuyên dùng
t các cơng ty ch t o c m bi n. Cách này thư ng đư c s
d ng trong cơng nghi p vì cho đ chính xác cao, ít b nhi u và
tu i th s d ng cao. Tuy nhiên chi phí cao và cũng ch thích
h p đ i v i m t s lo i c m bi n nh t đ nh.
Các tác gi đã k t h p s d ng vi đi u khi n và máy
tính đ làm b x lý và hi n th thơng tin c m bi n vì cĩ th t n
d ng ưu th c a vi đi u khi n đ l p trình đo lư ng và x lý tin
hi u c m bi n, c a r t nhi u lo i c m bi n khác nhau, và ưu
đi m c a máy tính khi k t h p v i vi đi u khi n là hi n th
thơng tin m t cách rõ ràng.
Trong s các m ch vi đi u khi n hi n nay thì b ng
m ch Arduino Uno đư c s d ng ph bi n nh t trên th gi i và
đư c s d ng r t nhi u trư ng đ i h c đ đào t o do đĩ các
tác gi đã l a ch n b ng m ch này k t h p v i l p trình b ng
ph n m m Matlab trên máy tính đ làm b x lý và phân tích
tín hi u cho kit c m bi n này.
2.2 Mơ t v Kit Arduino Uno
Kit Arduino Uno là m t b ng m ch vi đi u khi n tích
h p chip AVR ATmega328. B ng m ch cĩ 14 chân, đĩng vai
trị ngõ vào/ra – Digital Input/Output (trong đĩ 6 chân cĩ th
đư c dùng như các chân đi u ch đ r ng xung PWM), 6 chân
đĩng vai trị ngõ vào tương t (Analog Inputs), b dao đ ng
8
dùng th ch anh 16Mhz, k t n i USB, k t n i ngu n riêng v i
Adapter AC DC, nút nh n RESET và các đ u c m ICSP.
Thơng s chip ATmega328:
ði n áp ho t đ ng : 5V
Chân s (Digital I/O) : 14 chân trong đĩ cĩ 6 chân ra
PWM
Chân tương t (Analog ): 6
Dịng DC cho ngõ vào/ra: 40mA
Dịng DC cho chân 3.3V: 50mA
B nh Flash: 32KB
SRAM: 2KB, EEPROM: 1KB
Clock Speed: 16Mhz
2.3 L p trình cho b ng m ch Arduino
Ph bi n nh t hi n nay là s d ng ngơn ng C đ l p
trình cho Arduino và ph n m m đ n p chương trình cho vi
đi u khi n này là Arduino IDE đư c cung c p mi n phí t i đ a
ch website c a Arduino. Ngồi ra b ng m ch cịn cĩ th đư c
l p trình b ng ph n m m processing (link tham kh o
processing.org), ph n m m này cũng tương t như như
Arduino IDE nhưng cĩ thêm các thư vi n h tr cho vi c l p
trình đư c nhanh chĩng d dàng hơn.
9
T năm 2011, Matlab cĩ h tr l p trình cho b ng m ch
Arduino trên Simulink. Do s d ng ngơn ng l p trình b ng đ
ho nên vi c l p trình đơn gi n, ngồi ra do cĩ ph n gi l p mơ
ph ng trên Simulink nên cĩ th mơ ph ng tín hi u trư c khi cài
đ t lên vi đi u khi n. Ngồi ra, ngư i l p trình cĩ th t n d ng
các thư vi n và h tr cĩ s n t Matlab như là PID controller,
Fuzzy controller, GUI, đ th c hi n vi c đi u khi n và giao
ti p l y tín hi u t c m bi n hi u qu hơn.
Ph n m m l p trình trên Simulink c a Matlab tương đ i
m i và ch cĩ th đư c cài đ t t phiên b n b n Matlab 2010
tr lên, tuy nhiên b t đ u t phiên b n Matlab 2012 thì cơng c
Arduino Toolbox trong Simulink m i đư c cài đ t tr c ti p và
h tr l p trình cho b ng m ch Arduino hi u qu nh t . Cách
cài đ t ph n m m trên mơi trư ng Simulink là khác nhau đ i
v i các phiên b n Matlab khác nhau. Trong đ tài này các tác
gi s d ng phiên b n Matlab 2012b và cài đ t tr c ti p
Arduino Toolbox t Matlab.
2.3.1 Hư ng d n cài đ t trên phiên b n Matlab 2012b (ho c
cao hơn)
Bư c 1: Cài đ t Matlab 2012b
Bư c 2: M ng d ng Matlab
Bư c 3: Gõ l nh “targetinstaller” trong Matlab > sau khi nh n
enter thì màn hình hư ng d n cài đ t hi n lên > ch n internet
và nh n Next
Bư c 4: Ch n Arduino
10
Bư c 5: Login vào tài kho n Matlab đ cài đ t (ph n m m h
tr này mi n phí nên ch c n đăng ký tài kho n mi n phí c a
Matlab là đư c) > b t bu c ph i cĩ k t n i internet đ t i ph n
m m tr c ti p cho vi c cài đ t
Bươc 6: Sau khi cài đ t hồn t t thì s nh n đư c thơng báo cài
đ t thành cơng, c n ph i kh i đ ng l i máy tính đ s d ng
đư c ph n m m cơng c h tr này
2.3.2 Gi i thi u cơ b n v Arduino Toobox
Sau khi cài đ t và kh i đ ng l i PC, m ph n m m
Matlab và b t Simulink lên (gõ l nh “simulink” ho c click vào
bi u tư ng Simulink). Ch n “Simulink Support Package for
Arduino” s th y các kh i nh p và xu t tín hi u t Simulink.
Ph n hư ng d n l p trình x lý tín hi u và hi n th thơng tin s
đư c trình bày ph n sau v i t ng lo i c m bi n c th .
Hi n nay vi c l p trình cho vi đi u khi n thơng thư ng
b ng ngơn ng Assembly hay t t hơn là C, C++ do v y địi h i
ngư i l p trình ngồi ki n th c v vi đi u khi n cịn c n ph i
cĩ ki n th c tương đ i v ngơn ng l p trình. Tuy nhiên đ n
năm 2012 thì Matlab đã bư c đ u xây d ng thư vi n l p trình
cho vi đi u khi n ATM tích h p v i m ch c a Arduino trên
n n Simulink [2],[5].
11
Các kh i l p trình cho vi đi u khi n Arduino
Vi c l p trình vi đi u khi n b ng đ h a là n n t ng đ u tiên
giúp cho vi c l p trình cho vi đi u khi n tr nên thu n ti n,
tránh đư c sai sĩt và d dàng trong vi c l p trình cho vi đi u
khi n. Các kh i hàm c a simulink dùng trong vi c l p trình vi
đi u khi n này tương đ i đơn gi n, thu n ti n cho các ng
d ng, tuy nhiên ngư i l p trình cĩ th vi t thêm các kh i hàm
riêng đ l p trình cho vi đi u khi n v i m c đ ph c t p hơn.
Ngồi ra đ i v i b ng m ch Arduino, đã cĩ thư vi n giao ti p
th i gian th c tr c ti p gi a vi đi u khi n và máy tính, do đĩ
r t kh thi cho vi c kh o sát đáp ng c a các c m bi n và cơ
c u ch p hành b ng vi c hi n th thơng tin tín hi u trên màn
hình máy tính
12
CHƯƠNG 3 XÂY D NG H TH NG TH C NGHI M
3.1 Sơ đ h th ng th c nghi m
Cảm biến
Tín hi ệu giao
Mạch đo lường
tiếp với máy tính
và xử lý tín
Mạch khuếch hiệu. Sử dụng vi
đại tín hiệu vào xử lý Arduino
của cam biến
Mega Cổng USB
(trong trường
hợp cần thiết) PC
Cảm biến
Hình 3.1 C u trúc h th ng th c nghi m
Vi đi ều khi ển
Cảm biến
• Máy tính
Hiển thị tín hiệu
•
• Xuất tín hiệu
điều khiển
Hình 3.2 Sơ đ th c nghi m
13
3.2 Th c hành thí nghi m
3.2.1 C m bi n nhi t đ
C m bi n nhi t đ là c m bi n thơng d ng trong đ i s ng
cũng như trong cơng nghi p. H c m bi n DS18B20 là m t
trong nh ng lo i c m bi n nhi t đ đư c s d ng nhi u trong
cơng nghi p cũng như dân d ng.
+ Ph m vi đi n áp làm vi c 3,0 V đ n 5,5 V
+ Nhi t đ đo 55 ° C đ n 125° C tương đương 67 ° F đ n 257
° F, đ chính xác ± 0,5 ° C.
+ C m bi n nhi t đ là chuy n đ i thơng tin nhi t đ thành
đ nh d ng 9 đ n 12 bit Digital Word tương ng v i đ phân
gi i l n lư t là 0.5° C,0.25° C,0.125° C,0.0625° C . V i t c đ
đo t i đa là 750 mili giây cho m i l n đo nhi t đ . Chi ti t
chuy n đ i c n tham kh o thêm file data đính kèm.
+ C m bi n DS18B20 bao g m 3 chân là chân ngu n, chân n i
đ t và chân đ c d li u ( là chân n i đ t, gi a là chân Vcc, S
là chân n i v i tín hi u đo I (signal))
+ Tuy t đ i khơng nh m l n ho c g n nh m 2 chân ngu n và
n i đ t vì nĩ s làm h ng c m bi n DS18B20.
Thi t b thí nghi m
• Máy tính cĩ cài ph n m m Arduino
• B ði u khi n Arduino , Mơ đun c m bi n DS18B20
14
Hình 3.3 Sơ đ n i dây c m bi n nhi t
B ng 3.1 Nhi t đ đo đư c c a c m bi n nhi t
15
3.2.6 C m bi n nhi t đ và đ m
Hình 3.4 C m bi n nhi t đ và đ m DHT11
C m bi n nhi t đ và đ m DHT11 cĩ 3 c ng n i,
trong đĩ g m c ng n i đ t, c ng gi a là ngu n cung c p Vcc
và c ng n i l y tín hi u. C m bi n DHT11 tương đ i chính xác
và làm vi c r t nh y nên đư c dùng r t ph bi n hi n nay. C m
bi n này bao g m m t module đo đ m ki u đi n tr và ph n
đo nhi t đ theo ki u NTC (negative temperature coefficient)
cung c p ch t lư ng cao, đáp ng nhanh, ch ng nhi u t t và
r t hi u qu v chi phí s d ng.
B ng 3.2: Giá tr c a c m bi n DHT11
ði n áp s d ng t 3 5V ngồi ra cĩ th s d ng thêm t
100nF đ l c tín hi u.
Giao ti p gi a c m bi n và b x lý kho ng 4ms cho
m t giao ti p. Tín hi u s bao g m ph n nguyên và ph n th p
phân; m t giao ti p hồn ch nh s cĩ 40 bit (5 byte). Trong đĩ
theo th t t ng byte 0,1,2,3,4 l n lư t là ph n nguyên đ m
16
(8bit), ph n th p phân đ m (8bit), ph n nguyên nhi t đ
(8bit), ph n th p phân nhi t đ (8bit), và ph n ki m tra (8bit).
C m bi n c n cĩ tín hi u kích ho t đ cĩ th truy n nh n d
li u, chi ti t ph n này cĩ th xem thêm file data c a c m bi n
đính kèm theo
3.2.3 C m bi n t trư ng Reed
C m bi n t trư ng reed s d ng 2 lá thép đ t r t g n nhau và
khi cĩ t trư ng tác đ ng lên thì 2 lá thép này ch m nhau đĩng
m ch đi n và xu t tín hi u đ u ra c a c m bi n.
Chương trình dùng đ đo tín hi u c a c m bi n và xu t lên màn
hình máy tính đư c vi t tích h p trong simulink v i tín hi u đo
lư ng th i gian th c. Xem file đính kèm (file l p trình giao
ti p v i máy tính và file matlab simulink).
Hình 3.5 K t qu tín hi u c m bi n t trên máy tính trong mơi
trư ng Simulink
17
3.2.4 C m bi n phát hi n v t c n
C m bi n phát hi n v t c n g m m t m t phát và m t
m t thu h ng ngo i dùng đ phát hi n v t c n phía trư c c m
bi n. Trên c m bi n cĩ nút đi u ch nh (bi n tr ) đ đi u ch nh
kho ng cách phát hi n v t c n . Trên module c m bi n cũng
tích h p s n đèn LED báo khi cĩ v t c n n m trong vùng đi u
ch nh.
Chương trình dùng đ đo tín hi u c a c m bi n và xu t
lên màn hình máy tính đư c vi t tích h p vào trong simulink
v i tín hi u đo lư ng th i gian th c.
.
Hình 3.6 Tín hi u trên máy tính trong mơi trư ng Simulink
3.2.5 C m bi n l a
C m bi n l a dùng đ phát hi n l a d a vào bư c sĩng
nh n đư c c a c m bi n t 760nm đ n dư i 1100nm. Module
18
c m bi n l a cĩ 2 ngõ xu t tín hi u ra theo analog và digital đ
ngư i s d ng cĩ th tùy ch nh l a ch n làm vi c.
Chương trình dùng đ đo tín hi u c a c m bi n l a và
xu t lên màn hình máy tính đư c vi t tích h p vào trong
simulink v i tín hi u đo lư ng th i gian th c. Trong đĩ tín hi u
vào c a c m bi n s qua vi đi u khi n đ n máy tính, máy tính
x lý r i xu t tín hi u vào vi đi u khi n đ th p sang module
LED.
Hình 3.7 Tín hi u c m bi n l a trong mơi trư ng Simulink
3.2.6 C m bi n màu
IC TCS3200 trên c m bi n màu c a b thí nghi m dùng
đ phát hi n màu s c, d a vào chuy n đ i t n s k t h p diode
tách sĩng quang silicon tích h p trên mơdun. ð u ra là m t làn
sĩng vuơng (50 % chu kỳ) v i t n s t l tr c ti p v i cư ng
đ sáng (b c x ). T n s đ u ra đ y đ quy mơ cĩ th đư c t
l hĩa l i b i m t trong ba giá tr đ t trư c thơng qua hai chân
19
đ u vào S0 và S1 (b ng 2).Trong TCS3200, b chuy n đ i ánh
sáng t n s g m m t ma tr n 8 x 8 đi t tách sĩng quang trong
đĩ 16 đi t tách sĩng quang cĩ b l c màu xanh dương, 16 đi t
cĩ b l c màu xanh lá cây, 16 đi t cĩ b l c màu đ , và 16 đi t
khơng l c (t t c ánh sáng đ u đi qua). Các ch đ l c c a các
đi t tách sĩng quang này đư c tùy ch nh qua giá tr c a hai
chân đ u vào S2 và S3 (B ng 3.2).
B ng 3.2. Các giá tr S0,S1,S2,S3 và ch đ l c và xu t tín hi u
Khi l p trình đ l a ch n màu s c thì k t h p c 4 ch
đ l c và t đĩ cĩ th cho đư c k t qu chinh xác hơn r t nhi u
so v i các lo i c m bi n màu ch s d ng photo đi t ho c
khơng s d ng ch đ l c. Do đĩ, c m bi n này cĩ th đo đ c
đư c màu s c c a nhi u màu khác nhau (trong thí nghi m ch
làm vi c v i 6 màu là đen, tr ng, vàng, đ , xanh lá và xanh
dương).
20
Hình 3.9 Sơ đ n i dây c m bi n màu v i m ch Arduino
3.2.7 C m bi n Encorder
C m bi n encoder dùng đ đo gĩc quay ho c t c đ quay c a
đ ng cơ ho c cơ c u ch p hành. Encoder đo t c đ di chuy n
và quãng đư ng b ng cách đ m s xung do encoder đưa v .
Hình 3.11 Giao di n Matlab GUI hi n th tín hi u t c m bi n
encorder theo th i gian th c
21
Hình 3.12 C m bi n encoder dùng đ đo gĩc quay ho c t c đ
quay c a đ ng cơ ho c cơ c u ch p hành.
Trong hình 3.11 là m t giao di n ngư i dùng đã đư c
các tác gi l p trình trên máy tính đ l y tín hi u c a c m bi n
encoders đo gĩc quay c a c m bi n, tín hi u trên giao di n
GUI (graphic user interface) cho bi t đư c gĩc l ch c a c m
bi n và chi u l ch c a c m bi n là v bên ph i hay bên trái.
22
K T LU N
Nhĩm nghiên c u đã hồn thành vi c xây d ng b thí
nghi m c m bi n, g m nhi u c m bi n khác nhau, kích thư c
nh g n, ph c v t t cho cơng tác đào t o.
T kh năng giao ti p th i gian th c v i máy tính ta cĩ
th ng d ng vào l p trình cho giao di n ngư i dùng, nh m
hi n th thơng tin c n thi t lên màn hình máy tính. S d ng
giao di n GUI cho phép thi t k giao di n hi n th nhi u thơng
tin cùng lúc và cĩ th l p trình tính tốn đ cho ngư i s d ng
bi t đư c các thơng s ph c t p hơn. M t ưu đi m c a GUI là
tín hi u s hi n th liên t c thay vì hi n th theo v trí t ng c a
s như hi n th trong kh i Scope c a Maltab.
H N CH VÀ HƯ NG PHÁT TRI N
Vi c l p trình b ng Matlab Simulink cho vi đi u khi n
đư c th c hi n đơn gi n, tuy nhiên b thư vi n c a Simulink
cho vi c l p trình Arduino m i đư c phát tri n, do v y v n cịn
m t s h n ch , s hàm chưa nhi u.
ð i v i các lo i c m bi n ph c t p như c m bi n màu,
c n các hàm l y m u đ đo t n s c a tín hi u thì trong Matlab
Simulink v n chưa th c hi n đư c. ðây cũng là hư ng phát
tri n c a đ tài nh m xây d ng m t thư vi n phong phú hơn
cho vi c l p trình b ng m ch Arduino nĩi chung và xa hơn n a
là t o thư vi n Matlab Simulink l p trình cho các b ng m ch
lo i khác như MCU430 hay LM4F120 c a Texas Instrument .
23
TÀI LI U THAM KH O
[1] Lê Văn Doanh, Ph m Thư ng Hàn, “ Các b c m bi n
trong k thu t đo lư ng và đi u khi n”, Nhà xu t b n
Khoa h c k thu t, 2001.
[2] Ph m Qu c Ngơ, Nguy n ð c Chi n “ Giáo trình c m
bi n” Nhà xu t b n Khoa h c k thu t, 2001.
[3] Võ Như Ti n, Võ Như Thành “ H th ng c m bi n ho t
đ ng trên n n Arduino giaon ti p v i Matlab Simulink,
T p Chí Khoa h c Cơng ngh ð i h c ðà N ng, s
[4] Anuja Apte, “Set up and Blink - Simulink with Arduino ”.
Adafruit learning system, updated 27/2/2014.
[5] Pravallika Vinnakota, “Motor Control with Arduino: A
Case Study in Data Driven Modeling and Control Design”.
ECE digital edition, April 2013.
[6] Sebastian Groß, “ Low-Cost hardware connectivity with
Simulink” . MATLAB Day RWTH Aachen, October 24th,
2013.
[7] Arjun Shekar Sadahalli, “Arduino Platform for PMDC
Motor Modeling & Control using MATLAB/Simulink,
Arduino Target Blockset, & Other Mathworks Tools”.
Southern Illinois University, 2013.
Các file đính kèm theo tài liệu này:
tom_tat_de_tai_nghien_cuu_xay_dung_he_thong_do_luong_va_phan.pdf
